第9章二极管和晶体管.ppt
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1、第9章 二极管和晶体管,9.3 稳压管二极管,9.4 晶体管,9.2 二极管,9.1 半导体的导电特性,*9.5 光电器件,9.1 半导体的导电特性,半导体的导电特性:,光敏性:受光照后,其导电能力大大增强;,热敏性:当环境温度升高时,导电能力显著增强;,掺杂性:在半导体中掺入少量特殊杂质,其导电 能力极大地增强;,(可做成温度敏感元件,如热敏电阻),(可做成各种光敏元件,如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池等),(可做成各种不同用途的半导体器件,如二极管、三极管和晶闸管等)。,9.1.1 本征半导体,完全纯净的、具有晶体结构的半导体。,最常用的半导体是硅(Si) 和 锗(Ge)。,晶体
2、中原子的排列方式,硅单晶中的共价健结构,共价健,本征半导体的导电机理:,价电子,空穴,自由电子,在常温下,由于热激发(温度升高或受光照),本征激发,带负电,带正电,载流子,自由电子,空穴,温度越高,晶体中产生的的自由电子越多。,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,(2) 本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很弱。,注意: (1) 本征半导体中存在数量相同的载流子。 自由电子和空穴成对产生,又不断复合,在一定温度下,达到动态平衡。,(3) 温度愈高, 载流子的数目愈多,半导体的导电性能也愈好。温度对半
3、导体器件性能影响很大。,9.1.2 N型半导体和 P 型半导体,多余电子,磷原子失去一个电子变为正离子,在常温下即可变为自由电子,一、N型半导体,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。,掺入五价元素,如磷元素,(又称电子半导体),二、P型半导体,(又称空穴半导体),掺入三价元素,如硼元素,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。,硼原子得到一个电子变为负离子,空穴,注意:无论N型或P型半导体都是中性的,对外不显电性。,练习题:,1. 在杂质半导体中多子的数量与 (a. 掺杂浓度、b.温度)有关。,2. 在杂质半导体中少子的数量与 (a. 掺杂浓度、b.温度
4、)有关。,3. 当温度升高时,少子的数量 (a. 减少、b. 不变、c. 增多)。,a,b,c,4. 在外加电压的作用下,P 型半导体中的电流 主要是 ,N 型半导体中的电流主要是 。 (a. 电子电流、b.空穴电流),b,a,9.1.3 PN结及其单向导电性,在N型(或P型)半导体局部再掺入浓度较大的三价(五价)杂质,使其变为P型(或N型)半导体。在P型半导体和N型半导体的交界面就形成PN结。,构成半导体器件的共同基础,P接正、N接负,结论:PN 结加正向电压时,PN结变窄,正向电阻较小,正向电流较大,PN结处于导通状态。,1. PN结加正向电压(正向偏置),2. PN结加反向电压(反向偏置
5、),P接负、N接正,结论: PN 结加反向电压时,PN结变宽,反向电阻很大,反向电流很小,PN结处于截止状态。,9.2 二极管,把PN结用管壳封装,然后在P区和N区分别向外引出一个电极,即可构成一个二极管。二极管是电子技术中最基本的半导体器件之一。根据其用途分有检波管、开关管、稳压管、整流管和发光二极管等。,9.2.1 基本结构,特点:结面积小、结电容小、正向电流小。 用于检波和变频等高频电路。,特点:结面积大、结电容大,正向电流大。 用于工频大电流整流电路。,符号:,9.2.2 伏安特性,特点:非线性,正向特性,死区电压,外加电压大于死区电压,二极管才能导通。,反向特性,反向电流在一定电压
6、范围内保持常数。,反向击穿电压U(BR),外加电压大于反向击穿电压,二极管被击穿,失去单向导电性。,9.2.3 主要参数,选择管子的依据,1. 最大整流电流 IOM,指二极管长期使用时,允许流过二极管的最大正向平均电流。,2. 反向工作峰值电压URWM,是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压。,3. 反向峰值电流 IRM,指二极管加反向工作峰值电压时的反向电流值。,反向电流大,说明管子的单向导电性差,受温度的影响大。硅管的反向电流较小,锗管的反向电流较大。,9.2.4 二极管电路分析举例,*定性分析:判断二极管的工作状态,导通截止,*分析方法:将二极管断开,分析二极管阳极和阴极电位的高低或二
7、极管两端电压UD的正负。,若 V阳 V阴或 UD 0( 正向偏置 ),二极管导通,若二极管是理想的,正向导通时正向管压降为零,相当于短路;反向截止时二极管相当于断开。,若 V阳 V阴或 UD 0( 反向偏置 ),二极管截止,例1:,电路如图所示,求:UAB 。,解:断开二极管,取 B 点作参考点,分析二极管阳极和阴极的电位。,V阳 = 6 V V阴 = 12 V,V阳V阴 ,二极管导通。,若忽略管压降,则UAB = 6V。 否则, UAB= 6.3或 6.7V。,此例中,二极管起钳位作用。,例2:,已知:ui =18sint V,二极管是理想的,试画出 uo 波形。,解:断开二极管,选取参考点
8、,分析二极管阳极和阴极的电位。,V阳 = ui ,V阴 = 8V,当ui 8V,二极管导通,uo = 8V 当ui 8V,二极管截止,uo = ui,此例中,二极管起限幅作用。,例3:,电路如图所示,求:输出端Y点的电位VY 。,解:断开二极管,则,V A阳 =+3V ,V A阴 = 12V,UDA= +3V (12V ) =15V,V B阳 = 0V ,V B阴 = 12V,UDB= 0 (12V ) =12V,UDA UDB,DA优先导通,DB截止。,若二极管的正向压降为0.3V,则VY=2.7 V。,此例中, DA起钳位作用;DB起隔离作用。,门电路(或门),练习题:,1、电路如图所示,
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