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第一章第一章半导体器件半导体器件1.1半导体的特性半导体的特性1.2半导体二极管半导体二极管1.3双极型三极管双极型三极管( (BJT) )1.4场效应三极管场效应三极管变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分(semiconductor)半导体的定义：将导电能力介于导体和绝缘体之间的一大类物半导体的定义：将导电能力介于导体和绝缘体之间的一大类物质统称为质统称为半导体半导体。大多数半导体器件所大多数半导体器件所用主要材料是硅和锗用主要材料是硅和锗一、本征半导体一、本征半导体(intrinsic semiconductor)(intrinsic semiconductor)在硅在硅(或锗或锗)的晶体中的晶体中,原子在空间排列成规则的晶格。原子在空间排列成规则的晶格。晶体中的价电子与共价键变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分二、二、 杂质半导体杂质半导体变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分PN一、一、PNPN结及其单向导电性结及其单向导电性变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分NP变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分称为反向接法或反向偏置称为反向接法或反向偏置（简称反偏）（简称反偏）反向电流非常小，反向电流非常小，PN结处于截止结处于截止(cut-off)状态。状态。 加反向电压加反向电压IS 对温度十分敏感。对温度十分敏感。PN变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分二、二极管的伏安特性二、二极管的伏安特性阳极从阳极从P区引出，阴极从区引出，阴极从N区引出。区引出。1. 二极管的类型二极管的类型从材料分：从材料分：硅二极管和锗二极管。硅二极管和锗二极管。从管子的结构分：从管子的结构分：点接触型二极管，点接触型二极管，工作电流小，可在高频下工作，工作电流小，可在高频下工作，适用于检波和小功率的整流电路。适用于检波和小功率的整流电路。面接触型二极管，面接触型二极管，工作电流大，只能在较低频率下工作电流大，只能在较低频率下工作，可用于整流。工作，可用于整流。开关型二极管，开关型二极管，在数字电路中作为开关管。在数字电路中作为开关管。二极管的符号变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分当正向电压超过死区电压后，当正向电压超过死区电压后，二极管导通二极管导通,电流与电压关系近似指数关系。电流与电压关系近似指数关系。二极管正向特性曲线死区电压：死区电压：导通压降：导通压降：变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分反偏时，反向电流值很小，反偏时，反向电流值很小，反向电阻很大，反向电阻很大，反向电压超过反向电压超过UBR则被击穿。则被击穿。结论：结论：二极管具有单向导电性，正向导通，反向截止。二极管具有单向导电性，正向导通，反向截止。二极管方程：二极管方程：式中：式中： IS为反向饱和电流为反向饱和电流 UT 是温度电压当量，是温度电压当量， 常温下常温下UT近似为近似为26mV。S(e1)TUUIIeSUUTII变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分三、二极管的主要参数三、二极管的主要参数 最大整流电流最大整流电流 IF指二极管长期运行时，允许通过管子的最大正向平均电流。指二极管长期运行时，允许通过管子的最大正向平均电流。IF的数值是由二极管允许的温升所限定。的数值是由二极管允许的温升所限定。 最高反向工作电压最高反向工作电压 UR工作时加在二极管两端的反向电压不得超过此值，否则二极工作时加在二极管两端的反向电压不得超过此值，否则二极管可能被击穿。为了留有余地，通常将击穿电压管可能被击穿。为了留有余地，通常将击穿电压UBR的一半定的一半定为为UR 。 反向电流反向电流 IR室温条件下，在二极管两端加上规定的反向电压时，流过管室温条件下，在二极管两端加上规定的反向电压时，流过管子的反向电流。通常希望子的反向电流。通常希望IR值愈小愈好。值愈小愈好。 IR受温度的影响很受温度的影响很大。大。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 最高工作频率最高工作频率 fMfM值主要决定于值主要决定于PN结结电容的大小。结电容愈大，则二极管允结结电容的大小。结电容愈大，则二极管允许的最高工作频率愈低。许的最高工作频率愈低。 二极管除了具有单向导电性以外，还具有一定的电容效应。二极管除了具有单向导电性以外，还具有一定的电容效应。 势垒电容势垒电容 Cb由由PN结的空间电荷区形成，又称结电容，反向偏置时起主要作结的空间电荷区形成，又称结电容，反向偏置时起主要作用。用。 扩散电容扩散电容 Cd由多数载流子在扩散过程中的积累引起，正向偏置时起主要作由多数载流子在扩散过程中的积累引起，正向偏置时起主要作用。用。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分四、稳压管四、稳压管稳压管是一种面接触型二极管，与二极管不同之处：稳压管是一种面接触型二极管，与二极管不同之处：1.采用特殊工艺，击穿状态不致损坏；采用特殊工艺，击穿状态不致损坏；2.击穿是可逆的。击穿是可逆的。符号及特性曲线如下图所示：符号及特性曲线如下图所示：O稳压管的伏安特性和符号minZImaxZI变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分稳定电压稳定电压UZ ：稳压管工作在反向击穿区时的工作电：稳压管工作在反向击穿区时的工作电 压。压。2. 稳定电流稳定电流IZ ：稳压管正常工作时的参考电流。：稳压管正常工作时的参考电流。3. 动态内阻动态内阻rZ ：稳压管两端电压和电流的变化量之：稳压管两端电压和电流的变化量之比比。 rZ= U / I4. 电压的温度系数电压的温度系数U：稳压管电流不变时，环境温度：稳压管电流不变时，环境温度 对稳定电压的影响。对稳定电压的影响。5. 额定功耗额定功耗PZ ：电流流过稳压管时消耗的功率。：电流流过稳压管时消耗的功率。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分使用稳压管组成稳压电路时的注意事项：使用稳压管组成稳压电路时的注意事项：稳压管必须工作在稳压管必须工作在反向击穿区。反向击穿区。稳压管应与负载稳压管应与负载RL并联。并联。必须限制流过稳压必须限制流过稳压管的电流管的电流IZ 。稳压管电路变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分例例1.2.3 电路如图所示，已知电路如图所示，已知UImax= 15V， UImin= 10VIZmax= 50mA， IZmin= 5mA，RLmax= 1k，RLmin= 600UZ= 6V, 对应对应UZ= 0.3V。求求rZ ，选择限流电阻选择限流电阻RO变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分例例1.2.4 有两个稳压管有两个稳压管 VD1 和和 VD2 ，它们的稳压值，它们的稳压值为为UZ1 = 6 V，UZ2 = 8 V，正向导通压降均为正向导通压降均为 UD = 0.6 V，将它们串联可得到几种稳压值，将它们串联可得到几种稳压值?变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分一、一、 三极管的结构三极管的结构NPN型三极管的结构和符号变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分二、三极管中载流子的运动和电流分配关系二、三极管中载流子的运动和电流分配关系变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分CNEII 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分三、三极管的特性曲线三、三极管的特性曲线三极管的输入特性iB三极管的输入回路变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分=806040200变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分四、四、 三极管的主要参数三极管的主要参数变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分五、五、 PNPPNP型三极管型三极管变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分在由在由PNP型三极管组成的放大电路中，型三极管组成的放大电路中，三极管中各极电流和电压的实际方向如图三极管中各极电流和电压的实际方向如图(a)所示，所示，根据习惯三极管中电流和电压的规定正方向如图根据习惯三极管中电流和电压的规定正方向如图(b)所示。所示。UCE UBE IE IC IB c b e (-) (+) (+) (-) (a) UCE UBE IE IC IB c b e (-) (+) (+) (-) (b) 定量计算中，将得出定量计算中，将得出PNP型三极管的型三极管的UBE和和UCE为负值。为负值。在在PNP型三极管的输入和输出特性曲线中，型三极管的输入和输出特性曲线中，电压坐标轴上将分别标注电压坐标轴上将分别标注“ - UBE”和和“ - UCE”。电流实际方向与规定方向一致，电流实际方向与规定方向一致，电压实际方向与规定方向相反。电压实际方向与规定方向相反。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分一、结型场效应管一、结型场效应管N沟道结型场效应管的结构和符号变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分2GS(off)GSDSSD)1 (UUII时）时）当当0(GSP UU场效应管特性曲线测试电路沟道结型场效应管转移特性变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分N沟道结型场效应管的漏极特性变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分二、绝缘栅场效应管二、绝缘栅场效应管变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分2()GSDDOGS(th)uiIU变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分三、三、 场效应管的主要参数场效应管的主要参数变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分DSDmGSuigu常数变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分