电工学第七版_第14章_二极管和晶体管

1、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半导体晶体管，14.2 PN结，14.1半导体的导电特性，14.6光电器件。本章要求：1 .了解PN结的单向导电性，三极管的电流分布和电流放大；2.了解二极管、稳压器和三极管的基本结构、工作原理和特性曲线，了解主要参数的意义；3.会用二极管分析电路。第14章二极管和晶体管。学会从工程的角度分析问题，即根据实际情况，合理地逼近器件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。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。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，工程上

2、允许有一定的误差，并采用合理的估算方法。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。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、三极管和晶闸管等)。)。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、光电二极管和光电晶体管等)。)。热敏性：当环境温度升高时，电导率显著增加。14.1.1本征半导体是一种具有晶体结构的完全纯的半导体，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

3、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。这种现象被称为内在激发。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)。当外部电压施加到半导体的两端时，半导体中会有两部分电流(1)自由电子产生定向运动电子电流(2)价电子产生空穴和空穴电流。注：(1)本征半导体中载流子的数量很少，导电性很差；(2)温度越高，载流子越多，半导

4、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。自由电子和空穴被称为载流子。自由电子和空穴成对产生，它们不断地重新结合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中一定数量的载流子得以保持。14.1.2 N型半导体和P型半导体，掺杂后自由电子的数量大大增加，自由电子传导成为这种半导体的主要传导方式，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形成杂质半导体。在n型半导体中，自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。14.1.2 N型半导体和P型半导体，掺杂后空穴

5、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。在p型半导体中，空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。硼原子接受一个电子变成负离子、空穴，N型和P型半导体都是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 PN结，14.2.1 PN结形成，多载流子扩散运动，少数载流子漂移运动，浓度差，p型半导体，n型半导体，内部电场越强，漂移运动越强，而漂移使空

6、间电荷区越薄。作为扩散的结果，空间电荷区域变宽。空间电荷区也称为PN结。扩散和漂移的相反运动最终达到动态平衡，空间电荷区的厚度是固定的。形成空间电荷区，14 . 2 . 2pn结的单向导电性，1。PN结加直流电压(正向偏置)，PN结变窄，P接正，N接负，中频，内部电场减弱，多子扩散加强，形成较大的扩散电流。当直流电压加到PN结时，PN结变窄，正向电流变大，正向电阻变小，PN结导通。2。PN结带反向电压(反向偏置)，磷带负，氮带正，PN结加宽，2。反向电压(反向偏置)PN结，内部电场增强，少数载流子漂移增强，少数载流子数量少，反向电流小。IR，P连接到负极，N连接到正极。温度越高，少数载流子越多

7、，反向电流将随着温度增加。当对PN结施加反向电压时，PN结变宽，反向电流变小，反向电阻变大，PN结处于截止状态。14.3半导体二极管，14.3.1基本结构，(a)点接触型，(b)表面接触型，小结面积，小结电容和小正向电流。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。图1 12半导体二极管的结构和符号，14.3半导体二极管的原理图，14.3.2伏安特性，硅管0.5V锗管0.1V，反向击穿电压U(BR)，导通压降，二极管导通前施加的电压大于空载电压。施加的电压大于

8、反向击穿电压，二极管击穿并失去其单向导电性。正向特性，反向特性，特性：非线性，硅0.60.8伏，锗0.20.3伏，死区电压，反向电流在一定电压范围内保持恒定。14.3.3主要参数，1。最大整流电流IOM，二极管长时间使用时允许流经二极管的最大正向平均电流。波峰工作反向电压URWM是为确保二极管不击穿而给出的反向峰值电压，通常是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。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