《概述二极管》PPT课件.ppt

电工学2教材 电工学 下 主讲 王先运 注意 1 每周交作业2 每次课间 课后随时答疑 预祝同学们取得优异成绩 感谢各位同学选修本人的课程 愿与同学们共同努力 圆满完成本课程的教学任务 序论 一 电子技术在社会发展 经济建设中的地位和作用二 课程简介1 分类 模拟 数字2 特点 重要的专业基础 难度大 概念易懂 题目难作 实践性强 所以另设有一周的 电工学综合实验 3 学习方法 预习 以有目的的听讲自习 时间紧 部分要求掌握且易懂的内容复习 掌握基本概念 分析方法 认真完成作业4 成绩评定 平时30 期末考试70 三 强调几点注意 1 不迟到 不在课堂吃东西2 认真听讲3 认真完成作业 对顺利过关非常重要 第14章二极管和三极管 DiodeAndTransistor 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 稳压管和三极管的电路 14 1半导体的导电特性 半导体的导电特性 掺杂性 往纯净的半导体中掺入某些杂质 导电能力明显改变 可做成各种不同用途的半导体器件 如二极管 晶体管和晶闸管等 光敏性 当受到光照时 导电能力明显变化 可做成各种光敏元件 如光敏电阻 光敏二极管 光敏晶体管等 热敏性 当环境温度升高时 导电能力显著增强 可做成温度敏感元件 如热敏电阻 理解基本概念 电子 空穴 P型半导体 N型半导体 载流子 复合 14 1半导体的导电特性 主要自学 14 1 1本征半导体 完全纯净的 晶格完整的半导体 称为本征半导体 晶体中原子的排列方式 硅单晶中的共价键结构 共价健 共价键中的两个电子 称为价电子 本征半导体导电方式 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 电流方向 几个概念 1 自由电子 2 价电子 3 空穴 4 载流子 14 1 2N型半导体和P型半导体 自由电子 自由电子导电成为主要导电方式 N型半导体 掺入五价元素 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 N型半导体 自由电子是多数载流子 简称多子 空穴是少数载流子 少子 14 1 2N型半导体和P型半导体 掺杂后空穴 空穴导电成为主要导电方式 P型半导体 掺入三价元素 硼原子 接受一个电子变为负离子 空穴 动画 P型半导体 空穴是多数载流子 多子 自由电子是少数载流子 少子 无论N型或P型半导体都是中性的对外不显电性 14 2PN结 理解PN结的形成 正向偏置 反向偏置 掌握PN结的单向导电性 14 2 1PN结的形成 P型半导体 N型半导体 内电场 漂移运动 空间电荷区变薄 扩散 空间电荷区变宽 动画 空间电荷区 14 2PN结及其单向导电性 14 2 1PN结的形成 多子的扩散运动 少子的漂移运动 浓度差 P型半导体 N型半导体 空间电荷区也称PN结 扩散和漂移这一对相反的运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 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 14 2 2PN结的单向导电性 1 PN结加正向电压 正向偏置 P接正 N接负 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 PN结变窄 IF 2 PN结加反向电压 反向偏置 P接负 N接正 PN结变宽 2 PN结加反向电压 反向偏置 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 IR P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大 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 归纳 PN结加正向电压 正向偏置 简称正偏 时导通 加反向电压 反向偏置 简称反偏 截止 正偏 P区接电源正极 N区接电源负极 PN结的单向导电性 14 3半导体二极管 二极管符号 Diode 了解二极管的基本构造 工作原理掌握二极管的特性曲线理解主要参数的意义 学会分析含有二极管的电路 14 3 1基本结构 a 点接触型 b 面接触型 用于检波和变频等高频电路 用于工频大电流整流电路 c 平面型用于集成电路制作工艺中 14 3 2伏安特性 死区电压 正向 导通压降 在一定电压范围内近似为常数 反向击穿电压U BR 反向 硅0 6 0 8V锗0 2 0 3V 硅管0 5V 锗管0 1V 外加电压 反向击穿电压二极管被击穿 外加电压 死区电压二极管才能导通 14 3 3主要参数 最大整流电流IOM二极管长期使用时 允许流过二极管的最大正向平均电流 4 反向峰值电流IRM二极管加最高反向工作电压时的反向电流 反向电流大 说明管子的单向导电性差 IRM受温度的影响 温度越高反向电流越大 硅管的反向电流较小 锗管的反向电流较大 为硅管的几十到几百倍 二极管应用分析 2 电路模型 1 理想状态 导通时二极管的正向压降为0 相当于开关闭合 2 非理想状态 二极管的正向压降一般硅管取为0 7V 锗管0 3V3 优先导通原则 若有2条以上并联的二极管支路 则承受正向电压大者优先导通 1 分析步骤 首先摘除二极管 分别计算两个断口的电位 若阳极电位高于阴极 则二极管导通 反之截止 二极管的用途 整流 限幅 开关 如图 求 UAB V阳 6VV阴 12VV阳 V阴二极管导通理想状态 UAB 6V非理想状态 UAB 6 7V 例1 解 取B点作参考点 断开二极管 分析二极管阳极和阴极的电位 二极管起钳位作用思考 二极管掉转方向 求UAB 解 两个二极管的阴极接在一起 取B点作参考点 断开二极管 分析二极管阳极和阴极的电位 V1阳 6V V2阳 0V V1阴 V2阴 12VUD1 6V UD2 12V UD2 UD1 D2优先导通 D1截止 若忽略管压降 二极管可看作短路 UAB 0V 例2 D1承受反向电压为 6V 流过D2的电流为 求 UAB 在这里 D2起钳位作用 D1起隔离作用 已知 二极管是理想的 试画出uo波形 例3 参考点 解 断开二极管 分析二极管阳极和阴极的电位 二极管阴极电位为8V ui 8V 二极管导通 可看作短路uo 8Vui 8V 二极管截止 可看作开路uo ui 8V 钳位 保证输出uo不超过8V 例4 南京理工大学2007年硕士研究生入学试题 解 断开二极管 分析二极管阳极和阴极的电位 二极管阴极电位为2V 阳极电位uo ui 3 ui 3 2V 即ui 6V 时 二极管截止 uo ui 3 ui 3 2V 即ui 6V 时 二极管导通 uo 2V 波形先自己画 6V 2V 南京理工大学2007年硕士研究生入学试题 课堂小结 作业 P32习题14 3 6 8 1 二极管加正向电压开关闭合 2 二极管加反向电压开关断开 截止状态 选择题和练习题 不必交 P30选择题 14 3 1 4 P12练习题14 3 1 7 9 功能开关旋钮 液晶显示器 电源开关 电流测孔 公共接地端 电阻电压测孔 三极管测孔 补 用数字万用表判别二极管 方法 转盘打在 档 红表笔插在右一孔内 黑表笔插在右二孔内