《极管及整流电路》PPT课件.ppt
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1、下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页第第14章章 二极管和整流电路二极管和整流电路14.3 14.3 特殊二极管特殊二极管特殊二极管特殊二极管18.3 18.3 直流稳压电源直流稳压电源直流稳压电源直流稳压电源14.2 14.2 半导体二极管半导体二极管半导体二极管半导体二极管14.1 14.1 半导体的基础知识半导体的基础知识半导体的基础知识半导体的基础知识18.2 18.2 滤波器滤波器滤波器滤波器18.1 18.1 整流电路整流电路整流电路整流电路下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页本章要求本章要求三、会分析含有二极管的电路。三、会分析含有二极
2、管的电路。一、理解一、理解PN结的单向导电性结的单向导电性;二、了解二极管、稳压管和三端稳压源的基本二、了解二极管、稳压管和三端稳压源的基本 构造、工作原理和特性曲线,理解主要参构造、工作原理和特性曲线,理解主要参 数的意义;数的意义;四、掌握二极管整流电路。四、掌握二极管整流电路。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 学会用工程观点分析问题学会用工程观点分析问题学会用工程观点分析问题学会用工程观点分析问题 -就是根据实际情况,对器件的数学模型和电路就是根据实际情况,对器件的数学模型和电路就是根据实际情况,对器件的数学模型和电路就是根据实际情况,对器件的数学模型和电路 的
3、工作条件进行合理的近似,以便用简便的分析方的工作条件进行合理的近似,以便用简便的分析方的工作条件进行合理的近似,以便用简便的分析方的工作条件进行合理的近似,以便用简便的分析方 法获得具有实际意义的结果。法获得具有实际意义的结果。法获得具有实际意义的结果。法获得具有实际意义的结果。对于元器件,重点在特性、参数、技术指标上和对于元器件,重点在特性、参数、技术指标上和对于元器件,重点在特性、参数、技术指标上和对于元器件,重点在特性、参数、技术指标上和 正确使用方法,不要过分追究其内部机理。正确使用方法,不要过分追究其内部机理。正确使用方法,不要过分追究其内部机理。正确使用方法,不要过分追究其内部机理
4、。对电路分析计算时,只要能满足技术指标,对电路分析计算时,只要能满足技术指标,对电路分析计算时,只要能满足技术指标,对电路分析计算时,只要能满足技术指标,就不要过分追究精确的数值。就不要过分追究精确的数值。就不要过分追究精确的数值。就不要过分追究精确的数值。器件是非线性的、特性有分散性、器件是非线性的、特性有分散性、器件是非线性的、特性有分散性、器件是非线性的、特性有分散性、R R、C C 的值有误的值有误的值有误的值有误 差、工程上允许一定误差、采用合理估算的方法。差、工程上允许一定误差、采用合理估算的方法。差、工程上允许一定误差、采用合理估算的方法。差、工程上允许一定误差、采用合理估算的方
5、法。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性半导体的导电特性:半导体的导电特性:半导体的导电特性:半导体的导电特性:(可做成温度敏感元件,如热敏电阻可做成温度敏感元件,如热敏电阻可做成温度敏感元件,如热敏电阻可做成温度敏感元件,如热敏电阻)。3 3 3 3、掺杂性、掺杂性、掺杂性、掺杂性:往纯净的半导体中掺入某些微量杂质,往纯净的半导体中掺入某些微量杂质,往纯净的半导体中掺入某些微量杂质,往纯净的半导体中掺入某些微量杂质,半导体的导电特性半导体的导电特性半导体的导电特性半导体的导电特性明显增强明显增强明显增强明显增强。2 2、光敏性:
6、、光敏性:、光敏性:、光敏性:当受到光照激发时,导电能力明显增强。当受到光照激发时,导电能力明显增强。当受到光照激发时,导电能力明显增强。当受到光照激发时,导电能力明显增强。1 1、热敏性:、热敏性:、热敏性:、热敏性:当环境温度升高时,导电能力显著增强。当环境温度升高时,导电能力显著增强。当环境温度升高时,导电能力显著增强。当环境温度升高时,导电能力显著增强。(可做成各种光敏元件,如光敏电阻、光可做成各种光敏元件,如光敏电阻、光可做成各种光敏元件,如光敏电阻、光可做成各种光敏元件,如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等敏二极管、光敏三极管等敏二极管、光敏三极管等敏二极管、光敏三极管等)。(可做
7、成各种不同用途的半导体器件,可做成各种不同用途的半导体器件,可做成各种不同用途的半导体器件,可做成各种不同用途的半导体器件,如二极管、三极管和晶闸管等)。如二极管、三极管和晶闸管等)。如二极管、三极管和晶闸管等)。如二极管、三极管和晶闸管等)。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页一、一、本征半导体本征半导体 半导体具有晶体结构。半导体具有晶体结构。半导体具有晶体结构。半导体具有晶体结构。晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构共价健共价健共价键中的两个电
8、子,称为共价键中的两个电子,称为共价键中的两个电子,称为共价键中的两个电子,称为价电子价电子价电子价电子。Si Si Si Si价电子价电子 完全纯净的半导体,称为本征半导体。完全纯净的半导体,称为本征半导体。完全纯净的半导体,称为本征半导体。完全纯净的半导体,称为本征半导体。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 Si Si Si Si价电子价电子 价电子在获得一定能量价电子在获得一定能量价电子在获得一定能量价电子在获得一定能量(温度升高或受光照)后,(温度升高或受光照)后,(温度升高或受光照)后,(温度升高或受光照)后,即可挣脱原子核的束缚,成即可挣脱原子核的束缚,成即
9、可挣脱原子核的束缚,成即可挣脱原子核的束缚,成为为为为自由电子自由电子自由电子自由电子(带负电),同(带负电),同(带负电),同(带负电),同时共价键中留下一个空位,时共价键中留下一个空位,时共价键中留下一个空位,时共价键中留下一个空位,称为称为称为称为空穴空穴空穴空穴(带正电)(带正电)(带正电)(带正电)。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理这一现象称为本征激发。这一现象称为本征激发。空穴空穴 温度愈高,晶体中产温度愈高,晶体中产温度愈高,晶体中产温度愈高,晶体中产生的自由电子便愈多。生的自由电子便愈多。生的自由电子便愈多。生的自由电子便愈多。自
10、由电子自由电子 在外电场的作用下,空穴吸引相邻原子的价电子在外电场的作用下,空穴吸引相邻原子的价电子在外电场的作用下,空穴吸引相邻原子的价电子在外电场的作用下,空穴吸引相邻原子的价电子来填补,而在该原子中出现一个空穴,其结果相当来填补,而在该原子中出现一个空穴,其结果相当来填补,而在该原子中出现一个空穴,其结果相当来填补,而在该原子中出现一个空穴,其结果相当于空穴的运动(相当于正电荷的移动)。于空穴的运动(相当于正电荷的移动)。于空穴的运动(相当于正电荷的移动)。于空穴的运动(相当于正电荷的移动)。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页本征半导体的导电机理本征半导体的导电机
11、理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理 当半导体两端加上外电压时,在半导体中将出现当半导体两端加上外电压时,在半导体中将出现当半导体两端加上外电压时,在半导体中将出现当半导体两端加上外电压时,在半导体中将出现两部分电流两部分电流两部分电流两部分电流 (1)(1)自由电子作定向运动自由电子作定向运动自由电子作定向运动自由电子作定向运动 电子电流电子电流电子电流电子电流 (2)(2)价电子递补空穴价电子递补空穴价电子递补空穴价电子递补空穴 空穴电流空穴电流空穴电流空穴电流注意:注意:注意:注意:(1)(1)本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少本征半导体
12、中载流子数目极少,其导电性能很差;其导电性能很差;其导电性能很差;其导电性能很差;(2)(2)温度愈高,温度愈高,温度愈高,温度愈高,载流子的数目愈多载流子的数目愈多载流子的数目愈多载流子的数目愈多,半导体的导电性能半导体的导电性能半导体的导电性能半导体的导电性能也就愈好。也就愈好。也就愈好。也就愈好。所以,温度对半导体器件性能影响很大。所以,温度对半导体器件性能影响很大。所以,温度对半导体器件性能影响很大。所以,温度对半导体器件性能影响很大。自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和
13、空穴成对地产生的同时,又不断复合。空穴成对地产生的同时,又不断复合。空穴成对地产生的同时,又不断复合。空穴成对地产生的同时,又不断复合。在一定温度下,载流子的产生和复合达到动态平衡,在一定温度下,载流子的产生和复合达到动态平衡,在一定温度下,载流子的产生和复合达到动态平衡,在一定温度下,载流子的产生和复合达到动态平衡,半导体中载流子便维持一定的数目。半导体中载流子便维持一定的数目。半导体中载流子便维持一定的数目。半导体中载流子便维持一定的数目。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页二、二、N型半导体型半导体 掺杂后自由电子数目掺杂后自由电子数目掺杂后自由电子数目掺杂后自由电
14、子数目大量增加,自由电子导电大量增加,自由电子导电大量增加,自由电子导电大量增加,自由电子导电成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导电方式,称为电子半导体电方式,称为电子半导体电方式,称为电子半导体电方式,称为电子半导体或或或或N N型半导体。型半导体。型半导体。型半导体。掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素 Si Si Si Sip+多余多余电子电子磷原子磷原子在常温下即可在常温下即可变为自由电子变为自由电子失去一个失去一个电子变为电子变为正离子正离子 在本征半导体中掺入微量的杂质(某种元素)在本征半导体中掺入微量的杂质(某种元素
15、)在本征半导体中掺入微量的杂质(某种元素)在本征半导体中掺入微量的杂质(某种元素),形成杂质半导体。形成杂质半导体。形成杂质半导体。形成杂质半导体。在在在在N N 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中自由电子是自由电子是自由电子是自由电子是多数载流子,空穴是少数载流多数载流子,空穴是少数载流多数载流子,空穴是少数载流多数载流子,空穴是少数载流子。子。子。子。动画动画下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页三、三、P 型半导体型半导体 掺杂后空穴数目大量掺杂后空穴数目大量掺杂后空穴数目大量掺杂后空穴数目大量增加,空穴导电成为这增加,空穴导电成为这增加,空穴导电成为这增加,空
16、穴导电成为这种半导体的主要导电方种半导体的主要导电方种半导体的主要导电方种半导体的主要导电方式,称为空穴半导体或式,称为空穴半导体或式,称为空穴半导体或式,称为空穴半导体或 P P型半导体。型半导体。型半导体。型半导体。掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素 Si Si Si Si 在在在在 P P 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中空穴是多空穴是多空穴是多空穴是多数载流子,自由电子是少数载数载流子,自由电子是少数载数载流子,自由电子是少数载数载流子,自由电子是少数载流子。流子。流子。流子。B硼原子硼原子接受一个接受一个接受一个接受一个电子变为电子变为电子变为电子变为负离子负离
17、子负离子负离子空穴空穴动画动画无论无论无论无论N N型或型或型或型或P P型半导体都是中性的,对外不显电性。型半导体都是中性的,对外不显电性。型半导体都是中性的,对外不显电性。型半导体都是中性的,对外不显电性。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 1.1.在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与 (a.a.掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度)有关。温度)有关。温度)有关。温度)有关。2.2.在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量
18、与 (a.a.掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度)有关。温度)有关。温度)有关。温度)有关。3.3.当温度升高时,少子的数量当温度升高时,少子的数量当温度升高时,少子的数量当温度升高时,少子的数量 (a.a.减少、减少、减少、减少、b.b.不变、不变、不变、不变、c.c.增多)。增多)。增多)。增多)。a ab bc c 4.4.在外加电压的作用下,在外加电压的作用下,在外加电压的作用下,在外加电压的作用下,P P 型半导体中的电流型半导体中的电流型半导体中的电流型半导体中的电流主要是主要是主要是主要是 ,N N 型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主
19、要是型半导体中的电流主要是 。(a.a.电子电流、电子电流、电子电流、电子电流、b.b.空穴电流)空穴电流)空穴电流)空穴电流)b ba a下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页14.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性一、一、PNPN结的形成结的形成多子的扩散运动多子的扩散运动内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差P P 型半导体型半导体型半导体型半导体N N 型半导体型半导体型半导体型半导体 内电场越强,漂移运内电场越强,漂移运内电场越强,漂移运内电场越强,漂移运动越强,而漂移使空间动越强,而漂移使空间动越强,而漂移使空间动越强,而漂移使空间电荷区变薄
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