输出电阻最小的电路教学文案.ppt

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1、输出电阻最小的电路相关知识点与学习目标本课涉及“PN结的引入及其特点、半导体二极管”2个知识点，通过本课学习，应理解PN结的单向导电性，掌握二极管的模型及其应用方法一．本征半导体纯净的具有单晶体结构的半导体称为本征半导体。晶体结构如右图半导体器件是组成各种电子电路的基础。导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。原子核（正离子）价电子被所属原子核束缚由于价电子被原子核束缚，若不能从外部获取能量，摆脱原子核的束缚，则不具有导电特性二．本征半导体具有微弱的导电性原子核（正离子）价电子被所属原子核束缚热力学零度（-27

2、3.16℃）时，若价电子不能从外部获取能量，摆脱原子核的束缚，不具有导电特性常温下，少量的价电子可能获得足够的能量，摆脱共价键的束缚，成为自由电子；同时在原来的共价键中留下一个空位，称为“空穴”，这种现象称为本征激发（解释）。如上图本征激发使本征半导体具有微弱的导电性为什么关心空穴？空穴的移动三．杂质半导体的导电特性电子为多数载流子（简称多子），空穴为少数载流子（简称少子）（本征半导体的两种载流子）常温下，本征半导体导电性能很微弱的，难以达到实用目的在本征半导体中掺入微量的杂质（其它元素的原子），就成为杂质半导体，其

3、导电性能大大增强在硅或锗的晶体中掺入少量五价元素原子，这种杂质半导体中电子浓度大大高于空穴浓度，主要依靠电子导电，故称为电子半导体或N型半导体（解释）空穴是多数载流子，电子是少数载流子（本征半导体的两种载流子）在硅或锗晶体中掺入三价元素原子，这种杂质半导体中空穴浓度大大高于电子浓度，主要依靠空穴导电，故称为空穴半导体或P型半导体（解释）。pn结四．PN结虽然杂质半导体导电性能大大增强，可是其导电性能不便于控制对一块半导体采用不同的掺杂工艺，使其一侧成为P型半导体，而另一侧成为N型半导体，则可成为导电性能可控制的半导体

4、。在Ｐ型和Ｎ型半导体的交界面两侧，多数载流子由于浓度差将产生扩散运动（由于浓度引起的运动），如上图电子空穴相遇将复合而消失，在交界面两侧形成了一个由不能移动的正、负离子组成空间电荷区，也就是PN结，又称耗尽层平衡状态下的PN结如上图动态平衡在ＰＮ结上加正向电压，即外电源的正端接Ｐ区，负端接Ｎ区，称为ＰＮ结正偏（如左图）由于正偏时外电场与内电场的方向相反，空间电荷区变窄，内电场被削弱，多子扩散得到加强，少子漂移将被削弱，扩散电流（扩散运动产生的电流）大大超过漂移电流（漂移运动产生的电流），最后形成较大的正向电流（由Ｐ区

5、流向Ｎ区的电流），称为ＰＮ结导通。在ＰＮ结上加反向电压，即外电源的正端接N区，负端接P区，称为ＰＮ结反偏（如左图）由于外电场与内电场方向一致，空间电荷区变宽，内电场增强，不利于多子的扩散，有利于少子的漂移。在电路中形成了基于少子漂移的反向电流（由Ｎ区流向Ｐ区的电流）。由于少子数量很少，因此反向电流很小，ＰＮ结截止。可知，ＰＮ结具有单向导电性。即ＰＮ结正偏导通，反偏截止。可进一步学习PN结的其它特性五．二极管的特性及参数将ＰＮ结加上相应的电极引线和管壳，就成为半导体二极管，文字符号D、图形符号如右二极管的主体是PN结，

6、但由于管壳、引线等因素的影响，两者特性仍有区别国标符号Protel等EDA软件使用符号典型二极管在常温时的伏安特性如下特性曲线分三个区：正向工作区反向工作区击穿区可进一步学习二极管的主要参数(书P193-7.2.1小节)可进一步学习二极管的应用(见书P196)六．二极管简化电路模型在工程近似分析中，常将其分段线性化处理一个实际器件的物理特性是非常复杂的。在分析电路时，实际器件常用相应的模型来表示。二极管的伏安特性可用PN结的电流方程来描述，是非线性的。先引入理想二极管二极管具有单向导电性。即二极管正偏时导通，反偏时截

7、止。若二极管导通时电阻为0，截止时电阻为无穷大，则这样的二极管称为理想二极管。模型如上。符号导通时特性截止时特性理想二极管PN结二极管模型实际二极管导通时，电阻不为零，导通电压随电流的增加略有增加当然，理想二极管实际并不存在的。符号导通时特性截止时特性模型如上电路模型导通时特性截止时特性用左图分析误差相对较大，用右图分析过程复杂一般硅管UON取0.7，锗管取0.3虽然二极管导通时导通电压随电流的增加略有增加，但增幅不大，可认为二极管正向导通电压基本不变，记为UON。模型如右可通过一个例题（书P195-例7.2.1）来

8、理解七．晶闸管晶闸管是晶体闸流管(Thyristor)的简称，俗称可控硅。晶闸管不是二极管，但在应用中具有与二极管相似的一些特性晶闸管的应用特点（解释见书P197-7.2.4小节）七．本部分的重点重点：PN结的形成及特性第5章第2部分在本次课中，我们将介绍三极管的伏安特性及其直流、交流模型相关知识点与学习目标本课涉及“三极管的电流控制特性及其模