電工電子技術-9課件

第九章常用半導體器件

第一節(jié)

PN結及其單向導電性

第二節(jié)半導體二極管

第三節(jié)特殊二極管

第四節(jié)晶體管第一節(jié)PN結及其單向導電性

半導體基本知識

PN結一、半導體的導電特點1.半導體材料物質分為導體、半導體、絕緣體，半導體是4價元素。半導體材料的特點：半導體的導電能力受光和熱影響

T°↑

導電能力↑

光照↑導電能力↑

純凈的半導體摻入雜質導電性會大大增強。3.雜質半導體

N型半導體摻五價元素，如磷，自由電子數(shù)多于空穴數(shù)，自由電子數(shù)是多子。

P型半導體摻三價元素，如硼，空穴數(shù)多于自由電子數(shù)，空穴是多子。4．擴散電流與漂移電流載流子由于濃度差異而形成運動所產生的電流叫擴散電流。在電場作用下，載流子定向運動而形成的電流叫漂移電流。

1.PN結的形成二、

PN結擴散運動空間電荷區(qū)削弱內電場漂移運動內電場動態(tài)平衡－－－－－－－－－－－－－－－－P內電場電荷區(qū)空間擴散運動漂移運動N外電場方向與內電場方向相反

空間電荷區(qū)(耗盡層)變薄

擴散＞漂移導通電流很大,呈低阻態(tài)2.PN結的單向導電性－－－－－－－－PN內電場外電場加正向電壓（正偏）P（+）N（－）－－－－－－－－第二節(jié)半導體二極管

半導體二極管的伏安特性

半導體二極管的主要參數(shù)一、半導體二極管的伏安特性+P區(qū)－－陽極N區(qū)－－陰極陽極陰極1.正向特性死區(qū)電壓硅管0.5V鍺管0.1V

正向導通電壓硅管0.7V鍺管0.3Vi(mA)u(V)反向擊穿電壓死區(qū)GeSi2.

反向特性反向飽和電流很小，可視為開路，反向電壓過高，電流急增，二極管發(fā)生擊穿。導通電壓VD二、半導體二極管的主要參數(shù)1.最大整流電流IF二極管允許通過的最大正向平均電流。2.最高反向工作電壓URM

保證二極管不被擊穿允許加的最大反向電壓。3.最大反向飽和電流IR室溫下，二極管加最高反向電壓時的反向電流，與溫度有關。例：二極管組成電路如圖，設二極管導通電壓為0.3V，試求輸出電壓UF。+3VUF－12VR0VVD1VD23

>0>－12VVD1率先導通，UF＝3－0.3＝2.7VVD2截止解：第三節(jié)特殊二極管

穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管是一種特殊的二極管，具有穩(wěn)定電壓的作用。穩(wěn)壓管工作于反向擊穿區(qū)。特點：電流變化大，電壓變化小。一、穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓管：１）加正向電壓時同二極管２）加反向電壓時使其擊穿后穩(wěn)壓i(mA)u(V)反向擊穿電壓VS例：如圖，已知UZ=10V，負載電壓UL（）（Ａ）5Ｖ（Ｂ）10Ｖ（Ｃ）15Ｖ（Ｄ）20Ｖ４．溫度系數(shù)αu溫度改變1°，穩(wěn)壓值改變的百分比。其值可正，可負。AVS20V15KΩ5KΩUL例：已知ui=6sinωt，UZ=3V，畫輸出波形。穩(wěn)壓管的工作條件（１）必須工作在反向擊穿狀態(tài)（２）電路中應有限流電阻，以保證反向電流不超過允許范圍。VSuiuO6ui(V)ωt3uOωt3第四節(jié)晶體管

晶體管的基本結構和類型

晶體管的電流分配和放大原理

晶體管的特性曲線

晶體管的主要參數(shù)

溫度對晶體管的影響PNP型特點：發(fā)射區(qū)參雜濃度很大，基區(qū)薄且濃度低，集電結面積大。VT二、晶體管的電流分配和放大原理１．放大條件（１）內部特點決定 發(fā)射區(qū)產生大量載流子基區(qū)傳送載流子集電區(qū)收集載流子（２）外部條件 發(fā)射結正偏，集電結反偏IEICIBRBRCEBECNNP發(fā)射區(qū)電子發(fā)射結正偏利于發(fā)射區(qū)發(fā)射電子基區(qū)集電結反偏利于集電區(qū)收集電子集電區(qū)2.電流分配1.輸入特性曲線三、三極管特性曲線IB＝f(UBE)︳UCE=常數(shù)IB(μA)UBE(V)UCE=0UCE≥1發(fā)射結、集電結正偏，兩個二極管正向并聯(lián)。集電結反偏，IB減小UCE>1IB變化很小，與UCE=1曲線重合。2．輸出特性曲線飽和區(qū)截止區(qū)放大區(qū)截止區(qū)IB≈0，IC≈0，UBE≤0發(fā)射結反偏，集電結反偏。放大區(qū)

IC＝βIB

發(fā)射結正偏，集電結反偏。飽和區(qū)

UCE≤UBE

，發(fā)射結、集電結正偏。IC(mA)UCE(V)IB＝0IB＝20IB＝40IB＝60IB＝80五、溫度對晶體管的影響溫度對ICEO、ICBO的影響

ICEO、ICBO隨溫度上升急劇增加，溫度每升高10°，ICBO約增加一倍。溫度對鍺管的影響比較大。溫度對β

的影響溫度增加，β

隨之增加。3.溫度對UBE

的影響溫度增加，UBE

隨之減少。例：有三只三極管，分別為鍺管β＝150，ICBO＝2μA；硅管β＝100，ICBO＝1μA；硅管β＝40，ICEO＝41μA；試從β和溫度穩(wěn)定性選擇一只最佳的管子。解：