电工与电子技术第一章 常用半导体器件

1、电工学,模拟部分 数字部分,模拟电子技术,第一章 常用半导体器件 第二章 基本放大电路 第三章 集成运算放大器及其应用 第四章 直流稳压电源,第一章 常用半导体器件,第一节 PN结及其单向导电性 第二节 半导体二极管 第三节 特殊二极管 第四节 晶体管 例题,返回,作业,第一节 PN结及其单向导电性,半导体基本知识 PN结,一、半导体的导电特点,1.半导体材料,物质分为导体、半导体、绝缘体，半导体是4价元素。,半导体材料的特点： 半导体的导电能力受光和热影响 T 导电能力 光照导电能力 纯净的半导体掺入杂质导电性会大大增强。,+4,纯净的、具有晶体结构的半导体称为本征半导体。 本征半导体中的载

2、流子 自由电子 () 空 穴 （+）,2. 本征半导体,空穴与电子成对出现并可以复合。,* 空穴的移动,3. 杂质半导体,N型半导体 掺五价元素，如磷，自由电子数多于空穴数，自由电子数是多子。,P型半导体 掺三价元素，如硼， 空穴数多于自由电子数，空穴是多子。,4扩散电流与漂移电流 载流子由于浓度差异而形成运动所产生的电流叫扩散电流。 在电场作用下，载流子定向运动而形成的电流叫漂移电流。,N型半导体,磷原子,硅原子,硅或锗 +少量磷 N型半导体,多余电子,空穴,P型半导体,硼原子,硅原子,空穴被认为带一个单位的正电荷，并且可以移动,硅或锗 +少量硼 P型半导体,多余空穴,1. PN结的形成,二

3、、 PN结,扩散运动,空间电荷区,削弱内电场,漂移运动,内电场,动态平衡,电荷区空间,外电场方向与内电场方向相反 空间电荷区(耗尽层)变薄 扩散漂移 导通电流很大 ,呈低阻态,2. PN结的单向导电性,加正向电压（正偏） P（+） N（）,外电场与内电场相同 耗尽层加厚 漂移扩散 形成反向电流IR，很小。呈高阻态,N,加反向电压（反偏）P（） N（+）,第二节 半导体二极管,半导体二极管的伏安特性 半导体二极管的主要参数,一、半导体二极管的伏安特性,+,P区阳极 N区阴极,阳极,阴极,1. 正向特性 死区电压 硅管 0.5V 锗管 0.1V 正向导通电压 硅管 0.7V 锗管 0.3V,2.

4、反向特性 反向饱和电流很小，可视为开路， 反向电压过高，电流急增，二极管发生击穿。,VD,二、半导体二极管的主要参数,1. 最大整流电流 IF 二极管允许通过的最大正向平均电流。 2. 最高反向工作电压 URM 保证二极管不被击穿允许加的最大反向电压。 3. 最大反向饱和电流 IR 室温下，二极管加最高反向电压时的反向电流，与温度有关。,例：如图，当E5V时， IV5mA，则 E=10V，IV（ ） . mA . mA . mA . 不确定,E,VD,IV,B,例：如图，E5V，二极管正向压降忽略不计，画出 uo波形。,E,VD,ui,uO,10,ui (V),t,ui E VD导通 uo =

5、 ui,5,5,利用二极管的单向导电性可对输出信 号起限幅作用。,例：如图，E6V，二极管正向压降忽略不计，画出 uo波形。,E,VD1,ui,uO,10,ui (V),t,6,E,VD2,R,6,ui E，VD1导通，VD2截止 u0=E=6V Eui 12V,VD1率先导通， UF30.32.7V,VD2截止,解：,第三节 特殊二极管,稳压管,稳压管是一种特殊的二极管，具有稳定电压的作用。,稳压管工作于反向击穿区。 特点：电流变化大，电压变化小。,一、稳压原理,稳压管：）加正向电压时同二极管 ）加反向电压时使其击穿后稳压,VS,稳定电压UZ 正常工作下，稳压管两端电压。 同一型号的稳压管分

6、散性较大。 稳定电流 IZ 正常工作下的参考电流。 大小由限流电阻决定。 动态电阻rZ rZ =U/I rZ 越小，稳压效果越好。,二、稳压管参数,例：如图，已知UZ=10V，负载电压UL（ ） （） 5 （）10 （）15 （）20,温度系数u 温度改变1，稳压值改变的百分比。 其值可正，可负。,A,UL,例：已知ui = 6sint，UZ =3V，画输出波形。,稳压管的工作条件 （）必须工作在反向击穿状态 （）电路中应有限流电阻，以保证反向电流不超过允许范围。,3,3,例：图示电路中，稳压管VS1、VS2的稳压值分别为UZ15V，UZ27V，正向压降为0.7，若输入电压Ui波形如图所示，试

7、画出输出电压波形。,R,R,VS1,VS2,Ui,UO,Ui 经电阻分压 URUi/2,当UR UR5V，VS1反向导通，VS2截止 ，U0=Uz1 UR 1 IB 变化很小，与 UCE = 1 曲线重合。,2输出特性曲线,饱和区,截止区,放大区,截止区 IB0 ，IC0 ，UBE0 发射结反偏，集电结反偏。,放大区 ICIB 发射结正偏，集电结反偏。,饱和区 UCEUBE ，发射结、集电结正偏。,2极间反向电流 ICBO：发射极开路，基极与集电极间的反向饱和电流，受温度影响大。 ICEO：基极开路，集电极与发射极间的穿透电流。,四、三极管主要参数,1 放大倍数,集电极最大电流ICM IC ICM 集电极发射极反向击穿电压UCEO 基极开路，加在集电极和发射极间的最大允许工作电压。 UCE UE PNP： UC UB UE）,解：,（1） 硅管 、NPN管 A：基极 ；B: 发射极； C: 集电极 （2） 锗管 、 PNP管 A: 基极； B: 发射极 ； C: 集电极,例：有三只三极管，分别为 锗管150，ICBO2A； 硅管100，ICBO1A； 硅管