半导体基础知识精选PPT课件.ppt

,1,半导体的基础知识,2,本征半导体,本征激发：在热、光等外界能量作用下，一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子，同时共价键上留下一个空位，称为空穴。（本征激发电子、空穴成对出现）电子、空穴-载流子,共价键共用电子对,+4表示除去价电子后的原子,自由电子,空穴,束缚电子,3,N型半导体,自由电子浓度增大，导电能力大为增强。自由电子浓度远大于空穴浓度，自由电子称为多数载流子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。,多余电子,磷原子,自由电子,杂质原子,4,P型半导体,带正电的空穴浓度增大，导电能力大为增强。空穴是多子，电子是少子。,硼原子,空穴,空穴,杂质原子,5,PN结的形成,空间电荷区也称PN结。,多子的扩散运动,载流子的浓度差,少子的漂移运动,形成空间电荷区,PN结的内电场阻碍多子的扩散运动，推动少子的漂移运动。,6,PN结的单向导电性,IF,1.PN结加正向电压（正向偏置：P接正、N接负）,内电场被削弱，PN结变窄。,正向电流较大，PN结电阻较小，处于导通状态。,多子的扩散加强（形成电流）。,7,PN结的单向导电性,1.PN结加反向电压（正向偏置：P接负、N接正）,内电场得到加强，PN结变厚。,反向电流很小，PN结电阻很大，处于截止状态。,少子漂移加强（形成电流）、多子的扩散受双重阻碍。,8,PN结的单向导电性,单向导电性：PN结在正向偏置时有较大的正向电流（导通、电流由外部电流决定），在反向偏置时只有极小的反向电流（截止，电流为uA级）。对PN结的单向导电性的直观理解：正向电压把多子推进PN结内，多子扩散形成较大的正向电流。反向电压把少子推进PN结内，少子漂移形成的反向电流很小。验证：P211验证.ewb,9,半导体二极管,PN结+引线+管壳=二极管,结构,10,符号,11,伏安特性,正向特性,反向特性,特点：非线性,死区电压,硅管0.5V,锗管0.2V。,导通压降,硅0.60.7V锗0.20.3V,外加电压大于死区电压二极管才能导通。,反向电流在一定电压范围内保持常数(硅UD,13,主要参数,额定正向平均电流IF：指二极管长期使用时所允许通过的最大正向平均电流。（与发热有关）正向压降UF：额定正向平均电流时二极管压降。最高反向工作电压UR：指允许加在二极管上的反向电压的峰值，即耐压值。UR取击穿电压值的一半。（如1N5403UR=300V）最大反向电流IRM：最高反向工作电压时反向电流。截止频率、结电容等。,14,四、主要应用1.整流：,1单相半波整流电路,将交流电转变为直流电,(1)工作原理,当u2处于正半周时，二极管D因正向偏置而导通，负载电阻的电流为iO，流过二极管的电流为iD，iO=iD，。如果为理想二极管，导通时正向管压降uD=0。此时负载两端电压uo=u2。,由于只有交流电正半周时才有电流流过负载RL，故称为半波整流电路。,当u2处于负半周时，二极管D因反向偏置而截止。对于理想二极管，反向时回路中没有电流，负载两端也没有电压，u2全部加在二极管D上。,15,负载电压和电流的计算,（半波整流）,整流二极管的选择,最大整流电流,反向工作峰值电压,16,全波整流电路,整流电路,下一节,上一页,下一页,返回,上一节,17,数量关系,1、负载直流电压平均值,2、负载直流电流平均值,3、选管子原则,下一节,上一页,下一页,返回,上一节,18,（三）整流桥块,下一节,上一页,下一页,返回,上一节,19,滤波电路,（一）电容滤波电路,作用：把脉动性比较大的直流电压变成比较平缓的直流电压,1、工作原理,下一节,上一页,下一页,返回,上一节,时间常数：,20,2、电容滤波电路数量关系,（2）选电解电容原则：,（3）选二极管原则：,通常取,负载开路时,据,则,因有冲击电流流过二极管,3、适用于：负载电流比较小的电路,下一节,上一页,下一页,返回,上一节,21,稳压二极管,稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输出电压的一种电子设备。稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压、负载及环境温度的变化无关。理想的稳压器是输出阻抗为零的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。其内阻越小，稳压性能越好。,稳压二极管简称稳压管，它与电阻（限流、分压）配合具有稳定电压的作用。用特殊工艺制造的面接触刑硅二极管，只要击穿时的电流限制在Imax以内，不会造成损坏。,22,稳压二极管,一、稳压管的伏安特性,稳压管正常工作时是在伏安特性曲线的反向击穿区(AC段)，在这个区内电流在较大范围内变化而电压UZ基本恒定，具有稳压特性。,适用于输出电压固定、输出电流不大、且负载变动不大的场合,(1)稳定电压：UZ=UO。（同型号稳压管的稳压值有差异。）,二、稳压管的主要参数,(2)动态电阻rZ：,rZ=UZ/IZ,（越小越好。）,(3)稳定电流IZ：在UZ时的长期工作电流（ImixVC集电结反偏,从电位的角度看：NPN发射结正偏VEVBVC集电结反偏,还有饱和状态、截止状态。,28,双极型晶体管,1、放大状态,表明三极管基极电流的微小变化会引起集电极电流较大的变化，这就是电流放大作用。,各极电流关系：IE=IB+IC,动态电流放大系数：=IC/IB,静态电流放大系数：=IC/IB,在低频正常放大时：,0UC,30,双极型晶体管,3.截止状态,发射结、集电结都反向偏置-截止。,NPN:UBUE,(UBIB（通常取I2（510）IB）故B点电位基本被固定.,1、,下一节,上一页,下一页,返回,上一节,（分压偏置）,47,.静态分析,下一节,上一页,下一页,返回,上一节,48,共集电极放大电路,.电路组成,下一节,上一页,下一页,返回,上一节,49,共基极放大电路,.静态分析,下一节,上一页,下一页,返回,上一节,50,反馈的基本概念,输入信号xi,净输入信号xd,输出信号xo,xf反馈信号,比较环节,反馈示意图,开环放大倍数：,闭环放大倍数：,反馈系数：,返回,下一节,上一页,下一页,第10章集成运算放大器,上一节,51,负反馈影响,Xd=XiXf,即：,如果：|F|Ao|1,深度负反馈。,返回,上一节,下一节,上一页,下一页,第10章集成运算放大器,52,对于深度负反馈：,(1)提高了放大倍数的稳定性,可见：,例如：,|F|=0.009，|Ao|=1000,如果：,则：,返回,上一节,下一节,上一页,下一页,第10章集成运算放大器,53,功率放大电路,1、电路,2、工作原理,静态：IB=0，IC=0，uo=0,动态：ui的正半周NPN管放大，PNP管截止，,RL中通过iC1;,ui的负半周PNP管放大，NPN管截止，,RL中通过iC2;,3、存在缺点,产生