二极管及三极管.ppt

参考文献：1。秦电工学电子技术，2。康电子技术基础，电子技术：模拟电子技术，数字电子技术，器件是非线性的，特性有色散，RC值有误差，工程允许有一定误差，采用合理的估算方法。在对电路进行分析和计算时，只要能满足技术指标，就不要过分追求精确值。对于零部件，重点应放在特性、参数、技术指标和正确的使用方法上，不应过多地研究其内部机理。讨论设备的目的是应用。学会从工程的角度分析问题，就是根据实际情况合理地近似设备的数学模型和电路的工作条件，以便用简单的分析方法获得实际的结果。第1章半导体二极管和晶体管，返回，最后一页，1.3二极管，1.4齐纳二极管，1.5半导体晶体管，1.2PN结，1.1半导体电导率，1.1半导体电导率，半导体电导率：(可制成热敏电阻等温度敏感元件)。可掺杂性：将一些杂质掺杂到纯半导体中，这显著地改变了导电性(它可以制成用于各种目的的半导体器件，如二极管、三极管、晶闸管等)。)。光敏性：当暴露在光线下时，电导率会发生显著变化(它可以制成各种光敏元件，如光敏电阻、光电二极管、光电晶体管等)。)。热敏性：当环境温度升高时，电导率显著增加。1.1.1本征半导体，即完全纯净且结构完整的半导体晶体，称为本征半导体。硅和锗的晶体结构，上一页，下一页，返回，硅和锗的共价键结构，共价键中的两个电子以共价键紧密结合，称为结合电子。在室温下，由于热激发，一些价电子获得足够的能量脱离共价键，成为自由电子(带负电荷)，同时在共价键上留下一个空位，称为空穴(带正电荷)。本征半导体的传导机制称为本征激发。上一页，下一页，返回，本征半导体的传导机制，在其他力的作用下，空穴吸引邻近的电子来填充，结果相当于空穴的迁移。空穴的运动相当于正电荷的运动，所以空穴可以被认为是载流子。因为在室温下束缚电子很难脱离共价键而成为自由电子，所以在本征半导体中很少有自由电子和空穴，所以本征半导体的导电性很弱。当电压加到半导体上时，在电场的作用下会出现两部分电流：1)自由电子作为定向运动的电子；2)价电子填充空穴和空穴电流；3)首页、后页、返回页，本征半导体的传导机制，其中有两种等量的载流子，即自由电子和空穴。温度越高，载流子浓度越高，本征半导体的导电性越强。温度是影响半导体性能的重要外部因素，这是半导体的主要特征。本征半导体的导电性取决于载流子的浓度。跳转，上一页，下一页，返回，1.1.2N型半导体和P型半导体，N型半导体，自由电子叫做多数载流子(子)，空穴叫做少数载流子(子)。过量的电子，磷原子，掺杂了五价元素如磷，在室温下可以变成自由电子，失去一个电子变成正离子，回到上一页，下一页，上一页，下一页，p型半导体，空穴被称为多数载流子(子)，自由电子被称为少数载流子(子)。硼原子、掺杂有三价元素(如硼)的空穴接收到电子转变为负离子的示意图，返回杂质半导体，上一页，下一页，无论是N型还是P型半导体都是中性的，并且不导电。返回，形成1.2PN结，1.2.1PN结，多子扩散运动，少子漂移运动，浓度差，空间电荷区，内部电场越强，内部电场越强空间电荷区也称为PN结。首页、封底和封底返回。由于具有不同浓度的多个离子的扩散运动，空间电荷区形成空间电荷区。空间电荷区形成内部电场。内部电场促使少数离子漂移。内部电场阻止多种离子扩散。前页、后页、第二页、PN结、PN结的单侧导电性变窄，P结为正，N结为负，内部电场减弱，多个离子的扩散增强，形成较大的扩散电流。PN结正向电阻小，正向电流大，处于导通状态。内部电场增强，少数载流子漂移增强。由于少数载流子的数量少，形成了小的反向电流。红外，PN结变宽，p接负，n接正，PN结反向电阻大，反向电流小，PN结处于关断状态。温度越高，少数载流子的数量越多。反向电流将随着温度的升高而增加。上一页，下一页，返回。PN结的单向导电性。1.当PN结加直流电压时(正向偏置，P接正，N接负)，PN结处于正向导通状态，PN结正向电阻小，正向电流大。2、PN结具有反向电压(反向偏置，P为负，N为正)，PN结处于反向截止状态，PN结反向电阻较大，反向电流很小。1.3二极管，1.3.1基本结构，(a)点接触式，1 .结构：根据结构可分为三类，(b)表面接触式，用于检测和变频等高频电路。适用于工频大电流整流电路。平面型用于高功率整流和开关电路。返回，基本结构电路符号，1.3.2伏安特性，上一页，下一页，硅管0.5V锗管0.1V，反向击穿电压U(BR)，导通压降，死区电压，外加电压大于死区电压的二极管可以导通。所施加的电压大于二极管击穿的反向击穿电压，失去单侧导电性。在一定的电压范围内，正向特性、反向特性、非线性、反向电流常数。硅0.60.8V锗0.20.3V，返回，主要参数1.3.3，1，最大整流电流IOM，2，峰值工作反向电压URWM，3，反向峰值电流IRM，上一页，后一页，返回，二极管的单边导电率，上一页，后一页，1。当二极管加直流电压时(正向偏置，阳极接正，阴极接负)，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻小，正向电流大。当二极管被施加反向电压(反向偏置，阳极连接到负极，阴极连接到正极)时，二极管处于反向截止状态，反向电阻大，反向电流小。杂质半导体中多道的数量与(a)掺杂浓度，b)温度有关。2。杂质半导体中少数载流子的数量。(a)掺杂浓度，b)温度。当温度上升时，孩子的数量。(a)减少，b)不变，c)增加，a，b，c，4。在外加电压的作用下，p型半导体中的电流为主，n型半导体中的电流为主。(a)电子电流，b)空穴电流，b，a，问题：二极管电路分析示例，分析方法：断开二极管，分析二极管两端的电位水平或外加电压UD的正负。如果正电压、负电压或UD电压为正，则二极管导通(正向偏置)。如果正、负电压二极管导通，且管电压降被忽略，则该二极管可被视为短路。UAB=-6V否则，UAB低于-6V，管电压降为-6.3V或-6.7V。示例1:在下一页中，以点B为参考点，断开二极管，并分析二极管的阳极和阴极的电势。两个二极管的阴极连接在一起进行计算：UAB以点B为参考点，断开二极管，并分析二极管阳极和阴极的电势。V1阳=-6V，V2阳=0V，V1阴=V2阴=-12V UD1=-6V，UD2=12VUD2UD1VD2优先为tu上一页，下一页，D，UO，用户界面，V，R，用户界面，回路，1.4齐纳二极管，上一页，下一页，1 .符号，UZ，IZ，IZM，UZ，IZ，2 .伏安特性，在正常运行期间，稳压器管应施加反向电压，在使用期间，应施加限流电阻。稳压管反向击穿后，电流变化很大，但电压变化很小。利用这一特性，稳压管可以在电路中起到稳定作用。主要参数，上一页，最后一页，(1)正常工作时UZ调节管两端的电压(反向击穿)。(2)环境温度变化1c引起的电压-温度系数u的稳压值变化的百分比，(3)动态电阻，(4)稳定电流IZ，最大稳定电流IZM，(5)最大允许耗散功率PZM=UZIZM，曲线越小，曲线越陡，稳压性能越好。返回，1.5半导体三极管，1.5.1基本结构，基极，发射极，集电极，NPN型，PNP型，背页，首页，背页，首页，集电极区：最大面积，基极区：最薄，最低掺杂浓度，发射极区：最高掺杂浓度，发射极结，集电极结，返回，符号：NPN型三极管，PNP型三极管，背页，首页，返回，1.5.2电流放大原理，1。三极管放大的外部条件，发射极结的正向偏置，集电极结的反向偏置，PNPVBVB，后页，前页，后页，2。每个电极的电流关系和电流放大效应。结论：1)三电极电流关系，ICIB3)ICIB.基极电流的微小变化会引起集电极电流的巨大变化的特性称为晶体管的电流放大效应。本质上，使用小电流变化来控制大电流变化，这是一种CCCS器件。3.三极管中载流子的运动规律和基极空穴向发射极区域的扩散可以忽略。发射极结被正向偏置，发射极区中的电子继续扩散到基极区，形成发射极电流IE。进入P区的一小部分电子与基极区的空穴复合，形成电流IBE，大部分电子扩散到集电极结。从基极区扩散的电子作为集电极结的少数载流子漂移到集电极结中，并被收集以形成ICE。集电极结被反向偏置，并具有由少数载流子形成的反向电流ICBO。IcE与IBE的比值称为共发射极电流放大系数、集电极-发射极穿透电流温度ICEO、通用公式、后页、首页、后页、输入环路、输出环路、EB、IC、ma、a、UCE、UBE、Rb、IB、EC、共发射极电路、后页、后页、1.5.3特性曲线、1 .输入特性曲线、2 .输出特性曲线、1 .输入特性、非线性、死区电压：0.5V硅管、0.2V锗管。工作压降：硅管0.6 0.7V，锗管0.2 0.3V。当UCE大于一定值时，IC只与IB相关，即IC=IB.下一页，上一页，这个区域满足IC=IB.它被称为线性区域(放大区域)，并具有恒定电流特性。返回，uce，集电极结正偏置，IBIC，称为饱和区。当深度饱和时，硅管UCES为0.3 V。该区域的集成电路受UCE影响很大。首页、首页和封底返回。在这个区域，磅=0，集成电路=ICEO，UBE死区电压称为截止区。为了可靠截止，通常采用发射结的零偏置或反向偏置。返回、输出三个区域的特性：1)放大区域(线性区域，具有恒定电流特性)放大状态IC=IB、发射结正向偏置、集电极结反向偏置。2)截止区域中的开关(晶体管处于截止状态)关闭IB=0，IC=ICEO0，并且发射极结和集电极结被反向偏置。(3)饱和区开关(管处于饱和导通状态)闭合UCE 0.3 V发射极结，集电极结正偏。下页，上一页，返回，15.5.4主要参数，DC电流放大系数：1。电流放大系数UCE和，交流电流放大系数：下一页，上一页，返回，例1:当=6V，IB=40A，Q1点的集成电路=1.5毫安；在点Q2 ib=60a，ic=2.3 ma。在未来的计算中，它通常近似如下：=。Q1，Q2，在Q1角，ICBO，最后一页，上一页，返回，3。set-发射极穿透电流ICEO，iceo，iceo受温度影响很大，iceo随温度升高而迅速增加，所以IC也相应增加。三极管的温度特性很差。跳转，下一页，上一页，返回，4。集电极最大允许电流ICM，5。集射极反向击穿电压U(BR)CEO，集电极电流集成电路上升将导致三极管的值下降，当该值下降到正常集电极电流的三分之二时是集成电路。当集电极和发射极之间的电压UCE超过一定值时，三极管就会击穿。手册中给出的值为25，当底座打开时的击穿电压U(BR)CEO，背面，首页，背面，6。集电环最大允许功耗PCM，三极管工作时消耗的功率为：PC=ICUCE，PCM取决于三极管的允许温升，功耗过大，温升过大会烧坏三极管。PCPCM，硅管允许结温约为150 ,锗管允许结温约为7090。三极管的安全工作区可由三个极限参数绘制。返回晶体管参数和温度之间的关系。1.温度每升高10摄氏度，ICBO就会增加一倍。硅管优于锗管。温度每升高1摄氏度，UBE值就