第五章电工学之--半导体二极管和三极管分解.ppt

1、2020/7/3,电工电子技术基础,第五章半导体二极管和三极管,主要内容：半导体基础知识二极管及其应用三极管及其应用,2020/7/3,电工电子技术基础,5-1半导体基础知识,一、半导体导电特性导电介于导体与绝缘体间，如硅、锗、硒及大多数金属氧化物和硫化物如钴、锰、镍导电性受温度影响大作热敏电阻镉、铅的硫化物与碘化物受光照影响大作光敏电阻1、本征半导体,硅与锗原子结构,本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体,2020/7/3,电工电子技术基础,硅和锗的共价键结构,共价键共用电子对,2020/7/3,电工电子技术基础,自由电子,空穴,束缚电子,本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导

2、电能力很弱。,2020/7/3,电工电子技术基础,2、杂质半导体,P型,N型,硅或锗中掺棚等三价元素,硅或棚中掺磷等五价元素,2020/7/3,电工电子技术基础,多子,少子,多子,少子,3、PN结,2020/7/3,电工电子技术基础,正向偏置,2020/7/3,电工电子技术基础,反向偏置,2020/7/3,电工电子技术基础,5-2二极管及其应用,一、二极管1、基本结构将PN结加相应电极引线和管壳，为半导体二极管，分点接触型：（锗管）PN结小，通电电流小，作开关元件面接触型：（硅管）PN结大，通电电流大，用于整流,点接触型,面接触型,2020/7/3,电工电子技术基础,二极管符号：,2、伏安特性

3、,2020/7/3,电工电子技术基础,3、主要参数（1）最大平均整流电流IF指二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流一般几十至几百毫安（2）最高反向工作电压URM确保二极管不被反向击穿的一个参数。一般为几十至几百伏（3）极间电容CP指二极管两极之间电容的总称。一般在数皮法以下（4）最高工作频率fM极间电容频率效应不能忽略时的工作频率,2020/7/3,电工电子技术基础,例1：如图所示，求VY，设二极管的正向压降0.3V,VAVBVDA先导通VY=2.7V当VDA导通后VDB上是反向电压截止,VDA起钳位作用，Y端电位钳在+2.7VVDB起隔离作用，将输入B与输出Y隔离,2020/7/3,电

4、工电子技术基础,二、特殊二极管,1、稳压管,符号,（1）符号及特性曲线,2020/7/3,电工电子技术基础,（2）主要参数A、稳定电压UZ：稳压管反向击穿后的稳定工作电压B、电压温度系数u：稳压值受温度变化影响系数低于6V稳压管，为u负高于6V稳压管，为u正C、动态电阻rz:稳压管两端电压的变化量与相应电流变化量比值rZ=UZ/IZ反向伏安特性越陡，动态电阻越小，稳压管越好D、稳定电流IZ：工作电压等于稳定电压时的工作电流E、最大耗散功率PM：管子不致于产生热击穿时的功率损耗。,2020/7/3,电工电子技术基础,例2：如图，求IZ,IZ=（20-12）/1600=5mAIZIZM电阻值合适,

5、2020/7/3,电工电子技术基础,三、主要应用,主要应用于整流、滤波及稳压,二极管的应用举例1：二极管半波整流,2020/7/3,电工电子技术基础,二极管的应用举例2：滤波,2020/7/3,电工电子技术基础,NPN型,PNP型,箭头方向表示发射结加正向电压时的电流方向,一、三极管,5-3三极管及其应用,VT,VT,1、三极管结构,2020/7/3,电工电子技术基础,内部条件：a）发射区杂质浓度集电区基区b）基区很薄,外部条件：a)发射结正偏;b)集电结反偏,共发射极结法：EBEE发射结加正向电压P+N-集电结加反向电压ECEB实验最终：IE=IC+IBIC、IE比IB大得多IC/IB是晶体

6、管电流放大作用,NPN型,PNP型,2、电流分配与放大原理,晶体管放大作用条件：,2020/7/3,电工电子技术基础,电流放大原理,EB,RB,EC,(2)进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IBE，多数扩散到集电结。,(1)发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。,2020/7/3,电工电子技术基础,EB,RB,EC,(4)集电结反偏，有少数载流子漂移形成ICBO。,(3)从基区扩散来的电子作为集电结的少子，漂移进入集电结而被收集，形成ICE。,2020/7/3,电工电子技术基础,IB=IBE-ICBOIBE,电流放大系数：,2020/7/3,电工电子技术基础,N

7、PN型三极管,PNP型三极管,电流放大系数：,2020/7/3,电工电子技术基础,3、三极管的特性曲线,(1)输入特性曲线,正常情况下：硅管的NPN晶体管UBE=0.60.7V锗管的PNP晶体管UBE=-0.2-0.3V,2020/7/3,电工电子技术基础,(2)输出特性曲线,B、截止区：UBE死区电压，IB=0，IC=ICEO0.001mAC、饱和区：当UCEUBE，发射结正偏，集电结正偏，IC、IB不成正比。,2020/7/3,电工电子技术基础,4、主要参数,接成共射极，在静态（无输入信号）时，,共射直流电流放大倍数：,在动态（有输入信号）时，基极电流的变化量为IB，相应的集电极电流变化为IC，则交流电流放大倍数为：,(1)电流放大倍数和,2020/7/3,电工电子技术基础,例：UCE=6V时：IB=40A,IC=1.5mA；IB=60A,IC=2.3mA。,在以后的计算中，一般作近似处理：=,2020/7/3,电工电子技术基础,(2)集基极反向漏电流ICBO,发射极开路时，集电结处于反向偏置，集电区与基区少数载流子的漂移形成。ICBO越小越好,(3)集射极穿透电流ICEO,IB=0，集电结反向偏置，发射结正向偏置时集电极电流,(4)集电极