现代电工电子技术 教学课件 作者 申永山 李忠波 06第六章 常用半导体器件.ppt

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1、第六章常用半导体器件龚淑秋李忠波制作1第六章常用半导体器件§6.1PN结§6.2半导体二极管§6.3二极管电路§6.4稳压二极管§6.5半导体三极管下一页上一页首页26.1.1半导体的基本知识导体、半导体和绝缘体导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体，如铁、铜、铝等。绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。半导体的导电机理不同于其它物质，其特点为：当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。往纯净半导

2、体中掺入某些杂质，会使其导电能力明显改变。§6.1PN结下一页上一页首页36.1.2本征半导体GeSi在绝对零度以下，本征半导体中无活跃载流子，不导电用的最多的半导体是硅和锗，最外层电子（价电子）都是四个。本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。形成共价键后，每个原子最外层电子是八个，构成稳定结构。+4+4+4+4共价键结构束缚电子下一页上一页首页46.1.3杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。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)而形

3、成，也称为（空穴半导体）。N型半导体：在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑）而形成。也称为（电子半导体）。+4+4+5+4多余电子磷原子++++++++++++++++++++++++N型半导体N型半导体中的载流子是什么？自由电子为多数载流子（多子）空穴称为少数载流子（少子）++++++++++++++++++++++++N型半导体自由电子为多子空穴是多子－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半导体杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近似认为多子与杂质浓度相等。下一页上一页首页5P型

4、半导体N型半导体扩散运动内电场E漂移运动扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。空间电荷区，也称耗尽层。§6.1PN结6.1.4PN结的形成－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。66.1.5PN结的单向导电性PN结外加正向电压：P区接正、N区接负电压PN结加上反向电压：P区加负、N区加正电压PNPN内电场外电场变薄结论：PN结导通

5、内电场外电场变厚结论：PN结截止下一页上一页首页7§6.2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。引线外壳线触丝线基片点接触型PN结面接触型PN二极管的电路符号：6.3PN二、伏安特性UI死区电压硅管0.6V,锗管0.2V。导通压降:硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。反向击穿电压UBR下一页上一页首页8三、主要参数1.最大整流电流IOM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.反向击穿电压UBR二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向

6、工作电压UWRM一般是UBR的一半。6.2下一页上一页首页3.反向电流IR指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，其值越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的较小，锗管的要比硅管大几十到几百倍以上均是二极管的直流参数，利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。下面介绍两个交流参数。94.微变电阻rDiDuDIDUDQiDuDrD是二极管特性曲线上工作点Q附近电压的变化与电流的变化之比：显然，rD是对Q附近的微小变化区域内的电阻。6.2下一页上一页首页10二极管：死区电压=0.5V

7、，正向压降0.7V(硅二极管)理想二极管：死区电压=0，正向压降=0RLuiuouiuott二极管的应用举例1：二极管半波整流6.3下一页上一页首页§6.3二极管电路11二极管的应用举例2：tttuiuRuoRRLuiuRuo6.3下一页上一页首页126.4.1稳压二极管§6.4稳压二极管6.4+符号：稳压管是一种特殊的二极管，它专门工作在反向工作区I特性曲线：工作区UZUIZ曲线越陡，电压越稳定。+稳定电压UZ下一页上一页首页13（4）稳定电流IZ、最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。（5）最大允许功耗稳压二极管的参数:（1）稳定电压UZ

8、（2）电压温度系数U（%/℃）稳压值受温度变化影响的的系数。（3）动态电阻6.4下一页上一页首页14稳压二极管的应用举例