第二章半导体器件(2-3).ppt

矿石收音机 第二章 常用半导体器件原理 2.1 半导体物理基础知识 本征半导体 杂质半导体 半导体中的载流子和电流 2.2 PN结 PN结的形成 PN结电流方程 PN结的三个特性 2.3 晶体二极管 二极管特性及参数 二极管电路分析方法和基本应用电路 2.4 双极型晶体管 晶体管工作原理 伏安特性 简化模型 工作状态分析 2.5 场效应管 结型和绝缘栅场效应管工作原理 特性 模型 状态分析 半导体的两种载流子是构成半导体器件的关键。 一、本征半导体 Intrinsic Semiconductor  元素纯净、单一晶格结构的半导体称为本征半导体。 2、本征载流子浓度 二、杂质半导体 Doped Semiconductor 2、杂质半导体的载流子浓度 2.1.2 半导体中的电流 小结 概念： 半导体的二种类型：本征半导体、杂质半导体 杂质半导体的二种类型：N型半导体、P型半导体 半导体的二种载流子：自由电子、空穴 本征半导体： 本征激发与复合 自由电子、空穴成对 杂质半导体： 掺入杂质元素 五价元素：N型～自由电子（多子），空穴（少子） 三价元素：P型～自由电子（少子），空穴（多子） 半导体的二种电流： 电场力作用：漂移电流 Drift Current 浓度差作用：扩散电流 Diffusion Current 4.2 PN结 （PN Junction） 4.2.1 PN结的形成 4.2.2 PN结的单向导电特性 三、PN结电流方程（伏安特性 V-A Characteristic ） 4.2.3 PN结的击穿特性 4.2.4 PN结的电容特性 4.2.5 PN结的温度特性 PN结最高温度限制： 2.3 晶体二极管及其基本电路 二极管结构类型：点接触型(a)；面接触型（合金型(b)，平面性(c)）。 2.3 晶体二极管及其基本电路 2.3.2 二极管的主要参数 一、直流电阻 RD 定义：二极管两端所加直流电压UD与 流过二极管的直流电流ID之比。 二极管交流电阻 rD 的关系式： 由PN结电流方程 二极管电路分析 二极管电路分析 2.3.3 晶体二极管简化电路模型 一定条件下，非线性特性的近似线性化模型。 一、大信号模型（单向导电特性） 1、折线近似 2、简化近似 3、理想模型 二极管电路分析 大信号条件下二极管电路的分析方法： 大信号工作时，二极管的单向导电性表现为开关特性 （正向导通、反向截止二种状态）。电路分析方法一般为： 1、首先假定二极管工作在关状态，即假想二极管不存在， 判断连接两端的电路节点间的电压极性是否满足正向导 通或反向截止的工作条件，即是否满足u≥UD(on)； 2、再根据所判断的电压导通条件，确定相应的电路模型； 3、然后应用电路基础理论，分析特定条件下的线性电路。 即根据电路工作条件，将二极管非线性特性转化为特定 条件下的线性特性，然后应用线性电路理论分析电路。 例 2.3.1 电路如图4.3.7(a)所示，计算二极管中的电流ID。已知二极管的导通电压UD(on)=0.7V，交流电阻rD≈0。 解：断开二极管D，判断两端的电压。 UAoff=E·R2/(R1+R2)=6×1/3=2V UABoff =UAoff-UBoff =2-(-6)=8V＞UD(on)=0.7V 可判断二极管处于正向导通状态， 用相应简化电路模型替代二极管D。 ∵ UA=－E+UD(on) =－6V+0.7V=－5.3V I1=(E－UA)/R1 =(6+5.3)V/2kΩ=5.65mA I2=－UA/R2 =5.3V/1kΩ=5.3mA ∴ ID= I1+I2=10.95mA≈11mA 2.3.4 稳压二极管及稳压电路 利用PN结的反向击穿特性可以制作 稳压二极管，主要用于稳压电路。 一、稳压二极管的特性 及电路符号 二、稳压二极管的主要参数 1、稳定电压 Uz：反向击穿后规定电流范围内的电压值； 2、稳压电流 Iz ：正常工作参考电流，Izmin﹤Iz﹤Izmax 3、额定功耗 Pz：Uz ×Iz﹤Pz