《电工学 教学课件 ppt 作者 刘国林 第06章 半导体器件 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工学 教学课件 ppt 作者 刘国林 第06章 半导体器件 （44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 6 章 半导体器件,6.1 半导体的导电特性 6.2 半导体二极管 6.3 半导体三极管 6.4 光电器件,6.1 半导体的导电特性,半导体二极管和三极管是电子技术中最基本的半导体器件。 6.1.1 半导体的导电特性 物质可分为导体、半导体和绝缘体3大类。凡容易导电的物质（如金、银、铜、铝、铁等金属物质）称为导体；不容易导电的物质（如玻璃、橡胶、塑料、陶瓷等）称为绝缘体；导电能力介于导体和绝缘体之间的物质（如硅、锗、硒等）称为半导体。 半导体具有热敏性、光敏性、掺杂性等特殊性能, 所以得到广泛的应用。,图6.1.1 半导体的原子结构示意图,6.1.1本征半导体 本征半导体是一种纯净的半导体
2、晶体。常用的半导体材料是单晶硅（Si）和单晶锗（Ge）。,图6.1.2单晶硅的共价键结构,6.1.2 杂质半导体 根据掺入杂质元素的性质不同，杂质半导体可分为P型半导体和N型半导体两大类。 1. P型半导体 P型半导体是在本征半导体硅（或锗）中掺入微量的3价元素（如硼、铟等）而形成的。,2. N型半导体 N型半导体是在本征半导体硅中掺入微量的5价元素（如磷、砷、镓等）而形成的，杂质原子有5个价电子与周围硅原子结合成共价键时，多出1个价电子，这个多余的价电子易成为自由电子。,图6.1.3 P型半导体的共价键结构图,6.1.4 N型半导体的共价键结构,6.1.3 PN结的形成及特性 1. PN结的
3、形成 在同一块半导体基片的两边分别形成N型和P型半导体，它们的交界面附近会形成一个很薄的空间电荷区，称其为PN结。,图6.1.5 PN结的形成,2. PN结的单向导电性 (1)PN结正向偏置导通,图6.1.6 PN结的单向导电性,(2)PN结反向偏置截止,6.2 半导体二极管,6.2.1普通二极管 1.基本结构 将PN结加上相应的电极引线和管壳，就成为半导体二极管。按结构分，二极管有点接触型和面接触型两类。,图6.2.1 半导体二极管,2.伏安特性 二极管的伏安特性就是加在二极管两端的电压与流过二极管的电流之间的关系。,图6.2.2 二极管的伏安特性曲线,(1)正向特性 (2)反向特性 (3)
4、反向击穿特性 当增加反向电压时，因在一定温度条件下，少数载流子数目有限，故起始一段反向电流没有多大变化，当反向电压增加到一定大小时，反向电流剧增，这叫做二极管的反向击穿 3.二极管的参数 (1)最大整流 电流是指管子长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。,(2)反向击穿电压 ( )指管子反向击穿时的电压值。 (3)反向电流( )指管子未击穿时的反向电流，其值愈小，则管子的单向导电性愈好。 (4)最高工作频率 二极管可用于整流、检波、限幅、元件保护以及在数字电路中作为开关元件等。,图6.2.3 例6.2.1的图,图6.2.4 二极管的续流保护作用,6.2.2稳压管 稳压管是一种特殊的面接触型半
5、导体硅二极管。 稳压管的伏安特性曲线与普通二极管的类似。 稳压管工作于反向击穿区。,图6.2.5 稳压管的表示符号,图6.2.6 稳压管的伏安特性曲线,下面只介绍 稳压管的几个常用的参数。 (1)稳定电压 (2)稳定电流 (3)动态电阻 (4)最大允许耗散功率 (5)电压温度系数,6.3 半导体三极管,半导体三极管常简称为晶体管或三极管，是最重要的一种半导体器件。 6.3.1 基本结构 晶体管的管芯结构，目前最常见的有平面型和合金型两类，如图6.3.1所示。硅管主要是平面型，锗管都是合金型。,图6.3.1 晶体管的结构,图6.3.2 晶体管的结构示意图,图6.3.3 晶体管的电路图形符号,6.
6、3.2电流分配和放大原理,图6.3.4 晶体管的实验电路,图6.3.5 晶体管中的电流,6.3.3特性曲线 三极管的特性曲线是指三极管各电极电压与电流之间的关系曲线，它是三极管内部载流子运动规律的外部表现，它反映出三极管的性能，是分析三极管放大电路的重要依据。 1.输入特性曲线 2.输出特性曲线,图6.3.6 3DG100晶体管的输入特性曲线,图6.3.7 3DG100晶体管的输出特性曲线,通常把晶体管的输出特性曲线分为三个工作区： (1)曲线的中间部分称为放大区。 (2) =0的那条曲线以下的狭窄区域称为截止区。 (3)左部画虚线的区域称为饱和区。,6.3.4主要参数 1.共射极电流放大系数 、,2.集基极反向饱和电流 3.集射极穿透电流 4.集电极最大允许电流 5.集-射极击穿电压 6.集电极最大允许耗散功率,图6.3.8 集射极穿透电流,曲线,图6.3.9 3DG100的 曲线,曲线,6.4 光电器件,6.4.1发光二极管 1.基本结构 2.工作原理,图6.4.1 发光二极管,6.4.2光电耦合器 1.光电耦合器,图6.4.2 光电耦合器及其传输特性,2.光电耦合放大电路,图6.4.3 光电耦合放大电路,
