電工電子學(xué)（PPT）課件.ppt

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1、第4章常用半導(dǎo)體器件太原理工大學(xué)電工基礎(chǔ)教學(xué)部第4章常用半導(dǎo)體器件第5章基本放大電路第6章集成運(yùn)算放大器第7章直流穩(wěn)壓電源模塊2——模擬電子技術(shù)第4章常用半導(dǎo)體器件4.1PN結(jié)和半導(dǎo)體二極管4.2特殊二極管4.3半導(dǎo)體三極管4.4絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)晶體管第4章常用半導(dǎo)體器件1.理解PN結(jié)的單向?qū)щ娦?，三極管的電流分配和電流放大作用；2.了解二極管、穩(wěn)壓管和三極管的基本造、工作原理和特性曲線，理解主要參數(shù)的意義；3.會(huì)分析含有二極管的電路。4.了解場(chǎng)效應(yīng)管的電流放大作用、主要參數(shù)的意義。本章要求：4.1PN結(jié)和二極管4.1.1.半導(dǎo)

2、體的導(dǎo)電特性1.概念⑴半導(dǎo)體導(dǎo)電能力介乎于導(dǎo)體和絕緣體之間。如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。⑵影響半導(dǎo)體導(dǎo)電能力的因素光照↑→導(dǎo)電能力↑　如：光敏元件溫度↑→導(dǎo)電能力↑如：熱敏元件摻雜——純凈的半導(dǎo)體中摻入微量的某些雜質(zhì)，會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力明顯改變。摻雜↑→導(dǎo)電能力如：P型、N型半導(dǎo)體。⑶常用的半導(dǎo)體材料鍺Ge硅Si硅和鍺為四價(jià)元素，最外層有四個(gè)價(jià)電子32142-8-18-42-8-42.本征半導(dǎo)體純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體sisisisi最外層八個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵內(nèi)的價(jià)電子對(duì)⑴共價(jià)鍵共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定導(dǎo)電能力很弱

3、SiGe價(jià)電子⑵本征激發(fā)（熱激發(fā)）sisisisi空穴自由電子自由電子本征激發(fā)成對(duì)產(chǎn)生空穴⑶兩種載流子半導(dǎo)體中有自由電子和空穴兩種載流子本征半導(dǎo)體兩端外加電壓時(shí)，將出現(xiàn)兩部分電流，電子流和空穴流。⑷復(fù)合復(fù)合使自由電子和空穴成對(duì)減少在一定溫度下，熱激發(fā)和復(fù)合處于動(dòng)平衡狀態(tài)。半導(dǎo)體中的載流子數(shù)目一定。溫度升高、光照增強(qiáng)使價(jià)電子擺脫原子核的束縛自由電子與空穴相遇多余電子3.雜質(zhì)半導(dǎo)體⑴N型半導(dǎo)體（電子半導(dǎo)體）本征半導(dǎo)體中摻入微量的五價(jià)元素磷特點(diǎn)：多數(shù)載流子——自由電子少數(shù)載流子——空穴N型半導(dǎo)體++++++++示意圖P+sisisi

4、硅晶體中摻磷出現(xiàn)自由電子磷P152-8-5pP型半導(dǎo)體－－－－－－－－示意圖空穴⑵P型半導(dǎo)體（空穴半導(dǎo)體）特點(diǎn)：多數(shù)載流子——空穴少數(shù)載流子——自由電子本征半導(dǎo)體中摻入微量的三價(jià)元素硼B(yǎng)-sisisi硅晶體中摻硼出現(xiàn)空穴多數(shù)載流子數(shù)目由摻雜濃度確定少數(shù)載流子數(shù)目與溫度有關(guān).溫度↑→少子↑結(jié)論：52-3硼B(yǎng)B4.1.2PN結(jié)同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，在它們的交界面處形成的特殊區(qū)域。1.PN結(jié)2.PN結(jié)的形成PNPN結(jié)P區(qū)和N區(qū)的載流子濃度不同由載流子的濃度差→多子擴(kuò)散－－－－－－－－P++++++++N

5、N區(qū)P區(qū)P區(qū)N區(qū)電子空穴正負(fù)離子顯電性→建立空間電荷區(qū)→形成內(nèi)電場(chǎng)－－－－－－－－P++++++++N+-自建電場(chǎng)→內(nèi)電場(chǎng)反對(duì)多子擴(kuò)散有利少子漂移擴(kuò)散=漂移動(dòng)平衡→空間電荷區(qū)寬度確定→PN結(jié)形成PN結(jié)——空間電荷區(qū)PN結(jié)也稱為高阻區(qū)、耗盡層－－P++NPN結(jié)+-自建電場(chǎng)3.PN結(jié)的單向?qū)щ娦寓臥N結(jié)正向?qū)ìF(xiàn)象：燈亮、電流大（mA級(jí)）原因：，使PN結(jié)變窄，由多數(shù)載流子形成較大的正向電流。結(jié)論：PN結(jié)正向?qū)ǎ螂娏鞔?、正向電阻小。PN結(jié)變窄-PNEmA+-+-+I⑵PN結(jié)反向截止現(xiàn)象：燈不亮、電流很?。é藺級(jí)）原因：、方向一

6、致，使PN結(jié)變寬，由少數(shù)載流子形成很小的反向電流。結(jié)論：PN結(jié)反向截止，反向電流小、反向電阻大。PN結(jié)變寬-+PNEμ-++-A4.1.3半導(dǎo)體二極管1.基本結(jié)構(gòu)及符號(hào)點(diǎn)接觸型：結(jié)面小、結(jié)電容小，適用高頻小電流場(chǎng)合。如：檢波電路、數(shù)字開關(guān)電路面接觸型：結(jié)面大、結(jié)電容大，用在低頻電路如：整流電路D陰極陰極陰極陰極陽極陽極陽極陽極點(diǎn)接觸型面接觸型外形符號(hào)半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片2.伏安特性UBR——反向擊穿電壓⑴正向特性死區(qū)電壓=0.2V（鍺管）0.5V（硅管）UD=0.2~0.3V（鍺管）0.6~0.7V（硅管）導(dǎo)通后管

7、壓降：⑵反向特性UIo死區(qū)+--+UBRUDUIoUBRUDID⑶溫度對(duì)二極管的影響①溫度升高二極管正向壓降減小溫度↑→載流子↑→→導(dǎo)電能力↑→等效電阻↓→→正向壓降UD↓②溫度升高二極管反向電流增大溫度↑→少數(shù)載流子↑→反向電流↑溫度每升高10°C。反向電流增大一倍。⑷理想二極管的開關(guān)特性正向?qū)ǚ聪蚪刂?-開關(guān)閉合+-開關(guān)斷開例由理想二極管組成的電路如圖所示，求電壓UAB。(a)3KΩ6VD12VAB解：圖(a)+-D正向?qū)?，UD=0電壓UAB=-6V12V3KΩD1(b)BD26VA(c)B12VD2D13KΩ6VA3

8、V解：圖(b)D1導(dǎo)通，UD1=0，D2截止電壓UAB=0V解：圖(c)D1優(yōu)先導(dǎo)通，UD1=0，電壓UAB=-3V-6V＜-3V，D2截止3.主要參數(shù)（1）最大整流電流IDM二極管長(zhǎng)期使用時(shí)，允許流過二極管的最大正向平均電流。（點(diǎn)接觸型<幾十mA，面接觸型較大）（2）反向工