《极管和晶体管》word版

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1、河南科技大学教案用纸河南科技大学教案首页课程名称:电子技术任课教师:第十四章二极管和晶体管计划学时:5学时教学目的和要求:一、理解PN结的单向导电性，晶体管的电流分配和电流放大作用；二、了解二极管、稳压管和晶体管的基本构造、工作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；三、会分析含有二极管的电路。四、了解一些特殊二极管。重点:二极管及晶体管的工作原理。难点:晶体管的输出特性及非线性失真的产生。思考题:14.3.2、14.3.5、14.4.1、14.4.2、14.5.1、14.5.3、14.5.41河南科技大学

2、教案用纸第十四章二极管和晶体管二极管和晶体管是最重要的半导体器件，它们的基本结构、工作原理、特性和参数是学习电子技术和分析电子电路的基础，而PN结又是构成各种半导体器件的基础。§14.1半导体的导电特性1、什么是半导体？导电特性介于导体和绝缘体之间的物质称半导体。如硅、锗、硒以及大多数金属氧化物和硫化物，瓷器、木材等也是。2、半导体的导电特性：半导体的导电能力在不同条件下有很大差别。热敏性：当环境温度升高时，导电能力会显著增强(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化(可

3、做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等)。掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变(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)。一、本征半导体1、完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。晶体中原子的排列方式如图所示：硅单晶中的硅原子通过共价健结构与周围的四个硅原子结合在一起，共价键中的两个电子，称为价电子。2、本征半导体的导电机理:2河南科技大学教案用纸价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时

4、共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。这一现象称为本征激发。温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。在晶体内部，空穴会吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。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。自由电子和空穴都称为载流子。自由电子填充空穴，成对消失，称为复合。自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体

5、中载流子便维持一定的数目。注意：(1)本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差；(2)温度愈高，载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。二、N型半导体和P型半导体在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形成杂质半导体。掺入五价元素磷：磷原子取代硅原子位置后，与周围四个硅原子形成共价键，多余一个电子，极易成为自由电子。因此，掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或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

6、少数载流子。3河南科技大学教案用纸掺入三价元素硼:由于硼原子取代硅原子位置后，与周围三个硅原子形成共价键，与另一个硅原子的共价键中少一个电子，成为空穴。掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或P型半导体。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。无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。§14.2PN结及其单向导电性一、PN结的形成：利用特殊的半导体制造工艺，将P型半导体和N型半导体制做在同一块半导体晶片上，则在P型半导体与N型半导体的交界处形成的一

7、种特殊结构，称PN结。由于P型半导体与N型半导体中电荷浓度的不同，形成了多子的扩散运动和少子的漂移运动，即N区的自由电子向P区扩散（剩下正离子），在P区与空穴复合，而P区的空穴向N区扩散（剩下负离子），在N区与自由电子复合，这样，交界面处形成正负离子的空间电荷区，也叫耗尽层，形成由N区指向P区的电场，称内电场。内电场的作用，又会导致少子的漂移运动。漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄，扩散的结果使空间电荷区变宽。扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡，空间电荷区的厚度固定不变，PN结形成。二、PN结

8、的单向导电性1、PN结加正向电压（正向偏置）4河南科技大学教案用纸在P区接电源的正极、N区接电源的负极，称正向偏置。在正向偏置作用下，外电场与内电场反向，内电场被削弱，多子的扩散加强，形成较大的扩散电流。为防止电流过大烧毁PN结，线路上要串限流电阻。PN结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，称PN结处于导通状态。2、PN结加反向电压（反向偏置）将P区接电源的负极、N区接电源的正极，称反向偏置。在反向偏置作用下，外电场与内电