1第14章二极管和晶体管.ppt

1、1,电路及电子技术,2010年春,2,Who 谁来教？,张新莲(副教授) 信息学院 联系方式：公共信箱: 密码：buctcircuit,3,What 学什么？,电子技术： 模拟电子电路 半导体器件； 基本放大电路； 集成运算放大器； 直流稳压电源 数字电子电路 门电路和组合逻辑电路； 触发器和时序逻辑电路,4,How 如何学？,四个环节：,听课-动脑,预习+复习,作业-动笔,实验-动手,5,教 学 安 排：,电路及电子技术共56学时（3.5学分） 教学(42学时)； 实验(14学时)：实验楼 106室,教材及参考书：,1、秦曾煌电工学（下册）（第六版）高教出版社 2、

2、李玲远电工学习题精解 西南交通大学出版社,6,成 绩 评 定：考试课,平时（10%） 实验成绩（20%） 期末考试（70%),7,1、课前预习指定章节； 2、必须独立完成作业，严禁抄袭； 3、每周二课前，课代表收本班作业，按学号顺序排好交上来。,注意事项:,8,名 人 名 言,使身体健康，,使思想专注，,使经济充裕。,勤奋：,使心情开朗，,9,电学的发展史,古籍中记载: “慈石召铁” “琥珀拾芥” 现象;,1785年-库仑定律(法国物理学家),1826年-欧姆定律(德国物理学家),1834年-第一台电动机(俄国 雅可比),1844年-发明电报 (美国 莫尔斯),1876年-发明电话 (美国 贝

3、尔),1895年-无线电通话 (意大利 俄国),1904年-二极管 (美国 弗莱明),1906年-三极管 (美国 德福雷斯),1958年-在6mm2硅片上集成计算机（）,. . .,航空、航天、通信（）、机器人、生产自动化,10,第14章 二极管和晶体管,14.1 半导体的导电特性,14.2 PN结及其单向导电性,14.3 二极管,14.5 晶体管,14.4 稳压二极管,14.6 光电器件,11,重点：,1、理解PN结的单向导电性； 2、理解二极管、稳压管和晶体管的基本构造、工作原理、特性曲线及主要参数的意义； 4、理解晶体管的电流分配和放大作用。,第14章 二极管和晶体管,12, 导体、半导

4、体和绝缘体,2、绝缘体：,有的物质几乎不导电，称为绝缘体，,如橡皮、陶瓷、塑料和石英。,3、半导体：,导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体,如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。,14.1 半导体的导电特性,13, 半导体的导电特性:,1、当受外界热作用时，它的导电能力明显变化-热敏元件。,3、往纯净的半导体中掺入某种杂质(如:硼)后， 会使它的导电能力明显改变-杂质半导体 如：二极管、三极管、场效应管及晶闸管。,2、当受外界光作用时，它的导电能力明显变化-光敏元件。,它具有不同于其它物质的特点：,14,一、 本征半导体,硅和锗的原子结构平面图,15,本征半导体,纯净的具有单晶结构的半导

5、体。,两种载流子： 带负电的自由电子 带正电的空穴。 两种载流子成对出现,16,+4,+4,+4,二、杂质半导体,1. N型半导体,在硅或锗的晶体中 掺入少量的五价元素,如磷。,正离子,自由电子,靠自由电子导电的半导体 称N型半导体。,自由电子的总数大于空穴， 自由电子为多数载流子。,17,+4,+4,+4,2. P型半导体,在硅或锗的晶体中掺入少量的三价元素,如硼。,负离子,空穴,靠空穴导电的半导体 称P型半导体。,空穴的总数大于自由电子， 空穴为多数载流子。,18,P型,N型,内电场方向,1. PN 结的形成,多数载流子,P区的空穴向N区扩散并与电子复合，N区的电子向P区扩散， 出现空间电

6、荷区，称为PN结。,少数载流子,内电场阻碍多数载流子的扩散运动， 加强少数载流子的漂移运动。,14.2 PN结及其单向导电性,19,内电场方向,外电场方向,R,2 . PN 结的特性,外加正向电压,P 型,N 型,PN结变薄，扩散运动增强，形成较大的正向电流 I。,PN结所处的状态称为 正向导通，其特点： PN结正向电流大，PN 结电阻小。,+,-,20,内电场方向,外电场方向,R,2 . PN 结的特性,外加反向电压,P 型,N 型,PN结变厚，漂移运动增强，扩散运动难以进行，反向电流很小 I。,PN结所处的状态称为 反向截止，其特点： PN结反向电流小，PN 结电阻大。,+,-,21,一、

7、基本结构,半导体二极管是在一个PN结两侧加上电极引线而做成的。,14.3 二极管,22,1.点接触型二极管,PN结面积、结电容小，可通过 小电流。用于高频电路及小电 流整流电路。,二极管的符号,23,2.面接触型二极管,PN结面积、结电容大，可通过大电流。用于低频电路及大电流整流电路。,24,二、分类,25,600,400,200,-0.1,-0.2,0,0.4,0.8,-50,-100,I / mA,U / V,正向特性,反向击 穿特性,硅管的伏安特性,三、二极管的伏安特性,26,600,400,200,-0.1,-0.2,0,0.4,0.8,-50,-100,I / mA,U / V,反向

8、击 穿特性,二极管的近似和理想伏安特性,I / mA,U / V,0,UR,UF,27,四、主要参数,1、最大整流电流 IOM,二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。,3、反向峰值电流 IRM,指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。,2、反向工作峰值电压URWM,保证二极管不被反向击穿的最高反向工作电压，一般是反向击穿电压U（BR）的一半。,28,五、二极管的型号：,2 ,Z整流管； P普通管； K开关管； W稳压管； U光电管。,A、B锗 C、D硅,例如：2CP10型普通硅二极管； 2CZ型硅整流二极管。,P442 附录,29,二极管限幅电路,D,E 3V,R,ui,uo,u

9、R,uD,例：下图中D为理想二极管, ui = 6 sin tV, E= 3V,画出 uo波形。, t, t,ui / V,uo /V,6,0,0,2,解：,二极管的应用范围很广,它可用于整流、检波、限幅、元件保护以及在数字电路中作为开关元件。,30, t,6,0,2,例2：双向限幅电路, t,0,D,E 3V,R,D,E 3V,ui,uo,uR,uD,ui / V,uo /V,31,例3：图示电路中输入端A的电位VA=+3V，B的电位VB=0V，求输出端Y的电位VY。,解：,假设DA、DB同时导通,Y的电位为：,+,-,0.3V,VY=+3-0.3=+2.7V,VY=0-0.3=-0.3V,所以DA、DB不能同时导通,由于A端电位比B端电位高,DA优先导通,VY=+3-0.3=+2.7V,DA导通后, DB上加的是反向电压,因而截止.,DA起钳位作用把Y端的电位钳在+2.7V.,32,例4：图示电路中R和C构成一微分电路当ui为图示波形时，画出输出电压uo的波形。,33,解：,t1,t2,0 t1期间,ui=U，C被快速充电,uC=U,uR= u