电工电子技术-半导体二极管及基本电路.ppt

电工电子学(Ⅱ) 电工电子教学基地制作 一、性质及任务 1. 本课程是一门电子技术方面的入门技术基础课，是研究各种半导体器件、电子线路及应用的一门学科。 2. 学生通过本课程的学习，掌握一些有关电子技术的基本理论、基本知识和基本技能，培养学生分析问题、解决有关电子电路问题的能力，为今后进一步学习打下一定的基础。 二 研究对象 1.电子器件的特性、参数； 2.电子线路分析的方法：即模拟电路和数字电路的分析方法。 3.有关应用。 三 研究方法 电子技术的研究方法与电路不同，它具有更强的工程性质，在分析中常用工程近似法突出主要问题，使分析过程得以简化。 讲授内容 第五章 半导体二极管及基本电路 第六章 晶体管及基本放大电路 第七章 集成运算放大器及应用 第八章 数字逻辑电路基础知识 第九章 逻辑代数与逻辑函数 第十章 组合逻辑电路 第十一章 时序逻辑电路 第五章 半导体二极管及基本电路 教学基本要求： 理解 P N 结的单向导电性。 理解二极管、稳压管伏安特性；掌握二极管基本应用电路及分析方法. 理解单相整流、滤波、稳压电路的工作原理，掌握单相整流电路元器件参数的计算，了解集成稳压器的应用。 5.1 半导体的基础知识 按物体的导电性能，可将物体分为导体、绝缘体和半导体三类。 1.导体：电阻率很低、电流易通过、导电性强的物体。 2.绝缘体：电阻率很高、电流不通过、无导电能力的物体。 3.半导体：它的导电能力介于导体和绝缘体之间的物体。 半导体是如何导电的？怎样提高其导电能力？ 1）自由电子和空穴的形成 在外界的影响下（如热、光、电场、磁场等），使得其共价键中的价电子获得一定能量后，电子受到激发脱离共价键，成为自由电子（带负电），共价键中留下一个空位，称为“空穴”。 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。 半导体中的自由电子数目大量增加，于是有： 自由电子数 ＞＞ 空穴数 多数载流子 少数载流子 因此以自由电子导电作为主要导电方式的半导体，称为电子半导体或 N 型半导体（N —type semiconductor ) 。 2. P 型半导体 自由电子数 ＜＜ 空穴数 少数载流子 多数载流子 因此以空穴导电作为主要导电方式的半导体，称为空穴半导体 或 P 型半导体 (P —type semiconductor ) 。 三 P N 结 基本要求： 理解扩散运动、漂移运动、PN结（空间电荷区、耗尽层、阻挡层）及PN结单向导电性的概念。 掌握二极管、稳压二极管的工作特点、基本应用和分析方法。 1. PN 结的形成 一块晶片两边分别形成P 型和N 型半导体 PN结过程： 1）多数载流子(P 区的空穴和 N 区的自由电子) 要从浓度大的 区域扩散到浓度小的区域，形成空间电荷区--PN结，产生电场，称为内电场 Ed ； 2）内电场对多数载的扩散运动起阻挡作用，对少数载流子又起推动作用，这种少数载流子在内电场作用下有规则的运动称为漂移运动。 注意： 1）空间电荷区的正负离子虽带电，但它们不能移动，不参与导电。因区域内的载流子极少，所以空间电荷区的电阻率很高。 2）内电场对多数载流子的扩散运动起阻挡作用，所以空间电荷区--PN结又称为阻挡层或耗尽层。 2. P N 结的单向导电性 1）PN 结加正向电压 2. P N 结的单向导电性 1）PN 结加正向电压 2） PN 结加反向电压 2） PN 结加反向电压 结论： P N 结具有单向导电性。 加正向电压，PN结导通，正向电流较大，结电阻很低。 加反向电压，PN 结截止，反向电流很小，结电阻很高。 3. PN结的结电容 5.2 半导体二极管一.普通二极管 点接触式半导体二极管的结构 2） 反向特性 OC段：当 U R ＜ U BR （击穿电压）时， Ed 硅二极管与锗二极管的伏安特性比较 硅二极管的伏安特性 锗二极管的伏安特性 综述： 1）二极管的 V—A 特性为非线性，它将二极管分为三种状态——截止、导通和击穿； 2）当 时，且 U F ＞U T ，则 D 导通； 3）当 U T ＜ U D ＜ U BR ，有I R ≈0，则D 截 止； 4）当 时，且 U R ＞ U BR ，则反向击穿烧坏。 2. 主要参数 1）. 最大整流电流 I F M 表述：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。