《电子技术 第2版 教学课件 ppt 作者 龚淑秋 李中波 主编 01第1章 双极型半导体器件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子技术 第2版 教学课件 ppt 作者 龚淑秋 李中波 主编 01第1章 双极型半导体器件（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、(1-1),第1章 双极型半导体器件,龚淑秋 制作,(1-2),第1章 双极型半导体器件,1.2半导体二极管,1.3 半导体三极管,1.1 半导体的基本知识,(1-3),1.1.1 半导体,导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体，如铁、铜、铝等。,绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。,半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等,半导体的导电机理不同于其它物质，其特点：,当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。,往纯净半导体中掺入某些杂质，会使其导电能力明显改变。,1.1 半导体的基
2、本知识,(1-4),1.1.2 本征半导体,绝对零度以下，本征半导体中无活跃载流子，不导电,常用的半导体是硅和锗，外层电子（价电子）均4个。,本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。,形成共价键后，最外层电子是8个，构成稳定结构,共价键结构,束缚电子,(1-5),1.1.3 杂质半导体,在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。,P 型半导体：在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼(或 铟)而形成，也称为（空穴半导体）。,N 型半导体：在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑） 而形成。也称为（电子半导体）。,多余
3、电子,磷原子,N 型半导体中的载流子是什么？,自由电子为多数载流子（多子） 空穴称为少数载流子（少子）,自由电子为多子,空穴是多子,多子和少子的移动都能形成电流。起导电作用的主要是多子。近似认为多子与杂质浓度相等,(1-6),P型半导体,N型半导体,扩散使空间电荷区逐渐加宽,内电场越强，漂移运动越强，漂移使空间电荷区变薄。,空间电荷区， 也称耗尽层。,1.1.4 PN 结,PN 结的形成,扩散和漂移运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变,(1-7),PN结的单向导电性,PN 结外加正向电压： P 区接正、N 区接负电压,PN 结加上反向电压： P区加负、N 区
4、加正电压,变薄,结论：P N 结导通,变厚,结论：P N 结截止,(1-8),1.2 半导体二极管,1、基本结构,PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。,点接触型,面接触型,二极管电路符号,1.2,2、伏安特性,U,I,死区电压 硅管0.5V,锗管0.1V,导通压降: 硅管约0.7V锗管约0.3V,反向击穿电压UR,VD,(1-9),3、主要参数,1. 最大整流电流 IFM,二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流,2. 最大反向工作电压URM,指管子运行时允许承受的最大反向电压，是反向击穿电压UBR的一半。,3. 反向电流 IR,指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。其值越
5、小越好。温度越高反向电流越大。硅管的较小，锗管的要比硅管大几十到几百倍。,以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。,1.2,(1-10),4. 直流电阻 RD,uD,rD 是二极管特性曲线上工作点Q 附近电压的变化与电流的变化之比：,显然，rD是对Q附近的微小变化区域内的电阻,1.2,5. 微变电阻 rD,二极管上电压与电流之比,正向几十欧-几千欧 反向几十-几百千欧,(1-11),实际二极管：正向压降0.7V(硅二极管) 理想二极管：正向压降=0 。分析时，常把二极管看成理想的。,1.2.3 二极管的应用举例,仿真二极管半波整EWBWE
6、WB32.EXE流,二极管的应用举例1：二极管半波整流,应用举例,(1-12),二极管的应用2,应用举例,(1-13),习题1-2,哪些二极管是导通的?,VD截止,VD导通,VD导通,怎么来的？,应用举例,(1-14),习题1-3,画出u0波形,a,b,c,d,应用举例,(1-15),1.2.4 硅稳压二极管,符号,稳压管是一种特殊的二极管， 它专门工作在反向工作区,特性曲线,工作区,曲线越陡，电压越稳定,VS,稳压二极管的参数:,（4）稳定电流IZ、最大、最小稳定 电流Izmax、Izmin,（5）最大允许功耗,（1）稳定电压 UZ,（2）电压温度系数U（%/）,稳压值受温度变化影响的的系数
7、,（3）动态电阻,UZ,1.2,(1-16),稳压二极管的应用举例,1.2,1、已知ui=20V, UZ1=6V，求U0 =？,分析：,稳压管反向击穿,解：,U0 = 6V,2、已知 ui=20V, UZ1=6V， UZ2=9V，求U0 =？,答案： u0 = 6+9 = 15 V,(1-17),1. 发光二极管（LED),1.2.5 其他类型二极管,LED 是 Light Emitting Diode 的缩写,与普通二极管一样 由PN结构成 也具有单向导电性。 由磷化镓（GaP）等半导体材料制成，能直接将电能转变成光能的发光显示器件。 有正向电流流过时，发出一定波长范围的光。,(1-18),
8、2 光电二极管,和普通二极管一样，也由一个PN结组成，具有单方向导电性。,1.2,不同之处是光电二极管的外壳上有一个透明的窗口以便接收光线照射，实现光电转换。是在反向电压作用下工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；有光照时，反向电流迅速增大，称为光电流。光的强度越大，反向电流也越大。光的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换成电信号，成为光电传感器件。在电路中通过它把光信号转换成电信号。反向电流随光照强度的增加而上升。,1.2.5 其他类型二极管,(1-19),1.3.1基本结构,基极,发射极,集电极,NPN型,集电极,基极,发射极,B,C,E,PNP型,1.3 半导体三极
9、管,1.3,符号,(1-20),基区：较薄掺杂浓度低,集电区：面积较大,发射区：掺 杂浓度较高,集电结,发射结,1.3.1.基本结构,1.3 半导体三极管,1.3,(1-21),RB,EB,1.3.2 工作原理,EC,集电结反偏,发射结正偏,发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE,IE,电子与基区空穴复合形成IB,IB,穿过集电结形成IC,IC,三个极电流的关系为,IC与IB之比称为电流放大倍数,要使三极管能放大电流，必须使 发射结正偏，集电结反偏。,(1-22),1）输入特性,工作压降： 硅管UBE0.7V 锗管UBE0.3V,死区电压，硅管0.5V，锗管0.1V。,1.3.3 特性曲
10、线,1.3,(1-23),IC(mA ),（放大区）满足IC=IB,当UCE大于一定的数值时，IC=IB,2）输出特性,1.3,1.3.3 特性曲线,(1-24),饱和区,截止区,放大区,有三个区,1.3,1.3.3 特性曲线,(1-25),例： =50， UCC =12V， RB =70k， RC =6k 当USB = -2V，2V，5V时， 晶体管的静态工作点Q位 于哪个区？,当USB =-2V时：,IB=0 ， IC=0,IC 最大饱和电流：,Q位于截止区,1.3,(1-26),例： =50， UCC =12V， RB =70k， RC =6k 当USB = 2V，2V，5V时， 晶体管
11、的静态工作点Q位 于哪个区？,可知 Q位于放大区,USB =2V时,1.3,(1-27),USB =5V时:,例： =50， UCC =12V， RB =70k， RC =6k 当USB = 5V，2V，5V时， 晶体管的静态工作点Q位 于哪个区？,Q 位于饱和区，此时IC 和IB 已不是 倍的关系。,1.3,(1-28),直流电流放大倍数：,工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为IB，相应集电极电流变化为IC，则交流电流放大倍数为,1) 电流放大倍数 和 ,例：UCE=6V时：IB = 40 A, IC =1.5 mA； IB = 60 A, IC =2.
12、3 mA,在以后的计算中，一般作近似处理： =,1.3,1.3.4 主要参数,(1-29),ICEO= （1+ )ICBO,集-射穿透电流ICEO,ICEO受温度影响大，T- ICEO，IC也相应增加,集电结反向饱和电流ICBO,发射结开路,集电结反偏时由少子漂移形成的反向电流,受温度影响,2) 极间反向电流,基极开路,从集电极穿透至发射极的电流,三极管的温度特性较差,1.3.4 主要参数,(1-30),集电极最大允许功耗PCM,集电极电流IC 流过三极管，所发出的焦耳热为：,PC =iC uCE,必定导致结温上升所以PC有限制,PCPCM,ICUCE=PCM,安全工作区,集电极最大电流ICM
13、,IC过大，会导致值下降，当降到正常值2/3时的IC即为ICM,反向击穿电压,3) 极限参数,当C开路，B-E间反向击穿电压BUEBO，一般约5V,当E开路，C-B间反向击穿电压BUCBO，一般约几十伏以上,当B开路，C-E间反向击穿电压BUCEO， 比BUCBO小些,1.3.4 主要参数,(1-31),测得工作在放大电路中几个三极管的三个电位如下图，判断 他们是PNP型还是NPN型？是硅管还是锗管？同时确定三个电极,b,e,c,NPN 硅管,c,b,e,PNP锗管,c,e,b,PNP硅管,NPN锗管,b,e,c,(1-32),1-8 二极管为理想二极管，判断图中二极管的工作状态并求u0,共阴极接法的多个二极管，阳极电位高的导通，其它的截止,共阳极接法的多个二极管，阴极电位低的导通，其它的截止,VD1导通，VD2截止,VD2导通，VD1截止,0V,-12V,-3V,0V,u0 = 0V,u0 = -3V,(1-33),
