第三节电子基础知识演示文稿精要.ppt

电 子 技 术 基 础 主讲：贾 绪 第一章 半导体二极管及基本电路 基本要求 理解 P N 结的单向导电性，理解二极管、稳压管的工作原理，掌握二极管、稳压管电路的分析方法。 基本内容 基础知识 半导体二极管 二极管基本电路及分析方法 稳压二极管及电路分析方法 1.1 半导体的基础知识 一. 本征半导体 二.杂质半导体 杂质半导体——在本征半导体中掺入微量的杂质(某种元素），而形成的半导体。 1. N 型半导体 在硅（或锗）的晶体中掺人少量的五价元素（如磷元素），如图所示，多余的第五个价电子很容易挣脱磷原子核的束缚而成为自由电子。 2. P 型半导体 在硅（或锗）的晶体中掺入少量的三价元素（如硼元素），当组成共价键时，由于缺少一个电子而形成空穴，如图所示 。 半导体的特点： ⒈ 半导体中存在着两种载流子---自由电子和空穴。因此，半导体的导电原理明显区别于导体。 ⒉ 在本征半导体中掺微量杂质可以控制半导体的导电能力和参加导电的主要载流子的类型。 ⒊ 环境的改变对半导体导电性能有很大的影响。例如当温度增加或受到光照时，半导体导电能力都有所增加。半导体热敏器件和光敏器件都是利用这一特性制造的。 三. PN结 2. PN结的单向导电性 1）PN 结加正向电压 2） PN 结加反向电压 结论： 1) PN 结具有单向导电性。 2) 加正向电压，PN 结导通，正向电流 较大，结电阻很低。 3) 加反向电压，PN 结截止，反向电流 很小，结电阻很高。 3） PN 击穿 当加在PN结的反向电压超过某一数值（UBR）时，反向电流会急剧增加，这种现象称为反向击穿。只要PN结不因电流过大产生过热而烧毁，反向电击穿与反向截止两种状态都是可逆的。 4）PN结的电容效应 加在PN结上的电压的变化可影响空间电荷区电荷的变化，说明PN结具电容效应。PN结的结电容的数值一般很小，故只有在工作频率很高的情况下才考虑PN结的结电容作用。 1.2 半导体二极管 一. 点接触式和面接触式二极管的结构 二. 伏安特性（V—A特性) 硅二极管的伏安特性 锗二极管的伏安特性 分析： 1）正向特性： OA段：当 UF ＜ Uon （死区电压）时外电场不 足以克服结内电场对多数载流子扩散运动的阻力，故正向电流 IF 很小(IF ≈0)， D处于截止状态。 硅(Si)：Uon ≈0.5V; 锗(Ge): Uon ≈0.1V。 AB段：当 UF ＞Uon后， Ed↓→扩散运动↑→ IF ↑→ D 导通。 D导通时的正向压降，硅管约为(0.6~0.7)V，锗管约为(0.2~0.3)V。 2） 反向特性 OC段：当 U R ＜ U BR （击穿电压）时， 三. 主要参数 1）最大整流电流 I F M 二极管长时间可靠工作时，允许流过二极管的最大正向平均电流。 2）最高反向工作电压 U R M 保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压。 U R M=（击穿电压）/ 2 3）最大反向电流 I R M 当二极管加上反向工作峰值电压时所对应的反向电流。 I R M越小，单向导电性越好。 1.3 二极管基本电路及分析方法 二极管的应用很广，其基本电路有整流电路、开关电路、限幅电路等。由于二极管是非线性器件，分析电路时常采用模型分析法。 理想模型 恒压模型 1. 4 稳压二极管（DZ) 稳压二极管的工作机理是利用PN结的击穿特性。 一. V—A特性、符号、状态 分析： 1）稳压管的正向特性与二极管相同。 2）稳压管的反向特性 OA段 ：当 0＜U ＜UZ （反向击穿电压，数值较小）时，I Z很小，稳压管截止； AB段：当 U≥ UZ 时，稳压管反向击穿，I Z 很大，虽 △ I Z变化范围很大，但 DZ 稳压管两端的电压△UZ 变化很小；体现了稳压特性。 由此得知： 1）稳压管的 V—A 特性为非线性，且反向特性很陡； 2）稳压管有导通、截止、击穿三个状态，常工作于反向击 穿状态。 二. 主要参数 1). 稳定电压 UZ DZ在正常工作下管子两端的电压，也就是它的反向击穿电压。 2). 稳定电流 IZ DZ在稳定电压工作管子中的工作电流。 3). 动态电阻 rZ DZ管端电压的变化量与相应的电流变化量的比值。即 1. 5 特殊二极管 2．变容二极管 对PN结，当外加反向电压增大时，耗尽层加宽，相当于平板电容两极板之间距离加大，电容