模拟电子电路测试与设计项目ppt课件.ppt

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1、项目一二极管及其应用电路的分析与测试知识目标：掌握二极管的结构及其应用电路；掌握二极管的应用电路。能力目标：绘制电路图和波形图的能力；分析问题和解决实际问题的能力。任务1.1.1PN结一、半导体的基础知识物质的分类导体绝缘体半导体导电能力介于导体和绝缘体之间模块1.1二极管的识别和检测1.半导体的共价键结构①本征半导体：几乎不含杂质的纯净的半导体。②材料：硅（Si）锗（Ge）四价元素，最外层原子轨道上具有4个电子——价电子③电子空穴对在本征半导体中，原子外层价电子所到原子核的束缚力没有绝缘体中价电子的大，因此在室温下，总有少数的价电子因受热而获得能量，摆脱原子核的束缚，从共价键中挣脱出

2、来，成为自由电子。与此同时，失去价电子的硅或锗在该共价键上留下了一个空位，称为空穴。因为，自由电子和空穴是成对出现的，所以称它们为电子空穴对。④载流子自由电子与空穴的复合：空穴运动：价电子的填补运动称为空穴运动，认为空穴是一种带正电荷的载流子，它所带电荷和电子相等，符号相反。本征半导体中存在两种载流子：电子和空穴。载流子：运载电荷的粒子。本征半导体中有空穴和自由电子两种载流子。2.掺杂半导体半导体的特性热敏性光敏性掺杂性——掺杂半导体P型半导体N型半导体（1）P型半导体（空穴型半导体）定义：在本征半导体中掺入三价元素（如硼、铟等元素）。特点：空穴是多数载流子——简称“多子”电子是少数载流子

3、——简称“少子”P型半导体是一种以多子空穴导电为主的半导体。（2）N型半导体（电子型半导体）定义：在本征半导体中掺入五价元素（如磷、砷等元素）。特点：电子是多数载流子——简称“多子”空穴是少数载流子——简称“少子”N型半导体是一种以多子电子导电为主的半导体。二、PN结及其特性PN结（又称耗尽层、空间电荷区)：在一块完整的半导体上，用不同的掺杂工艺，一边形成P型半导体，另一边形成N型半导体。由于载流子浓度的差别，在两种半导体交界面处，N区的电子向P区扩散，与P区中的空穴复合。同时，P区的空穴向N区扩散，与N区中的电子复合。这样就形成一个特殊性质的薄层——PN结（又称耗尽层、空间电荷区）。在P

4、N结中产生一个由N区指向P区的内电场，该电场使P区多子空穴和N区多子电子的扩散运动受到消弱，最后达到相对平衡状态。（1）PN结正向偏置正向偏置（正偏）：给PN结的P区接电源的正极，N区接电源的负极。结论：正偏时PN结表现为正向导通状态。（2）PN结反向偏置反向偏置（反偏）：给PN结的P区接电源的负极，N区接电源的正极。结论：反偏时PN结表现为反向截止状态。总结：PN结具有单向导电性任务1.1.2半导体二极管的结构、类型及伏安特性一、二极管结构与符号二极管的形成：二极管的符号：二极管的外形：二、二极管类型1、按材料分：有硅二极管，锗二极管和砷化镓二极管等。2、按结构分：根据PN结面积大小，有

5、点接触型、面接触型二极管。3、按用途分：有整流二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、光电二极管、变容二极管、阻尼二极管、检波二极管等。4、按封装形式分：有塑封二极管、金属封二极管等。5、按功率分：有大功率、中功率及小功率等。三、二极管伏安特性二极管的主要特性是单向导电性，其特性可用伏安特性曲线和参数来描述。伏安特性是指二极管两端电压和通过二极管电流的关系。以电压为横坐标，电流为纵坐标，用作图法把电压、电流的值用平滑的曲线连接起来，即可得到二极管的伏安特性，如图1-8所示。二极管的伏安特性分为正向特性和反向特性。1.正向特性正向特性：指二极管加正向电压时电流和电压的关系。死区：当正向电

6、压较小时，正向电流极小（理想时为零），这一部分称为死区。死区电压（阈值电压）：对应于死区的电压。硅管：0.5V锗管：0.1V导通电压：当正向电压超过死区电压时，正向电流就会急剧地增大，二极管呈现很小电阻而处于导通状态，这时的正向电压称为导通电压。硅管：0.7V锗管：0.3V2.反向特性反向特性：是指二极管加反向电压时电流和电压的关系。反向饱和电流IR：二极管两端加上反向电压时，在开始很大范围内，二极管相当于非常大的电阻，反向电流很小，且不随反向电压而变化，此时的电流称之为反向饱和电流。反向击穿和反向击穿电压UBR：当反向电压加到一定数值时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿。此时的电压

7、称为反向击穿电压。四、二极管的参数1.最大整流电流IF：指二极管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此值。2.最大反向工作电压UBM：指二极管工作时所允许加的最大反向电压。3.反向电流IR：是二极管未击穿时的反向电流。此值愈小，二极管的单向导电性愈好。例1-1现有同型号的二极管三只，当三只管子上的正向电压和反向电压相同时，测得的数据如表，试问哪个管子的性能好？解：2号管子的性能最好，因为它