电子技术非电类第3版荣雅君电子课件第2章节半导体器件1新.ppt

第二章 半导体器件 本章提要：半导体二极管和晶体管是常用的半导体器件。它们的基本结构、工作原理、特性曲线和主要参数是学习电子技术和分析电子电路的基础。PN结是构成各种半导体器件的基础。因此，本章重点讨论以下几个问题： 1）半导体的导电特性； 2）PN结的形成及其导电特性； 3）半导体二极管的工作原理及其特性曲线、主要参数及应用； 4）特殊二极管； 5）晶体管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数。 作为了解的内容，介绍： 1）场效应晶体管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数； 2）晶闸管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数及应用。 学习的重点是半导体器件的工作原理、特性曲线、主要参数及其应用。 2.1 半导体二极管 物体按照物质的导电能力分类： 2.1 半导体二极管 2.本征半导体 没有杂质、而且晶体结构完整的半导体，称为本征半导体（纯净半导体）。 2.1 半导体二极管 2.1 半导体二极管 3. 杂质半导体 在本征半导体中，人为地掺入少量其他元素(称杂质)，可以使半导体的导电性能发生显著的改变。掺入杂质的半导体称作杂质半导体。根据掺入杂质性质的不同。可分为两种： 2.1 半导体二极管 （1）N型半导体 在本征半导体中掺入少量的五价磷元素，使每一个五价元素取代一个四价元素在晶体中的位置，可以形成N型半导体。 2.1 半导体二极管 （2）P型半导体 在本征半导体中掺入少量三价元素，可以形成P型半导体，常用于掺杂的三价元素有硼、铝和铟。 2.1 半导体二极管 在N型半导体中，自由电子数大于空穴数， 自由电子----多数载流子(多子)。 空穴-----少数载流子(少子)。 在P型半导体中，空穴数大于自由电子数， 空穴----多子。 自由电子----少子。 不论N型半导体还是P型半导体，虽然都有一种载流子占多数，但是整个晶体仍然是不带电的。 2.1 半导体二极管 2.1.2 P N结 1. PN结的形成 2.1 半导体二极管 2．PN结单向导电特性 (1)外加反向电压 2.1 半导体二极管 (2) 外加正向电压 2.1 半导体二极管 结论： 2.1 半导体二极管 2.1.3 半导体二极管 二极管通常有点接触型和面接触型两种 2.1 半导体二极管 2.1 半导体二极管 1．二极管的伏安特性 2.1 半导体二极管 2.1 半导体二极管 2．二极管的使用 2.1 半导体二极管 (2)二极管的主要参数 1) 最大整流电流 IFM 指二极管长期工作时，允许通过的最大正向平均电流。当 电流超过允许值时，将由于PN结的过热，而使二极管损坏。 2) 反向电流IR 指在一定环境温度条件下，二极管承受反向工作电压、又 没有反向击穿时，其反向电流的值。它的值愈小，表明二极 管的单向导电特性愈好。温度对反向电流影响较大，经验值 是，温度每升高10℃，反向电流约增大一倍。使用时应加注 意。 3) 反向工作峰值电压URM 指管子运行时允许承受的最大反向电压。通常取反向击穿 电压的二分之一至三分之二。 2.1 半导体二极管 (3)二极管的选择 2.1 半导体二极管 (4)二极管应用举例 2.1 半导体二极管 近似特性：（当电源电压与二极管导通时正向电压降相差不多时） 二极管的电压小于导通正向电压时，二极管截止，电流为0； 二极管导通后，正向电压降恒为UD。 理想特性：（当电源电压远大于正向电压降时） 加正向电压时，二极管导通，正向电压降和正向电阻为0，（二极管相当于短路） 加反向电压时，二极管截止，反向电流为0，反向电阻无穷大。（二极管相当于开路） 2.1 半导体二极管 2) 应用举例 2.1 半导体二极管 图2-11 单相半波整流电路 2.1 半导体二极管 例2-1 单相全波整流电路如图2-12a所示。分析其工作原理，当 输入为图2-12b所示的正弦交流电压时，画出输出电压的波形。 2.1 半导体二极管 解 单相全波整流电路是由两个单相半波整流电路组成的，变压器的二次绕组的中心抽头把u2分成两个大小相等方向相反的u21和u22。 工作原理：在正弦交流电源的正半周（a点正，b点负）， VDl正向导通，VD2反向截止，电流通路为：a VDl 负载电阻RL 变压器中心抽头o点，负载上得到半波整流电压和电流，方向如图2- 12b所示。 同理，在电源的负半周（b点正，a点负），VD2导通，VDl截止。电流通路为：b VD2 负载电阻RL 变压器