唐介電工學(xué)第08章

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1、第八章半導(dǎo)體器件重點(diǎn)：1、理解PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕?、了解二極管和穩(wěn)壓管的基本構(gòu)造、主要參數(shù),理解二極管和穩(wěn)壓管的工作原理、特性曲線；3、學(xué)會(huì)分析含有二極管的電路；4、學(xué)會(huì)分析單相整流、濾波、穩(wěn)壓電路，會(huì)計(jì)算指標(biāo)，選擇元件。1§8.1半導(dǎo)體知識(shí)一.導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體導(dǎo)體：容易導(dǎo)電的物質(zhì)，金屬一般都是導(dǎo)體。絕緣體：不導(dǎo)電的物質(zhì)，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半導(dǎo)體：※導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。※※當(dāng)受外界熱和光的作用時(shí)，它的導(dǎo)電能力明顯變化。稱(chēng)熱敏特性和光敏特性?！?/p>

2、※※往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)(其它化學(xué)元素)，會(huì)使它的導(dǎo)電能力明顯改變。2二.本征半導(dǎo)體完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，如鍺、硅等1.形成共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電能力較弱；+4+4+4+4硅原子2.光照或受熱激發(fā)價(jià)電子成為自由電子，導(dǎo)電能力增強(qiáng)。自由電子空穴自由電子帶負(fù)電，空穴帶正電，都是可以移動(dòng)的粒子。3三.雜質(zhì)半導(dǎo)體1、N型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量的五價(jià)元素磷(或銻)。++++++++++++++++++++++++整塊N型半導(dǎo)體示意圖:+4+4+5+4多余電子自由電子磷原子硅原子N型半導(dǎo)體特點(diǎn):自

3、由電子很多,空穴很少。42、P型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量的三價(jià)元素,如硼(或銦)。－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－整塊P型半導(dǎo)體示意圖:P型半導(dǎo)體特點(diǎn):自由電子很少,空穴很多。+4+4+3+4硼原子空穴硅原子5綜述與問(wèn)題N型半導(dǎo)體特點(diǎn):自由電子很多,空穴很少；整塊N型半導(dǎo)體示意圖:++++++++++++++++++++++++P型半導(dǎo)體特點(diǎn):自由電子很少,空穴很多；整塊N型半導(dǎo)體示意圖:－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－若將上述二者結(jié)合在一起，會(huì)如何？6四、PN結(jié)1、P

4、N結(jié)的形成P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體－－－－++++－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)穩(wěn)定后形成PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)72、PN結(jié)的單向?qū)щ娦?1)PN結(jié)正向偏置(加正向電壓)——P區(qū)加正,N區(qū)加負(fù)電壓PN結(jié)變薄內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)+_RE－－－－++++－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++I當(dāng)內(nèi)外電場(chǎng)相互抵消時(shí),PN相當(dāng)于短接:正向電流I≈E/R82、PN結(jié)反向偏置(加反向電壓)——P區(qū)加負(fù)、N區(qū)加正電壓。內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)

5、PN結(jié)變厚I'≈0內(nèi)外電場(chǎng)相互加強(qiáng),PN相當(dāng)于斷開(kāi):反向電流I'≈0-+RE－－－－++++－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++9§8.2半導(dǎo)體二極管一、基本結(jié)構(gòu)PN結(jié)加上管殼和引線，就成為半導(dǎo)體二極管。二極管結(jié)構(gòu)——兩層半導(dǎo)體，一個(gè)PN結(jié)。D二、圖形符號(hào)P區(qū)陽(yáng)極N區(qū)陰極10三、伏安特性死區(qū)電壓:硅管0.5V,鍺管0.2V。導(dǎo)通壓降:硅管0.7V,鍺管0.3V。反向擊穿電壓UBR反向飽和電流≈0ui+u-EiVRmA+u-EiVRmA擊穿使二極管永久損壞理想二極

6、管：死區(qū)電壓=0；導(dǎo)通正向壓降=0；反向飽和電流=0；反向擊穿電壓=∞。11原理總結(jié)：當(dāng)二極管上加正向電壓時(shí)：(即PN結(jié)正向偏置)E＜0.5V(硅管)、0.2V(鍺管)時(shí)：I＝0，處在死區(qū)。二極管尚未導(dǎo)通。E＞0.7V(硅管)、0.3V(鍺管)時(shí)：二極管電阻：RD≈0二極管電壓穩(wěn)定在UD=0.7V(硅管)0.3V(鍺管)——二極管相當(dāng)于短接,稱(chēng)為導(dǎo)通圖中電流：ERDIRDUD12當(dāng)二極管上加反向電壓時(shí)：(即PN結(jié)反向偏置)PN結(jié)或二極管具有——單向?qū)щ娦訣＜擊穿電壓時(shí)：二極管電阻：RD≈∞圖中電流：I≈0

7、二極管電壓：UD≈E——二極管相當(dāng)于斷開(kāi)，稱(chēng)為截止。E≥擊穿電壓時(shí)：RD≈0，UD≈0二極管相當(dāng)于短接，壞了。這種情況要避免。ERDRDUDI13電路如圖，求：UABV陽(yáng)=－6V，V陰=－12V，V陽(yáng)>V陰二極管導(dǎo)通。若二極管是理想的：UAB＝－6V若二極管為硅(鍺)管，管壓降為0.7V(0.3V)：UAB＝－6.7V(－6.3Ｖ)在這里，二極管起鉗位作用。解：取B點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開(kāi)二極管，分析二極管陽(yáng)極和陰極的電位。D6V12V3k?BAUAB+–例114解：兩個(gè)二極管的陰極接在一起取B點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開(kāi)二

8、極管，分析二極管陽(yáng)極和陰極的電位。V1陽(yáng)=－6V，V2陽(yáng)=0VV1陰=V2陰=－12VVD1=6V，VD2=12V∵VD2>VD1∴D2優(yōu)先導(dǎo)通，D1截止。由于二極管是理想:VAB=0VD1承受反向電壓為－6V在這里，D2起鉗位作用，D1起隔離作用。已知二極管是理想的,求:VABBD16V12V3k?AD2VAB+–例215已知：ui＝18sin?tV二極管是理想的，試畫(huà)出uo波形。8V二極管的用途：整流、檢波、限幅、鉗位、開(kāi)