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1、下一页总目录 章目录返回上一页 第第5 5章章 半导体器件及半导体器件及直流稳压电源直流稳压电源 5.3 5.3 半导体二极管半导体二极管 5.4 5.4 稳压二极管稳压二极管 5.5 5.5 半导体三极管半导体三极管 5.2 PN5.2 PN结结 5.1 5.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 5.7 5.7 滤波器滤波器 5.8 5.8 直流稳压电源直流稳压电源 5.6 5.6 整流电路整流电路 下一页总目录 章目录返回上一页 第第5 5章章 半导体器件及直流稳压电源半导体器件及直流稳压电源 本章要求：本章要求： 一、理解一、理解PNPN结的单向导电性，三极管的电流分配和结的单向导电性，
2、三极管的电流分配和 电流放大作用；电流放大作用； 二、了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工二、了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工 作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；作原理和特性曲线，理解主要参数的意义； 三、会分析含有二极管的电路。三、会分析含有二极管的电路。 四四. . 理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及 参数的计算参数的计算; ; 五五. . 了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作 原理原理; ; 下一页总目录 章目录返回上一页 直流稳压电源 一、理解二极管的一、理解二极管的单向导电性单向导电
3、性，稳压管的，稳压管的反向击反向击 穿稳压穿稳压、三极管的电流分配和、三极管的电流分配和电流放大作用电流放大作用； 二、会分析、计算含有二极管的电路；二、会分析、计算含有二极管的电路； 三三. . 理解单相整流电路和滤波电路的工作原理、理解单相整流电路和滤波电路的工作原理、 输出波形及有关电量（电压、电流）的计算输出波形及有关电量（电压、电流）的计算; ; 四四. .选择二极管（选择二极管（U UDRMDRM、I I D D ）及电容；）及电容； 五五. . 了解稳压管稳压电路组成（限流电阻）。了解稳压管稳压电路组成（限流电阻）。 六六. . 了解直流稳压电源的组成。了解直流稳压电源的组成。
4、下一页总目录 章目录返回上一页 难点 在不同的电路中，输出电压平均值与输入 电压有效值之间的关系以及输出电压的波 形 u RLuo + + + C 下一页总目录 章目录返回上一页 整流滤波电路输出电压与输入电压的关系 Ui-Uo 电路无电容滤波有电容滤波有电容滤波 但负载断开 单向半波整 流 Uo=0.45UiUo=UiUo=1.4Ui 单向桥式整 流 Uo=0.9UiUo=1.2UiUo=1.4Ui 下一页总目录 章目录返回上一页 u4 uo u3u2 u1 交流电源交流电源负载负载 变压变压整流整流滤波滤波稳压稳压 将双 向脉 动变 单向 脉动 滤除交 流成分 ，脉动 程度减 小 将输 出
5、电 压稳 定 改变电 压幅值 ，不改 变相位 下一页总目录 章目录返回上一页 导体、绝缘体、半导体 特 点 举 例 导体容易传导电流如铜、铝、银等金属 绝绝缘体几乎不传导电流 如塑料、陶瓷、橡皮、玻 璃等 半导体 导电能力介于导体和 绝练体之间。 另具有光敏、热敏及 掺杂等特性 如硅Si、锗Ge、砷化镓 GaAs等 5.1 半导体的导电特性 下一页总目录 章目录返回上一页 5.1 半导体的导电特性 半导体的导电特性：半导体的导电特性： ( (可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻) )。 掺杂性掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电
6、能力明显改变能力明显改变( (可做成各种不同用途的半导可做成各种不同用途的半导 体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。 光敏性：光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化 ( (可做可做 成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极 管、光敏三极管等管、光敏三极管等) )。 热敏性：热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强 下一页总目录 章目录返回上一页 一一. . 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，称为本征完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为
7、本征 半导体。半导体。 晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构 共价健 价电子价电子：原子外层的电子只有外层价电子数为原子外层的电子只有外层价电子数为8 8时原子才处于稳定状态时原子才处于稳定状态, , 以共价键形成晶体以共价键形成晶体, ,相对比较稳定相对比较稳定. . Si Si Si Si 价电子 下一页总目录 章目录返回上一页 Si Si Si Si 价电子 价电子在获得一定能量价电子在获得一定能量 （温度升高或受光照）（温度升高或受光照） 发生本征激发： 产生电子空穴对 本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理 空穴 温度愈高，晶体中产温度愈
8、高，晶体中产 生的自由电子便愈多。生的自由电子便愈多。 自由电子 在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子 中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。 下一页总目录 章目录返回上一页 本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理 当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流 ： (1)(1)自由电子作定向运动自由电子作定向运动 电子电流电子电流 (2)(2)价电子递补空穴价电子递补
9、空穴 空穴电流空穴电流 注意：注意： (1) (1) 本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少, , 其导电性能很差；其导电性能很差； (2) (2) 温度愈高，温度愈高， 载流子的数目愈多载流子的数目愈多, ,半导体的导电性能半导体的导电性能 也就愈好。也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。 自由电子和自由电子和空穴都为载流子，电子空穴都为载流子，电子- -空穴对空穴对. . 自由电子和自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。空穴成对地产生的同时，又不断复合。 半导体的导电由电子导电和空穴导电共同完成半导体的导电由电子导电和空穴导电
10、共同完成. . 下一页总目录 章目录返回上一页 二二. N. N型半导体型半导体 自由电子导电自由电子导电成为这种半导体的主成为这种半导体的主 要导电方式，称为要导电方式，称为电子半导体或电子半导体或N N 型半导体。型半导体。 掺入五价元素掺入五价元素 Si Si Si Si p+ 多 余 电 子 磷原子 失去一个 电子变为 正离子 在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）, ,形成杂质半导体。形成杂质半导体。 在在N N 型半导体中型半导体中自由电子自由电子 是多数载流子，空穴是少数是多数载流子，空穴是少数 载流子载流子。 下一页总目录 章目录返回上
11、一页 N 型 半 导 体 下一页总目录 章目录返回上一页 三三. P . P 型半导体型半导体 空穴导电空穴导电成为这种半导体的主成为这种半导体的主 要导电方式，称为要导电方式，称为空穴半导体或空穴半导体或 P P型半导体。型半导体。 掺入三价元素掺入三价元素 Si Si Si Si 在在 P P 型半导体中型半导体中空穴是多空穴是多 数载流子，自由电子是少数数载流子，自由电子是少数 载流子。载流子。 B 硼原子 接受一个接受一个 电子变为电子变为 负离子负离子 空穴 无论无论N N型或型或P 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。 下一页总目录 章目录返回上一
12、页 P 型 半 导 体 下一页总目录 章目录返回上一页 5.2 PN5.2 PN结结 一一. . PN PN结的形成结的形成 内电场 2.少子的漂移运动 P P 型半导体型半导体N N 型半导体型半导体 多子的扩散运动1.浓度差 内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运 动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使空间 电荷区变薄。电荷区变薄。 扩散的结果使空 间电荷区变宽。 空间电荷区也称 PN 结 3. 3.扩散和漂移这一对相反的运扩散和漂移这一对相反的运 动最终达到动态平衡，空间电荷动最终达到动态平衡，空间电荷 区的厚度固定不变。区的厚度固定不变。 + + + + + + + + + + + + +
13、 + + + + + + + + + + + 形成空间电荷区 下一页总目录 章目录返回上一页 二二. PN. PN结的单向导电性结的单向导电性 1. PN 1. PN 结加正向电压结加正向电压（正向偏置）（正向偏置） PN 结变窄 P接正、N接负 外电场 IF PN PN 结加正向电压时，结加正向电压时，PNPN结变窄，正向电流较结变窄，正向电流较 大，正向电阻较小，大，正向电阻较小，PNPN结处于结处于导通状态导通状态(ON)(ON)。 内电场 PN + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 下一页总目录 章目录返回上一页 PN PN 结变宽结变宽 2. P
14、N 2. PN 结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置） 外电场外电场 IR P P接负、接负、N N接正接正 温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。 + PN PN 结加反向电压时，结加反向电压时，PNPN结变宽，反向电流较小，结变宽，反向电流较小， 反向电阻较大，反向电阻较大，PNPN结处于结处于截止状态截止状态(OFF)(OFF)。 内电场内电场 P P N N + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 下一页总目录 章目录返
15、回上一页 3. PN 3. PN 伏安特性伏安特性 硅管硅管0.5V,0.5V, 锗管锗管0 0.1V.1V 。 反向击穿 电压U(BR) 导通压降导通压降 正向特性正向特性 反向特性 特点：特点：非线性非线性 硅硅0 0.60.8V.60.8V 锗锗0 0.2.20.3V0.3V U I 死区电压死区电压 P N + P N + 反向电流反向电流 在一定电压在一定电压 范围内保持范围内保持 常数。常数。 电击穿可以恢复； 热击穿管子损坏，不可恢复。 下一页总目录 章目录返回上一页 5.35.3 半导体二极管半导体二极管 一一. . 基本结构基本结构 (a) (a) 点接触型点接触型(b)(b)面接触型面接触型 结面积小、结电结面积小、结电 容小、容小、正向电流小正向电流小 。用于检波和变频用于检波和变频 等高频电路。等高频电路
