电工电子经典课件Ch.4常用半导体器件

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1、Chapter4常用半导体器件1主要内容半导体的基本知识与PN结半导体二极管双极型三极管2对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件的目的在于应用。学会用工程观点分析问题，即根据实际情况，对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，就不要过分追究精确的数值。器件是非线性的、特性有分散性、RC的值有误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。学习要求：3物质分类导体：各种金属

2、绝缘体：橡胶、陶瓷、塑料等本征半导体杂质半导体4.1半导体的基本知识与PN结4.1.1半导体的基本知识半导体4纯净的、具有晶体结构的半导体。1.本征半导体将硅或锗材料提纯并形成单晶体后，便形成共价键结构。284+14Si28184+32Ge4个价电子晶体结构+4惯性核+4+4+4+4+4+4+4+4+4共价键5本征激发载流子：自由电子和空穴。因热运动产生自由电子空穴对的现象。本征半导体中由于载流子数量极少，导电能力很低。如果在其中参入微量的杂质(某种元素)将使其导电能力大大增强，且其导电性能由杂质的类型和掺杂的

3、数量支配，而不再取决于温度。半导体的基本知识与PN结半导体导电机理：自由电子和空穴两种载流子共同参与导电。62.杂质半导体N型半导体在本征半导体中掺入5价原子如砷（As）、磷（P）P型半导体在本征半导体中掺入3价原子如硼（B）、镓（Ga）+4+4+4+4+4+4+4+5+5+4+4+4+4+4+4+4+3+3半导体的基本知识与PN结电离产生自由电子多余空穴多数载流子：自由电子少数载流子：空穴多数载流子：空穴少数载流子：自由电子74.1.2PN结1.PN结的形成在一块完整的硅片上，用不同的掺杂工艺使其一边形成N型

4、半导体，另一边形成P型半导体。在两种半导体交界面，离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。浓度差多子的扩散运动空间电荷区内电场促使少子漂移阻止多子扩散动态平衡PN结8PN结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。2.PN结的单向导电性PN结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，PN结处于截止状态。结论：PN结具有单向导电性。半导体的基本知识与PN结94.2半导体二极4.2.1电路符号与基本结构将PN结加上相应的电极引线和管壳，就成为半导体二极管。+−iDuD

5、电路符号阳极A阴极KPN103.平面型二极管2.面接触型二极管1.点接触型二极管PN结面积大，用于工频大电流整流电路。PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频路。用于集成电路制造工艺中。PN结面积可大可小，用于高频整流和开关电路。半导体二极管及其应用电路11604020–0.02–0.0400.40.8–25–50I/mAU/V当加正向电压时,死区电压硅管：0.5V，锗管：0.1V。正向导通区时电压基本恒定，其导通电压UF为：硅管：0.7V(0.6~0.7V)，锗管：0.3V(0.2~0.3V)。1.正向特

6、性4.2.2二极管伏安特性正向导通区死区半导体二极管及其应用电路12当反向电压增大至U(BR)时，反向电流将突然增大。二极管失去单向导电性。3.反向击穿特性604020–0.02–0.0400.40.8–25–50I/mAU/V2.反向特性小功率硅管：＜1A小功率锗管：10~100A当u＜0时，电流很小，几乎为零。击穿电压U(BR)半导体二极管及其应用电路反向特性反向击穿134.2.3主要参数2.最高反向工作电压UDRM保证二极管不被击穿而给出的最高反向电压，一般是反向击穿电压的一半或三分之二。1.最大整流

7、电流IFM二极管长时间使用时允许流过的最大正向平均电流。3.最大反向电流IRM二极管上加反向工作峰值电压时的反向电流值。半导体二极管及其应用电路用于描述二极管的导电特性，是选择和使用二极管的依据。144.2.4二极管的电路模型二极管是一种非线性器件，一般采用非线性电路的模型分析法。oiDuD+−iDuD二极管导通后，硅管：uD＝0.7V，锗管：uD＝0.3V。相当于一理想开关。2.恒压降模型1.理想模型半导体二极管及其应用电路+−iDuD154.2.5二极管应用电路在电子技术中二极管电路得到广泛应用。基本电路有

8、限幅电路、整流电路、钳位电路、开关电路等。1.整流电路当us>0，D导通，uo=us；当us<0，D截止，uo=0。半波整流电路半导体二极管及其应用电路162.限幅电路二极管D1、D2用恒压源模型，UON=0.7V。当uS>UON时，D1导通，D2截止，uo=0.7V；当uS<−UON时，D2导通，D1截止，uo=−0.7V；当

9、uS

10、