电工电子技术基础 第2版 教学课件 作者 申凤琴 第5章.ppt

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1、第五章常用半导体元器件及应用第一节半导体二极管及应用第二节晶体管第三节单管基本放大电路第四节多级放大器返回主目录半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。常用的半导体有硅、锗等。本征半导体一种完全纯净的、结构完整的半导体晶体本征半导体虽有大量的价电子，但没有自由电子，此时半导体是不导电的。第一节半导体二极管及应用一、PN结的形成及其单向导电性杂质半导体—N型半导体N型+5+4+4+4+4+4磷原子自由电子载流子数电子数多数载流子少数载流子正离子杂质半导体—Ｐ型半导体负离子多数载流子少数载流

2、子+3+4+4+4+4+4载流子数空穴数硼原子空穴P型内建电场P型N型PN结空间电荷区PN结的形成PN结的单向导电性外加正向电压正偏导通，呈低阻状态，电流较大P区N区内电场外电场IFPN结的单向导电性外加反向电压反偏截止，呈高阻状态，电流近似为零P区N区内电场外电场IRＰＮ结具有单向导电性正偏：在ＰＮ结上加正向电压时，ＰＮ结电阻很低，正向电流较大，ＰＮ结处于导通状态。反偏：加反向电压时，ＰＮ结电阻很高，反向电流很小，ＰＮ结处于截止状态。二、二极管的结构和符号半导体二极管，其结构与图形符号如图5-1，常

3、见外形如图5-2。PN(阳极)外壳阴极引线阳极引线+-+-(阳极)(阴极)(阴极)a)b)VD图5-1二极管的结构与图形符号结构图形符号AK图5-2常见外形图三、二极管的伏安特性二极管的主要特性是单向导电性，其伏安特性曲线如图5-3所示。（以正极到负极为参考方向）。1）外加正向电压很小时，二极管呈现较大的电阻，几乎没有正向电流通过。曲线段（或段）称作死区，点（或）的电压称为死区电压，硅管的死区电压一般为0.5V，锗管则约为0.1V。2）二极管的正向电压大于死区电压后，二极管呈现很小的电阻，有较大的正向电

4、流流过，称为二极管导通，如段（或）特性曲线所示，此段称为导通段。从图中可以看出：硅管电流上升曲线比锗管更陡。二极管导通后的电压为导通电压，硅管一般为0.7V，锗管约为0.3V。1．正向特性2．反向特性1）当二极管承受反向电压时，其反向电阻很大，此时仅有非常小的反向电流（称为反向饱和电流或反向漏电流），如曲线段（或段）所示。实际应用中二极管的反向饱和电流值越小越好，硅管的反向电流比锗管小得多，一般为几十微安，而锗管为几百微安。2）当反向电压增加到一定数值时（如曲线中的点或点），反向电流急剧增大，这种现象称

5、为反向击穿，此时对应的电压称为反向击穿电压，用表示，曲线中段（或段）称为反向击穿区。通常加在二极管上的反向电压不允许超过击穿电压，否则会造成二极管的损坏（稳压管除外）。图5-3图5-3二极管的伏安特性四、二极管的主要参数（1）最大整流电流它是指二极管长期工作时所允许通过的最大正向平均电流。实际应用时，流过二极管的平均电流不能超过这个数值，否则，将导致二极管因过热而永久损坏。（2）最高反向工作电压指二极管工作时所允许加的最高反向电压，超过此值二极管就有被反向击穿的危险。通常手册上给出的最高反向工作电压约为

6、击穿电压的一半。（3）反向电流指二极管未被击穿时的反向电流值。越小，说明二极管的单向导电性能越好。对温度很敏感，温度增加，反向电流会增加很大。五、特殊二极管1．稳压二极管稳压二极管简称稳压管，它是一种用特殊工艺制造的面结合型硅半导体二极管，其图形符号和外形封装如图5-4所示。图5-4稳压二极管的图形符号与外形外形图形符号～范围内变化。稳压管的伏安特性曲线工作区域稳压管的应用使用时，阴极接外加电压的正极，阳极接外加电压负极，管子反向偏置，工作在反向击穿状态，利用它的反向击穿特性稳定直流电压。二极管在反向击

7、穿状态下，流过管子的电流变化很大，而两端电压变化很小，稳压管正是利用这一点实现稳压作用的。稳压管工作时，必须接入限流电阻，才能使其流过的反向电流在～范围内变化发光二极管是一种光发射器件，能把电能直接转换成光能的固体发光器件，它是由镓（Ga）、砷（As）、磷（P）等化合物制成的，其图形符号如图5-6a所示。由这些材料构成的ＰＮ结加上正偏电压时，PN结便以发光的形式来释放能量。发光二极管的种类按发光的颜色可分为红、橙、黄、绿和红外光二极管等多种，按外形可分为方形、圆形等。图5-6b是发光二极管的外形，它的导

8、通电压比普通二极管高。2．发光二极管图5-6发光二极管的图形符号和外形图形符号外形发光二极管的应用应用时，加正向电压，并接入相应的限流电阻，它的正常工作电流一般为几个毫安至几十毫安。发光强度在一定范围内与正向电流大小近似成线性关系。发光二极管作为显示器件，除单个使用外，也常做成七段式或矩阵式，如用作微型计算机、音响设备、数控装置中的显示器。发光二极管的检测一般用万用表R×10k(Ω)档，通常正向电阻15kΩ左右，反向电阻为无穷大。3．光敏二