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地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797395.15.1半导体基础知识半导体基础知识 第五章第五章 模拟电子电路模拟电子电路地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797391.本征半导体 纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。常用的半导体材料硅（Si）和锗（Ge）均为四价元素，它们的最外层电子既不像导体那么容易挣脱原子核的束缚，也不像绝缘体那样被原子核束缚得那么紧，因而其导电性能介于导体与绝缘体之间。地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797392.本章半导体中的载流子 本征半导体中的电流是有电子流和空穴流共同构成的，形成的电流的粒子称为载流子，因此，本征半导体中的载流子是自由电子和空穴，也可以说半导体有自由电子和空穴两种粒子参与导电。地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797392.本章半导体中的载流子N型半导体地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797392.本章半导体中的载流子P型半导体地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797393.PN的形成 通过掺杂工艺在硅晶体的一边掺入，形成N型半导体，称为N区；另一边掺入硼形成P型半导体，称为P区，则在这两种半导体的交界处将形成一个具有特殊物理性质的区域，叫做PN结。P区和N区载流子运动地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797393.PN的形成PN结形成地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797394.PN结的单向导电性 如果在PN结的两端外加电压，将会破坏原来的平衡状态。此时，扩散电流不在等于漂移电流，因而PN结将有电流流过。当外加电压极性不同时，PN结表现成截然不同的导电性能，即呈现单向导电性。PN结加正向电压地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797394.PN结的单向导电性PN结加反向电压地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797395.2半导体二极管第五章第五章 模拟电子电路模拟电子电路 地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739 将PN结用外壳封装起来，并加上电极引线就构成了半导体二极管，简称二极管。由P区引出的电极称为阳极，由N区引出的电极称为阴极。地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739 二极管的种类很多，按材料分，主要有硅二极管和锗二极管；按结构分，有点接触型、面接触型和平面型。点接触型 面接触型 平面型 地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739 二极管几种外形地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797392.二极管伏安特性 二极管伏安特性是指加在二极管两端的电压U和在此电压作用下通过二极管的电流I之间的关系曲线。地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797393.二极管主要参数（1）最大整流电流IF：是二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流，其值与PN结面积及外部散热条件等有关。在规定散热条件下，二极管正向平均电流若超过此值，则将因结温过高而烧坏。（2）最高反向工作电压URM：是二极管工作时允许外加的最大反向电压，超过此值时，二极管有可能因反向击穿而损坏。（3）最大反向电流IRM：是指二极管在一定的环境温度下，加最高反向工作电压URM时所测得的反向电流值（又称为反向饱和电流）。IRM愈小，说明二极管的单向导电性愈好，其对温度很敏感。常温下，硅管的IRM一般为几微安以下，锗管的IRM较大，约为几十到几百微安。二极管的参数很多，除上述外还有结电容、最高工作频率及正向压降等，实际应用时，可查阅半导体器件手册。地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739 利用二极管正向导通时压降很小的特性，可组成钳位电路如图5-10所示。图中若A点电位VA=0，因二极管VD正向导通，其压降很小，故F点的电位也被钳制在零伏左右，即VF0V。（1 1）钳位）钳位二极管的应用地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739二极管的应用 利用二极管正向导通后其两端电压很小且基本不变的特点，可以组成各种限幅电路，即使输出电压的幅值不超过某一数值。（2）限幅地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739在电子电路中，常用二极管来保护其他元件、器件免受过高电压的损害。（3）元件保护二极管的应用地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739二极管的应用JFT106型晶体管电压调节器电路地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797395.3 特殊二极管特殊二极管第五章第五章 模拟电子电路模拟电子电路地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797391.整流二极管1）.单相半波整流电路地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797391.整流二极管1）.单相半波整流波形地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797392）.全波整流电路1.整流二极管单相全波整流电路22o0.9U0.45U2U地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797391.整流二极管2）.全波整流电路22UL22RUL22RUL22RU22U22U0tt0t0t0t0234u2i0u0iV1,iV3iV2,iV4t0uV1,uV3单相全波整流波形地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797391.整流二极管2）.全波整流电路三相全波整流电路地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797391.整流二极管2）.全波整流电路三相全波整流波形地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797391.整流二极管2）.全波整流电路汽车发电机六管整流电路地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797391.整流二极管3）.滤波电路桥式整流电容滤波电路地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797391.整流二极管3）.滤波电路电容滤波波形地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797391.整流二极管3）.滤波电路桥式整流电感滤波电路地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797391.整流二极管3）.滤波电路复式滤波电路地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797392.稳压二极管 交流电经过整流和滤波电路后，波形波动比较小了，但是还有可能距离直流电还有一定的差距，为了得到更加平直的直流电，在滤波电路和负载之间还应接入稳压电路，以保证输出稳定的电压。稳压二极管构成的稳压电路地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797392.稳压二极管 稳压二极管是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管，简称稳压管。稳压管在反向击穿时，在一定的电流范围内（或者说在一定的功率损耗范围内），端电压几乎不变，表现出稳压特性，因而广泛用于稳压电源与限幅电路之中。1）.什么是稳压二极管地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797392.稳压二极管稳定电压UZ UZ是在规定电流下稳压管的反向击穿电压。稳定电流IZ 稳定电流是指工作电压等于UZ时的工作电流，常常将IZ记作IZmin，电流低于此值时稳压效果不好。最大稳定电流IZmax 稳压管的最大允许工作电流，在使用时实际电流不能超过此值。额定功率PZM PZM等于稳压管的稳定电压UZ与最大稳定电流PZM之乘积。稳压管的功耗超过此值时，会因结温升高而损坏。2）.稳压二极管主要参数地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797393）.稳压原理2.稳压二极管地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797393.发光二极管 发光二极管简称为LED（Light-Emitting Diode），发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797394.光敏二极管 光敏二极管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，反向电流迅速增大到几十微安，称为光电流。光的强度越大，反向电流也越大。地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797394.光敏二极管凌志自动空调日照传感器地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797394.光敏二极管 红外雨量传感器地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797394.光敏二极管光电式曲轴与凸轮轴位置传感器地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797395.4 认识晶体管认识晶体管 第五章第五章 模拟电子电路模拟电子电路地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739认识晶体管 晶体管分为双极型和单极型两种，双极型晶体管（BJTBipolar Junction Transistor)，因其内部有两种载流子导电而得名，又称晶体三极管、半导体三极管等，简称晶体管。单极型晶体管（FET-Field Effect Transistor)，因其内部仅靠多数载流子导电而得名，又称为场效应晶体管。地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739 根据不同的掺杂方式在同一个硅片上制造出三个掺杂区域，并形成两个PN结，就构成晶体管。1.双极型晶体管的结构及类型NPN型地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797391.双极型晶体管的结构及类型PNP型地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739双极型晶体管的电流放大作用 放大是对模拟信号最基本的处理。晶体管是放大电路的核心元件，它能够将输入的微小变化不失真地放大输出，放大的对象是变化的量。NPN型晶体管构成的放大电路地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797391）.晶体管内部载流子的运动双极型晶体管的电流放大作用becI EI BRbRcICBOBCEIIIBCII地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797391）.输入特性曲线双极型晶体管的工作特性曲线地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797392）.输出特性曲线放大条件：发射结正偏，集电结反偏饱和条件：发射结正偏，集电结正偏截止条件：发射结、集电结均反偏双极型晶体管的工作特性曲线地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739双极型晶体管构成的放大电路双电源供电电路单电源供电电路 1）.共发射极放大电路-电路构成地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739 1）.共发射极放大电路-静态工作点双极型晶体管构成的放大电路共发射极放大电路直流通路CCCCCEBCBBECCBRIUUIIRUUI静态工作点估算：地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739 1）.共发射极放大电路-静态工作点图解双极型晶体管构成的放大电路地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739 1）.共发射极放大电路-静态工作点作用双极型晶体管构成的放大电路基极开路直流通路失真波形地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739 1）.共发射极放大电路-静态工作点作用双极型晶体管构成的放大电路地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739 1）.共发射极放大电路-工作波形双极型晶体管构成的放大电路地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797392）.共集电极放大电路双极型晶体管构成的放大电路电路构成交流通路电压放大倍数略小于1，输出电压与输入电压同相，故又称其为电压跟随器；输入电阻大，输出电阻小；有功率放大作用。地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739场效应晶体管 场效应晶体管是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的半导体器件，并因此得名。场效应晶体管有结型和绝缘栅型两种，也有三个极，分别为栅极g、源极s、漏极d。场效应晶体管的工作原理是栅源电压 控制漏极电流，无论 是正、是负还是零均可以控制漏极电流，因此场效应晶体管是电压控制器件。结型场效应晶体管地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739场效应晶体管地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739晶闸管 晶体闸流管简称晶闸管（Thyrisot），也称为可控硅（SCRSilicon Controlled Rectifier），是由三个PN结构成的一种大功率半导体器件，多用于可控整流、逆变、调压等电路，也作为无触点开关。单向晶闸管地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739晶闸管双向晶闸管地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739晶闸管 地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739晶闸管晶闸管控制延时灯电路地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739晶体管在汽车电路中的应用 在汽车电子电路中，主要应用三极管的开关作用，ECU通过控制三极管的基极控制三极管截止或者饱和导通实现对某个执行元件的控制。现实中，现在ECU内采用高度集成的控制芯片，早已没有单个三极管，但是上述控制原理还是用三极管表达出来点火线圈控制电路 1）.三极管在电磁线圈控制中的应用地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739晶体管在汽车电路中的应用2）.三极管对电磁线圈通电电流的控制 在汽车电子电器的控制中，需要控制某些部件的通电电流，如自动变速器的油压电磁阀，废气再循环阀等，使用一种占空比的控制方式，电子芯片输出的是数字脉冲信号，控制三极管的基极，三极管快速的导通和截止，导通占的时间比例越大，三极管集电极控制的电磁线圈的通电电流越大。地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739晶体管在汽车电路中的应用霍尔传感器信号整形电路3）.三极管在传感器中的应用地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)883797391)为什么采用半导体材料制作电子器件？2)什么是N型半导体？什么是P型半导体？当两种半导体制作在一起时会产生什么现象？3)PN结所加端电压与电流符合欧姆定律吗？在PN结加反向电压时果真没有电流吗？4)晶体管是通过什么方式来控制集电极电流得？场效应管是通过什么方式来控制漏极电流的？为什么它们都可以用于放大？5)晶闸管的结构是怎样的？在电路中有什么具体的应用？地址:北京百万庄大街22号 邮编:100037 编辑热线:(010)88379739谢谢大家谢谢大家
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