常用半导体器件优秀PPT.ppt
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1、常用半导体器件你现在浏览的是第一页,共49页 1.1 半导体和半导体和PN结结 1.1.1 半导体半导体导体、半导体和绝缘体导体、半导体和绝缘体导体、半导体和绝缘体导体、半导体和绝缘体按导电能力的按导电能力的按导电能力的按导电能力的大小划分大小划分大小划分大小划分半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。半导体之所以得到半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。半导体之所以得到半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。半导体之所以得到半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。半导体之所以得到广泛的应用,是因为人们发现半导体具有三个奇妙且可贵的特广泛的应用,是因为人们发现半导体具有三个奇妙且可贵的特广泛的应用,
2、是因为人们发现半导体具有三个奇妙且可贵的特广泛的应用,是因为人们发现半导体具有三个奇妙且可贵的特性性性性:掺杂性、热敏性、光敏性。掺杂性、热敏性、光敏性。掺杂性、热敏性、光敏性。掺杂性、热敏性、光敏性。你现在浏览的是第二页,共49页1.1.2 N型半导体和型半导体和P型半导体型半导体 掺入杂质后的半导体称为杂质半导体。掺入杂质后的半导体称为杂质半导体。杂质半导体分为杂质半导体分为杂质半导体分为杂质半导体分为N N型半导体和型半导体和型半导体和型半导体和P P型半导体两类型半导体两类型半导体两类型半导体两类若在纯净的四价元素硅中采用一若在纯净的四价元素硅中采用一若在纯净的四价元素硅中采用一若在纯
3、净的四价元素硅中采用一定的制造工艺,掺入微量五价元定的制造工艺,掺入微量五价元定的制造工艺,掺入微量五价元定的制造工艺,掺入微量五价元素(例如磷)素(例如磷)素(例如磷)素(例如磷)N N型半导体型半导体型半导体型半导体若在纯净的四价元素硅中采用一若在纯净的四价元素硅中采用一若在纯净的四价元素硅中采用一若在纯净的四价元素硅中采用一定的制造工艺掺入微量的三价元定的制造工艺掺入微量的三价元定的制造工艺掺入微量的三价元定的制造工艺掺入微量的三价元素(例如硼)素(例如硼)素(例如硼)素(例如硼)P P型半导体型半导体型半导体型半导体你现在浏览的是第三页,共49页1.1.3 PN结及其单向导电性结及其单
4、向导电性1.PN结的形成结的形成 用特定的制造工艺使用特定的制造工艺使用特定的制造工艺使用特定的制造工艺使P P型半导体和型半导体和型半导体和型半导体和N N型半型半型半型半导体相结合,在其交导体相结合,在其交导体相结合,在其交导体相结合,在其交界面上将形成一个特界面上将形成一个特界面上将形成一个特界面上将形成一个特殊的薄层,这个薄层殊的薄层,这个薄层殊的薄层,这个薄层殊的薄层,这个薄层就是就是就是就是PNPN结。结。结。结。图图图图1-21-2为为为为PNPN结的结构示意图,其中字母结的结构示意图,其中字母结的结构示意图,其中字母结的结构示意图,其中字母P P代表代表代表代表P P型半导体,
5、字母型半导体,字母型半导体,字母型半导体,字母N N代表代表代表代表N N型半导体,中间划有虚型半导体,中间划有虚型半导体,中间划有虚型半导体,中间划有虚线的部分代表线的部分代表线的部分代表线的部分代表PNPN结。结。结。结。你现在浏览的是第四页,共49页2.PN结的单向导电性结的单向导电性PNPN结加正向电压导通,加反向电压截止,这种导电特结加正向电压导通,加反向电压截止,这种导电特结加正向电压导通,加反向电压截止,这种导电特结加正向电压导通,加反向电压截止,这种导电特性就称为性就称为性就称为性就称为PNPN结的结的结的结的单向导电性。单向导电性。单向导电性。单向导电性。你现在浏览的是第五页
6、,共49页 1.2 半导体二极管半导体二极管 1.2.1 二极管的结构与符号二极管的结构与符号 PNPN结加上引出线和管壳就构成半导体二极管(简称结加上引出线和管壳就构成半导体二极管(简称结加上引出线和管壳就构成半导体二极管(简称结加上引出线和管壳就构成半导体二极管(简称二极管)。二极管)。二极管)。二极管)。二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的符号二极管的符号二极管的符号二极管的符号你现在浏览的是第六页,共49页1.2.2 二极管的伏安特性和参数二极管的伏安特性和参数1.观察二极管的导电性观察二极管的导电性(a a)观察指示灯)观察指示灯)观察指示
7、灯)观察指示灯是否发亮,(是否发亮,(是否发亮,(是否发亮,(b b)再观察指示灯的亮再观察指示灯的亮再观察指示灯的亮再观察指示灯的亮暗情况暗情况暗情况暗情况你现在浏览的是第七页,共49页2.二极管的主要特性二极管的主要特性(1 1)加正向电压导通)加正向电压导通)加正向电压导通)加正向电压导通 在二极管的两电极加上电压,在二极管的两电极加上电压,在二极管的两电极加上电压,在二极管的两电极加上电压,称为给二极管以偏置。称为给二极管以偏置。称为给二极管以偏置。称为给二极管以偏置。(2 2)加反向电压截止)加反向电压截止)加反向电压截止)加反向电压截止 与正向偏置相反,如果将电源负极与正向偏置相反
8、,如果将电源负极与正向偏置相反,如果将电源负极与正向偏置相反,如果将电源负极与二极管的正极相连,电源正极与二极管的负极相连,称与二极管的正极相连,电源正极与二极管的负极相连,称与二极管的正极相连,电源正极与二极管的负极相连,称与二极管的正极相连,电源正极与二极管的负极相连,称为反向偏置,简称反偏。为反向偏置,简称反偏。为反向偏置,简称反偏。为反向偏置,简称反偏。综上所述综上所述综上所述综上所述,二极管具有,二极管具有,二极管具有,二极管具有“加正向偏压加正向偏压加正向偏压加正向偏压导通,加反向偏压截止导通,加反向偏压截止导通,加反向偏压截止导通,加反向偏压截止”的导电特性,的导电特性,的导电特
9、性,的导电特性,即单向导电性,它是二极管最重要的即单向导电性,它是二极管最重要的即单向导电性,它是二极管最重要的即单向导电性,它是二极管最重要的特性。特性。特性。特性。你现在浏览的是第八页,共49页小知识小知识 二极管为什么具有二极管为什么具有单向导电性单向导电性?二极管的核心是二极管的核心是二极管的核心是二极管的核心是PNPN结,因此二极管的单向导电性是由结,因此二极管的单向导电性是由结,因此二极管的单向导电性是由结,因此二极管的单向导电性是由PNPN结的特性所结的特性所结的特性所结的特性所决定的。决定的。决定的。决定的。(1 1)PNPN结加上正向电压的情况结加上正向电压的情况结加上正向电
10、压的情况结加上正向电压的情况 将将将将PNPN结的结的结的结的P P区接电源正极,区接电源正极,区接电源正极,区接电源正极,N N区接区接区接区接电源负极,此时外加电压对电源负极,此时外加电压对电源负极,此时外加电压对电源负极,此时外加电压对PNPN结产生的电场与结产生的电场与结产生的电场与结产生的电场与PNPN结内电场方向相反,结内电场方向相反,结内电场方向相反,结内电场方向相反,削弱了削弱了削弱了削弱了PNPN结内电场,使得多数载流子能顺利通过结内电场,使得多数载流子能顺利通过结内电场,使得多数载流子能顺利通过结内电场,使得多数载流子能顺利通过PNPN结形成正向电流,结形成正向电流,结形成
11、正向电流,结形成正向电流,并随着外加电压的升高而迅速增大,即并随着外加电压的升高而迅速增大,即并随着外加电压的升高而迅速增大,即并随着外加电压的升高而迅速增大,即PNPN结加正向电压时处于导通结加正向电压时处于导通结加正向电压时处于导通结加正向电压时处于导通状态。状态。状态。状态。(2 2)PNPN结加上反向电压的情况结加上反向电压的情况结加上反向电压的情况结加上反向电压的情况 将将将将PNPN结的结的结的结的P P区接电源的负极,区接电源的负极,区接电源的负极,区接电源的负极,N N区接电源正极,区接电源正极,区接电源正极,区接电源正极,此时外加电压对此时外加电压对此时外加电压对此时外加电压
12、对PNPN结产生的电场与结产生的电场与结产生的电场与结产生的电场与PNPN结内电场方向相同,加强了结内电场方向相同,加强了结内电场方向相同,加强了结内电场方向相同,加强了PNPN结内电场,结内电场,结内电场,结内电场,多数载流子在电场力的作用下难于通过多数载流子在电场力的作用下难于通过多数载流子在电场力的作用下难于通过多数载流子在电场力的作用下难于通过PNPN结,反向电流非常微小,即结,反向电流非常微小,即结,反向电流非常微小,即结,反向电流非常微小,即PNPN结加反结加反结加反结加反向电压时处于截止状态。向电压时处于截止状态。向电压时处于截止状态。向电压时处于截止状态。你现在浏览的是第九页,
13、共49页3.二极管的伏安特性曲线二极管的伏安特性曲线你现在浏览的是第十页,共49页(1 1)正向特性曲线)正向特性曲线)正向特性曲线)正向特性曲线(2 2)反向特性曲线)反向特性曲线)反向特性曲线)反向特性曲线(3 3)反向击穿特性曲线)反向击穿特性曲线)反向击穿特性曲线)反向击穿特性曲线你现在浏览的是第十一页,共49页 4.二极管的主要参数二极管的主要参数(1)最大整流电流)最大整流电流(2)最高反向工作电压)最高反向工作电压(3)反向电流)反向电流你现在浏览的是第十二页,共49页1.2.3 二极管的应用二极管的应用二极管限幅电路二极管限幅电路二极管限幅电路二极管限幅电路二极管限幅电路可用作
14、保护电路,以防止半导体器件由于过压而二极管限幅电路可用作保护电路,以防止半导体器件由于过压而二极管限幅电路可用作保护电路,以防止半导体器件由于过压而二极管限幅电路可用作保护电路,以防止半导体器件由于过压而被损坏,也可用来产生数字信号中的恒幅波。被损坏,也可用来产生数字信号中的恒幅波。被损坏,也可用来产生数字信号中的恒幅波。被损坏,也可用来产生数字信号中的恒幅波。你现在浏览的是第十三页,共49页思考题思考题 1.1.画出二极管的符号和文字符号,并说明二极管的主要特画出二极管的符号和文字符号,并说明二极管的主要特画出二极管的符号和文字符号,并说明二极管的主要特画出二极管的符号和文字符号,并说明二极
15、管的主要特性。性。性。性。2.2.二极管伏安特性的物理意义是什么二极管伏安特性的物理意义是什么二极管伏安特性的物理意义是什么二极管伏安特性的物理意义是什么?3.3.选用二极管时主要考虑哪些参数选用二极管时主要考虑哪些参数选用二极管时主要考虑哪些参数选用二极管时主要考虑哪些参数?并说明参数的含义。并说明参数的含义。并说明参数的含义。并说明参数的含义。4.4.锗二极管与硅二极管的主要差异是什么锗二极管与硅二极管的主要差异是什么锗二极管与硅二极管的主要差异是什么锗二极管与硅二极管的主要差异是什么?各适用于哪些场合各适用于哪些场合各适用于哪些场合各适用于哪些场合?5.5.有一只二极管,测得正向电阻有一
16、只二极管,测得正向电阻有一只二极管,测得正向电阻有一只二极管,测得正向电阻1.2k1.2k,反向电阻,反向电阻,反向电阻,反向电阻520k520k,该,该,该,该管子能使用吗管子能使用吗管子能使用吗管子能使用吗?你现在浏览的是第十四页,共49页1.2.4 特殊二极管及其应用特殊二极管及其应用1.稳压二极管(以下称稳压管)稳压二极管(以下称稳压管)(1)工作特性及应用)工作特性及应用它是一种用特殊工艺制造的硅二极管,只要反向电流不超过极它是一种用特殊工艺制造的硅二极管,只要反向电流不超过极它是一种用特殊工艺制造的硅二极管,只要反向电流不超过极它是一种用特殊工艺制造的硅二极管,只要反向电流不超过极
17、限电流,管子工作在击穿区并不会损坏,属可逆击穿,这与普限电流,管子工作在击穿区并不会损坏,属可逆击穿,这与普限电流,管子工作在击穿区并不会损坏,属可逆击穿,这与普限电流,管子工作在击穿区并不会损坏,属可逆击穿,这与普通二极管破坏性击穿是截然不同的。稳压管工作在反向击穿区通二极管破坏性击穿是截然不同的。稳压管工作在反向击穿区通二极管破坏性击穿是截然不同的。稳压管工作在反向击穿区通二极管破坏性击穿是截然不同的。稳压管工作在反向击穿区域时,利用其陡峭的反向击穿特性在电路中起稳定电压作用。域时,利用其陡峭的反向击穿特性在电路中起稳定电压作用。域时,利用其陡峭的反向击穿特性在电路中起稳定电压作用。域时,
18、利用其陡峭的反向击穿特性在电路中起稳定电压作用。稳压管主要用于恒压源、辅助电源和基准电源电路,在数字逻辑稳压管主要用于恒压源、辅助电源和基准电源电路,在数字逻辑稳压管主要用于恒压源、辅助电源和基准电源电路,在数字逻辑稳压管主要用于恒压源、辅助电源和基准电源电路,在数字逻辑电路中还常用作电平转移等。电路中还常用作电平转移等。电路中还常用作电平转移等。电路中还常用作电平转移等。你现在浏览的是第十五页,共49页稳压管的伏安特性曲线稳压管的伏安特性曲线稳压管的伏安特性曲线稳压管的伏安特性曲线稳压管的应用稳压管的应用稳压管的应用稳压管的应用你现在浏览的是第十六页,共49页(2)稳压管的主要参数)稳压管的
19、主要参数 稳定电压稳定电压稳定电压稳定电压稳定电流稳定电流 最大稳定电流最大稳定电流最大稳定电流最大稳定电流耗散功率耗散功率 动态电阻动态电阻动态电阻动态电阻 温度系数温度系数温度系数温度系数k k反映由温度变化而引起的稳定电压变化。反映由温度变化而引起的稳定电压变化。反映由温度变化而引起的稳定电压变化。反映由温度变化而引起的稳定电压变化。你现在浏览的是第十七页,共49页 2.发光二极管发光二极管发光二极管是一种把发光二极管是一种把电能变成光能的半导电能变成光能的半导体器件,由磷化镓、体器件,由磷化镓、砷化镓等半导体材料砷化镓等半导体材料制成,符号如图制成,符号如图1-14(a)所示,发光)所
20、示,发光二极管的种类按外形二极管的种类按外形可分为可分为:圆形、方形圆形、方形等。如图等。如图1-14(b)所示。所示。你现在浏览的是第十八页,共49页 3.3.光电二极管光电二极管光电二极管光电二极管 光电二极管又称为光敏光电二极管又称为光敏光电二极管又称为光敏光电二极管又称为光敏二极管,其符号和元件外二极管,其符号和元件外二极管,其符号和元件外二极管,其符号和元件外形如图形如图形如图形如图1-161-16所示。光电二所示。光电二所示。光电二所示。光电二极管也是由一个极管也是由一个极管也是由一个极管也是由一个PNPN结构成,结构成,结构成,结构成,但是它的但是它的但是它的但是它的PNPN结面
21、积较大,结面积较大,结面积较大,结面积较大,通过管壳上的一个玻璃窗通过管壳上的一个玻璃窗通过管壳上的一个玻璃窗通过管壳上的一个玻璃窗口来接收入射光。光电二口来接收入射光。光电二口来接收入射光。光电二口来接收入射光。光电二极管常用作传感器的光敏极管常用作传感器的光敏极管常用作传感器的光敏极管常用作传感器的光敏元件,可将光信号转换为元件,可将光信号转换为元件,可将光信号转换为元件,可将光信号转换为电信号。大面积的光电二电信号。大面积的光电二电信号。大面积的光电二电信号。大面积的光电二极管可用来作电源,即光极管可用来作电源,即光极管可用来作电源,即光极管可用来作电源,即光电池。电池。电池。电池。你现
22、在浏览的是第十九页,共49页4.无引线片状二极管无引线片状二极管无引线片状二极管在目前的电子产品中得到了广无引线片状二极管在目前的电子产品中得到了广泛应用,它的特点是体积小、重量轻、高频性能泛应用,它的特点是体积小、重量轻、高频性能好、形状简单、尺寸标准化,焊点处于元件的两好、形状简单、尺寸标准化,焊点处于元件的两端,便于自动化装配。片状元件尺寸很小,其表端,便于自动化装配。片状元件尺寸很小,其表面已无法详细标出元件的名称和规格,因而通常面已无法详细标出元件的名称和规格,因而通常用缩减的符号来表示元件的基本参数。用缩减的符号来表示元件的基本参数。常见的片状二极管器件有常见的片状二极管器件有常见
23、的片状二极管器件有常见的片状二极管器件有:肖特基二极管、稳压二极管、开关二肖特基二极管、稳压二极管、开关二肖特基二极管、稳压二极管、开关二肖特基二极管、稳压二极管、开关二极管、复合二极管和变容二极管五种类型。极管、复合二极管和变容二极管五种类型。极管、复合二极管和变容二极管五种类型。极管、复合二极管和变容二极管五种类型。分类,分类,分类,分类,重点重点重点重点你现在浏览的是第二十页,共49页(1)肖特基二极管)肖特基二极管常见的肖特常见的肖特常见的肖特常见的肖特基二极管封基二极管封基二极管封基二极管封装形式装形式装形式装形式你现在浏览的是第二十一页,共49页(2)稳压二极管)稳压二极管 稳压值
24、在稳压值在稳压值在稳压值在2 230V30V,额定功率为,额定功率为,额定功率为,额定功率为0.5W0.5W的片状稳压二的片状稳压二的片状稳压二的片状稳压二极管的封装多采用极管的封装多采用极管的封装多采用极管的封装多采用SOT-23SOT-23形式,额定功率为形式,额定功率为形式,额定功率为形式,额定功率为1W1W的多的多的多的多采用采用采用采用SOT-89SOT-89(1W1W)形式封装。)形式封装。)形式封装。)形式封装。你现在浏览的是第二十二页,共49页(3)开关二极管)开关二极管 该类管子用于数字脉冲电路及电子开关电路,片状该类管子用于数字脉冲电路及电子开关电路,片状该类管子用于数字脉
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