電工電子技術(shù)－第九章 常用半導(dǎo)體器件

1、第九章 常用半導(dǎo)體器件,第一節(jié) PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?第二節(jié) 半導(dǎo)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(jié)及其單向?qū)щ娦?半導(dǎo)體基本知識 PN結(jié),一、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特點,1.半導(dǎo)體材料,物質(zhì)分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體，半導(dǎo)體是4價元素,半導(dǎo)體材料的特點： 半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力受光和熱影響 T 導(dǎo)電能力 光照導(dǎo)電能力 純凈的半導(dǎo)體摻入雜質(zhì)導(dǎo)電性會大大增強,4,純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。 本征半導(dǎo)體中的載流子 自由電子 () 空 穴 （,2. 本征半導(dǎo)體,空穴與電子成對出現(xiàn)并可以復(fù)合,3. 雜質(zhì)半導(dǎo)體,N型半導(dǎo)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

2、子,P型半導(dǎo)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(chǎn)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(jié)的形成,二、 PN結(jié),擴散運動,空間電荷區(qū),削弱內(nèi)電場,漂移運動,內(nèi)電場,動態(tài)平衡,電荷區(qū)空間,外電場方向與內(nèi)電場方向相反 空間電荷區(qū)(耗盡層)變薄 擴散漂移 導(dǎo)通電流很大 ,呈低阻態(tài),2. PN結(jié)的單向?qū)щ娦?加正向電壓（正偏） P（+） N（,外電場與內(nèi)電場相同 耗盡層加厚 漂移擴散 形成反向電流IR，很小。呈高阻態(tài),N,加反向電壓（反偏）P（） N（,第二節(jié) 半導(dǎo)體二極管,半導(dǎo)體二

3、極管的伏安特性 半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù),一、半導(dǎo)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?qū)妷?硅管 0.7V 鍺管 0.3V,2. 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,VD,二、半導(dǎo)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(guān),例：如圖，E5V，二極管正向壓降忽略不計，畫出 uo波

4、形,E,VD,ui,uO,10,ui (V,t,ui E VD截止 uo =E,ui E VD導(dǎo)通 uo = ui,5,5,利用二極管的單向?qū)щ娦钥蓪敵鲂?號起限幅作用,例：二極管組成電路如圖，設(shè)二極管導(dǎo)通電壓為0.3V，試求輸出電壓UF,3V,UF,12V,R,0V,VD1,VD2,3 0 12V,VD1率先導(dǎo)通， UF30.32.7V,VD2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：）加正向電壓時同二極管 ）加反向電壓時使其擊穿后穩(wěn)壓,VS,穩(wěn)定電壓UZ 正常工作下，穩(wěn)

5、壓管兩端電壓。 同一型號的穩(wěn)壓管分散性較大。 穩(wěn)定電流 IZ 正常工作下的參考電流。 大小由限流電阻決定。 動態(tài)電阻rZ rZ =U/I rZ 越小，穩(wěn)壓效果越好,二、穩(wěn)壓管參數(shù),例：如圖，已知UZ=10V，負(fù)載電壓UL（ ） （） 5 （）10 （）15 （）20,溫度系數(shù)u 溫度改變1，穩(wěn)壓值改變的百分比。 其值可正，可負(fù),A,UL,例：已知ui = 6sint，UZ =3V，畫輸出波形,穩(wěn)壓管的工作條件 （）必須工作在反向擊穿狀態(tài) （）電路中應(yīng)有限流電阻，以保證反向電流不超過允許范圍,3,3,第四節(jié) 晶體管,晶體管的基本結(jié)構(gòu)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

6、要參數(shù) 溫度對晶體管的影響,一、晶體管的基本結(jié)構(gòu)和類型,基區(qū),集電區(qū),發(fā)射區(qū),基極,集電極,發(fā)射極,集電結(jié),發(fā)射結(jié),NPN型,VT,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(jié)面積大,VT,二、晶體管的電流分配和放大原理,放大條件 （）內(nèi)部特點決定 發(fā)射區(qū)產(chǎn)生大量載流子 基區(qū)傳送載流子 集電區(qū)收集載流子,外部條件 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏,RB,RC,EB,EC,N,N,P,發(fā)射區(qū)電子,發(fā)射結(jié)正偏 利于發(fā)射區(qū)發(fā)射電子,基區(qū),集電結(jié)反偏利于集電區(qū)收集電子,集電區(qū),2. 電流分配,RB,EB,RC,EC,基極電流很小的變化，將引起集電極電流一個很大的變化,直流放大系數(shù),交流放大系數(shù)

7、,1. 輸入特性曲線,三、三極管特性曲線,IBf (UBE) UCE =常數(shù),發(fā)射結(jié)、集電結(jié)正偏，兩個二極管正向并聯(lián),集電結(jié)反偏，IB 減小 UCE 1 IB 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) IB0 ，IC0 ，UBE0 發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏,放大區(qū) ICIB 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏,飽和區(qū) UCEUBE ，發(fā)射結(jié)、集電結(jié)正偏,2極間反向電流 ICBO：發(fā)射極開路，基極與集電極間的反向飽和電流，受溫度影響大。 ICEO：基極開路，集電極與發(fā)射極間的穿透電流,四、三極管主要參數(shù),1 放大倍數(shù),集電極最大電流ICM IC ICM 集電極發(fā)射極反向擊穿電壓UCEO 基極開路，加在集電極和發(fā)射極間的最大允許工作電壓。 UCE UCEO 集電極最大允許功耗PCM ICUCE PCM,3極限參數(shù),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 的影響 溫度增加， 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150，ICBO2A； 硅管100，IC