基本半导体器件案例.ppt

第一章 基本半导体器件 PN结 二极管 双极型晶体管 场效应管 1.1 PN结 1.1.2杂质半导体 2. P型半导体 1.1.3 PN结的形成 1.1.4 PN结的特性 2. 外加反向电压（反向偏置） 2. 外 结加反向电压（反向偏置） PN 结的单向导电性 PN结的电流方程与伏安特性 PN 结的电容效应 1.2 二极管 1、PN结的伏安特性 判断下图各电路二极管工作状态，写出输出电压值，设二极管导通电压UD为0.7伏 1.3 晶体三极管 1.3.2 晶体管的电流放大作用 1.3.3、晶体管的共射特性曲线 2. 输出特性曲线 温度对晶体管特性及参数的影响 1.3.4 晶体管的主要参数 例： 1.2.3 二极管的主要参数 最大正向电流IFM（最大整流电流）反向峰值电压VRM反向直流电流IR(sat) 最高工作频率fM 二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流 为安全计，在实际工作时，最大反向工作电压，它一般是反向击穿电压的一半 二极管未击穿是反向直流电流值 二极管具有单向导电的最高工作频率 1.2.4 二极管应用举例 限幅电路 ui 8V，二极管导通，可看作短路 uo = 8V ui 8V，二极管截止，可看作开路 uo = ui 已知： 二极管是理想的，试画出 uo 波形。 8V 例： ui 18V 参考点 二极管阴极电位为 8 V D 8V R uo ui + + – – 电路如图，求：UAB V阳 =－6 V V阴 =－12 V V阳V阴 二极管导通 若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB =－ 6V 否则， UAB低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V 例： 取 B 点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。 在这里，二极管起钳位作用。 D 6V 12V 3k? B A UAB + – 两个二极管的阴极接在一起 取 B 点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。 V1阳 =－6 V，V2阳=0 V，V1阴 = V2阴= －12 V UD1 = 6V，UD2 =12V ∵ UD2 UD1 ∴ D2 优先导通， D1截止。 若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB = 0 V 例: D1承受反向电压为－6 V 流过 D2 的电流为 求：UAB 在这里， D2 起钳位作用， D1起隔离作用。 B D1 6V 12V 3k? A D2 UAB + – UO= VDD1 ? UD(on)= （15 ? 0.7）V = 14.3 V IO= UO / RL= 14.3 V/ 3 k? = 4.8mA I1= IO + I2 = （4.8 + 2.3） mA = 7.1 mA I2 = (UO ? VDD2) / R = (14.3 ? 12) V/ 1 k? = 2.3 mA 解：假设二极管断开 例： 试求下图硅二极管电路中电流 I1、I2、IO 和输出电压 UO 值 UP = 15 V UP N 0.7V，二极管导通，等效为 0.7 V 的恒压源 P N VDD2 UO RL R 1 kW 3 kW IO I1 I2 15 V 12V VDD1 0.7V 导通UO1≈1.3V 截止UO2＝0V 导通UO3≈－1.3V 导通UO5≈1.3V 截止UO4≈2V 截止UO6≈－2V VZ=6V,IZmax=33mA,IZmin=5mA VI=15V, 0.5kΩRL2k Ω R=? RL=0.5k Ω : IO=VZ/RL=12mA RL=2k Ω : IO=VZ/RL=3mA Vo=VZ=6V 稳压电路 1.3.1 晶体管的结构及符号 由两个掺杂浓度不同且背靠背排列的PN结组成，根据排列方式的不同可分为NPN型和PNP型两种,每个PN结所对应区域分别称为发射区、基区和集电区。 集电区：面积较大 基区：较薄，掺杂浓度低 发射区：掺杂浓度高 发射结 集电结 PN 结变窄 外电场 IF 内电场 P N － － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + + + – 正向电压 扩散运动加剧 漂移运动减弱 扩散电流.正向电流 (多子运动，电流较大) PN结导通 反向电压 外电场 内电场 P N + + + － － － － － － + + + + + + + + + － － － － － － － － － + + + + + + － － － – + PN 结变宽 扩散运动减弱 漂移运动增强 漂移电流.反向电流 (少子运动，电流极小) PN结截止