电工与电子技术第一章常用半导体器件精选文档.ppt

电工与电子技术第一章常用半导体器件本讲稿第一页，共三十八页模拟电子技术模拟电子技术 第一章第一章 常用半导体器件常用半导体器件 第二章第二章 基本放大电路基本放大电路 第三章第三章 集成运算放大器及其应用集成运算放大器及其应用 第四章第四章 直流稳压电源直流稳压电源本讲稿第二页，共三十八页第一章第一章 常用半导体器件常用半导体器件第一节第一节PN结及其单向导电性结及其单向导电性第二节第二节半导体二极管半导体二极管第三节第三节特殊二极管特殊二极管第四节第四节晶体管晶体管例题例题返回返回返回返回 作业本讲稿第三页，共三十八页第一节第一节PN结及其单向导电性结及其单向导电性 半导体基本知识半导体基本知识PN结结本讲稿第四页，共三十八页一、半导体的导电特点一、半导体的导电特点1.半导体材料半导体材料 物质分为导体、半导体、绝物质分为导体、半导体、绝缘体，半导体是缘体，半导体是4价元素。价元素。半导体材料的特点：半导体材料的特点：半导体的导电能力受光和热影响半导体的导电能力受光和热影响T导电能力导电能力光照光照导电能力导电能力纯净的半导体掺入杂质导电性会大大增强。纯净的半导体掺入杂质导电性会大大增强。本讲稿第五页，共三十八页+4纯净的、具有晶体结构的半导体称为本征半纯净的、具有晶体结构的半导体称为本征半导体。导体。本征半导体中的载流子本征半导体中的载流子自由电子自由电子()空空穴穴（+）2.本征半导体本征半导体空穴与电子成对出现并可以复合。空穴与电子成对出现并可以复合。*空穴的移动空穴的移动本讲稿第六页，共三十八页3.杂质半导体杂质半导体N型半导体型半导体掺五价元素，如磷，自掺五价元素，如磷，自由电子数多于空穴数，由电子数多于空穴数，自由电子数是多子。自由电子数是多子。P型半导体型半导体掺三价元素，如硼，掺三价元素，如硼，空穴数多于自由电子空穴数多于自由电子数，空穴是多子。数，空穴是多子。4扩散电流与漂移电流扩散电流与漂移电流载载流流子子由由于于浓浓度度差差异异而而形形成成运运动动所所产产生生的的电电流流叫叫扩散电流。扩散电流。在在电电场场作作用用下下，载载流流子子定定向向运运动动而而形形成成的的电电流流叫叫漂漂移移电流。电流。本讲稿第七页，共三十八页1.PN结的形成结的形成二二、PN结结扩散运动扩散运动空间电荷区空间电荷区削弱内电场削弱内电场漂移运动漂移运动内电场内电场动态平衡动态平衡 P内电场内电场电荷区空间电荷区空间扩散运动扩散运动漂移运动漂移运动N本讲稿第十页，共三十八页外电场方向与内电场方向相反外电场方向与内电场方向相反空间电荷区空间电荷区(耗尽层耗尽层)变薄变薄扩散漂移扩散漂移导通电流很大导通电流很大,呈低阻态呈低阻态2.PN结的单向导电性结的单向导电性PN内电场内电场外电场外电场加正向电压（正偏）加正向电压（正偏）P（+）N（）（）本讲稿第十一页，共三十八页外电场与内电场相同外电场与内电场相同耗尽层加厚耗尽层加厚漂移扩散漂移扩散形成反向电流形成反向电流IR，很小。呈高阻态，很小。呈高阻态N P内电场内电场外电场外电场加反向电压（反偏）加反向电压（反偏）P（）（）N（+）PN结正偏，导通；结正偏，导通；PN结反偏，截止结反偏，截止本讲稿第十二页，共三十八页第二节第二节半导体二极管半导体二极管 半导体二极管的伏安特性半导体二极管的伏安特性 半导体二极管的主要参数半导体二极管的主要参数本讲稿第十三页，共三十八页一、半导体二极管的伏安特性一、半导体二极管的伏安特性+P区阳极区阳极N区阴极区阴极阳极阳极阴极阴极1.正向特性正向特性死区电压死区电压硅管硅管0.5V锗管锗管0.1V正向导通电压正向导通电压硅管硅管0.7V锗管锗管0.3Vi(mA)u(V)反向击穿电压反向击穿电压死区死区GeSi2.反向特性反向特性反反向向饱饱和和电电流流很很小小，可视为开路，可视为开路，反反向向电电压压过过高高，电电流流急急增增，二二极极管管发发生击穿。生击穿。导通电压导通电压VD本讲稿第十四页，共三十八页二、半导体二极管的主要参数二、半导体二极管的主要参数1.最大整流电流最大整流电流IF二极管允许通过的最大正向平均电流。二极管允许通过的最大正向平均电流。2.最高反向工作电压最高反向工作电压URM保证二极管不被击穿允许加的最大反向电压。保证二极管不被击穿允许加的最大反向电压。3.最大反向饱和电流最大反向饱和电流IR室室温温下下，二二极极管管加加最最高高反反向向电电压压时时的的反反向向电电流，与温度有关。流，与温度有关。本讲稿第十五页，共三十八页例：如图，当例：如图，当E5V时，时，IV5mA，则，则E=10V，IV（）.mA.mA.mA.不确定不确定EVDIVB本讲稿第十六页，共三十八页例例：如如图图，E5V，二二极极管管正正向向压压降降忽忽略略不不计计，画画出出uo波形。波形。EVDuiuO10ui(V)tuiEVD导通导通 uo=ui5uOt5利用二极管的单向导电性可对输出信利用二极管的单向导电性可对输出信号起限幅作用。号起限幅作用。本讲稿第十七页，共三十八页例：例：二极管组成电路如图，设二极管导通电压为二极管组成电路如图，设二极管导通电压为0.3V，试求输出电压，试求输出电压UF。+3VUF12VR0VVD1VD23012VVD1率先导通，率先导通，UF30.32.7VVD2截止截止解：解：本讲稿第十九页，共三十八页第三节第三节特殊二极管特殊二极管 稳压管稳压管本讲稿第二十页，共三十八页稳稳压压管管是是一一种种特特殊殊的的二二极极管管，具具有有稳稳定定电电压的作用。压的作用。稳压管工作于反向击穿区。稳压管工作于反向击穿区。特特点点：电电流流变变化化大大，电电压变化小。压变化小。一、稳压原理一、稳压原理稳压管：）加正向电压时同二极管稳压管：）加正向电压时同二极管）加反向电压时使其击穿后稳压）加反向电压时使其击穿后稳压i(mA)u(V)反向击反向击穿电压穿电压VS本讲稿第二十一页，共三十八页稳定电压稳定电压UZ正常工作下，稳压管两端电压。正常工作下，稳压管两端电压。同一型号的稳压管分散性较大。同一型号的稳压管分散性较大。稳定电流稳定电流IZ正常工作下的参考电流。正常工作下的参考电流。大小由限流电阻决定。大小由限流电阻决定。动态电阻动态电阻rZrZ=U/IrZ越小，稳压效果越好。越小，稳压效果越好。二、稳压管参数二、稳压管参数本讲稿第二十二页，共三十八页例：例：如图，已知如图，已知UZ=10V，负载电压，负载电压UL（）（）（）5（）（）10（）（）15（）（）20温度系数温度系数u温度改变温度改变1，稳压值改变的百分比。，稳压值改变的百分比。其值可正，可负。其值可正，可负。AVS20V15K5KUL本讲稿第二十三页，共三十八页例：例：已知已知ui=6sint，UZ=3V，画输出波形。，画输出波形。稳压管的工作条件稳压管的工作条件（）必须工作在反向击穿状态（）必须工作在反向击穿状态（）电电路路中中应应有有限限流流电电阻阻，以以保保证证反反向向电电流流不不超超过过允许范围。允许范围。VSuiuO6ui(V)t3uOt3本讲稿第二十四页，共三十八页第四节第四节晶体管晶体管 晶体管的基本结构和类型晶体管的基本结构和类型晶体管的电流分配和放大原理晶体管的电流分配和放大原理 晶体管的特性曲线晶体管的特性曲线 晶体管的主要参数晶体管的主要参数 温度对晶体管的影响温度对晶体管的影响本讲稿第二十六页，共三十八页一、一、晶体管的基本结构和类型晶体管的基本结构和类型基区集电区发射区基极基极集电极集电极发射极发射极集电结发射结NPN型型VT本讲稿第二十七页，共三十八页PNP型型特点：发射区参杂浓度很大，特点：发射区参杂浓度很大，基区薄且浓度低，基区薄且浓度低，集电结面积大。集电结面积大。VT本讲稿第二十八页，共三十八页二、晶体管的电流分配和放大原理二、晶体管的电流分配和放大原理放大条件放大条件（）内部特点决定（）内部特点决定发射区产生大量载流子发射区产生大量载流子基区传送载流子基区传送载流子集电区收集载流子集电区收集载流子（）外部条件（）外部条件发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏本讲稿第二十九页，共三十八页IEICIBRBRCEBECNNP发射区电子发射区电子发射结正偏发射结正偏利于发射区利于发射区发射电子发射电子基区基区集电结反偏集电结反偏利于集电区利于集电区收集电子收集电子集电区集电区2.电流分配电流分配本讲稿第三十页，共三十八页IBRBEBICRCECIE基基极极电电流流很很小小的的变变化化，将将引引起起集集电电极极电电流流一一个个很很大大的变化。的变化。直流放大系数直流放大系数交流放大系数交流放大系数本讲稿第三十一页，共三十八页1.输入特性曲线输入特性曲线 三三、三极管特性曲线三极管特性曲线IBf(UBE)UCE=常数常数IB(A)UBE(V)UCE=0UCE1发发射射结结、集集电电结结正正偏，两个二极管正向并联。偏，两个二极管正向并联。集电结反偏，集电结反偏，IB减小减小UCE1IB变化很小，与变化很小，与UCE=1曲线重合。曲线重合。本讲稿第三十二页，共三十八页2输出特性曲线输出特性曲线饱和区截止区放大区截止区截止区IB0，IC0，UBE0发发射射结结反反偏偏，集集电电结结反偏。反偏。放大区放大区ICIB发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。饱和区饱和区UCEUBE，发射结、集电结正偏。，发射结、集电结正偏。IC(mA)UCE(V)IB0IB20IB40IB60IB80本讲稿第三十三页，共三十八页五、温度对晶体管的影响五、温度对晶体管的影响1.温度对温度对ICEO、ICBO的影响的影响ICEO、ICBO随温度上升急剧增加，温度每升随温度上升急剧增加，温度每升高高10，ICBO约增加一倍。约增加一倍。温度对锗管的影响比较大。温度对锗管的影响比较大。2.温度对温度对 的影响的影响温度增加，温度增加，随之增加随之增加。3.温度对温度对UBE的影响的影响温度增加，温度增加，UBE 随之减少随之减少。本讲稿第三十六页，共三十八页例：例：由三极管各管脚电位判定三极管属性由三极管各管脚电位判定三极管属性（1）A:1VB：0.3VC:3V（2）A:0.2VB:0VC:3V如何区分硅管和锗管如何区分硅管和锗管如何区分如何区分NPN、PNP管管如何区分三个极如何区分三个极A.UBE0.2V(锗管）锗管）UBE0.7V(硅管）硅管）B.步骤：步骤：1.区分硅管、锗管，并确定区分硅管、锗管，并确定C极（以极（以相近两个电极的电压差为依据，相近两个电极的电压差为依据，UBE硅硅0.7UBE锗锗0.20.3）2.区分区分NPN、PNP管管（NPN：UC最高最高，PNP：UC最低最低）3.区分三极区分三极（NPN：UCUBUEPNP：UCUBUE）解：解：（1）硅管硅管、NPN管管A：基极：基极；B:发射极；发射极；C:集电极集电极（2）锗管锗管、PNP管管A:基极；基极；B:发射极发射极；C:集电极集电极本讲稿第三十七页，共三十八页