2022年电工学第六章教案.docx
精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案第六章 电子器件6.1 半导体器件6.1.1 本征半导体一、本征半导体1 概念：导电才能介于导体和绝缘体之间；2 本征半导体：纯洁的具有晶体结构的半导体；3 本征激发：在热激发下产生自由电子和空穴对的现象；4 空穴：讲解其导电方式；5 自由电子 6 复合：自由电子与空穴相遇,相互消逝；7 载流子：运载电荷的粒子；二、杂质半导体1. 概念：通过扩散工艺,掺入了少量合适的杂质元素的半导体；2. N 型半导体（图 1.1.3）1 形成：掺入少量的磷；2 多数载流子：自由电子 3 少数载流子：空穴 4 施主原子：供应电子的杂质原子；3.P 型半导体（图1.1.4）1 形成：掺入少量的硼；2 多数载流子：空穴 3 少数载流子：自由电子 4 受主原子：杂质原子中的空穴吸取电子；5 浓度：多子浓度近似等于所掺杂原子的浓度,而少子的浓度低,由本征激发形 成,对温度敏锐,影响半导体的性能；6.1.2 PN 结一、 PN 结的形成（图 1.1.5）1 扩散运动：多子从浓度高的地方向浓度低的地方运动；2 空间电荷区、耗尽层（忽视其中载流子的存在）3 漂移运动： 少子在电场力的作用下的运动；4 二极管 二、二极管的单向导电性1 二极管外加正向电压：导通状态 2 二极管外加反向电压：截止状态在肯定条件下, 其与扩散运动动态平稳；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 4 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案三、二极管的伏安特性1 正向特性、反向特性 2 反向击穿：齐纳击穿（高掺杂、耗尽层薄、形成很强电场、直接破坏共价键）、雪 崩击穿（低掺杂、耗尽层较宽、少子加速漂移、碰撞）；四、 二极管的主要参数1. 最大整流电流 IF：长期运行时,答应通过的最大正向平均电流；2. 最高反向工作电压 UR：工作时,所答应外加的最大反向电压,通常为击穿电压的 一半；3. 反向电流 IR：未击穿时的反向电流；越小,单向导电性越好；此值对温度敏锐；4. 最高工作频率 fM：上限频率,超过此值,结电容不能忽视；五、 稳压二极管 一、符号及特性：二、稳压管的主要参数1 稳固电压 U Z：反向击穿电压,具有分散性；2 稳固电流 I Z：稳压工作的最小电流；6.1.3 双极型晶体管双极型晶体管（BJT: Bipolar Junction Transistor ） 几种晶体管的常见形状（图1.3.1）一、 结构及符号1.构成方式：同一个硅片上制造出三个掺杂区域,并形成两个PN 结；2.结构：3.三个区域：基区（薄且掺杂浓度很低）、发射区（掺杂浓度很高） 、集电区（结面积大）；三个电极：基极、发射极、集电极；两个 PN 结：集电结、发射结；分类及符号： PNP、NPN 二、晶体管的电流放大作用1.基本共射放大电路（图1.3.3）输入回路：输入信号所接入的基极发射极回路；输出回路：放大后的输出信号所在的集电极发射极回路；共射放大电路：发射极是两个回路的公共端；放大条件：发射结正偏且集电结反偏；放大作用：小的基极电流掌握大的集电极电流；2共射直流电流放大系数：ICNICICBOicIBIBICBO3共射沟通电流放大系数：当有输入动态信号时,iB三、特性曲线名师归纳总结 1.输入特性曲线 （图 1.3.5）iBf uBEuCE常数,说明曲线右移缘由,与集电区收集电子第 2 页,共 4 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案的才能有关；2. 输出特性曲线 （图 1.3.6）i C f u CE I B 常数（说明放大区曲线几乎平行于横轴的缘由）截止区：发射结电压小于开启电压,集电结反偏,穿透电流硅 1uA ,锗几十 uA；放大区：发射结正偏,集电结反偏,i B 和 iC 成比例；饱和区：双结正偏,i B 和 iC 不成比例,临界饱和或临界放大状态（u CB 0）；四、主要参数1. 电流放大系数共射直流电流系数、共射沟通电流放大系数2. 极间反向电流 I CBO、I CEO3. 极限参数（图 1.3.7）1 最大集电极耗散功率 P CM；2 最大集电极电流 I CM：使 明显减小的集电极电流值；3 极间反向击穿电压：晶体管的某一电极开路时,另外两个电极间所答应加的最高反向电压, U CBO 几十伏到上千伏、U CEO、 UEBO 几伏以下；UCBOUCEXUCESUCERUCEO1.3.6 光电三极管一、构造：（图 1.3.10）二、光电三极管的输出特性曲线与一般三极管类似（图 1.3.11）三、暗电流： I CEO 无光照时的集电极电流,比光电二极管的大,且每上升 25 度,电流上升 10 倍；四、光电流：有光照时的集电极电流；6.1.4 场效应管结型场效应管 绝缘栅型场效应管一、绝缘栅场效应管的结构和符号1.N 沟道增强型MOS 管P,扩散高掺杂N 区,金属铝作为栅极；1 结构：衬底低掺杂2 工作原理：栅源不加电压,不会有电流；名师归纳总结 uDS0且uGS0时,栅极电流为零,形成耗尽层；加大电压,形成反型层第 3 页,共 4 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 th；优秀教案（导电沟道） ；开启电压UGSu GS U GS th 为肯定值时,加大 u DS,Di 线性增大；但 u DS 的压降匀称地降落在沟道上, 使得沟道沿源漏方向逐步变窄；当 u GDU GS th 时,为预夹断；之后,u DS 增大的部分几乎全部用于克服夹断区对漏极电流的阻力,Di 显现恒流；此时,对应不同的 u GS 就有不同的 Di,从而可以将 Di 看为电压 u GS 控制的电流源；2. N 沟道耗尽型 MOS 管3. P 沟道 MOS 管：漏源之间加负压二、场效应管的主要参数1 开启电压 U GSth：是 UDS肯定时,使 iD 大于零所需的最小 U GS 值；2 夹断电压 U GSoff：是 UDS肯定时,使 i D 为规定的微小电流时的 uGS；3 饱和漏极电流 IDSS：对于耗尽型管,在 U GS0 情形下,产生预夹断时的漏极电流；4 直流输入电阻 RGSDC：栅源电压与栅极电流之比,MOS 管大于 10 9；5 低频跨导：g m i Du GS U DS 常数6 极间电容：栅源电容 Cgs、栅漏电容 Cgd、13pF,漏源电容 Cds0.11pF 7 极限参数最大漏极电流 I DM ：管子正常工作时,漏极电流的上限值；击穿电压：漏源击穿电压 U BRDS,栅源击穿电压 U BRGS；最大耗散功率 PDM：安全留意： 栅源电容很小,简单产生高压,防止栅极空悬、保证栅源之间的直流通路；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 4 页
