半導(dǎo)體器件及其應(yīng)用.ppt

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1、第1章半導(dǎo)體器件及其應(yīng)用返回主目錄半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)休三極管場(chǎng)效應(yīng)管晶閘管TextTextTextTextText1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)導(dǎo)體物質(zhì)按導(dǎo)電性能可分半導(dǎo)體絕緣體半導(dǎo)體材料有:硅（Si）和鍺（Ge）等。1.1.1本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體——純凈的半導(dǎo)體。共價(jià)鍵形式存在。1、本征半導(dǎo)體的兩種載流子------電子和空穴2、本征半導(dǎo)體的特性光敏特性——光照增強(qiáng)時(shí)，導(dǎo)電性能加強(qiáng)。熱敏特性——溫度升高時(shí)，導(dǎo)電性能加強(qiáng)?？蓳诫s特性——摻入微量的其他元素，導(dǎo)電能力大大加強(qiáng)。3、雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體的分類：N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體——電子型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入五

2、價(jià)元素，由于雜質(zhì)原子的最外層有5個(gè)價(jià)電子，因此它與周圍4個(gè)硅（鍺）原子組成共價(jià)鍵時(shí)，多余出1個(gè)價(jià)電子，它不受共價(jià)鍵的束縛而為自由電子，并留下帶正電的雜質(zhì)離子，它不能參與導(dǎo)電。N型半導(dǎo)體的多子N型半導(dǎo)體的少子+4+4+5+4多余電子磷原子P型半導(dǎo)體——空穴型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)元素，由于雜質(zhì)原子的最外層有3個(gè)價(jià)電子，因此它與周圍4個(gè)硅（鍺）原子組成共價(jià)鍵時(shí)，多余出1個(gè)“空位子”即空穴。P型半導(dǎo)體的多子P型半導(dǎo)體的少子注意：1.不論N型半導(dǎo)體還是P型半導(dǎo)體都是電中性，對(duì)外不顯電性。2.雜質(zhì)半導(dǎo)體多子和少子移動(dòng)都形成電流。主要是多子起導(dǎo)電作用。+4+4+3+4空穴硼原子1.1.2

3、PN結(jié)1．PN結(jié)的形成在半導(dǎo)體基片上分別制造N型和P型兩種半導(dǎo)體。經(jīng)過載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng),兩運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到平衡，由離子薄層形成的空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)。1.1.2PN結(jié)1．PN結(jié)的形成2.PN結(jié)的單向?qū)щ娦元N結(jié)加正向電壓——正偏的意思是：P區(qū)加正、N區(qū)加負(fù)電壓。PN結(jié)加反向電壓——反偏的意思是：P區(qū)加負(fù)、N區(qū)加正電壓。PN結(jié)正向偏置PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。PN反向偏置PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?即加正向電壓時(shí)導(dǎo)通,加反向電壓時(shí)截止1.2半導(dǎo)體二極管1.2.1二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)二極管的結(jié)構(gòu)按PN結(jié)形成的制造工藝方式分：點(diǎn)接觸型面接觸型點(diǎn)接觸型面接觸型適合用

4、作高頻檢波器件。適用于作整流器件二極管按用途分為：整流管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、光電二極管開關(guān)二極管等。1.2.2二極管的伏安特性1．二極管伏安特性———通過二極管的電流I與端電壓U之間的關(guān)系曲線。正向特性：1.死區(qū)電壓硅管的死區(qū)電壓約為0.5V鍺管的死區(qū)電壓約為0.1V2.正向?qū)▔航礥F硅管的UF為0.7V鍺管的UF為0.3V反向特性反向飽和電流硅管的反向飽和電流為1微安以下鍺管的反向飽和電流為幾十到幾百微安反向擊穿電壓。發(fā)生反向擊穿后，造成二極管的永久性損壞，失去單向?qū)щ娦浴?.2.3溫度對(duì)二極管特性的影響溫度升高二極管的正向壓降將減小；反向飽和電流隨將增加；反向擊穿

5、電壓將降低1.2.4半導(dǎo)體器件型號(hào)命名法根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),半導(dǎo)體器件的型號(hào)由五部分組成:一、用阿拉伯?dāng)?shù)字表示器件的電極數(shù)目，規(guī)定：2代表二極管，3代表三極管。二、用漢語拼音字母表示器件的材料，規(guī)定：A、B是鍺材料，C、D是硅材料。三、用漢語拼音字母表示器件的用途，如：P普通管；Z整流管；K開關(guān)管；W穩(wěn)壓管。四、用阿拉伯?dāng)?shù)字表示序號(hào)，反映了管子在極限參數(shù)、直流參數(shù)和交流參數(shù)等方面的差異。五、用漢語拼音字母表示規(guī)格號(hào)，反映了管子承受反向擊穿電壓的程度。如A、B、D….其中A承受反向擊穿電壓最低,B次之….1.2.5二極管的主要參數(shù)參數(shù)的作用：(1)定量描述二極管在某一方面的性能。(2)根

6、據(jù)二極管的參數(shù)來合理選用二極管。二極管的主要參數(shù)有：(1)最大整流電流IF:二極管長(zhǎng)期工作時(shí)允許通過的最大正向平均電流。(2)最大反向工作電壓URM：二極管在工作時(shí)所能承受的最大反向電壓值。URM通常為反向擊穿電壓UBR的一半。(3)最高工作頻率fM：保持二極管單向?qū)ㄐ阅?，外電壓允許最高頻率。(4)其他參數(shù)：結(jié)電容、正向壓降等。1.2.6特殊二極管介紹1.穩(wěn)壓二極管工作區(qū)域這種“反向擊穿”是可恢復(fù)的只要外電路保障電流在限定范圍內(nèi)，就不致引起熱擊穿而損壞穩(wěn)壓管。(1)穩(wěn)壓管的主要參數(shù)穩(wěn)定電壓UZ：當(dāng)穩(wěn)壓管中的電流為規(guī)定值時(shí)，穩(wěn)壓管兩端的電壓值。穩(wěn)定電流IZ：有最大穩(wěn)定電流IZmax

7、和最小穩(wěn)定電流IZmin和工作電流之分。一般來說，穩(wěn)壓管的工作電流要大于IZmin，而小于Izmax動(dòng)態(tài)電阻RZ：動(dòng)態(tài)電阻RZ越小越好(2)穩(wěn)壓管的應(yīng)用UI是不穩(wěn)定的可變直流電壓UO是希望得到的穩(wěn)定的電壓R是限流電阻VDZ是穩(wěn)壓管RL是負(fù)載電阻。（3）使用穩(wěn)壓管的注意事項(xiàng)外加電源正極接N區(qū),負(fù)極接P區(qū)；穩(wěn)壓管應(yīng)與負(fù)載電阻R并聯(lián)；應(yīng)采取限流措施，以防熱擊穿。RLUI-+IRIZIOUO+-例1.1在圖1.1.6中，已知穩(wěn)壓二極管的UVDZ=6.3V,當(dāng)UI=±20V，R