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文檔簡介
1、(二)模擬電子技術(shù)部分1 半導(dǎo)體器件 (講課 4 學(xué)時,共 2 次課 )課題名稱第 1 次課:二極管和穩(wěn)壓管(章節(jié)題目)教學(xué)目的1、 了解二極管和穩(wěn)壓管的結(jié)構(gòu)、工作原理 ;2、 掌握特性曲線、主要參數(shù)和應(yīng)用 ;和 要 求3、 理解 PN 結(jié)的單向?qū)щ娦浴=虒W(xué)重點重點:掌握主要特性、主要參數(shù)的含義,掌握各元件的應(yīng)用。和 難 點難點: PN 結(jié)的單向?qū)щ娦浴=虒W(xué)方式多媒體或膠片投影或傳統(tǒng)方法一、復(fù)習(xí)提問、導(dǎo)入新課回顧接觸過的半導(dǎo)體知識二、講授新課1、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性2、半導(dǎo)體二極管教三、 總結(jié)本次課應(yīng)著重掌握和理解以下幾個問題:學(xué)1、半導(dǎo)體的導(dǎo)電性受外界條件的影響特別是溫度和光照,利用這些特點可以
2、制造許多元件,但是也給半導(dǎo)體器件工作過的穩(wěn)定帶來影響。2、PN 結(jié)具有單向?qū)щ娦裕诱螂妷簩?dǎo)通可以通過很大的正向電流。加反向電壓截止僅有很小的反向電流通過。程1 / 89.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性1、物質(zhì)按導(dǎo)電性分類:( 1)導(dǎo)體:金屬( 2)絕緣體:橡膠、塑料、陶瓷等( 3)半導(dǎo)體:硅、鍺、一些流化物、氧化物2、載流子( 1)自由電子( 2)空穴3、本征半導(dǎo)體(純凈99.99999% )(1)將元素的原子排列整齊時的結(jié)構(gòu)(單晶體與多晶體)(2)原子核外層的電子:價電子決定化學(xué)性質(zhì)(Si +4 價、 Ge +4 價)(3)穩(wěn)定時共價健中的價電子不能成為自由電子,受外界激發(fā)(光照、加熱)掙脫束縛:
3、形成自由電子并在原共價鍵中留下空位(即空穴)填補空位:自由電子與穴同時消失(即復(fù)合)4、摻雜半導(dǎo)體( 1)硅(鍺)晶體內(nèi)摻入少量的五價元素(磷、銻)多子(主要導(dǎo)電的載粒子) :自由電子少子:空穴(熱激發(fā)形成)主要導(dǎo)電方式取決于多子,稱電子型或N 型半導(dǎo)體( 2)硅(鍺)晶體內(nèi)摻入少量的三價元素(硼、鋁)多子:空穴少子:自由電子(熱激發(fā)形成)導(dǎo)電方式取決于多子(空穴)稱空穴型或P 型半導(dǎo)體5、半導(dǎo)體特性( 1)熱敏性:溫度敏感元件(熱敏電阻)( 2)光敏性:光敏元件(光敏電阻、二極管、三極管、電池)( 3)摻雜性6、 PN 結(jié)及單向?qū)щ娦裕?1) PN 結(jié)的形成擴散漂移動態(tài)平衡(2)單向?qū)щ娦訮
4、N 結(jié)加正向電壓(正偏置)高電位端P 區(qū)低電位端N 區(qū)E 外 與 E 內(nèi) 方向相反,削弱內(nèi)電場,空間電荷區(qū)變薄,多子的擴散加強,形成擴散電流( I 正 ); E 外越大, I 正越大( PN結(jié)導(dǎo)通,呈低阻狀態(tài))。PN結(jié)加反向電壓(反偏置)高位端 N 區(qū)低位端 P 區(qū)2 / 8E 外與 E 內(nèi)方向相同,增強內(nèi)電場,空間電荷區(qū)變寬,少子的漂移運動加強,形成漂移電流(I 反 )。少子數(shù)量少且與溫度有關(guān),故I 反 小且與溫度有關(guān)而與E 外 無關(guān)( PN 結(jié)截止,呈高阻狀態(tài))9.2 半導(dǎo)體二極管1、結(jié)構(gòu)( 1)點接觸: PN 結(jié)面積小, 極間電容小, 小電流 (高頻檢波、 脈沖數(shù)字電路中的開頭元件)(
5、2)面接觸: PN 結(jié)面積大,胡間電容大,電流大(整流)2、符號陽( +)陰( - )3、伏安特性I = f ( U)( 1)正向特性死區(qū)電壓硅管: 0.5V鍺管: 0.1V工作電壓(正向?qū)▍^(qū))硅管: 0.7V鍺管: 0.3V(2)反向特性反向飽和電流硅管:納安級鍺管:微安級因少子數(shù)量小,故I 反小但是: toc少子I 反反向擊穿特性齊納擊穿(可恢復(fù)) :外強電場強行把共價健的電子拉出雪崩擊穿(可恢復(fù)) :被拉出的電子撞擊原子使自由電子增加熱擊穿(不可恢復(fù)) :高速運動的電子熱量增加材料溫度禁用4、主要參數(shù)( 1)大整流電流 I OM( 2)反向工作峰值電壓 URWM( 3)反向峰值電流 I
6、 RM5、應(yīng)用( 1)檢波把已調(diào)制好的高頻信號中的低頻信號取出調(diào)制:低頻信號使高頻信號的幅度、頻率等隨之變化( 2)整流把交流變換成直流( 3)鉗位( 4)限幅? 例題分析:如圖所示電路, 輸入端 A 的電位 UA +3V,B點的電位 UB 0V,電阻 R接電源電壓為 -15V ,求輸出端 F 的電位 UF?!窘狻?因為 DA 和 DB為共陰極連接, A、B 兩端為它們的陽極,因此 UA、 UB 中的高電位對應(yīng)的管子將會優(yōu)先導(dǎo)通。3 / 8由 UA UB 可知, DA將會優(yōu)先導(dǎo)通。如果DA為硅二極管,其正向壓降約為0.7V ,則此時UF+3-0.7 +2.3V 。當(dāng) DA導(dǎo)通后, DB因承受反
7、向電壓而截止。在此處, DA起的就是鉗位作用,把 F 端的電位鉗置在+2.3V;DB起隔離作用, 把輸入端B和輸出端F 隔離開。4 / 8(二)模擬電子技術(shù)部分1 半導(dǎo)體器件 (講課 4 學(xué)時,共 2 次課 )課題名稱第 2次課:穩(wěn)壓管和三極管(章節(jié)題目)1、了解穩(wěn)壓管、三極管的結(jié)構(gòu);教學(xué)目的2、掌握特性曲線、主要參數(shù)和應(yīng)用;和 要 求3、理解穩(wěn)壓管穩(wěn)壓原理、三極管的電流放大作用。重點:掌握主要特性、主要參數(shù)的含義;教學(xué)重點穩(wěn)壓管穩(wěn)壓原理、三極管的電流放大作用。和 難 點難點:三極管放大原理。教學(xué)方式多媒體或膠片投影或傳統(tǒng)方法一、復(fù)習(xí)提問、導(dǎo)入新課半導(dǎo)體二極管的特性二、講授新課1、穩(wěn)壓管(穩(wěn)壓
8、二極管)2、半導(dǎo)體三極管教三、 總結(jié)本次課應(yīng)著重掌握和理解以下幾個問題:學(xué)1、三極管有三種工作狀態(tài),工作在放大狀態(tài)時,集電結(jié)反偏、過發(fā)射結(jié)正偏,集電極電流隨基極電流成比例變化。2、由于二極管、 三極管等半導(dǎo)體元件是非線性元件,所以它們的伏安特性常用特性曲線圖表示。程5 / 89.3穩(wěn)壓管(穩(wěn)壓二極管)1、符號陽陰2、伏安特性I = f(U) 反向曲線陡直 工作于反向擊穿區(qū)(反向聯(lián)結(jié)) UZ 小, I Z 大, RZ= Uz/ I z 可串 Dz 來提高穩(wěn)壓值 D z 不可并聯(lián)使用 Uz 高的不導(dǎo)通,用不上 Uz 低的因過載而損壞同一型號的 Dz 其穩(wěn)壓值不同(范圍)3、穩(wěn)壓管的主要參數(shù)( 1)
9、穩(wěn)定電壓 UZ( 2)電壓溫度系數(shù) U( 3)動態(tài)電阻 r Z( 4)穩(wěn)定電流 I Z( 5)最大允許耗散功率這 PZM? 例題討論:在圖示電路中,穩(wěn)壓管的I ZM 18mA,UZ 12V,R 1.6K 通過穩(wěn)壓電流I Z 等于多少? R 是限流電阻,其值是否合適?解: I Z( 20-12 )/ ( 1.6 103) A5mAI Z V B V E PNP: VE V B V C( 2)電流分配:I E = I B + I CI C /I B = ( 直 )3、特性曲線I C / I B =(動)+20VIZRDZ6 / 8( 1)輸入特性IB = f(UBE) U CE=常量( 2)輸出特
10、性IC= f(U) IB=常量CE載止區(qū):對應(yīng)I B 0 以下的區(qū)域IC I CE0 0,U BE 0;可靠截止 c、e 結(jié)均處于反偏放大區(qū): U 0、U 0, I受 I控制( e 結(jié)正偏、 c 結(jié)反偏)BEBCCB飽和區(qū): U U ( U 0), I不受 I控制, U 0.3V (c 結(jié)、 e 結(jié)均為正偏)CEBECBCBCES4 、主要參數(shù)(1) 特性參數(shù)電流放大系數(shù),集基極反向截止電流I CB0集射極反向截止電流I CE0(2) 極限參數(shù)集電極最大允許電流I CM集射極向擊穿電壓U(BR)CEO集電極最大允許耗散功率PCM? 例題討論 :有兩只晶體管,一只的 200,I CEO 100,ICEO 10 A , 200 A ;另一只的其它參數(shù)大致相同。你認(rèn)為應(yīng)選用哪只管子?為什么?解:選用 100、I CBO 10 A 的管子,因其 適中、 I CEO 較小,因而溫度穩(wěn)定性較另一只管子好。已知兩只晶體管的電流放大系數(shù)分別為 50 和 100,現(xiàn)測得放大電路中這兩只管子兩個電極的電流如圖所示。 分別求另一電極的電流,標(biāo)出其實際方向, 并在圓圈中畫出管子。解:
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