电工第5章 半导体器件ppt课件.ppt

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1、第5章　半导体器件5.1　半导体基本知识5.2　半导体二极管5.3　晶体管*5.4　场效应晶体管5.1　半导体基本知识5.1.1　半导体概述自然界中存在着许多不同的物质，根据其导电性能的不同大体可分为导体、绝缘体和半导体三大类。(1)热敏性　所谓热敏性是指半导体的导电能力随着温度的升高而迅速增加。(2)光敏性　所谓光敏性是指半导体的导电能力随着光照的强弱而显著改变。(3)杂敏性　所谓杂敏性就是半导体的导电能力会因为掺入适量杂质而发生显著变化。5.1.2　本征半导体纯净的、不含任何杂质且晶体结构排列整齐的半导体称为本征半导体。5.1　半导体基本知识5.1.3　杂质半导体本征半导体

2、的导电能力很差，但是如果在本征半导体中掺入某种微量元素后，它的导电能力可增加几十万倍。根据掺入杂质的不同，杂质半导体又可分1.N型半导体2.P型半导体图5-1　N型半导体的形成及结构示意图图5-2　P型半导体的形成及结构示意图5.1　半导体基本知识图5-3　杂质半导体结构示意图5.2　半导体二极管5.2.1　PN结的形成及单向导电性单一的P型半导体或N型半导体是不能做成半导体器件的。1.PN结的形成图5- 4　PN结的形成5.2　半导体二极管(1)外加正向电压时PN结导通　将PN结的P区接电源的正极，N区接电源的负极，这种接法为正向接法或正向偏置，简称正偏。图5-5　PN结外加

3、电压(2)外加反向电压时PN结截止　将PN结的P区接电源的负极，N区接电源的正极，这种接法为反向接法或反向偏置，简称反偏。2.PN结的单向导电特性5.2　半导体二极管5.2.2　二极管1.二极管的结构图5-6　二极管的结构及符号半导体二极管，实质上是有一个PN结加上电极引线及外壳封装制成。由P区引出的电极为阳极或正极，由N区引出的电极为阴极或负极。二极管的结构及符号如图5-6所示。5.2　半导体二极管2.二极管的伏安特性曲线图5-7　二极管的伏安特性曲线5.2　半导体二极管3.二极管的主要参数(1)最大整流电流IF最大整流电流IF是指二极管在一定温度下，长期运行时允许通过的最大

4、正向直流电流。(2)反向击穿电压UBR反向击穿电压UBR是指二极管反向击穿时的电压值。(3)最高反向工作电压URM最高反向工作电压URM是指确保二极管安全使用时所允许的最大反向电压。(4)反向电流IR反向电流IR(又称为反向饱和电流IS)是指在室温和规定的反向工作电压下的反向电流值。(5)最高工作频率fM最高工作频率fM就是二极管能保持单向导电性的外加电压的最高频率，其值的大小取决于PN结结电容的大小。4.二极管的型号命名5.2　半导体二极管5.二极管的测试6.二极管的应用(1)整流应用　利用二极管的单向导电性，可以把大小和方向都随时间发生变化的正弦交流电变为单向脉动的直流电。

5、(2)限幅应用　利用二极管的单向导电性，将输入电压限定在要求的范围之内，称为限幅。图5-8　二极管的限幅应用5.2　半导体二极管(3)开关应用　因为二极管具有单向导电性，正向偏置时导通，反向偏置时截止，在电路中的作用类似于开关，因此在数字电路中经常将半导体二极管作为开关元件来使用，如图5-9a所示为一简单电路。图5-9　二极管的应用(4)钳位作用　如图5-9b所示电路中，二极管在电路中起钳位作用，将输入信号的顶部钳位于直流电平-3V，作用类似于开关作用，选用的二极管也是开关二极管。5.2　半导体二极管例5.1　如图5-10所示电路中，已知二极管为硅管，电源电压为U1=6V，U2

6、=3V。电阻R=300Ω，问二极管是否导通？Uab等于多少？流过电阻的电流各为多少？图5-10　例5.1题图解：分析时，可以先假设二极管不导通，来判断加在二极管两端的正向电压是否大于导通电压。若两端的电压大于导通电压，则二极管导通，电路中有电流，二极管两端的电压等于导通电压；若两端的电压小于导通电压，则二极管截止，电路中无电流。5.2　半导体二极管图5-11　例5.2题图解：假设两个二极管都不导通，则由于二极管VD1两端的正向电压为［5－(-6)］故二极管ＶD1导通，此时3端的电位等于(5－0.6)V=4.4V；对于二极管VD2其两端正向电压为(0.7－4.4)V=-3.4V，

7、故二极管VD2截止。例5.2　如图5-11所示电路中，已知输入端1的电位为U1=5V，输入端2的电位U2=0.7V，电阻R=1kΩ，电源电压E=－6V，二极管为硅管，求输出端3的电位和流过电阻R的电流。5.2　半导体二极管5.2.3　其他二极管1.稳压二极管图5-12　稳压管伏安特性曲线及电路符号稳压二极管简称稳压管，是利用二极管的反向击穿特性，用特殊工艺制造的面接触型半导体二极管，稳压管可以稳定地工作在击穿区而不损坏。稳压二极管的外形、内部结构均与普通二管相似。常用的稳压二极管有2CW和2