单元七 半导体器件及应用

1、 1 半导体的导电特性、半导体的导电特性、PNPN结结 共价健共价健 Si Si Si Si 价电子价电子 Si Si Si Si 价电子价电子 这一现象称为本征激发。这一现象称为本征激发。 空穴空穴 自由电子自由电子 Si Si Si Si p+ 多多 余余 电电 子子 磷原子磷原子 在常温下即可在常温下即可 变为自由电子变为自由电子 失去一个失去一个 电子变为电子变为 正离子正离子 Si Si Si Si B 硼原子硼原子 空穴空穴 多子的扩散运动多子的扩散运动 内电场内电场 少子的漂移运动少子的漂移运动 浓度差浓度差 扩散的结果使扩散的结果使 空间电荷区变宽。空间电荷区变宽。 空间电荷区

2、也称空间电荷区也称 PN 结结 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 动画动画 形成空间电荷区形成空间电荷区 PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场 IF 内电场内电场 PN + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 内电场被加内电场被加 强，少子的漂强，少子的漂 移加强，由于移加强，由于 少子数量很少，少子数量很少， 形成很小的反形成很小的反 向电流。向电流。 IR + 由此可见，由此可见，PN结具有单向导电性。结具有单向导电性。 阴极引线阴极引线 阳极引线阳极引线 二氧化硅保护层

3、二氧化硅保护层 P型硅型硅 N型硅型硅 ( c ) 平面型 平面型 金属触丝金属触丝 阳极引线阳极引线 N型锗片型锗片 阴极引线阴极引线 外壳外壳 ( a ) 点接触型点接触型 铝合金小球铝合金小球 N型硅型硅 阳极引线阳极引线 PN 结结 金锑合金金锑合金 底座底座 阴极引线阴极引线 ( b ) 面接触型面接触型 图图 1 12 半导体二极管的结构和符号半导体二极管的结构和符号 阴极阴极阳极阳极 ( d ) 符号符号 D 反向击穿反向击穿 电压电压U(BR) 反向特性反向特性 U I P N + P N + 一、晶闸管的结构一、晶闸管的结构 a)螺栓式螺栓式 b)平板式平板式 晶闸管外形图晶

4、闸管外形图 a）结构示意图）结构示意图 b）图形符号）图形符号 晶闸管结构示意图和符号晶闸管结构示意图和符号 二、晶闸管的二、晶闸管的 工作特性工作特性 Ea HL VT S Eg R a）反向阻断）反向阻断 Ea HL VT S Eg R b）正向阻断）正向阻断 Ea HL VT S Eg R c）正向导通）正向导通 d）去掉触发信号）去掉触发信号 Ea HL VT S Eg R 直流稳压电源直流稳压电源 功能：功能：把交流电压变成稳定的大小合适把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压的直流电压 u4 uo u3u2 u1 整流电路整流电路 将交流电压转变为脉动的直流电压。将交流电压转变为脉

5、动的直流电压。 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流 等。等。 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。 利用二极管的单向导电性利用二极管的单向导电性 t uD O u 负半周，负半周，VauC时，二极管导通，电源在给负载时，二极管导通，电源在给负载RL供电的供电的 同时也给电容充电，同时也给电容充电， uC 增加，增加，uo= uC 。 C C + C ic i + a D uou b RL io = uC 二极管承受的最高反向电压为二极管承受的最高反向电压为 。 UU22 DRM uo U2 U

6、2 u t O t O 2 5)(3 L T CR 一般取一般取 (1) (1) 输出电压的脉动程度与平均值输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间与放电时间 常数常数RLC有关。有关。 近似估算取：近似估算取： Uo = 1. 2 U ( 桥式、全波）桥式、全波） Uo = 1. 0 U （半波）半波） U2 为了得到比较平直的输出电压为了得到比较平直的输出电压 例：例： 有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频 率率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL = 200 ，要求直流输出电，要求直流输出电 压压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。，

7、选择整流二极管及滤波电容器。 V 352522 DRM UU A0750 200 30 2 1 2 1 2 1 L O OD . R U II u RLuo + + + C 解：解： 25V 1.2 30 21 O . U U 可选用二极管可选用二极管2CP10 IOM =100mA UDRM =50V L u RLuo + + + C 滤波效果比滤波效果比 LC滤波器更好，滤波器更好， 但二极管的冲但二极管的冲 击电流较大。击电流较大。 比比 形形 LC 滤波器的体积滤波器的体积 小、成本低。小、成本低。 L u RLuo + + + C2 + C1 R u RLu + + + C2 + C

8、1 UZ IZ IZM UZ IZ _ + U I O UO = UZ IR = IO + IZ U I UZ （1）设）设UI一定，负载一定，负载RL变化变化 + UIRL + C IO UO + + u IR R DZ Iz 限流调压限流调压 稳压电路稳压电路 LZLLL UIRIIUIRIR LRZL UUIIUU1 串联型稳压电路由基准电压、比较放大、取样电串联型稳压电路由基准电压、比较放大、取样电 路和调整元件四部分组成。路和调整元件四部分组成。 单片集成稳压电源，具有体积小单片集成稳压电源，具有体积小, ,可靠性高可靠性高, ,使使 用灵活用灵活, ,价格低廉等优点。价格低廉等优点。 最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共 引出端引出端,故称之为三端集成稳压器。故称之为三端集成稳压器。 1. 分类分类 两位数字为输出电压值两位数字为输出电压值 三三 端端 稳稳 压压 器器 输出固定电压输出固定电压 输出正电压输出正电压 78XX 输出负电压输出负电压 79XX （1. 25 37 V 连续可调）连续可调） W7800系列稳压器外形系列稳压器外形 1输入端输入端 3 公共端公共端 2 输出端输出端 W7900系列稳压器外形系列稳压器外形 1 公共端公共端 3输入端输入端 2 输出端输出端 输出电流超过输出电流超过