電工學(xué) 第章半導(dǎo)體器件

第7章半導(dǎo)體器件7.1半導(dǎo)體的基本知識7.2半導(dǎo)體二極管7.3半導(dǎo)體三極管分析與思考教學(xué)基本要求練習(xí)題返回主頁教學(xué)基本要求1.了解半導(dǎo)體的基本知識。

2.了解半導(dǎo)體二極管的基本類型、伏安特性和主要參數(shù)，了解二極管的整流作用、鉗位作用和限幅作用。

3.了解三極管的工作原理、特性和參數(shù)。

返回（三）PN結(jié)(1)PN結(jié)的形成flash1多數(shù)載流子的濃度差多數(shù)載流子擴散空間電荷區(qū)少數(shù)載流子漂移……擴散=漂移穩(wěn)定的空間電荷區(qū)即PN結(jié)或耗盡層下一節(jié)上一頁下一頁返回動畫內(nèi)電場半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)(2)PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

（a）PN結(jié)外加正向電壓PN結(jié)正偏PN結(jié)正向?qū)ㄍ怆妶雠c內(nèi)電場方向相反利于擴散擴散>漂移PN結(jié)變窄外部電源不斷提供電荷產(chǎn)生較大的擴散電流IF下一節(jié)上一頁下一頁返回

動畫（b）PN結(jié)外加反向電壓PN結(jié)反偏PN結(jié)反向截止外電場與內(nèi)電場方向相同利于漂移漂移>擴散PN結(jié)變厚外部電源不斷提供電荷產(chǎn)生較小的反向電流IR

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結(jié)論：加正向電壓→導(dǎo)通加反向電壓→截止單方向?qū)щ娦韵乱还?jié)上一頁下一頁返回

7.2半導(dǎo)體二極管（一）基本結(jié)構(gòu)按材料分硅管鍺管按PN結(jié)分點接觸型面接觸型按用途分普通管整流管……PN陽極陰極下一節(jié)上一頁下一頁返回上一節(jié)兩層半導(dǎo)體一個PN結(jié)（二）伏安特性：二極管電流與電壓之間的關(guān)系UIOUDUIOUIOAABB硅鍺1、正向特性：死區(qū)（OA段）:硅管約0.5V，鍺管約0.1V；正向?qū)▍^(qū):硅管約0.7V，鍺管約0.3V溫度增加，曲線左移2、反向特性：截止區(qū)（OB段）:I近似為0；擊穿區(qū):管子被擊穿半導(dǎo)體二極管的伏安特性(a)近似特性(b)理想特性溫度增加，曲線下移下一節(jié)上一頁下一頁返回上一節(jié)（三）主要參數(shù)(1)IF：最大整流電流(2)UR：最高反向工作電壓(3)IRm：最大反向電流以上各值是選擇二極管的依據(jù)。下一節(jié)上一頁下一頁返回上一節(jié)二極呢管的單嘴向?qū)е须娦?.二極飼管加及正向?qū)戨妷和ㄕ齽蛳蚱珟X置，砌陽極棍接正貪、陰營極接加負）庭時，獎二債極管庸處于塔正向時導(dǎo)通菜狀態(tài)削，二啦極管身正向牢電阻挖較小駛，正秧向電鼓流較局大。2.二極丑管加診反向相電壓饒（反果向偏煎置，韻陽極尸接負孟、陰搖極接早正）稈時，重二發(fā)極管封處于符反向理截止舉狀態(tài)會，二族極管柴反向挎電阻奴較大道，反站向電貝流很楊小。3.外加輩電壓俗大于蝴反向旦擊穿誰電壓群二極勇管被濱擊穿途，失切去單眠向?qū)匐娦試L。4.二極挪管的帽反向窗電流昌受溫守度的占影響伯，溫擔度愈來高反鞏向電神流愈敗大。下一佳節(jié)上一衫頁下一腎頁返脆回上一吊節(jié)二極映管電豪路分陣析：序先判斷笛二極牲管的兄工作早狀態(tài)導(dǎo)通潮截止否則，正向管壓降硅0.6~0.7V鍺0.2~0.3V若V陽>V陰或UD為正種，二染極管替導(dǎo)通若V陽<V陰或UD為負爸，二它極管哈截止若二慣極管鞭是理幼想的掏，正向您導(dǎo)通率時管唱壓降奮為零渴，反向有截止低時相癥當于饞開路徹。分析話方法：將二悉極管只斷開嘉，分擠析二賺極管創(chuàng)兩端誦電位的高墾低或判所加原電壓UD的正之負。下一曲節(jié)上一東頁下一刮頁返淹回上一島節(jié)（四）苗主要隆應(yīng)用整流胸、限潑幅、借鉗位醬、開完關(guān)、詠元件施保護煎、溫燈度補出償?shù)榷?。ui>秋8V，二極階管導(dǎo)菌通，計可看攀作短沿路uo=孟8Vui<碗8V，二極春管截速止，量可看藏作開堪路uo=ui已知：

二極管是理想的，試畫出uo

波形。8V例1：ui18V參考縮慧點二極植管陰鳴極電撒位為8疲VD8VRuoui++––下一屠節(jié)上一般頁下一餃頁返巧回上一融節(jié)二極必管起兆限幅州作用電路號如圖破，求：UABV陽=－6娘VV陰=－12賭VV陽>V陰二極軌管導(dǎo)百通若忽蓬略管績壓降序，二問極管籃可看御作短步路，UAB=－6V否則安，UAB低于－6V一個喂管壓用降，為－6.懇3Ｖ或－6.悟7V例2：取B點作勿參考幫點，紛斷開艱二極臺管，負分析躁二極螺管陽玩極和佩陰極魚的電擔位。D6V12V3kBAUAB+–下一廟節(jié)上一辦頁下一嚴頁返秘回上一緞節(jié)二極罵管起移鉗位鉛作用兩個盾二極虜管的悼陰極蠟接在答一起取B點作失參考薦點，何斷開豬二極暫管，輝分析錯二極汪管陽翼極和金陰極柳的電典位。V1陽=－6脖V，V2陽=0縮慧V，V1陰=V2陰=－12稱VUD1=通6V，UD2=1店2V∵UD2>UD1∴D2優(yōu)先圈導(dǎo)通，鉗位來，使D1截止。若忽壘略管調(diào)壓降厭，二飾極管例可看殺作短群路，UAB=蘆0特V例3:流過D2的電師流為求：UABD2起鉗硬位作濤用，D1起隔因離作擺用。BD16V12V3kAD2UAB+–下一田節(jié)上一嗽頁下一輕頁返消回上一波節(jié)例4:+6VRDAVAVBVYDB當VA=宏3V，VB=醬0V時，零分析炒輸出這端的亞電位VY。理想叛二極傅管：VY=VB=冰0V∵UDB>UDA∴DB優(yōu)先盒導(dǎo)通，DA截止。鍺二躁極管而：VY=VB+UD=餓0.耐3V硅二窄極管委：VY=VB+UD=濃0.活7V-6VRDAVAVBVYDB∵UDA>UDB∴DA優(yōu)先賭導(dǎo)通，DB截止。理想怒二極突管：VY=VA=賺3V鍺二俊極管劫：VY=VA-UD=祖2.正7V硅二暑極管膠：VY=VA-UD=若2.既3V下一步節(jié)上一右頁下一較頁返段回上一仁節(jié)用以前的限幅flash下一虧節(jié)上一反頁下一蛾頁返叔回上一燒節(jié)例5當Us分別涌為2陪V、4叨V，而ui分別輝為3悄V、3比V時，站試畫宋出uo的波希形。(2宿)主要榨特點富：(a逃)正向友特性刑同普評通二問極管(b牽)反向垂特性較大蛙的說I較小孫的U工作攤在反揭向擊抱穿狀令態(tài)。在一塞定范或圍內(nèi)像，反價向擊攀穿貝具有垂可逆盒性。（四甚）特殊襲二極也管1、穩(wěn)雀壓二參極管(1配)結(jié)構(gòu)失：面接縫觸型蝴硅二虛極管U/VIzminIzmaxI/mAUz0上一短頁下一蜘頁返劍回下一朋節(jié)上一蛋節(jié)(a薦)圖形康符號(b慶)伏安叼特性（3）主譽要參警數(shù)穩(wěn)定圖電壓彩：Uz最大得穩(wěn)定嚴電流起：Izm躺ax最大型耗散曾功率跡：Pzm=UzIzm銅ax動態(tài)控電阻得：rz電壓佩溫度馳系數(shù)例穩(wěn)壓示二極肯管的鉤穩(wěn)定著電壓UZ=忍5V，正付向壓慈降忽冬略不蘇計。驗當輸趣入電津壓Ui分別疲為泳直流10語V、3焰V、-5何V時，評求輸欄出電溝壓UO；若ui=樸10墳si血nωtV，試畫影出uo的波映形。ui10VDZRuoui++––解：Ui=驢10圍V：DZ工作膠在反溜向擊昨穿區(qū)覺，穩(wěn)軟壓，UO=UZ=伏5VUi=廁3V：DZ反向減截止啄，UO=Ui=地3VUi=產(chǎn)-5幻玉V：DZ工作客在正杰向?qū)椡钔B(tài)，UO=滑0Vui=篇10炊si柿nωtV：ui正半絕周，仇當ui>UZ，DZ反向嶼擊穿名，uO=影5V當ui<UZ，DZ反向頁截止盡，uO=uiui負半男周，DZ正向草導(dǎo)通老，uO=準0V5V上一剃頁下一允頁返謝回下一丹節(jié)上一荒節(jié)2、光伯電二伯極管光電貍二極遍管工朵作于鎖反向柏偏置窯狀態(tài)倒。無攜光照件時電鍋路中周電流茫很小孟，有盲光照誕時電忘流會憑急劇耽增加陜。光電二極管電路發(fā)光二極管電路3、發(fā)汁光二刮極管發(fā)光讀二極推管工閣作于艱正向飽偏置卷狀態(tài)餃。正毀向電圓流通茅過發(fā)圖光二絮極管指時，宴它會腰發(fā)出舞光來遼，正丑向工給作電現(xiàn)壓一紗般不顏超過2渡V，正向斯電流晝?yōu)?0mA左右鴉。發(fā)餃光二跳極管鬼常用供于數(shù)蝴字儀劃表和受音響抖設(shè)備徹中的僵顯示相器。窗冷光謠源。上一欠頁下一強頁返垃回下一妹節(jié)上一擁節(jié)4、開材光二田極管二極舍管外勺加正這向電紋壓時睛導(dǎo)通筐，外串加反喪向電備壓時喇截止程，相藝當于南一個惱受外罪加電福壓控窯制的嚼開關(guān)哥。上一跡頁下一影頁返象回下一洪節(jié)上一日節(jié)7.盆3半導(dǎo)正體三欄極管(一)基本慮結(jié)構(gòu)上一順頁下一低頁返壘回下一翠節(jié)上一派節(jié)基區(qū)并：最飼薄，摻雜食濃度幸最低發(fā)射幫區(qū)：艘摻雜濃汽度最郵高發(fā)射檔結(jié)集電湖結(jié)：態(tài)面積是大BECNNP基極發(fā)射極集電極結(jié)構(gòu)走特點露：集電服區(qū)：面積謊最大下一剝節(jié)上一炭頁下一張頁返胖回上一嘆節(jié)三極碼管放括大的緩?fù)獠颗飾l件:BECNNPEBRBECRC發(fā)射立結(jié)正夜偏、軟集電膠結(jié)反子偏PN介P：VC<VB<VE從電史位的瓜角度導(dǎo)看：NP也N：VC>VB>VE(二)工作添原理（1）晶讓體管貢中電楊流的斧分配下一角節(jié)上一弓頁下一桶頁返燒回上一若節(jié)各電息極電碎流關(guān)別系及訓(xùn)電流虛放大薄作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.10<0.0010.701.502.303.103.95<0.0010.721.542.363.184.05結(jié)論:1）三電斬極電圾流關(guān)蜜系：IE=IB+IC2）ICIB，ICIE3）IC車IB把基父極電媽流的店微小扁變化瓜能夠情引起酒集電直極電鑒流較蘿大變翁化的艦特性豪稱為化晶體佛管的電流靜放大觸作用臺。下一喚節(jié)上一歌頁下一買頁返酸回上一橫節(jié)（2）晶汗體管淹中載剪流子鍛運動劍過程(c死)直流者電流敏放大呈系數(shù)墨：＋＋－－UccUBBRBRCBEC上一喜頁下一攜頁返艘回下一帝節(jié)上一貌節(jié)(a形)電流晌分配敏原則距：IE=饑IB+IC(b土)穿透換電流射：ICE漸O0（受斷溫度酬影響點較大翻）(d甘)交流父電流勒放大每系數(shù)木：(3亭)晶體各管的架工作稠狀態(tài)上一宵頁下一施頁返役回下一股節(jié)上一督節(jié)(三)特性衣曲線發(fā)射君極是扛輸入從回路授、輸沃出回嘆路的史公共密端共發(fā)院射極坐電路測量簽晶體投管特啄性的貫實驗追線路輸入紗回路輸出觸回路ECICEBmAAVUCEUBERBIBV++––––++下一弱節(jié)上一逢頁下一卡頁返去回上一衡節(jié)（1）三潮極管嫩輸入唯特性悟曲線上一趣頁下一想頁返妥回下一輛節(jié)上一粱節(jié)（2）三弄極管嫁輸出靠特性冰曲線上一塞頁下一繩頁返碰回下一疏節(jié)上一突節(jié)(四)主要扮參數(shù)

(1)電流放大系數(shù)、：同一型號的晶體管值有較大差別；值與IC有關(guān)，一般值為100左右為宜。(2毒)穿透椅電流ICE敗O:ICE貌O大的朝晶體電管其尿溫度碰穩(wěn)定性差。(3院)集電為極最果大允延許電百流ICM：Ic=辭ICM時，將下降喜到正東常值娘的2／3。上一速頁下一艷頁返記回下一械節(jié)上一舌節(jié)(5鴉)反向嘴擊穿婦電壓U（BR）CE沉O：基極骨開路敗時，C、E之間刑允許瀉承諒受的福最大揮反向瓜電壓終。(4旗)集電此極最慮大允音許耗衰散功路率PCM：PCM=UCE別IC，若聰超過PCM則晶良體管擋易燒腰壞。PCM安全顧區(qū)IC／mAUCE／V過損辦耗區(qū)上一哨頁下一懶頁返工回下一朋節(jié)上一嚷節(jié)O功耗租曲線例1：UCE=宿6套V時，在Q1點IB=4廢0A朱,IC=1是.5趴mA；在Q2點IB=6杜0扯