第14章二极管和晶体管名师编辑PPT课件.ppt

退退 出出下一页下一页上一页上一页章目录章目录总目录总目录制作群主主 页页14.3 14.3 二极管二极管14.4 14.4 稳压二极管稳压二极管14.5 14.5 晶体管晶体管14.2 14.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性14.6 14.6 光电器件光电器件退退 出出下一页下一页上一页上一页章目录章目录总目录总目录制作群主主 页页 理解理解PNPN结的单向导电性；了解二极管、稳压二结的单向导电性；了解二极管、稳压二极管和晶体管的基本构造、工作原理和主要特性曲极管和晶体管的基本构造、工作原理和主要特性曲线，理解主要参数的意义；理解晶体管的电流分配线，理解主要参数的意义；理解晶体管的电流分配和放大作用。和放大作用。PN结的单向导电性，半导体三极管电流分配和结的单向导电性，半导体三极管电流分配和放大作用。放大作用。退退 出出下一页下一页上一页上一页章目录章目录总目录总目录制作群主主 页页 半导体三极管电流分配和放大作用，工作原理半导体三极管电流分配和放大作用，工作原理和主要特性曲线。和主要特性曲线。讲课讲课4 4学时，习题学时，习题1 1学时。学时。退退 出出下一页下一页上一页上一页章目录章目录总目录总目录制作群主主 页页掺杂性：掺杂性：在纯净的半导体中掺入微量杂质，半导体的在纯净的半导体中掺入微量杂质，半导体的导电能力增加几十万乃至几百万倍（据此可做成各种导电能力增加几十万乃至几百万倍（据此可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、晶体管等）。不同用途的半导体器件，如二极管、晶体管等）。光敏性：光敏性：当受到光照时，半导体的导电能力显著增强当受到光照时，半导体的导电能力显著增强 （据此可做成各种光敏元件，如光敏二极管等）。（据此可做成各种光敏元件，如光敏二极管等）。热敏性：热敏性：当环境温度增高时，半导体的导电能力显著当环境温度增高时，半导体的导电能力显著增强（据此可做成各种热敏元件，如热敏电阻等）。增强（据此可做成各种热敏元件，如热敏电阻等）。半导体的导电特性半导体的导电特性退退 出出下一页下一页上一页上一页章目录章目录总目录总目录制作群主主 页页14.1.1 本征半导体本征半导体 完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征本征半导体。半导体。共价健共价健硅原子硅原子价电子价电子共价键：共价键：每一原每一原子的一个价电子子的一个价电子与另一原子的一与另一原子的一个价电子组成一个价电子组成一个电子对。个电子对。14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构 Si Si Si Si退退 出出下一页下一页上一页上一页章目录章目录总目录总目录制作群主主 页页价电子获得一定能量价电子获得一定能量(温度温度增高或受光照增高或受光照)后，即可挣脱原后，即可挣脱原子核的束缚子核的束缚(电子受到电子受到激发激发)，成为成为自由电子自由电子。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理空穴空穴自由电子自由电子 此时，共价键中就留下一此时，共价键中就留下一个空位，称为个空位，称为空穴空穴。中性的原。中性的原子被破坏而显出带正电。子被破坏而显出带正电。14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性空穴和自由电子的形成空穴和自由电子的形成 Si Si Si Si 温度愈高，晶体中产生的温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。自由电子便愈多。退退 出出下一页下一页上一页上一页章目录章目录总目录总目录制作群主主 页页 在外电场的作用下，有空在外电场的作用下，有空穴的原子吸引相邻原子中的价穴的原子吸引相邻原子中的价电子来填补这个空穴，同时失电子来填补这个空穴，同时失去一个价电子的相邻原子的共去一个价电子的相邻原子的共价键中出现另一个空穴。价键中出现另一个空穴。14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性空穴空穴自由电子自由电子空穴和自由电子的形成空穴和自由电子的形成 Si Si Si Si 如此继续下去，就好象空如此继续下去，就好象空穴在运动，其方向与价电子运穴在运动，其方向与价电子运动的方向相反，因此动的方向相反，因此空穴运动空穴运动 相当于正电荷的运动。相当于正电荷的运动。退退 出出下一页下一页上一页上一页章目录章目录总目录总目录制作群主主 页页 当半导体两端加上外电压时，半导体中将出现两当半导体两端加上外电压时，半导体中将出现两部分电流：部分电流：自由电子作定向运动形成的自由电子作定向运动形成的电子电流电子电流；仍被原子核束缚的价电子递补空穴所形成的仍被原子核束缚的价电子递补空穴所形成的空空穴电流穴电流。统称为统称为载流子载流子自由电子自由电子空穴空穴14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 半导体和金属在导电原理上的本质差别：半导体和金属在导电原理上的本质差别：在半导在半导体中，同时存在着电子导电和空穴导电。体中，同时存在着电子导电和空穴导电。退退 出出下一页下一页上一页上一页章目录章目录总目录总目录制作群主主 页页 温度愈高，载流子数目愈多，半导体的导电性温度愈高，载流子数目愈多，半导体的导电性能也就愈好。所以，能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大温度对半导体器件性能影响很大。本征半导体中的载流子数量极少，导电能力仍本征半导体中的载流子数量极少，导电能力仍然很低。然很低。本征半导体中的自由电子和本征半导体中的自由电子和空穴总是成对出现，空穴总是成对出现，同时又不断同时又不断复合复合。在一定的温度下，载流子的产生和复合达到动态在一定的温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，于是半导体中的载流子便维持一定的数目。平衡，于是半导体中的载流子便维持一定的数目。注意注意14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性退退 出出下一页下一页上一页上一页章目录章目录总目录总目录制作群主主 页页14.1.2 N型半导体和型半导体和P型半导体型半导体 掺杂后的自由电子数目大量增掺杂后的自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为的主要导电方式，称为电子半导体电子半导体或或N型半导体型半导体。在单晶硅中掺入微量磷在单晶硅中掺入微量磷失去一个电子失去一个电子变为正磷离子变为正磷离子 在本征半导体中掺入微量的杂质在本征半导体中掺入微量的杂质(某种元素某种元素)，形，形成成杂质半导体杂质半导体，其导电性能大大增强。，其导电性能大大增强。在在N型半导体中型半导体中自由电子是自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子多数载流子，空穴是少数载流子。14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 Si Si Si Si P多余电子多余电子 P+常温下即可变为自由电子常温下即可变为自由电子退退 出出下一页下一页上一页上一页章目录章目录总目录总目录制作群主主 页页N型半导体和型半导体和P型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 掺杂后的空穴数目大量增加，掺杂后的空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为电方式，称为空穴空穴半导体或半导体或 P型半型半导体导体。在单晶硅中掺入微量硼在单晶硅中掺入微量硼获得一个电子获得一个电子变为负硼离子变为负硼离子 在在 P型半导体中型半导体中空穴是多数载空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子流子，自由电子是少数载流子。Si Si Si Si多余空位多余空位吸引相邻原子中的价电子填吸引相邻原子中的价电子填补它，则相邻原子出现空穴补它，则相邻原子出现空穴 B B-退退 出出下一页下一页上一页上一页章目录章目录总目录总目录制作群主主 页页14.2.1 PN PN结的形成结的形成PN结结PN 在一块在一块N型型(P型型)半导体的局部再掺入浓度较大半导体的局部再掺入浓度较大的三价的三价(五价五价)杂质，使其变为杂质，使其变为P型型(N型型)半导体。半导体。在在P型半导体和型半导体和N型半导体的型半导体的交界面就形成一个特殊的薄层，交界面就形成一个特殊的薄层，称为称为PN结结。退退 出出下一页下一页上一页上一页章目录章目录总目录总目录制作群主主 页页14.2 PN14.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性IRPN14.2.2 PN PN结的单向导电性结的单向导电性I0RPN P区的多子空穴和区的多子空穴和N区区的多子自由电子通过的多子自由电子通过PN结结进入对方，形成较大的正进入对方，形成较大的正向电流，向电流，PN结导通结导通。P区的少子自由电子区的少子自由电子和和N区的少子空穴通过区的少子空穴通过PN结进入对方，形成极小的结进入对方，形成极小的反向电流，反向电流，PN结截止结截止。正向导通，反向截止正向导通，反向截止退退 出出下一页下一页上一页上一页章目录章目录总目录总目录制作群主主 页页14.3.1 基本结构基本结构 点接触型点接触型(一般为锗管一般为锗管)面接触型面接触型(一般为硅管一般为硅管)结面积小、结电容小、结面积小、结电容小、正向电流小，适用于高频和正向电流小，适用于高频和小功率工作，也用作数字电小功率工作，也用作数字电路中的开关元件。路中的开关元件。结面积大、结电容大、结面积大、结电容大、正向电流大，适用于低频整正向电流大，适用于低频整流电路。流电路。阳极引线阳极引线外壳外壳 触丝触丝 N型锗片型锗片阴极引线阴极引线N型硅型硅阳极引线阳极引线阴极引线阴极引线PN结结金锑合金金锑合金底座底座铝合金小球铝合金小球退退 出出下一页下一页上一页上一页章目录章目录总目录总目录制作群主主 页页14.3 14.3 二极管二极管 平面型平面型 用于大功率整流管和数用于大功率整流管和数字电路中的开关管。字电路中的开关管。P型硅型硅N型硅型硅阳极引线阳极引线阴极引线阴极引线SiO2保护层保护层阳极阳极阴极阴极D 符号符号 整流二极管整流二极管稳压二极管稳压二极管开关二极管开关二极管退退 出出下一页下一页上一页上一页章目录章目录总目录总目录制作群主主 页页反向击穿特性反向击穿特性14.3.2 伏安特性伏安特性硅管硅管0.5V锗管锗管0.1V反向击穿反向击穿电压电压U(BR)导通压降导通压降 外加正向电压只有大于死区外加正向电压只有大于死区电压，二极管才能导通。电压，二极管才能导通。外加电外加电压大于反向压大于反向击穿电压，击穿电压，二极管被击二极管被击穿，失去单穿，失去单向导电性。向导电性。正向特性正向特性反向饱和特性反向饱和特性硅硅0.60.8V锗锗0.20.3V死区电压死区电压(开启电压开启电压)14.3 14.3 二极管二极管D+-D+-U/VI/mAO 外加正向电压很外加正向电压很低时正向电流极小。低时正向电流极小。反向饱和电流反向饱和电流在一定电在一定电压范围内几乎与反向电压的压范围内几乎与反向电压的高低无关，其大小基本恒定。高低无关，其大小基本恒定。退退 出出下一页下一页上一页上一页章目录章目录总目录总目录制作群主主 页页14.3.3 主要参数主要参数 最大整流电流最大整流电流 IOM 反向工作峰值电压反向工作峰值电压URWM 反向峰值电流反向峰值电流IRM 二极管长时间使用时，允许流过二极管的最大正二极管长时间使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。向平均电流。它是保证二极管不被击穿，其值一般是反向击穿它是保证二极管不被击穿，其值一般是反向击穿电压的一半或三分之二。电压的一半或三分之二。它是指在二极管上加反向工作峰值电压时的反向它是指在二极管上加反向工作峰值电压时的反向电流值。反向电流受温度的影响大，其值愈小愈好。电流值。反向电流受温度的影响大，其值愈小愈好。14.3 14.3 二极管二极管退退 出出下一页下一页上一页上一页章目录章目录总目录总目录制作群主主 页页分析方法：分析方法：将二极管断开。将二极管断开。若若 V阳阳 V阴阴，则二极管导通；，则二极管导通；若若 V阳阳