电路与电子技术基础 第2版 教学课件 作者 王兆奇 教学课件 作者 李心广 第6章 半导体器件的基本特性.ppt

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1、第6章 半导体器件的基本特性6.1 半导体基础知识6.2 PN结及半导体二极管6.3 半导体晶体管6.1 半导体基础知识6.1.1 本征半导体6.1.2 杂质半导体6.1.1 本征半导体图6-1 硅和锗的简化原子结构模型6.1.1 本征半导体图6-2 本征半导体晶体的结构示意图6.1.1 本征半导体图6-3 本征半导体中的自由电子和空穴6.1.2 杂质半导体6.1.2.1 N型半导体6.1.2.2 P型半导体图6-4 N型半导体的结构示意图6.1.2.1 N型半导体6.1.2.2 P型半导体图6-5 P型半导体的结构示意图6.2 PN结及半导体

2、二极管6.2.1 异型半导体的接触现象6.2.2 PN结的单向导电特性6.2.3 半导体二极管6.2.4 半导体二极管的应用6.2.1 异型半导体的接触现象图6-6 载流子的运动6.2.2 PN结的单向导电特性6.2.2.1 PN结外加正向电压6.2.2.2 PN结外加反向电压6.2.2.3 PN结的电流方程6.2.2.4 PN结的伏安特性6.2.2.5 PN结的电容效应图6-7 PN结的单向导电特性6.2.2 PN结的单向导电特性图6-8 PN结的伏安特性6.2.2 PN结的单向导电特性图6-9 耗尽层的电荷量随外加电压变化6.2.2 PN结

3、的单向导电特性6.2.2.5 PN结的电容效应1.势垒电容2.扩散电容图6-10 N区空穴分布曲线6.2.2.5 PN结的电容效应6.2.3 半导体二极管6.2.3.1 二极管的结构 6.2.3.2 二极管的伏安特性 6.2.3.3 二极管的主要参数 6.2.3.4 特殊二极管6.2.3 半导体二极管图6-11 二极管的几种形状6.2.3.1 二极管的结构图6-12 半导体二极管的结构和符号6.2.3.2 二极管的伏安特性图6-13 二极管的伏安特性6.2.3.3 二极管的主要参数1.最大整流电流IF2.最大反向工作电压UR3.反向电流IR4.

4、最高工作频率fM5.二极管的直流电阻RD6.二极管的交流电阻rd图6-14 直流电阻求出6.2.3.3 二极管的主要参数图6-15 交流电阻求出6.2.3.3 二极管的主要参数6.2.3.4 特殊二极管1.稳压二极管2.变容二极管3.光敏二极管4.发光二极管1.稳压二极管(1)稳压原理(2)稳压管的主要参数1.稳压二极管图6-16 稳压管的伏安特性和符号1.稳压二极管图6-17 稳压管电路(1)稳压原理1)设负载RL不变而电源电压Ui改变。2)设电源电压Ui不变而负载RL改变。(2)稳压管的主要参数1)稳定电压UZ。2)稳定电流IZ。3)动态电

5、阻rz。4)额定功率PZ。5)电压温度系数α。2.变容二极管图6-18 变容二极管的符号和特性曲线3.光敏二极管图6-19 光敏二极管的外形、符号、等效电路和特性曲线4.发光二极管图6-20 发光二极管6.2.4 半导体二极管的应用6.2.4.1 单相整流电路6.2.4.2 二极管限幅电路(ClippingCircuit)6.2.4.1 单相整流电路利用二极管的单向导电特性将双向变化的交流电转换为单相脉动的直流电,此转换过程称为整流,脉动直流电中除直流成分外,还含有称为纹波的交流成分,利用储能元件电容或电感滤除纹波的过程称为滤波(Filteri

6、ng)。6.2.4.2 二极管限幅电路(ClippingCircuit)1)当ui>5V时,VD2正向偏置,VD1反向偏置,VD2导通,VD1截止,uo=5V。2)当ui<-5V时,VD1正向偏置,VD2反向偏置,VD1导通,VD2截止,uo=-5V。3)当-5V<ui<5V时,VD1、VD2均反向偏置而截止,uo=ui。6.2.4.2 二极管限幅电路(ClippingCircuit)图6-21 二极管双向限幅电路6.3 半导体晶体管6.3.1 晶体管的结构及类型 6.3.2 晶体管的放大作用 6.3.3 晶体管的特性曲线 6.3.4 晶体管的

7、主要参数6.3 半导体晶体管图6-22 晶体管的外形6.3.1 晶体管的结构及类型图6-23 晶体管的结构示意图和符号6.3.2 晶体管的放大作用6.3.2.1 载流子的传输过程 6.3.2.2 电流分配6.3.2.1 载流子的传输过程1.发射2.扩散和复合3.收集6.3.2.2 电流分配图6-24 晶体管的电流分配6.3.3 晶体管的特性曲线6.3.3.1 输入特性 6.3.3.2 输出特性6.3.3.1 输入特性图6-25 晶体管的特性曲线6.3.3.2 输出特性1)放大区:特性曲线上平坦的部分,其特征是发射结正向偏置(uBE大于发射结开启

8、电压uon),集电结反向偏置。2)饱和区:曲线上拐点左面的区域,其特征是发射结和集电结均处在正向偏置。3)截止区:在曲线上靠近横轴的部分,其特征是发射

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