模塊一常用電子元器.ppt

模塊一 常用電子元器件,半導體基本知識,半導體二極管,半導體三極管,MOS場效應管,本 模 塊 主 要 內(nèi) 容,第一節(jié) 半導體基本知識,一、 本征半導體,半導體 :導電性能介于導體與絕緣體之間的物質(zhì)，如硅和鍺。它們的原子最外層都有四個價電子。,1. 本征半導體：純凈的半導體晶體。,2. 本征半導體的特點：有兩種載流子參與導電,3. 本征半導體中電流由兩部分組成：電子電流和空穴電流。,二、雜質(zhì)本征半導體,在本征半導體中摻入微量有用雜質(zhì)后的半導體稱為雜質(zhì)半導體。 雜質(zhì)半導體可分為空穴（P）型半導體和電子（N）型半導體兩大類。,1. P型半導體：在本征半導體內(nèi)摻入微量的三價元素，成為P型半導體。 P型半導體中空穴是多子(由摻雜形成)，電子是少子(由熱激發(fā)形成)。,2. N型半導體：在本征半導體內(nèi)摻入微量的五價元素，成為N型半導體。 N型半導體中電子是多子(由摻雜形成)，空穴是少子(由熱激發(fā)形成)。,三、 PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?1.PN結(jié): 在同一片半導體基片上，分別制造P型半導體和N型半導體，經(jīng)過載流子的擴散，在它們的交界面處就形成了PN 結(jié)。,(1) PN 結(jié)加正向電壓（正向偏置）,IF,PN 結(jié)加正向電壓(P接正、N接負 )時，PN結(jié)變窄，正向電流較大，正向電阻較小，PN結(jié)處于導通狀態(tài)。,2. PN結(jié)的單向?qū)щ娦?(2) PN 結(jié)加反向電壓（反向偏置）,IR,少子的數(shù)目隨溫度升高而增多，故反向電流將隨溫度增加。,PN結(jié)加反向電壓(P接負、N接正 )時，PN結(jié)變寬，反向電流較小，反向電阻較大，PN結(jié)處于截止狀態(tài)。,結(jié)論:PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?一、二極管的伏安特性 二極管兩端的電壓與通過電流的關(guān)系曲線，稱為二極管的伏安特性。,1 . 正向特性 2. 反向特性,死區(qū)電壓 :硅管0.5V,鍺管0.1V,導通壓降: 硅管0.60.7V 鍺管0.20.3V,反向擊穿電壓UBR,1.最大整流電流 二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。,2. 最高反向工作電壓 手冊上給出的最高反向工作電壓一般是反向擊穿電壓的一半。,IF,URM,二、二極管的主要參數(shù),第二節(jié) 半導體二極管,二極管的伏安特性。,UZ,IZ,IZM, UZ, IZ,使用時要加限流電阻,三、二極管的應用,1整流應用 2限幅應用 3檢波應用 4保護應用,四、穩(wěn)壓二極管,工作在反向擊穿狀態(tài)，穩(wěn)壓二極管簡稱穩(wěn)壓管，其在電路中的接法如圖所示。,曲線越陡，動態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓性能越好。,第三節(jié) 半導體三極管,一、結(jié)構(gòu)與符號,三極管制造工藝特點是：發(fā)射區(qū)摻雜濃度高，基區(qū)摻雜濃度低且很薄，集電區(qū)面積大。,二、三極管的電流分配與電流放大作用,1.三極管電流放大作用的外部條件: 發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置,（1） 發(fā)射極電流等于基極電流與集電極電流之和，即IE=IC+IB,（2）IC比IB大得多。,（3）IB的小變化引起IC的大變化。,三、三極管的特性曲線,1. 輸入特性,2.三極管的電流分配與放大作用: 發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置,一.輸入特性,UCE 1V,工作壓降： 硅管UBE0.6-0.7V,鍺管UBE0.2-0.3V。,UCE=0V,UCE =0.5V,死區(qū)電壓，硅管0.5V，鍺管0.1V。,共射極接法硅NPN型三極管的輸入特性曲線,2. 輸出特性,放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。IC=IB稱為線性區(qū)。,飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏，UCE 0.3V。,截止區(qū) :發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。IB=0。,NPN型三極管處于放大狀時：VCVBVE,PNP型三極管處于放大狀時：VEVBVC,四、三極管的主要參數(shù)及溫度影響,1. 三極管的主要參數(shù),直流電流放大系數(shù)：,(1) 電流放大倍數(shù) 和 ,交流電流放大系數(shù)：,一般作近似處理：,(2)極間反向電流 a.集-基極反向截止電流ICBO,ICBO是集電結(jié)反偏由少子的漂移形成的反向電流，受溫度的變化影響。,b.集-射極反向截止電流ICEO,指基極開路,集電結(jié)反偏和發(fā)射結(jié)正偏時的集射極電流，習慣稱穿透電流。是判斷器件熱穩(wěn)定性的依據(jù)。,（3）極限參數(shù),a. 集電極最大允許電流ICM,集電極電流IC上升會導致三極管的值的下降，當值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為ICM 值。 IC超過ICM并不一定會使三極管損壞，但以降低值為代價。,b. 集-射極反向擊穿電壓U(BR)CEO,當集-射極之間的電壓UCE超過一定的數(shù)值時，三極管就會被擊穿。,c. 集電極最大允許功耗PCM,PCPCM,安全工作區(qū)：在輸出特性曲線上，三個極限參數(shù)所形成的區(qū)域,2. 溫度對三極管參數(shù)的影響,(1) 溫度對的影響 溫度每升高1，值增大0.5%1%。,(2) 溫度對ICBO的影響 溫度每升高10，ICBO約增加一倍。,(3) 溫度對UBE的影響 溫度每升高1，UBE下降約22.5mv。,場效應三極管只有一種載流子參與導電，又稱為單極型三極管，是利用電場效應來控制電流的一種半導體器件，即電壓控制器件（雙極型三極管是電流控制器件）。具有體積小、重量輕、耗電省、壽命長等特點，而且還具有輸入阻抗高（可高達 以上）、噪聲低、熱穩(wěn)定性好、便于大規(guī)模集成化的優(yōu)點，被廣泛應用于各種電子線路。,結(jié)型場效應管,按結(jié)構(gòu)不同場效應管有兩種:,絕緣柵型場效應管,第四節(jié) MOS場效應管,本節(jié)紹僅介絕緣柵型場效應管,絕緣柵場效應管由金屬-氧化物-