第十四章半导体器件

1、下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页导体、半导体和绝缘体导体、半导体和绝缘体导体：导体：自然界中很容易导电的物质称为自然界中很容易导电的物质称为导体导体，金属，金属一般都是导体。一般都是导体。绝缘体：绝缘体：有的物质几乎不导电，称为有的物质几乎不导电，称为绝缘体绝缘体，如橡，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。皮、陶瓷、塑料和石英。半导体：半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为体之间，称为半导体半导体，如锗、硅、砷化镓，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。和一些硫化物

2、、氧化物等。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页锗原子结构锗原子结构硅原子结构硅原子结构GeSi下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页共价健共价健 Si Si Si Si价电子价电子下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 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下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一

3、页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 Si Si Si Sip+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下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页在在N型半导体的基片上，采用平面扩散法等工艺，型半导体的基片上，采用平面扩散法等工艺，掺入三价元素，使之形成掺入三

4、价元素，使之形成P型区，则在型区，则在P区和区和N区区之间的交界面处将形成一个很薄的空间电荷层，之间的交界面处将形成一个很薄的空间电荷层，称为称为PN结。结。PN结的典型厚度为结的典型厚度为0.5 m。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页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 扩散的结果使空扩散的结果使空间电荷区变宽。间电荷区变宽。空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结结 +形成空间电荷区形成空间电荷区下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1.1.空间电荷区中没有载流子。空间电荷区中没有载流子。2.2.空间电荷

5、区中内电场阻碍空间电荷区中内电场阻碍P P中的空穴中的空穴. .N区区中的电子（中的电子（都都是多子是多子）向对方运动（）向对方运动（扩散运动扩散运动）。）。3.3.P 区中的电子和区中的电子和 N区中的空穴（区中的空穴（都是少子都是少子），数量有），数量有限，因此由它们形成的电流很小。限，因此由它们形成的电流很小。注意注意: :电位电位VV0+空间电荷空间电荷区区N型区型区P型区型区下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页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+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页+下一页下一页总

6、目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 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+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页阴极引线阴极引线阳极引线阳极引线二氧化硅保护层二氧化硅保护层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

7、( 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下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页反向击穿反向击穿电压电压U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页主要应用于整流、检波、限幅、元件保护等主要应用于整流、检波、限幅、元件保护等下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页定性分析：定性分析：判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态导通导通截止截止 若二极管是理想的

8、，若二极管是理想的，下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例1：D6V12V3k BAUAB+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例2:mA43122D IBD16V12V3k AD2UAB+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页V sin18itu t 动画动画下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页RLuiuouiuott二极管半波整流二极管半波整流下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页tttuiuRuoRRLuiuRuo下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页【作业】

9、 P32： 【习题】 14.3.5P32： 【习题】 14.3.8下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页UZIZIZM UZ IZ_+UIO下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页稳压二极管的应用（1）稳压下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页（2）限幅下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页ZZ ZIUr下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页负载电阻负载电阻 。稳压二极管的应用举例稳压二极管的应用举例uoiZDZRiLiuiRL5mA 20mA, V,10minmaxzzzWIIU已知稳压管的技术

10、参数已知稳压管的技术参数:要求要求当输入电压由正常值发当输入电压由正常值发生生 20%波动时，负载电压基本不变。波动时，负载电压基本不变。 k2LR解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为流为Izmax 。求：求：电阻电阻R和输入电压和输入电压 ui 的正常值。的正常值。mA25maxLZWzRUIi102521RUiRu.zWi方程方程1下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页令输入电压降到下限令输入电压降到下限时，流过稳压管的电时，流过稳压管的电流为流为Izmin 。mA10minLZWzRUIi101080RUiRu.zWi方

11、程方程2uoiZDZRiLiuiRL联立方程联立方程1、2，可解得：，可解得：k50V7518.R,.ui下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页NNPBaseEmitter CollectorBECBECIBIEICBECIBIEIC下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页EEBRBRC下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页共发射极电路共发射极电路输入回路输入回路输出回路输出回路ICEBmA AVUCEUBERBIBECV+mAIE下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上

12、一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页BECNNPEBRBECIEIBEICEICBO下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页ICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOBCCBOBCBOCBECEIIIIIIII CEOBCBOBC)(1 IIIII BC CEO III ，有有忽忽略略下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析放大电路的依

13、据。是分析放大电路的依据。 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页常常数数 CE)(BEBUUfIIB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1VO下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页IB=020 A40 A60 A80 A100 A常常数数 B)(CECIUfI36IC(mA )1234UCE(V)912O放大区放大区下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页O下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例：例： =50，

14、 UC =12V， RB =70k ， RC =6k 当当USB = -2V，2V，5V时，时，晶体管处于何种工作状态？晶体管处于何种工作状态？当当USB =-2V时：时：ICUCEIBUCRBUSBCBERCUBEmAmax2612 CCCRUIIB=0 ， IC=0IC最大饱和电流：最大饱和电流：晶体管位于截止区晶体管位于截止区 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEIC ICmax (=2mA) ，晶体管位于放大区晶体管位于放大区。USB =2V时：时：9mA01070702.RUUIBBESBB0.95mA9mA0105

15、0.IIBC下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页USB =5V时时:位于饱和区，此时位于饱和区，此时IC 和和IB 已不是已不是 倍的关系。倍的关系。mA061070705.RUUIBBESBBcmaxBII5m0 .3mA061.050mA2cmaxcIIICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBE下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页四种工作状态四种工作状态发射结发射结正偏正偏，集电结，集电结反偏反偏：放大放大工作状态工作状态发射结发射结反偏反偏，集电结，集电结反偏反偏：截止截止工作状态工作状态发射结发射结正偏正偏，集电结，集电结正偏正偏：饱和饱

16、和工作状态工作状态发射结发射结反偏反偏，集电结，集电结正偏正偏：倒置倒置工作状态工作状态模拟电路模拟电路数字数字电路电路较少应用较少应用下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 BCII_ BCII 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页53704051BC.II 400400605132BC .II 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页ICBO A+EC AICEOIB=0+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页ICMU(BR)CEO安全工作区安全工作区I

17、CUCEO下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页CEICUCEOE5E4E3E2E1E=0下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页【作业】 P34： 【习题】 14.4.3P34： 【习题】 14.5.9下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页二、二极管

18、基本应用电路分析举例二、二极管基本应用电路分析举例半波整流半波整流 整流电路整流电路 tVvsin222222T 0 2)(45. 0222sin21VVdttVTVAVO下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页全波整流全波整流tVvvsin222221|sin2|2tVvO22 0 2)(9 . 022sin21VVdttVVAVO下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 限幅电路限幅电路|vi| 0.7V，D1、D2截止，截止，vo= vivi 0.7V，D1导通，导通，vo= 0.7V上限幅上限幅vi -0.7V，D2导通，导通，vo= -0.7V下限幅下限幅下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页数字电路中，输入只有数字电路中，输入只有2种状态：要么是高电种状态：要