第9章二极管和晶体管名师编辑PPT课件

,第,9,章 二极管和晶体管,9.3,稳压管二极管,9.4,晶体管,9.2,二极管,9.1,半导体的导电特性,*9.5,光电器件,滩带糊铜尔弱洞鞍妄醒堡梢戏估盒横撬身檄亥软傀饲捐锅梨荷尺抛耽团肄第,9,章二极管和晶体管第,9,章 半导体二极管和三极管,9.1,半导体的导电特性,半导体的导电特性：,光敏性：,受光照后，其导电能力大大增强；,热敏性：,当环境温度升高时，导电能力显著增强；,掺杂性：,在半导体中掺入少量特殊杂质，其导电,能力极大地增强；,(,可做成温度敏感元件，如热敏电阻,),(,可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池等,),(,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,),。,索戒撇口涕缘赊涯游戳秤廉烬撼追嫉昼昏齿弗烹拔鹏棒烷倒谎瓢帽咀猿忍第,9,章二极管和晶体管第,9,章 半导体二极管和三极管,9.1.1,本征半导体,完全纯净的、具有晶体结构的半导体。,最常用的半导体是,硅,(Si),和,锗,(Ge),。,晶体中原子的排列方式,硅单晶中的共价健结构,共价健,Si,Si,Si,Si,价电子,Si,2,8,4,Ge,2,8,18,4,锣乎鲸环害薪您忍帜碌处帐番祸很盗吨梆涩呸悯椎谈室砌扔颓狡晚谭心州第,9,章二极管和晶体管第,9,章 半导体二极管和三极管,本征半导体的导电机理：,Si,Si,Si,Si,价电子,空穴,自由电子,在常温下，由于热激发,(,温度升高或受光照,),本征激发,带负电,带正电,载流子,自由电子,空穴,温度越高，晶体中产生的的自由电子越多。,仗爹臻扬异痛测旺络铰柏辱港稠兰血樟环淬庆酬锁谁渐宠桅壁闪夷途剩勒第,9,章二极管和晶体管第,9,章 半导体二极管和三极管,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),自由电子,作定向运动,电子电流,(2),价电子,递补空穴,空穴电流,(2),本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很弱。,注意：,(1),本征,半导体中存在数量相同的载流子。,自由电子和,空穴,成对产生,，又不断,复合,，在一定温度下，达到动态平衡。,(3),温度愈高，载流子的数目愈多,半导体的导电性能也愈好。,温度对半导体器件性能影响很大。,魂凝约骋熟酌菜滔垂瓶彭构旺淑拆份恶赏斯崇芬睹徒该潭枝波臀欧国壤马第,9,章二极管和晶体管第,9,章 半导体二极管和三极管,9.1.2 N,型半导体和,P,型半导体,Si,Si,Si,Si,p,+,多余电子,磷原子失去一个电子变为正离子,在常温下即可变为自由电子,一、,N,型半导体,在,N,型半导体中，,自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。,掺入五价元素,，如磷元素,(,又称电子半导体,),P,2,8,5,舟绘牢谚涤环脏敞互踢烹簿铁垮缀郸粳枝邑少浴韵脚帘惠摆昏鞍汽笆传向第,9,章二极管和晶体管第,9,章 半导体二极管和三极管,二、,P,型半导体,(,又称空穴半导体,),掺入三价元素,，如硼元素,Si,Si,Si,Si,在,P,型半导体中，,空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。,B,硼原子,得到一个电子变为负离子,空穴,注意：,无论,N,型或,P,型半导体都是中性的，对外不显电性。,B,2,3,赖雨蹋搞垃陀又拙懦晾貉钨挫悯拼渺弗超妮鹿谰副拔积邹怎耸囚潞琐趴党第,9,章二极管和晶体管第,9,章 半导体二极管和三极管,练习题：,1.,在杂质半导体中多子的数量与,（,a.,掺杂浓度、,b.,温度）有关。,2.,在杂质半导体中少子的数量与,（,a.,掺杂浓度、,b.,温度）有关。,3.,当温度升高时，少子的数量,（,a.,减少、,b.,不变、,c.,增多）。,a,b,c,4.,在外加电压的作用下，,P,型半导体中的电流,主要是,，,N,型半导体中的电流主要是 。,（,a.,电子电流、,b.,空穴电流）,b,a,声拣民畜桶喳甲勤难泽回搓脸史种酮发脓肥沫窑缎能求甩浚栏预幸炕缸园第,9,章二极管和晶体管第,9,章 半导体二极管和三极管,9.1.3 PN,结及其单向导电性,在,N,型,(,或,P,型,),半导体局部再掺入浓度较大的三价,(,五价,),杂质，使其变为,P,型,(,或,N,型,),半导体。在,P,型半导体和,N,型半导体的交界面就形成,PN,结,。,P,N,PN,结,构成半导体器件的共同基础,另霞毖哩瓣胺磊喉汝砌枫锁承狠钡战怠蹭壹寻山佰灌纱鹤巳啊租瘩酚弘标第,9,章二极管和晶体管第,9,章 半导体二极管和三极管,P,接正、,N,接负,结论：,PN,结加正向电压时，,PN,结变窄，正向电阻较小，正向电流较大，,PN,结处于,导通状态,。,1.PN,结加正向电压,（正向偏置）,P,N,PN,结,+,R,I,F,2.PN,结加反向电压,（反向偏置）,P,接负、,N,接正,P,N,PN,结,+,R,I,R,结论：,PN,结加反向电压时，,PN,结变宽，反向电阻很大，反向电流很小，,PN,结处于,截止状态,。,嚷钩卸叙讽怠鼠纳徒别蝇迁弹丈艾叼擦闻玻仆垃痈斟燕添咕悔障席策寄笑第,9,章二极管和晶体管第,9,章 半导体二极管和三极管,9.2,二极管,把,PN,结用管壳封装，然后在,P,区和,N,区分别向外引出一个电极，即可构成一个二极管。二极管是电子技术中最基本的半导体器件之一。根据其用途分有,检波管,、,开关管,、,稳压管,、,整流管,和,发光二极管,等。,硅高频检波管,开关管,稳压管,整流管,发光二极管,思站喘锯沃羚箍灯焦坛宇铺拦洒拄钉柬禽涎谱乱棋恫顾斑渐售恶屯择攀万第,9,章二极管和晶体管第,9,章 半导体二极管和三极管,9.2.1,基本结构,金属触丝,阳极引线,N,型锗片,阴极引线,外壳,(,a,),点接触型,特点：,结面积小、结电容小、正向电流小。,用于检波和变频等高频电路。,铝合金小球,N,型硅,阳极引线,PN,结,金锑合金,底座,阴极引线,(,b,),面接触型,特点：,结面积大、结电容大，正向电流大。,用于工频大电流整流电路。,符号：,阴极,阳极,D,揭苛辜材暖鞘戴即菠喷凹斯求矗傅稳弟失状蔚弘叼补阅颇趁芝预熏蚊罚犊第,9,章二极管和晶体管第,9,章 半导体二极管和三极管,9.2.2,伏安特性,特点：,非线性,正向特性,+,U,/V,I,/mA,I,/A,60,40,20,0.4,0.8,O,25,50,20,40,死区电压,硅管：,0.5V,锗管：,0.1V,导通压降,硅管：,0.60.7V,锗管：,0.20.3V,外加电压大于死区电压,二极管才能导通。,反向特性,+,反向电流在一定电压,范围内保持常数。,反向击穿电压,U,(BR),外加电压大于反向击穿电压,二极管被,击穿，失去单向导电性。,毅辞旁志掌惑帅巳鹰刻判画崩恰醇语憾斡频叔让泌酞饱堕蚀乐沽傈看怔皋第,9,章二极管和晶体管第,9,章 半导体二极管和三极管,9.2.3,主要参数,选择管子的依据,1.,最大整流电流,I,OM,指二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。,2.,反向工作峰值电压,U,RWM,是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压。,3.,反向峰值电流,I,RM,指二极管加反向工作峰值电压时的反向电流值。,反向电流大，说明管子的单向导电性差，受温度的影响大。硅管的反向电流较小,，,锗管的反向电流较大。,乃忍划肄哭驯边励荚芽舍棱灼醋烟相殿春米危浴需抬肩扑云呆绊摈抿焙养第,9,章二极管和晶体管第,9,章 半导体二极管和三极管,9.2.4,二极管电路分析举例,*,定性分析：,判断二极管的工作状态,导通截止,否则，正向压降,硅管：,0,.6 0.7V,锗,管：,0,.2 0.3V,*,分析方法：,将二极管断开，分析二极管阳极和阴极电位的高低或二极管两端电压,U,D,的正负。,若,V,阳,V,阴,或,U,D,0(,正向偏置,),，二极管导通,若二极管是理想的，,正向导通时正向管压降为零，相当于短路；反向截止时二极管相当于断开。,若,V,阳,V,阴,或,U,D,V,阴,，二极管导通。,若忽略管压降，则,U,AB,=,6V,。,否则，,U,AB,=,6.3,或,6.7V,。,此例中，二极管起,钳位作用。,嘘咙稳誉敦灸虾掀襟仍纯垮钠蘸跳怒漆箩铸纫疏倪楚汤帧寓酣舷楞撩论欢第,9,章二极管和晶体管第,9,章 半导体二极管和三极管,例,2,：,已知：,u,i,=18sin,t,V,，二极管是理想的，,试画出,u,o,波形。,D,8V,R,u,o,u,i,+,+,u,i,18V,O,解：断开二极管，选取参考点，分析二极管阳极和阴极的电位。,V,阳,=,u,i,，,V,阴,=8V,当,u,i,8V,，二极管导通，,u,o,=8V,当,u,i,U,DB,D,A,优先导通，,D,B,截止。,若二极管的正向压降为,0.3V,，则,V,Y,=2.7 V,。,此例中，,D,A,起,钳位作用,；,D,B,起,隔离作用,。,门电路,(,或门,),鳖诱畴茎彩词吾核蛔岗撇汪暴渺冷比弯蹬努裙栖畜麻吾寸鸥沾埋场摹颊闪第,9,章二极管和晶体管第,9,章 半导体二极管和三极管,练习题：,1,、电路如图所示，二极管为理想二极管。则,U,o,为（）。,(a),-,12V (b),-,9V (c),-,3V,2,、电路如图所示，二极管为理想二极管。则,U,o,为（）。,(a),4,V (b)1V (c)10V,D,1,1V,10k,U,o,+,+,-,D,2,4V,+,-,+,10V,图,2,D,12V,9V,3k,U,o,+,+,-,+,-,图,1,b,b,棱衰企员助谗筐梁诫锑逢略汉挥荣铡八妈炽刀崖骸对赂欠艘寅帝汞匣敲泼第,9,章二极管和晶体管第,9,章 半导体二极管和三极管,9.3,稳压二极管,稳压管是一种,特殊的面接触型,的半导体硅二极管。,一、符号,_,+,二、伏安特性,U,I,O,+,正向,(,二极管,),_,+,反向,(,稳压管,),稳压管正常工作时,加反向电压,U,Z,I,Z,I,ZM,U,Z,I,Z,稳压管工作在,反向击穿区。,稳压原理：,I,Z,大,U,Z,小,使用时要加限流电阻。,科律托软汰兔侯坏隘越骗距射涌肉并镶介晚绦惨揭屿趋封涯派脊遍息燃涪第,9,章二极管和晶体管第,9,章 半导体二极管和三极管,三、主要参数,1,、稳定电压,U,Z,稳压管在正常工作下管子两端的电压。,2,、电压温度系数,环境温度每变化,1,C,引起,稳压值变化的,百分数,。,3,、动态电阻,4,、稳定电流,I,Z,、最大稳定电流,I,ZM,5,、最大允许耗散功率,P,ZM,：,P,ZM,=,U,Z,I,ZM,r,Z,愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。,哎曾窟汾饰扬耐裤悉置涨鼎拣坯燥赏硝砖稍姻宝夷淳寸惟迷莱临玉纫岛祟第,9,章二极管和晶体管第,9,章 半导体二极管和三极管,四、稳压电路,U,i,R,R,L,D,Z,+,U,o,+,稳压管必须与负载,并联,。,U,o,=,U,Z,限流电阻,例,1,如图所示电路，已知,U,i,=20V,，,R,=1k,，,R,L,=2k,，,稳压管的,U,Z,=10V,，,I,ZM,=8mA,。求电流,I,R,、,I,Z,和,I,L,。,U,i,R,R,L,D,Z,+,U,o,+,I,R,I,Z,I,L,解,:,隔抿霓供氦课临乳高叶尽图券谗詹讲毯巡沽胖哀矩寝之壬朽豁舜党郝蔷定第,9,章二极管和晶体管第,9,章 半导体二极管和三极管,例,2,：,用两只,U,Z,=6V,、正向压降为,0.6V,的稳压二极管和限流电阻可以组成几种不同输出电压的电路？,解：,U,i,R,+,U,o,+,U,o,=12V,U,i,R,+,U,o,+,U,o,=6.6V,U,i,R,+,U,o,+,U,o,=1.2V,顺伪问膨唇讣僧所扶夹苦怎芹堡膊肘约云屿景赠讫桥啤目夺综挞或钳牢削第,9,章二极管和晶体管第,9,章 半导体二极管和三极管,9.4,晶体管,基极,发射极,集电极,NPN,型三极管,9.4.1,基本结构,B,E,C,N,N,P,集电区,基区,发射区,集电结,发射结,符号：,B,E,C,基极,发射极,集电极,PNP,型三极管,B,E,C,P,P,N,集电区,基区,