电工电子技术-9.ppt

第九章常用半导体器件 第一节PN结及其单向导电性第二节半导体二极管第三节特殊二极管第四节晶体管 第一节PN结及其单向导电性 半导体基本知识PN结 一 半导体的导电特点 1 半导体材料 物质分为导体 半导体 绝缘体 半导体是4价元素 半导体材料的特点 半导体的导电能力受光和热影响T 导电能力 光照 导电能力 纯净的半导体掺入杂质导电性会大大增强 4 纯净的 具有晶体结构的半导体称为本征半导体 本征半导体中的载流子自由电子 空穴 2 本征半导体 空穴与电子成对出现并可以复合 3 杂质半导体 N型半导体掺五价元素 如磷 自由电子数多于空穴数 自由电子数是多子 P型半导体掺三价元素 如硼 空穴数多于自由电子数 空穴是多子 4 扩散电流与漂移电流载流子由于浓度差异而形成运动所产生的电流叫扩散电流 在电场作用下 载流子定向运动而形成的电流叫漂移电流 1 PN结的形成 二 PN结 扩散运动 空间电荷区 削弱内电场 漂移运动 内电场 动态平衡 电荷区空间 外电场方向与内电场方向相反空间电荷区 耗尽层 变薄扩散 漂移导通电流很大 呈低阻态 2 PN结的单向导电性 加正向电压 正偏 P N 外电场与内电场相同耗尽层加厚漂移 扩散形成反向电流IR 很小 呈高阻态 N 加反向电压 反偏 P N 第二节半导体二极管 半导体二极管的伏安特性半导体二极管的主要参数 一 半导体二极管的伏安特性 P区 阳极N区 阴极 阳极 阴极 1 正向特性死区电压硅管0 5V锗管0 1V正向导通电压硅管0 7V锗管0 3V 2 反向特性反向饱和电流很小 可视为开路 反向电压过高 电流急增 二极管发生击穿 VD 二 半导体二极管的主要参数 1 最大整流电流IF二极管允许通过的最大正向平均电流 2 最高反向工作电压URM保证二极管不被击穿允许加的最大反向电压 3 最大反向饱和电流IR室温下 二极管加最高反向电压时的反向电流 与温度有关 例 如图 E 5V 二极管正向压降忽略不计 画出uo波形 E VD ui uO 10 ui V t ui EVD截止uo E ui EVD导通uo ui 5 5 利用二极管的单向导电性可对输出信号起限幅作用 例 二极管组成电路如图 设二极管导通电压为0 3V 试求输出电压UF 3V UF 12V R 0V VD1 VD2 3 0 12V VD1率先导通 UF 3 0 3 2 7V VD2截止 解 第三节特殊二极管 稳压管 稳压管是一种特殊的二极管 具有稳定电压的作用 稳压管工作于反向击穿区 特点 电流变化大 电压变化小 一 稳压原理 稳压管 加正向电压时同二极管 加反向电压时使其击穿后稳压 VS 稳定电压UZ正常工作下 稳压管两端电压 同一型号的稳压管分散性较大 稳定电流IZ正常工作下的参考电流 大小由限流电阻决定 动态电阻rZrZ U IrZ越小 稳压效果越好 二 稳压管参数 例 如图 已知UZ 10V 负载电压UL 5 10 15 20 温度系数 u温度改变1 稳压值改变的百分比 其值可正 可负 A UL 例 已知ui 6sin t UZ 3V 画输出波形 稳压管的工作条件 必须工作在反向击穿状态 电路中应有限流电阻 以保证反向电流不超过允许范围 3 3 第四节晶体管 晶体管的基本结构和类型晶体管的电流分配和放大原理晶体管的特性曲线晶体管的主要参数温度对晶体管的影响 一 晶体管的基本结构和类型 基区 集电区 发射区 基极 集电极 发射极 集电结 发射结 NPN型 VT PNP型 特点 发射区参杂浓度很大 基区薄且浓度低 集电结面积大 VT 二 晶体管的电流分配和放大原理 放大条件 内部特点决定发射区产生大量载流子基区传送载流子集电区收集载流子 外部条件发射结正偏 集电结反偏 RB RC EB EC N N P 发射区电子 发射结正偏利于发射区发射电子 基区 集电结反偏利于集电区收集电子 集电区 2 电流分配 RB EB RC EC 基极电流很小的变化 将引起集电极电流一个很大的变化 直流放大系数 交流放大系数 1 输入特性曲线 三 三极管特性曲线 IB f UBE UCE 常数 发射结 集电结正偏 两个二极管正向并联 集电结反偏 IB减小UCE 1IB变化很小 与UCE 1曲线重合 2 输出特性曲线 饱和区 截止区 放大区 截止区IB 0 IC 0 UBE 0发射结反偏 集电结反偏 放大区IC IB发射结正偏 集电结反偏 饱和区UCE UBE 发射结 集电结正偏 2 极间反向电流ICBO 发射极开路 基极与集电极间的反向饱和电流 受温度影响大 ICEO 基极开路 集电极与发射极间的穿透电流 四 三极管主要参数 1 放大倍数 集电极最大电流ICMIC ICM集电极 发射极反向击穿电压UCEO基极开路 加在集电极和发射极间的最大允许工作电压 UCE UCEO集电极最大允许功耗PCMICUCE PCM 3 极限参数 五 温度对晶体管的影响 温度对ICEO ICBO的影响ICEO ICBO随温度上升急剧增加 温度每升高10 ICBO约增加一倍 温度对锗管的影响比较大 温度对 的影响温度增加 随之增加 3 温度对UBE的影响温度增加 UBE随之减少 例 有三只三极管 分别为 锗管 150 ICBO 2 A 硅管 100 ICBO 1 A 硅管 40