第14章：半导体二极管与三极管.ppt

第14章：半导体二极管与三极管 14.1 半导体的导电特性 14.2 PN结 14.3 半导体二极管 14.4 稳压管 14.5 半导体三极管 简要总结 14.1 半导体的导电特性 概念图景 半导体 半导体又名：晶体 概念：导电能力介于导体与绝缘体之间的材料，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等； 特性：半导体导电能力对温度、光照或磁场等具有敏感特性；往纯净半导体中掺入某些杂质，会使其导电能力明显改变。 参考1：导体，自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体，如铁、铜、铝等； 参考2：绝缘体，有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。 思考：导体与绝缘体的结合方式有几种？各有什么用途？ 本征半导体 完全纯净的、具有晶体结构的半导体 常用半导体材料：硅与锗，原子结构如图（最外层价电子都是四个） 本征半导体结构特征： 每个原子与相邻的四个原子通过称为共价键电子对结合成最外层电子为八个稳定结构，如图： 本征半导体导电情况： 价电子：束缚在共价键中的电子； 自由电子：价电子受激发脱离了共价键束缚成为自由电子； 空穴：价电子脱离共价键束缚后留下的空位； 电子电流：自由电子定向运动形成的电流； 空穴电流：价电子递补空穴导致空穴移动形成的电流； 载流子：自由电子与空穴； 激发：价电子→自由电子与空穴对； 复合：自由电子填补空穴，即自由电子→价电子。 杂质半导体 形成过程：在纯净半导体材料中掺入微量杂质（掺杂）形成； 分类：N型（或电子）半导体与P型（或空穴）半导体； 特性：相对本征半导体其导电能力大大增强； N型半导体与P型半导体的正负电荷总体平衡，因此均不带电。 N型半导体 形成过程：在纯净硅或锗晶体中掺入磷（或其它五价元素）。 结构如图： P型半导体 形成过程：在纯净硅或锗晶体中掺入硼（或其它三价元素）。 结构如图： 14.2 PN结 N型半导体与P型半导体的交界面附近区域形成特殊的电气结构称为PN结； 重要性：PN结是构成各种半导体器件的基础。 14.3 半导体二极管 基本结构 伏安特性 主要参数 二极管基本结构 点接触型→PN结面积小→结电容小→小电流→高频→检波 面接触型→PN结面积大→结电容大→大电流→低频→整流 二极管的伏安特性 伏安特性曲线，如图： 导通： 截止： 击穿： 二极管主要参数 参数是二极管选型时的重要依据。 最大整流电流IOM：长时间使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流； 反向工作峰值电压URWM：反向击穿电压的二分之一到三分之一； 反向峰值电流IRM：二极管加上反向工作峰值电压时的反向漏电流值； 动态电阻RZ：正向导通压降变化量与正向电流变化量的比值。 14.4 半导体稳压管 伏安特性 主要参数 二极管与稳压管的理想化处理 二极管与稳压管电路分析方法 稳压管的伏安特性 伏安特性曲线 稳压管主要参数 稳定电压UZ：正常工作电流下，稳压二端的工作电压； 电压的温度系数?U：稳定电压受温度变化的系数，单位%/℃； 动态电阻RZ ：稳压管端电压变化量与相应的电流变化量的比值，RZ=△UZ/△IZ； 稳定电流IZ：最大工作电流，取最大允许耗散电流的二分之一到三分之一； 最大允许耗散功率PZM：稳压管不至发生热击穿的最大功率损耗， PZM =UZ*IZmax。 二极管的理想化处理 理想二极管的符号与特性 二极管的模型及特性 二极管模型的特性 稳压管的理想化处理 理想稳压管的特性 稳压管的模型及特性 稳压管的模型 稳压管的特性 二极管、稳压管电路分析方法 不同场合实际二极管的简化程度不同：理想二极管、理想二极管与电阻的串联、理想二极管与电压源的串联、三者串联，注意区分； 二极管与稳压管的压降可以看作充电状态时电压源的端电压； 二极管与稳压管只有开通与关断二种状态； 电路分析时可以先假设二极管或稳压管是关断的，并求解其端电压，若端电压低于导通电压则计算结果确定，若端电压高于导通电压则将二极管或稳压管看作电压源重新计算。 二极管电路举例（一） 二极管检波电路 二极管电路举例（二） 二极管钳位电路 输出端Y的电位？ 稳压管电路举例（三） 稳压管电路 求IZ R作为限流电阻阻值是否合适？ 稳压管电路举例（续） 稳压管电路Uz=10V，求：Iz与输出电压 研究与思考 为研究方便，统一规定 理想二极管符号、实际二极管符号： 1、画出实际二极管的电路模型； 2、绘出理想二极管、二极管模型与实际二极管的伏安特性，并进行比较分析； 第14章：半导体二极管与三极管 14.5 半导体三极管 简要总结 14.5 半导体三极管 基本结构 电流分配和放大原理 特性曲线 主要参数 三极管分为NPN型与PNP型二种，符号如图： 三极管的基本结构 三极管结构分类：平面型、合