电工电子技术-半导体二极管及基本电路课件.ppt

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1、电工电子教学基地制作电工电子学(Ⅱ)一、性质及任务1.本课程是一门电子技术方面的入门技术基础课，是研究各种半导体器件、电子线路及应用的一门学科。2.学生通过本课程的学习，掌握一些有关电子技术的基本理论、基本知识和基本技能，培养学生分析问题、解决有关电子电路问题的能力，为今后进一步学习打下一定的基础。二研究对象1.电子器件的特性、参数；2.电子线路分析的方法：即模拟电路和数字电路的分析方法。3.有关应用。三研究方法电子技术的研究方法与电路不同，它具有更强的工程性质，在分析中常用工程近似法突出主要问题，使分析过程得以简化。讲授内容第五章半导体二极管及基本电路第六章晶体管及基本放

2、大电路第七章集成运算放大器及应用第八章数字逻辑电路基础知识第九章逻辑代数与逻辑函数第十章组合逻辑电路第十一章时序逻辑电路5.1基础知识5.2二极管及基本电路的分析方法5.3直流电源教学基本要求：理解PN结的单向导电性。理解二极管、稳压管伏安特性；掌握二极管基本应用电路及分析方法.理解单相整流、滤波、稳压电路的工作原理，掌握单相整流电路元器件参数的计算，了解集成稳压器的应用。第五章半导体二极管及基本电路5.1半导体的基础知识按物体的导电性能，可将物体分为导体、绝缘体和半导体三类。1.导体：电阻率很低、电流易通过、导电性强的物体。2.绝缘体：电阻率很高、电流不通过、无导电能力的

3、物体。3.半导体：它的导电能力介于导体和绝缘体之间的物体。半导体是如何导电的？怎样提高其导电能力？1.表述：半导体经高度提纯并制成晶体后，原子间组成某种形式的晶体点阵，这种半导体称为本征半导体。也就是完全纯净的、具有晶体结构的半导体。2.本征半导体导电方式以硅（Si）元素为例讨论、分析一.本征半导体(a)锗Ge的原子结构(b)硅Si的原子结构硅单晶中的共价键结构1）自由电子和空穴的形成在外界的影响下（如热、光、电场、磁场等），使得其共价键中的价电子获得一定能量后，电子受到激发脱离共价键，成为自由电子（带负电），共价键中留下一个空位，称为“空穴”。价电子空穴自由电子价电子填补

4、空穴，就好像空穴在运动。而空穴运动的方向与价电子运动的方向相反，因此空穴运动相当于正电荷的运动。当加上一定方向的电场后，就会不断有激发、复合过程，出现两部分的电流，即电子电流：自由电子作定向运动所形成的电流；空穴电流：被原子核束缚的价电子递补空穴所形成的电流。半导体内产生载流子自由电子空穴2）载流子的形成二.杂质半导体杂质半导体——在本征半导体中掺入微量的杂质(某种元素），而形成的半导体。杂质半导体N型半导体P型半导体在硅（或锗）的晶体中掺人少量的五价元素（如磷元素），如图所示，多余的第五个价电子很容易挣脱磷原子核的束缚而成为自由电子。1.N型半导体磷原子的结构硅晶体中掺磷

5、出现自由电子半导体中的自由电子数目大量增加，于是有：自由电子数＞＞空穴数多数载流子少数载流子因此以自由电子导电作为主要导电方式的半导体，称为电子半导体或N型半导体（N—typesemiconductor)。N型半导体示意图2.P型半导体自由电子数＜＜空穴数少数载流子多数载流子因此以空穴导电作为主要导电方式的半导体，称为空穴半导体或P型半导体(P—typesemiconductor)。硅晶体掺硼出现空穴硼原子的结构N型半导体P型半导体杂质半导体中多数载流子浓度取决于掺杂浓度少数载流子浓度取决于温度N型、P型半导体示意图三PN结基本要求：理解扩散运动、漂移运动、PN结（空间电荷

6、区、耗尽层、阻挡层）及PN结单向导电性的概念。掌握二极管、稳压二极管的工作特点、基本应用和分析方法。一PN结的形成二PN结的单向导电性三PN结的结电容四二极管五稳压管六应用1.PN结的形成一块晶片两边分别形成P型和N型半导体1）多数载流子(P区的空穴和N区的自由电子)要从浓度大的区域扩散到浓度小的区域，形成空间电荷区--PN结，产生电场，称为内电场Ed；2）内电场对多数载的扩散运动起阻挡作用，对少数载流子又起推动作用，这种少数载流子在内电场作用下有规则的运动称为漂移运动。PN结过程：随Ed扩散运动漂移运动达到动态平衡Ed不变化形成稳定的PN结1）空间电荷区的正负离子虽带电，

7、但它们不能移动，不参与导电。因区域内的载流子极少，所以空间电荷区的电阻率很高。2）内电场对多数载流子的扩散运动起阻挡作用，所以空间电荷区--PN结又称为阻挡层或耗尽层。注意：2.PN结的单向导电性1）PN结加正向电压1）PN结加正向电压内电场EdPN结变窄多子扩散运动少子漂移运动PN结导通（PN结呈现R)形成正向电流IP区接正极N区接负极加正向电压2.PN结的单向导电性2）PN结加反向电压PN结变宽多子扩散运动少子漂移运动PN结截止（PN结呈现反向R）内电场Ed形成反向电流IP区接负极N区接正极加反向电压2）PN结