电工学(第六版)第十四章.ppt

1、2020年7月15日，第112周：第16课：复习第17周：考试(闭卷)上课时间：周一上午1、2节课，周三上午1、2节课(双周)实验班：周三上午1、2节课(单周)BJ0903周三上午3、4节课(单周)，课程表，2020年7月15日，2， 成绩评定说明：总成绩=正常作业*20%班级成绩*20%期末考试*60%联系方式：电气工程学院：卢立典E_mail:测试成绩，模拟电子技术基础，电子技术由模拟电子区别：处理后的信号不同。 模拟电子技术处理模拟信号。用数字电子技术处理数字信号。模拟信号：随时间连续变化的信号。信号在时间和数值上不断变化。1.模拟信号，2。数字信号信号在时间和

2、数值上是不连续的，即离散的。例如，跳跃信号具有短的持续时间。电子技术的发展促进了计算机技术的发展，使其“普及”和广泛使用！广播通讯：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电话、手机网络：路由器、自动柜员机交换机、收发器、现代工业：钢铁、石油化工、机械加工、数控机床运输：飞机、火车、轮船、汽车军事：雷达、电子导航航空航天：卫星定位、监控医学：刀、CT、b超、b超。音频、摄像机、照相机、电子表)、电子玩具、各种警报器、安全系统以及电子技术的发展在很大程度上反映在部件的发展上。从电子管半导体集成电路，电子管在1904年问世，电子管、晶体管和集成电路的比较，半导体元件的发展，贝尔实验室在1947年制

3、造了第一个晶体管，集成电路在1958年，大规模集成电路在1969年和超大规模集成电路在1975年，第一个集成电路只有四个晶体管，而在1997年有四十亿个晶体管在一个集成电路中。一些科学家预测，这种整合将以10倍/6年的速度增加，并在2015年或2020年达到饱和。学习电子技术课程，我们应该时刻关注电子技术的发展！1958年9月12日，在得克萨斯仪器公司的实验室里，第一个晶体管的发明者(贝尔实验室的约翰巴丁、威廉斯科克利和沃尔特布拉顿)和第一个集成电路的发明者(蒂的杰克基尔)实现了在半导体材料上集成电子器件的想法。42年后，他在2000年获得了诺贝尔物理学奖。“它为现代信息技术奠定了基础”。他们

4、在1947年11月底发明了晶体管，并在12月16日正式宣布了晶体管的诞生。他获得了1956年的诺贝尔物理学奖。贝恩于1972年第二次获得诺贝尔物理学奖。几个值得纪念的科学家！1.电子电路中信号的分类数字信号：离散性，模拟信号：连续性。大多数物理量是模拟信号。模拟电路模拟电路是处理模拟信号的电路。最基本的处理是信号放大，有不同功能和性能的放大电路。其他模拟电路大多基于放大电路。任何时刻的任何值都是有意义的，组成电子信息系统，模拟电子电路，数字电子电路(系统)，传感器接收器，隔离，滤波，放大，运算，转换，比较，功率放大器，学习本课程的要求：掌握基本概念，基本电路和基本分析方法。基本概念：概念不变，

5、应用灵活，“10，000基本电路：组成原理不变，具体电路多种多样。基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标和描述方法，因此有不同的分析方法。基本实验技能。通过学习常用电子元件、模拟电路及其系统的分析与设计，使学生掌握模拟电子技术的基本知识、基本理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专业中的应用奠定基础。第14章二极管和晶体管，14.3半导体二极管，14.4齐纳二极管，14.5晶体管，14.2 PN结及其单向导电性，14.1半导体的导电特性，14.6光电器件，第14章二极管和晶体管。本章要求：1 .了解PN结的单向导电性、晶体管的电流分布和电流放大；其次，了解二极管、稳压器和晶体管的基本结

6、构、工作原理和特性曲线，了解主要参数的意义；第三，将分析包含二极管的电路。该装置是非线性的，特性是分散的，钢筋混凝土的值是有误差的，所以在工程中允许有一定的误差，并采用合理的估算方法。在对电路进行分析和计算时，只要能满足技术指标，就不要过度考察精确值。对于部件，要注重特性、参数、技术指标和正确的使用方法，不要过多地考察它们的内在机理。讨论设备的目的是应用。学会从工程的角度分析问题，即根据实际情况，合理地近似装置的数学模型和电路的工作条件，从而用简单的分析方法获得实际的结果。导体和绝缘体之间具有导电性的物质叫做半导体。本征半导体是具有纯晶体结构的半导体。1.什么是半导体？什么是本征半导体？导体如

7、铁、铝、铜等价格低廉的元素，最外层的电子在外部电场的作用下容易产生定向运动，形成电流。绝缘体、惰性气体、橡胶和其他高价元素，它们原子的最外层电子被原子核牢牢束缚，只有当外部磁场强度达到一定水平时才能导电。常用的半导体材料硅和锗都是四价元素，它们原子的最外层电子被导体和绝缘体之间的原子核束缚。14.1半导体的导电特性(可制成热敏元件，如热敏电阻)。掺杂：在纯半导体中掺杂一些杂质会显著地改变导电性(它可以被制成各种用途的半导体器件，如二极管、晶体管和晶闸管等)。)。光敏性：当暴露于光下时，其导电性发生明显变化(可制成各种光敏元件，如光敏电阻、光电二极管、光电晶体管等)。)。热敏性：当环境温度升高时

8、，电导率显著增加。14.1.1本征半导体是完全纯的锗、硅和硒，具有晶体结构，称为本征半导体。晶体中原子的排列、硅单晶中的共价键结构、共价键以及共价键中的两个电子被称为价电子。在获得一定的能量(温度升高或光照)后，价电子可以从原子核的束缚中挣脱出来，成为自由电子(带负电荷)，同时在共价键中留下空位，称为空穴(带正电荷)。本征半导体的传导机制，本征激发：空穴，温度越高，晶体中产生的自由电子越多。自由电子，在外部电场的作用下，空穴吸引邻近原子的价电子来填充，并且一个空穴出现在这个原子中，并且结果相当于空穴的运动(相当于正电荷的运动)。本征半导体的导电机理，当外部电压施加到半导体两端时，载流子定向运动

9、(漂移运动)，半导体中会出现两种电流(1)自由电子定向运动，电子电流(2)价电子组成空穴和空穴电流，注：(1)本征半导体载流子很少，其导电性很差；(2)温度越高，载流子越多，半导体的导电性越好。因此，温度对半导体器件的性能有很大的影响。自由电子和空穴成对产生，同时它们是c半导体中有两种导电粒子(载流子):自由电子、空穴、14.1.2氮型半导体和磷型半导体。掺杂后，自由电子的数量大大增加。自由电子传导已经成为这种半导体的主要传导模式，它被称为电子半导体或N型半导体。掺杂有五价元素、的多余电子、磷原子在室温下可以变成自由电子，失去一个电子而变成正离子，并且痕量的杂质(某些元素)被掺杂到本征半导体中

10、形成杂质半导体。多数载流子(多载流子):自由电子少数载流子(少数载流子):空穴，14.1.2 N型半导体和P型半导体，掺杂后空穴的数量大大增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或P型半导体。掺杂有三价元素、多粒子：空穴少数载流子：自由电子，硼原子，接受电子变成负离子、空穴，N型和P型半导体都是中性的，不会对外显示电。问题是，为什么要制造本质上具有中等导电性的本征半导体，而这种半导体的导电性很差，并对其进行掺杂以提高导电性？1.杂质半导体中多形性的数量与(a .掺杂浓度，b .温度)有关。杂质半导体中少数载流子的数量与(a掺杂浓度，b温度)有关。当气温上升时，少数民族儿童的数

11、量就会减少(a .减少，b .保持不变，c .增加)。在外加电压的作用下，p型半导体中的电流为主，n型半导体中的电流为主。(a .电子电流，b .空穴电流)，b，a，14.2结的形成及其单侧导电性pn结，由浓度差引起的物质运动称为扩散运动。有气体、液体和固体。磷区的空穴浓度远高于氮区。n区的自由电子浓度远高于p区。扩散运动降低了接触表面附近的磷区中的空穴浓度和接触表面附近的氮区中的自由电子浓度，导致内部电场。PN结的形成，电场引起的运动称为漂移运动。参与扩散运动和漂移运动的载流子的数量是相同的，并且当达到动态平衡时形成PN结。由于扩散运动，磷区和氮区之间的界面缺少多数载流子，形成内部电场，从而

12、阻止扩散运动。内部电场使空穴从氮向磷移动，自由电子从磷向氮移动.14.2 PN结及其单向导电性，PN结：在P型半导体和N型半导体之间的界面上的特殊薄层，1。PN结加直流电压(正向偏置)，P接正，N接负，中频，多个孩子在外部电场的作用下定向运动，形成较大的正向电流。当PN结加上直流电压时，正向电阻很小，并且是导通的。2。PN结施加反向电压(反向偏置)，P接负，N接正，少数载流子在外加电场的作用下定向运动，形成小的反向电流。当反向电压施加到PN结时，反向电阻很大，并且处于截止状态。温度越高，少数载流子越多，反向电流将随温度增加。IR，PN结被封装并且两个电极被引出以形成二极管。低功率二极管、高功率

13、二极管、齐纳二极管、发光二极管、14.3半导体二极管、14.3.1基本结构(一个PN结)、(一)点接触型、(二)面接触型，具有小的结面积、小的结电容和小的正向电流。用于高频电路，如检测和频率转换。它具有大的结面积、大的正向电流和大的结电容，用于工频大电流整流电路。平面型用于集成电路制造过程。PN结的面积可以大也可以小，用于高频整流和开关电路。二极管结构示意图，14.3.2伏安特性，硅管为0.5V，锗管为0.1V。反向击穿电压U(BR)、导通压降，只有当施加的电压大于t时，二极管才能导通二极管击穿后，单边导电性被破坏，甚至过热并烧毁。3。反向峰值电流IRM是指二极管施加最高反向工作电压时的反向电流。大的反向电流表明管道的单侧电导率差异。IRM受温度影响。温度越高，反向电流越大。硅管的反向电流较小，而锗管的反向电流较大，是硅管的几十到几百倍。1.当二极管加直流电压(正向偏置，阳极接正，阴极接负)时，二极管处于正向导通状