唐介电工学第08章

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1、第八章半导体器件重点：1、理解PN结的单向导电性；2、了解二极管和稳压管的基本构造、主要参数,理解二极管和稳压管的工作原理、特性曲线；3、学会分析含有二极管的电路；4、学会分析单相整流、滤波、稳压电路，会计算指标，选择元件。1§8.1半导体知识一.导体、半导体和绝缘体导体：容易导电的物质，金属一般都是导体。绝缘体：不导电的物质，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体：※导电特性处于导体和绝缘体之间，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。※※当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。称热敏特性和光敏特性。※

2、※※往纯净的半导体中掺入某些杂质(其它化学元素)，会使它的导电能力明显改变。2二.本征半导体完全纯净的、具有晶体结构的半导体，如锗、硅等1.形成共价键结构，导电能力较弱；+4+4+4+4硅原子2.光照或受热激发价电子成为自由电子，导电能力增强。自由电子空穴自由电子带负电，空穴带正电，都是可以移动的粒子。3三.杂质半导体1、N型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷(或锑)。++++++++++++++++++++++++整块N型半导体示意图:+4+4+5+4多余电子自由电子磷原子硅原子N型半导体特点:自

3、由电子很多,空穴很少。42、P型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素,如硼(或铟)。－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－整块P型半导体示意图:P型半导体特点:自由电子很少,空穴很多。+4+4+3+4硼原子空穴硅原子5综述与问题N型半导体特点:自由电子很多,空穴很少；整块N型半导体示意图:++++++++++++++++++++++++P型半导体特点:自由电子很少,空穴很多；整块N型半导体示意图:－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－若将上述二者结合在一起，会如何？6四、PN结1、P

4、N结的形成P型半导体N型半导体－－－－++++－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++空间电荷区空间电荷区稳定后形成PN结内电场72、PN结的单向导电性(1)PN结正向偏置(加正向电压)——P区加正,N区加负电压PN结变薄内电场外电场+_RE－－－－++++－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++I当内外电场相互抵消时,PN相当于短接:正向电流I≈E/R82、PN结反向偏置(加反向电压)——P区加负、N区加正电压。内电场外电场

5、PN结变厚I'≈0内外电场相互加强,PN相当于断开:反向电流I'≈0-+RE－－－－++++－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++9§8.2半导体二极管一、基本结构PN结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。二极管结构——两层半导体，一个PN结。D二、图形符号P区阳极N区阴极10三、伏安特性死区电压:硅管0.5V,锗管0.2V。导通压降:硅管0.7V,锗管0.3V。反向击穿电压UBR反向饱和电流≈0ui+u-EiVRmA+u-EiVRmA击穿使二极管永久损坏理想二极

6、管：死区电压=0；导通正向压降=0；反向饱和电流=0；反向击穿电压=∞。11原理总结：当二极管上加正向电压时：(即PN结正向偏置)E＜0.5V(硅管)、0.2V(锗管)时：I＝0，处在死区。二极管尚未导通。E＞0.7V(硅管)、0.3V(锗管)时：二极管电阻：RD≈0二极管电压稳定在UD=0.7V(硅管)0.3V(锗管)——二极管相当于短接,称为导通图中电流：ERDIRDUD12当二极管上加反向电压时：(即PN结反向偏置)PN结或二极管具有——单向导电性E＜击穿电压时：二极管电阻：RD≈∞图中电流：I≈0

7、二极管电压：UD≈E——二极管相当于断开，称为截止。E≥击穿电压时：RD≈0，UD≈0二极管相当于短接，坏了。这种情况要避免。ERDRDUDI13电路如图，求：UABV阳=－6V，V阴=－12V，V阳>V阴二极管导通。若二极管是理想的：UAB＝－6V若二极管为硅(锗)管，管压降为0.7V(0.3V)：UAB＝－6.7V(－6.3Ｖ)在这里，二极管起钳位作用。解：取B点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。D6V12V3kBAUAB+–例114解：两个二极管的阴极接在一起取B点作参考点，断开二

8、极管，分析二极管阳极和阴极的电位。V1阳=－6V，V2阳=0VV1阴=V2阴=－12VVD1=6V，VD2=12V∵VD2>VD1∴D2优先导通，D1截止。由于二极管是理想:VAB=0VD1承受反向电压为－6V在这里，D2起钳位作用，D1起隔离作用。已知二极管是理想的,求:VABBD16V12V3kAD2VAB+–例215已知：ui＝18sintV二极管是理想的，试画出uo波形。8V二极管的用途：整流、检波、限幅、钳位、开