單元5電工電子技術(shù)

1、獨特的導電特性獨特的導電特性 3.3.摻入微量元素摻入微量元素導電能力導電能力14 +硅原子結(jié)構(gòu)硅原子結(jié)構(gòu) 4+簡化模型簡化模型純凈的具有晶體結(jié)構(gòu)的半導體。純凈的具有晶體結(jié)構(gòu)的半導體。價電子價電子4 4價元素（硅、價元素（硅、鍺）鍺） 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4自由自由電子電子空穴空穴 4 4 4 4 4 4自由自由電子電子空穴空穴 4 4 4 4 4 4自由自由電子電子電電 場場電子流電子流 4 4 4 4 4 4電子遞補電子遞補空穴流空穴流電電 場場 4 4 4 4 4 4半導體電流半導體電流 = = 電子流電子流 + +

2、 空穴流空穴流電電 場場空穴流空穴流電子流電子流 4 4 4 4 4 5+5 4 4 4 4 4 5多子多子-電子電子少子少子-空穴空穴+5 4N型半導體示意圖型半導體示意圖 4 4 4 4 4 3+3 多子多子-空穴空穴少子少子-電子電子 4 4 4 4 4 3+3 P型半導體示意圖型半導體示意圖 N區(qū)區(qū)P區(qū)區(qū)負離子負離子空穴空穴正離子正離子電子電子一、一、PN結(jié)的形成結(jié)的形成空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)（耗盡層）（耗盡層）內(nèi)電場內(nèi)電場P區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)擴散運動擴散運動濃度差造成運動。濃度差造成運動。復合復合自由電子填補空穴，兩者同時消失的現(xiàn)象。自由電子填補空穴，兩者同時消失的現(xiàn)象。漂移運動漂移運動載流子

3、在電場力作用下的運動。載流子在電場力作用下的運動。多子擴多子擴散運動散運動少子漂少子漂移運動移運動 空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)（耗盡層）（耗盡層）內(nèi)電場內(nèi)電場P區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)濃度差濃度差多子多子擴散運動擴散運動復合復合產(chǎn)產(chǎn)生生內(nèi)電場內(nèi)電場阻礙阻礙多子擴散多子擴散有利有利少子少子漂移運動漂移運動擴散運動和漂移運擴散運動和漂移運動達到動達到動態(tài)平衡動態(tài)平衡形成一定寬度形成一定寬度PN結(jié)結(jié)多子擴多子擴散運動散運動少子漂少子漂移運動移運動P N結(jié)結(jié) PN內(nèi)電場內(nèi)電場內(nèi)電場內(nèi)電場RE外電場外電場P區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)IDPN結(jié)結(jié)REP區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)I反反PN結(jié)結(jié)內(nèi)電場內(nèi)電場外電場外電場陽極陽極陰極陰極符號符號3.3.：PN 外

4、殼外殼陰極引線陰極引線金屬絲金屬絲N N型鍺片型鍺片N N型硅型硅二氧化硅保二氧化硅保護層護層底座底座N型硅型硅金銻合金銻合金金鋁合金鋁合金小球小球PNPN結(jié)結(jié)REIDI IDEI反反電流不電流不為零為零RI/mAU/VO死區(qū)死區(qū)UTI/mAU/VOISUBR死區(qū)死區(qū)UT I/mAU/VOISUBR死區(qū)死區(qū)UT歸納歸納uitOuOtOui+-uO-+RLI/mAU/VOISUBR硅硅幾幾 A鍺鍺幾十幾十 幾百幾百 A 硅管的溫度穩(wěn)硅管的溫度穩(wěn)定性比鍺管好定性比鍺管好CPN+RuiMIDUR-+UD-+RUVID例例1-3-1分別用二極管理想模型和恒壓降模型分別用二極管理想模型和恒壓降模型求出求

5、出 IO 和和 UO 的值。的值。IO = E / R = 6 / 6 = 1 (mA)UO = V = 6 VUO = E UD = 6 0.7 = 5.3 (V)IO = UO / R = 5.3 / 6 = 0.88 (mA)解解:1.1.理想模型理想模型2.2.恒壓降模型恒壓降模型2 V6KuOtO整流：整流：已知：二極管理想化已知：二極管理想化求：求：uO波形波形ui+-（二）二極管應用舉例（二）二極管應用舉例uitOuO-+分析思路RL. .檢波作用：檢波作用：從載波信號中檢出從載波信號中檢出音頻信號。音頻信號。ui+-uO-+RLC旁路高頻信號旁路高頻信號載波信號經(jīng)二極管載波信號

6、經(jīng)二極管后負半波被削去后負半波被削去檢出音頻信號檢出音頻信號ttt. .限幅：限幅：已知：二極管已知：二極管UD0.7V求：求：uO波形波形5uito3.7+-+-uiuO-+uOto3.7分析思路實驗一、二極管的限幅作用實驗一、二極管的限幅作用EDA實驗實驗二極管限幅電路二極管限幅電路EDA實驗實驗EDA實驗實驗限幅作用。限幅作用。電路情況輸出波形無限幅電路去掉1V的限幅電路去掉2V的限幅電路uAuBuO已知已知: : 求：求： . .鉗位與隔離鉗位與隔離-12VRFAB（1） uA與與uB為相同電平時為相同電平時，DA、DB均導通。均導通。1V0.3V0.3V3V3V3.7V分析思路-12

7、VRuAuBuOFAB0.3V3V1V（2） uA與與uB為不同電為不同電平時：平時：二極管箝位作用二極管箝位作用分析思路隔離隔離-12VRuAuBuOFAB （一）（一）穩(wěn)壓作用穩(wěn)壓作用 工作在工作在（二）穩(wěn)壓管符號（二）穩(wěn)壓管符號陽極陽極陰極陰極UZ IZIZmaxIZ UZDzU/VI/mAO( (三三) )應用應用 +UI-UOUZ+-UI增加增加, ,UO基基本不變本不變, ,增加量由增加量由R承擔承擔 。 限流電阻限流電阻調(diào)節(jié)電阻調(diào)節(jié)電阻RDRLUo = UZ實驗二、穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用實驗二、穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用EDA實驗實驗EDA實驗實驗穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路L變化變化,UO基本不變?；静?/p>

8、變。EDA實驗實驗R uo1k5%7.024V1k80% 6.916VOI/mAU/VZZIU4.4.動態(tài)電阻動態(tài)電阻 rZ ： 愈愈小穩(wěn)壓效果好。小穩(wěn)壓效果好。IZmax3.3.最大耗散功耗：最大耗散功耗： PZM= UZ IZmaxUZ56V 正溫度系數(shù)正溫度系數(shù)UZ56V 負溫度系數(shù)負溫度系數(shù)5VUZ6V 溫度系數(shù)最小溫度系數(shù)最小例：例：2CW15的的U=0.07%/ 溫度提高，穩(wěn)溫度提高，穩(wěn)定電壓增加定電壓增加OI/mAU/VIZmax歸納歸納二極管二極管1.1.二極管的特性：二極管的特性：2.2.特性曲線：特性曲線： 3.3.應用：應用： 4.4.二極管的主要參數(shù)。二極管的主要參數(shù)。

9、 二極管的結(jié)電容。二極管的結(jié)電容。5.5.穩(wěn)壓管：穩(wěn)壓管：二極管二極管陽極陽極陰極陰極PNPNN是什么是什么?bceNPN型型NNPPPNPNP型型幾百微米幾百微米幾微米幾微米ebcebuCE輸出端口輸出端口+-uBE輸入端口輸入端口+-+-UCB+-UCE+-UBENNPbecNPbceRBEB+-RC+-ECRCRB+-ECEB+-+-UCB+-UCE+-UBEPPNbecRBRC+-ECRCRBbceEB+-+-ECEB+-VCVbVe VCVbVeUBE硅硅0.60.8V鍺鍺0.10.3VUCB UCEUCB UBE UCE+-UCB+-UCE+-UBEbceRCRB+-ECEB+-I

10、BIEICRCRBEB+-+-ECmAmAAIBIEICIC、 IB流入流入， IE流出流出IC、 IB流出流出， IE流入流入RCRB+-ECEB+-IB(mA)0-0.0040.020.040.06IC(mA)0.0010.0040.701.502.30IE(mA)0.00100.721.542.36（1）IE=IB +IC（2）ICIB IE IC結(jié)論符合基爾霍夫電流定律符合基爾霍夫電流定律測量數(shù)據(jù)測量數(shù)據(jù)IB(mA)0-0.0040.020.040.06IC(mA)0.0010.0040.701.502.30IE(mA)0.00100.721.542.36（3）I B 與與IC的比例為

11、常數(shù)的比例為常數(shù)35020700BC .II35040501BC .IIBCII測量數(shù)據(jù)測量數(shù)據(jù)IB(mA)0-0.0040.020.040.06IC(mA)0.0010.0040.701.502.30IE(mA)0.00100.721.542.36(4) I B微小變化引起了微小變化引起了IC較大變化較大變化40020040700501BC .IIBCII ICBObcePNNIB(mA)0-0.0040.020.040.06IC(mA)0.0010.0040.701.502.30IE(mA)0.00100.721.542.36ebcPNNIB(mA)0-0.0040.020.040.06I

12、C(mA)0.0010.0040.701.502.30IE(mA)0.00100.721.542.36ICEOui uBE變變 iE變變 iB小變化小變化iC大變化大變化 uRC變變 將小信號放大將小信號放大iBiEiCuBEuiEC+-RCEB+-RBuO 內(nèi)部條件內(nèi)部條件放大的條件放大的條件外部條件外部條件iBiEiCuBEEC+-RCEB+-RBuiBEBCBOBCBCE)1()1(IIIIIIIII BCII BCII ECc極極b極極e極極NPNc結(jié)結(jié)e結(jié)結(jié)RB BEB BRC1.1.發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子 ECc極極b極極e極極NPNc結(jié)結(jié)e結(jié)結(jié)RB BEB BR

13、CICBOICIBIEI CNI BNI EN載載流子運動形成的電流流子運動形成的電流BCCBOBNCBOCNEIIIIIII ECRCEBRBc極極b極極e極極NPNc結(jié)結(jié)e結(jié)結(jié)IBICIEI ENI CNICBOI BNuoui+-ECRCRBc極極b極極e極極NPNc結(jié)結(jié)e結(jié)結(jié)IENICNICBOIBNICIEIBuoui+-BCEIII 復合復合收集收集發(fā)射發(fā)射BCII 3.5V 2.8V 12V類型：類型：材料：材料：電極：電極：+-UCB+-UCE+-UBEEB+-EC+-RCRBbceUBE解題思路IBICUCE+-+-UBEEB+-RBRC+-ECAmAVVe結(jié)相當一個二結(jié)相當

14、一個二極管極管,但要受輸?shù)茌敵龀鯱CE的影響的影響UCE 1VIB/mAUBE/VOUCE=3VUCE=0V常常數(shù)數(shù) CE)(BEBUUfIIB/mAUBE/VOIBICUCE+-+-UBERBRC+-ECEB+-AmAVV近似重合近似重合常數(shù)常數(shù) B)(CECIUfIIBICUCE+-+-UBERBRC+-ECEB+-AmAVVIB1=0IB2=20AIB3=40IB4=60IB5=80IB6=1000UCE/VIC/mA123436912IB1=0IB2=20AIB3=40IB4=60IB5=80IB6=1000UCE/VIC/mA123436912 IB IC uCE IC0IB=0

15、A20A40A60AUCE/VIC/mA36912123440A4060A5 . 13 . 2BC mII 曲線間距反映曲線間距反映電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)0UCE/(V)IC/(mA)IC1IB1IC2IB2 IB ICUCES飽和壓降飽和壓降放大區(qū)飽和區(qū)截止區(qū)e結(jié)正向偏置正向偏置反向偏置c結(jié)反向偏置正向偏置反向偏置UCE= UCB+ UBEUCB為負，由為負，由反向偏置反向偏置轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)為正向偏置。正向偏置。UCB為零；為零；+-UCB+-UCE+-UBEEB+-EC+-RCRBbceUCE= UCB+ UBEUCE UBE，UCB為負。為負。+-UCB+-UCE+-UBEEB+-EC+-RC

16、RBbce放大區(qū)飽和區(qū)截止區(qū)e結(jié)正向偏置正向偏置反向偏置c結(jié)反向偏置正向偏置反向偏置e結(jié)結(jié)c結(jié)均反向偏置。結(jié)均反向偏置。+-UCB+-UCE+-UBEEB+-EC+-RCRBbce 硅管硅管UBEICEO時）時）2.2.極間反向電流極間反向電流ICBO，ICEO 衡量衡量CBOCEO)1(II ICBO不超過不超過100盡可能小盡可能小+-EC+-ECAICEOA少數(shù)載流子少數(shù)載流子隨溫度增高隨溫度增高而增大。而增大。放大能力放大能力常數(shù) CEBCUII ( (二二) ) 交流參數(shù)交流參數(shù)( (三三) ) 極限參數(shù)極限參數(shù)ICM，PCM，UCEOl最大集電極電流最大集電極電流ICM:ICM就是就是 +-UCB+-UCE+-UBEEB+-EC+-RCRBbcel級間反向擊穿電壓級間反向擊穿電壓I/mAU/VoU(BR)+-UCB+-UCE+-UBEEB+-EC+-RCRBbce三極管有兩三極管有兩個個PN結(jié)結(jié)安全工作區(qū)安全工作區(qū)0IB=0A102030UBE/VIC/mA最大集電最大集電極電流極電流最大集電極最大集電極耗散功率耗散功率UCEO級間反向擊穿電壓級間反向擊穿電