数控机床复习1

1、1.1 半导体的导电特性半导体的导电特性共价健共价健 Si Si Si Si价电子价电子 (1) 自由电子和空穴自由电子和空穴的形成的形成l当本征半导体当本征半导体受热受热或或光照光照时，使其共价键中的价电时，使其共价键中的价电子获得一定能量后，电子子获得一定能量后，电子受到激发脱离共价键，成受到激发脱离共价键，成为自由电子为自由电子(带负电带负电)，共，共价键中留下一个空位，称价键中留下一个空位，称为为“空穴空穴”。这种现象成。这种现象成为本征激发为本征激发(热热“激发激发”)。 Si Si Si Si价电子价电子空穴空穴自由电子自由电子(2) 载流子的形成载流子的形成( (动画动画) )

2、(a) 在热运动的作用下，价电子填补空穴，就好像在热运动的作用下，价电子填补空穴，就好像空穴在运动。而空穴运动的方向与价电子运动的空穴在运动。而空穴运动的方向与价电子运动的方向相反，因此空穴运动相当于正电荷的运动。方向相反，因此空穴运动相当于正电荷的运动。 载流子载流子 自由电子自由电子空穴空穴 (b) 产生有激发、复合过程，出现两部产生有激发、复合过程，出现两部分的电流，即分的电流，即电子电流电子电流：自由电子作定向运动所形成的自由电子作定向运动所形成的电流；电流；空穴电流空穴电流：被原子核束缚的价电子递补被原子核束缚的价电子递补空穴所形成的电流。空穴所形成的电流。l在一定温度下，本征激发和

3、载流子在一定温度下，本征激发和载流子复合，最终会复合，最终会达到动态平衡，使达到动态平衡，使本征半导体内载流子浓度处于本征半导体内载流子浓度处于某一某一热平衡值热平衡值。(温度愈温度愈高高导电能力愈导电能力愈强强 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 Si Si Si SiB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。空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结结 +形成空间电荷

4、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+ 1. PN结具有结具有单向导电性单向导电性。 2. 加加正向正向电压电压PN结结导通导通 较大的正向电流较大的正向电流 结电阻很低。结电阻很低。 3. 加加反向反向电压电压PN 结结截止截止 很小的反向电流漂移很小的反向电流漂移 结电阻很高。结电阻很高。* * 结论：结论：本节中的有关概念本节中的有关概念 本征半导体、杂质半导体本征半导体、杂质半导体 自由

5、电子、空穴自由电子、空穴 N型半导体、型半导体、P型半导体型半导体 多数载流子、少数载流子多数载流子、少数载流子 PN结及结及PN结的单向导电性结的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

6、穿电压电压U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+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，若二极管是理想的，例例1：D6V12V3k BAUAB+mA43122D IBD16V12V3k AD2UAB+ 箝位作用电路如图箝位作用电路如图 所示，所示，当输入端当输入端 VA = 3V ， VB = 0 V,试求输出端试求输出端 Y 的电的电位位 VY 。 解：解： VA = 3V， VB = 0V， DA优先导通为优先导通为“1”， 则则 DB 截止为截止为 “ 0 ”；即即 VY = VAUD =30.7(0.3)= 2.3( 2.7)

7、 V图图 箝位电路箝位电路例例2:V sin18itu t 例例. 在整流电路中的应用：将交流变换为在整流电路中的应用：将交流变换为直流；直流；l工作过程工作过程分析：分析：*当当u2 0 (正半周正半周)，D1、D3导通，导通，D2、D4 截止。截止。 i1 的通路是的通路是a D1RL D3 b ;i1i2*当当u2 0 (负半周负半周)， D2、D4 导通，导通，D1、D3 截止。截止。 i2 的通路是的通路是b D2 RL D4 a ; 输出是脉动的输出是脉动的直流电压和电流！直流电压和电流！2022-5-31二极管的应用举例二极管的应用举例2：滤波滤波RRLuiuRuouitttuR

8、uoUZIZIZM UZ IZ_+UIO1. 稳定电压稳定电压 UZ 表述：表述：DZ 在正常工作下管子两端的电压，也就是它的反向击在正常工作下管子两端的电压，也就是它的反向击穿电压。穿电压。2. 稳定电流稳定电流 IZ 表述：表述：DZ在稳定电压工作管子中的工作电流。在稳定电压工作管子中的工作电流。3. 最大稳定电流最大稳定电流 IZM 表述：表述：使使DZ从电击穿过渡到热击穿而损坏时管子中的电流。从电击穿过渡到热击穿而损坏时管子中的电流。4. 动态电阻动态电阻 rZ （动态电阻愈小，（动态电阻愈小， 稳压性能愈好。）稳压性能愈好。）ZZZIUr 表述：表述：DZ管端电压的变化量与相应的电流

9、变化量的比值。管端电压的变化量与相应的电流变化量的比值。即即三三. 主要参数主要参数四四. 稳压电路稳压电路 * 不加电阻不加电阻R可以吗？可以吗？ * 稳压电路稳压电路Ui 为正弦波，且幅值大于为正弦波，且幅值大于UZ， UO 的波形是怎样的？的波形是怎样的？ 正常稳压时，正常稳压时，UO =UZ* 稳压条件是什么？稳压条件是什么？见图见图IZmin IZ IZmax稳压电路稳压电路*结构示意如图所示结构示意如图所示三极管的结构示意图三极管的结构示意图C (Collector)PNNB(Base) E (Emitter)集电极集电极发射极发射极基极基极NPP集电结集电结发射结发射结发射区发射

10、区基区基区一一.三极管三极管的结构的结构集电区集电区三极管的符号三极管的符号 * 发射结正向偏置发射结正向偏置 * 集电结反向偏置集电结反向偏置T 放大作用放大作用的外部条件的外部条件二二. 三极管的电流分配及放大原理三极管的电流分配及放大原理 三极管共射极接法三极管共射极接法NPNICIEIBRBUBBUCCRC1. 载流子运动规律：载流子运动规律： 发射区发射区：发射载流子，：发射载流子，发射区向基区注入电子，发射区向基区注入电子，形成发射极电流形成发射极电流 IE； 集电区集电区：收集载流子，：收集载流子，集电集电区收集扩散过来的电子，形区收集扩散过来的电子，形成集电极电流成集电极电流

11、IC ； 基区基区：传送和控制载流子：传送和控制载流子,电电子在基区中的扩散与复合，子在基区中的扩散与复合，形成基极电流形成基极电流 IB 。 (1) (2) (3) 体现了电流放大作用，故称三极管为体现了电流放大作用，故称三极管为电流控电流控制型元件制型元件。BBE)(1IIICEII BCiiBCII2. 电流分配关系电流分配关系(1) 表述：表述：当当集一射极电压集一射极电压 UCE 为常数时，输入为常数时，输入电路电路(基极电路基极电路)中基极电流中基极电流 IB 与基与基射极电压射极电压UBE 之间的关系曲线，称为输入特性曲线。如之间的关系曲线，称为输入特性曲线。如 图所示。图所示。

12、 常常数数CE)(BEBUUfI测量三极管特性的电路测量三极管特性的电路 三三. 共射极接法的特性曲线共射极接法的特性曲线 1. 输入特性曲线输入特性曲线(2) 表达式：表达式： (3) 输入特性曲线的输入特性曲线的三个部分三个部分输入特性曲线输入特性曲线 死区死区 非线性区非线性区 线性区线性区(1)表述：表述：当基极电流当基极电流IB为常数时，输出电路为常数时，输出电路( (集电极集电极电路电路) )中集电极电流中集电极电流IC与集一射极电压与集一射极电压UCE 之间的之间的关系曲线，称为输出特性曲线。如图关系曲线，称为输出特性曲线。如图2.6所示。所示。常数常数B)(CECIUfI (2) 表达式：表达式：测量三极管特性的电路测量三极管特性的电路2. 输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线 (3) 三个基本区：三个基本区： 饱和区饱和区(UBE0 、UBUC)，T 工作于饱和导通状态；工作于饱和导通状态；放大区放大区(UCUB UE ) ， T处于导通电流放大状态。处于导通电流放大状态。截止区截止区(UBE 0、 UBUC )，T处于截止状态处于截止状态; ;输出特性曲线输出特性曲线发射结正偏，集电结正偏发射结正偏，集电结正偏发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏发射结反偏，集电结反偏发射结反偏，集电结反偏BEC