6.1晶体管解析

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,导入新课,生活中见过这种东西吗？,是什么？,它们是晶体管，它是集成电路诞生的关键性因素，计算机技术能如此快速的进展，其支柱就是微电子技术，而微电子领域中最活泼的就是集成电路，由此可见，集体管是这些先进技术的根底。,第一节,第六章,晶体管,教学目标,1.初步了解半导体的导电特性,2.知道PN结的构成,3.初步了解二极管和三极管的工作原理,知识与能力：,1.通过演示及案例完成由感性到理性的生疏，培育观看力量和分析力量。,过程与方法：,2.通过对原理图的分析与生疏，从原理上生疏传感器。,情感与态度：,1.有参与试验总结规律的热忱，从而能更便利的解决实际问题。,2.再次体会学以致用，结合身边的例子觉察生活中的物理学问。,教学重难点,重点,难点,对PN结原理的理解,了解PN结工作原理,了解晶体三极管,本节导航,半导体,二极管,整流,三极管,半导体,导电性介于导体和绝缘体之间半导体，它的导电性能可以由外界条件掌握。,半导体的定义,什么是半导体？,半导体的分类,按导电类型载流子不同分为,P型半导体,N型半导体,在硅或锗的晶体中掺入五,价元素磷，当某一个原子,被磷原子取代时，磷原子,的五个价电子中只有四个,用于组成共价键，多余的一个很简洁摆脱磷原子核束缚而成为自由电子。因而自由电子的数量大大增加，是多数载流子，空穴是少数载流子，将这种半导体为 N 型半导体。,N型半导体,Si,Si,Si,Si,Si,Si,Si,P,多余价电子,在硅或锗的晶体中掺入三价元素硼，在组成共价键时将因缺少一个电子而产生一个空位，相邻硅原子的价电子很简洁填补这个空位，而在该原子中便产生一个空穴，使空穴的数量大大增加，成为多数载流子，电子是少数载流子，将这种半导体称为 P 型半导体。,Si,Si,Si,Si,Si,Si,Si,空穴,价电子填补空位,P型半导体,二极管,晶体二极管,二极管的分类：,按材料分：锗二极管、硅二极管、砷化镓二极管；,按用途分：整流二极管、检波二极管、稳压二极管、变容二极管、光电二极管、发光二极管等。,按制作工艺分：面接触二极管和点接触二极管；,PN 结的形成,P 区,N 区,N区的电子向P区扩散并与空穴复合,PN 结,内电场方向,用特地的制造工艺在同一块半导体单晶上，形成 P 型半导体区域和 N 型半导体区域，在这两个区域的交界处就形成了一个特殊的薄层，称为 PN 结。,PN结与二极管的单向导电性,用肯定的工艺方法把P型和N型半导体严密地结合在一起，就会在其交界面处形成空间电荷区叫PN结。,当PN结两端加上不同极性的直流电压时，导电性能将产生很大差异。这就是PN结单向导电性。,在外电场的作用下，自由电子逆着电场方向定向运动形成,电子电流,。带正电的空穴吸引相邻原子中的价电子来填补，而在该原子的共价键中产生另一个空穴。空穴被填补和相继产生的现象，可以看成空穴顺着电场方向移动，形成,空穴电流,。,空穴移动方向,电子移动方向,Si,Si,Si,Si,Si,Si,Si,整流,整流二极管,整流二极管主要用于整流电路，把沟通电变换成脉动的直流电，由于通过的正向电流较大，对结电容无特殊要求，所以其PN结多为面接触型，因结电容大，故工作频率低。通常，正向电流在1安以上的二极管承受金属壳封装，以利于散热；正向电流在1安以下的承受全塑料封装。,塑 料 封 装,全密封金属构造,半波整流电路,全波整流电路,桥式整流电路,晶体三极管,在同一块半导体中，通过不同的掺杂方法制出两个PN结右图，就构成了晶体三极管，或者叫三极管。,晶体三极管,按PN结组合方式不同分为,PNP型三极管,NPN型三极管,PNP型三极管,NPN型三极管,其略图表示为,三极管的放大作用,试验演示,把PNP型三极管按右图链接，从串联在电路中的毫安表和微安表可以读出通过各级的电流，转变电阻时，基极电流转变。,三极管的开关作用,三极管为什么能用作开关？怎样掌握它的开和关？,当输入,u,I,为低电平，使,u,BE,U,th,时，三极管截止。,i,B,0，,i,C,0，C、E,间相当于开关断开。,三极管关断的条件和等效电路,I,C(sat),Q,A,u,CE,U,CE(sat),O,i,C,M,N,I,B(sat),T,S,负载线,临界饱和线,饱,和,区,放大区,一、三极管的开关作用及其条件,截止区,u,BE,U,th,B,E,C,三极管,截止状态,等效电路,u,I,=,U,IL,u,BE,+,-,U,th,为门限电压,I,C(sat),Q,A,u,CE,U,CE(sat),O,i,C,M,N,I,B(sat),T,S,临界饱和线,饱,和,区,放大区,u,I,增大,使,i,B,增大，从而工作点上移，,i,C,增大，,u,CE,减小。,截止区,u,BE,Uth时，三极管开头导通，iB 0，三极管工作于放大导通状态。,I,C(sat),Q,A,u,CE,U,CE(sat),O,i,C,M,N,I,B(sat),T,S,临界饱和线,饱,和,区,放大区,截止区,u,BE,IB(sat),因为,i,B,=,IH,B,-,0.7 V,U,R,所以求得,R,B,29 k,，,可取标称值 27 k,。,(,2,),对应输入波形画出输出波形,O,u,I,t,U,IH,U,IL,可见，该电路在输入低电寻常输出高电平，输入高电寻常输出低电平，因此构成三极管非门。由于输出信号与输入信号反相，故又称三极管反相器。,三极管截止时，,i,C,0，,u,O,+5 V,三极管,饱和时，,u,O,U,CE(sat),0.3 V,O,u,O,/V,t,5,0.3,课后习题,1.单向导电性；放大；开关,