第6章放大电路分析ppt课件.ppt

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1、第5章半导体器件5.1半导体的基本知识5.2半导体二极管5.3半导体三极管5.4场效应晶体管1本章要求:一、理解PN结的单向导电性,三极管的电流分配和电流放大作用;二、了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工作原理和特性曲线,理解主要参数的意义;三、会分析含有二极管的电路。第5章半导体器件2半导体知识导体、半导体和绝缘体导体:自然界中很容易导电的物质。金属一般都是导体。绝缘体:几乎不导电的物质。如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体:导电特性处于导体和绝缘体之间的物质。如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。314.1.1本征半导体完全纯净的、具有晶体结构的半导体,称为本征

2、半导体。晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构共价健共价键中的两个电子,称为价电子。SiSiSiSi价电子4SiSiSiSi价电子价电子在获得一定能量(温度升高或受光照)后,即可挣脱原子核的束缚,成为自由电子(带负电),同时共价键中留下一个空位,称为空穴(带正电)。本征半导体的导电机理这一现象称为本征激发。空穴温度愈高,晶体中产生的自由电子便愈多。自由电子在外电场的作用下,空穴吸引相邻原子的价电子来填补,而在该原子中出现一个空穴,其结果相当于空穴的运动(相当于正电荷的移动)。5本征激发和复合的过程因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的,称为电子----空穴对

3、。游离的部分自由电子落入未饱和共价键,电子空穴成对消失,称为复合。电子空穴对6自由电子的定向运动形成了电子电流,空穴的定向运动也可形成空穴电流,它们的方向相反。只不过空穴的运动是靠相邻共价键中的价电子依次充填空穴来实现的。图空穴在晶格中的移动空穴的移动自由电子和空穴都能够搬运电荷,称其为带电粒子或载流子。7本征半导体的导电机理当半导体两端加上外电压时,在半导体中将出现两部分电流(1)自由电子作定向运动电子电流(2)价电子递补空穴空穴电流注意:(1)本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差;(2)温度愈高,载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。所以,温度对半

4、导体器件性能影响很大。自由电子和空穴都称为载流子。自由电子和空穴成对地产生的同时,又不断复合。在一定温度下,载流子的产生和复合达到动态平衡,半导体中载流子便维持一定的数目。8在本征半导体中,通过热激发产生的自由电子和空穴的数目,还远不能使半导体具有良好的导电能力。然而,通过掺入有用的杂质(称为掺杂),却能使其导电特性得到很大的改善。2.杂质半导体9掺杂后自由电子数目大量增加,自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式,称为电子半导体或N型半导体。掺入五价元素SiSiSiSip+多余电子磷原子在常温下即可变为自由电子失去一个电子变为正离子在本征半导体中掺入微量的杂质(某种

5、元素),形成杂质半导体。在N型半导体中自由电子是多数载流子,空穴是少数载流子。动画2.杂质半导体10掺杂后空穴数目大量增加,空穴导电成为这种半导体的主要导电方式,称为空穴半导体或P型半导体。掺入三价元素SiSiSiSi在P型半导体中空穴是多数载流子,自由电子是少数载流子。B–硼原子接受一个电子变为负离子空穴无论N型或P型半导体都是中性的,对外不显电性。2.杂质半导体115.1.2PN结形成多子的扩散运动内电场少子的漂移运动浓度差P型半导体N型半导体内电场越强,漂移运动越强,而漂移使空间电荷区变薄。扩散的结果使空间电荷区变宽。空间电荷区也称PN结扩散和漂移这一对相反的运

6、动最终达到动态平衡,空间电荷区的厚度固定不变。----------------++++++++++++++++++++++++--------形成空间电荷区125.1.2PN结的单向导电性1.PN结加正向电压(正向偏置)PN结变窄P接正、N接负外电场IF内电场被削弱,多子的扩散加强,形成较大的扩散电流。PN结加正向电压时,PN结变窄,正向电流较大,正向电阻较小,PN结处于导通状态。内电场PN------------------+++++++++++++++++++–132.PN结加反向电压(反向偏置)P接负、N接正外电场内电场PN+++------+++++++++-

7、--------++++++---–+14PN结变宽2.PN结加反向电压(反向偏置)外电场内电场被加强,少子的漂移加强,由于少子数量很少,形成很小的反向电流。IRP接负、N接正温度越高少子的数目越多,反向电流将随温度增加。–+PN结加反向电压时,PN结变宽,反向电流较小,反向电阻较大,PN结处于截止状态。内电场PN+++------+++++++++---------++++++---15(1)当0≤Uf<UT时,UT为死区电压,或称门坎电压。这时由于外电场还不足以克服内电场对载流子扩散所造成的阻力,所以正向电流If几乎为零,PN结呈现出一个大电阻,

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