第1章 晶体二极管.ppt

1、1 .课程概要、电子电路：指包含电子数据老虎钳，能够对电信号进行某种功能处理的电路。 电路构成：电子脱老虎钳外围电路，电子脱老虎钳：二极管，二极管，场效应管，IC集成电路。 外围电路：直流电源、电阻、电容器、电流源电路等。 2、第一章水晶二极管，1.0概要，1.1半导体物理基础知识，1.2PN结电容，1.3水晶二极管电路分析方法，1.4水晶二极管的应用，3、教育要求，为什么使用半导体材料制作电子数据老虎钳的空穴是载体？ 空穴导电时的电子运动吗？ 什么是n型半导体？ 什么是p型半导体？ 两种半导体一起制造会发生什么现象？ 加在PN结电容上的路端电压和电流是否符合欧姆定律？ 为什么具有单向式导电性

2、呢？ 向PN结电容施加反向电压，真的没有电流吗？ 4、概述水晶二极管结构及电路符号：PN结电容正偏压(p接、n接- )、d导通。水晶二极管的主要特性：单向式导电特性、PN结电容反向偏置(n接、p接- )、d关断。 即主要用途用于整流、开关、检波电路。 5，1.1半导体物理基础知识，半导体：导体和绝缘体之间存在导电能力的物质。 硅(Si )、锗(Ge )的原子结构和简化模型：6，硅和锗的单晶称为本征半导体。 这些个是制造半导体脱老虎钳的基本材料。 硅和锗的共价键结构示意图：1.1.1本征半导体，7，本征激发，共价键具有较强的键合力。 T=0 K (没有来自外部的影响)时，共价键中没有自由移动的电

3、子。 另外，该现象注意到空穴的出现是区别于半导体导体的重要特征。 本征激励。 8、原子中的价电子被自由电子激发时，原子中残留空位的同时，原子因失去价电子而带正电。 如果邻接原子中的价电子继续填补这些个的空位，则形成运动，该运动可等效地视为空位的运动。 注意：空位运动方向与价电子填补方向相反。 自由电子带负电，半导体有两种导电载流子，空穴运动，空穴带正电，9，温度时间节点：激发和复合在某种热平衡值下达到动态平衡。 热平衡载流子浓度、热平衡载流子浓度：nipi分别为自由电子和空穴浓度、k玻尔兹曼常数、Ego为热力学零度时破坏共价键所需的能量、a常数、10、n型半导体：1.1.2非本征半导体、简化模

4、型：本征半导体、11、p型半导体、简化模型：向本征半导体掺杂少量的3价元素体而构成。12、非本征半导体中的通电浓度的补正算、13、1.1.3两种导电反应历程的漂移和扩散、漂移和漂移电流、载流子的电场引起的运动称为漂移运动，形成的电流称为漂移电流。 由总漂移电流密度：14，半导体的导电率，电压： V=E l，电流： I=S Jt，电阻：导电率：15，载流子的浓度差引起的运动称为扩散运动，形成的电流称为扩散电流。 利用扩散电流密度：扩散和扩散电流、16、1.2PN结电容、掺杂大头针工艺，使p型半导体和n型半导体在原子级上紧密结合，在p区和n区的界面上形成了pn结电容。 在n型、PN结电容、17、1

5、.2.1动平衡下的PN结电容，阻止多子扩散，少子漂移，PN结电容形成的物理过程，18，内置电位差：势垒宽度：注意：掺杂大头针浓度(Na，19，1.2.2PN结电容的伏安图特性，PN结电容的单向式导电特性，I，20，pn结的一部分21、PN结电容伏安图特性方程、PN结电容正、逆特性可以用理想的指数函数描述：IS是逆饱和电流，其值与施加电压近似无关，但温度的影响大。 正偏压时：反偏压时：22，PN结电容伏安图特性曲线，温度每上升10倍，IS增加约2倍。 温度每上升1，VD(on )约减少2.5 mV。 为23、1.2.3pn结电容的破坏特性、24、t载波移动的平均自由程V(BR )。 击穿电压的温

6、度特性、雪崩击穿电压具有正的温度系数。齐纳击穿电压具有负温度系数。 从t价电子中得到的能量V(BR )。 齐纳二极管可以利用PN结电容的反破坏特性来制作齐纳二极管。 要求： Izmin Iz Izmax，25，1.2.4pn结电容的电容特性，势垒区域内的空间电荷量根据施加电压而变化的电容效应。 由存储在势垒电容CT、扩散电容CD、势垒层外(p区域和n区域)的非平衡电荷量、施加电压的变化引起的电容效应。 26、PN结电容容量、PN结电容反向偏置时、CT CD、Cj CT、PN结电容总容量： Cj=CT CD、PN结电容正偏置时、CD CT、Cj CD，因此在PN结电容正偏置时、以CD为主，因此：

7、PN结电容为反向偏置时、以CT为主。 通常： CD数十pF数千pF。 通常： CT数pF数十pF。 27、1.3晶体二极管的电路分析方法，晶体二极管的内部结构是PN结电容。 其伏安图特性表现为不同的表达方法或不同形式的模型：便于计算机鼎力相助分析的数学模型、适合任何工作状态的通用曲线模型、28、1.3.1晶体二极管的模型、数学模型伏安图特性方程式、理想模型：修正模型：rS体积电阻、29 30、简化电路模型，实现折线等效：主要利用二极管的单向式导电性的电路，实现二极管的实际伏安图特性。 理想状态：与外部电路相比，VD(on )和RD可忽略时，二极管的伏安图特性和电路符号。 开关状态：与外部电路相

8、比，RD可忽略时的伏安图特性。 简化电路模型：折线等效时，二极管的简化电路模型。 31、小信号电路模型，rs:PN结电容串联电阻，数值小。 rj :二极管增量结电阻。 Cj:PN结电容电容由CD和CT两部分组成。 注意：在射频波电路中，必须考虑Cj的影响。 在射频波工作时，由于Cj的电容阻抗小，所以PN结电容的单向式导电性因Cj的交流旁路作用而劣化。 32、图解法、分析二极管电路主要采用图解法、简化分析法、小信号等效电路法。 写出(重点把握简化分析法的)管外回路的直流负荷线方程式。 1.3.2晶体二极管电路的分析方法，使用由二极管曲线模型和管外电路决定的负载线，用绘图的方法解决。 要求：已知二

9、极管的伏安图特性曲线和外围电路元件值。 分析步骤：建立直流负载线。 分析直流工作点。 优点：直观。 既可以分析直流，也可以分析交流。 33、例1了解电路残奥表和二极管伏安图特性曲线，求出电路的静态工作点电压和电流吧。 从q，图可以写出直流负载线的方程式： V=VDD - IR，直流负载线的任意2点：解：VDD，VDD/R，2点连接画出直流负载线。 假设、VQ、IQ、I=0、V=VDD。 如果V=0，则I=VDD/R。 的双曲馀弦值。 得到的升交点是q点。 34、简化分析法，即将电路中的二极管替换为简化电路模型，使用得到的简化电路进行解析、求解。 开放断开的二极管，将接通的二极管置换为直流简化电

10、路模型，分析解决。 (1)推定法，判断二极管是导通还是截止，假设电路中的二极管全部开路，分析其两端的电位。 理想二极管： V 0，管子导通反而断开。 如果是实际的二极管： V VD(on )，管道导通，反之切断。 电路中存在多个二极管时，正偏压最大的管优先导通。 那个侑管有必要再次分析那个运作状态。 最理想的是设置35、例2二极管，求出VAO值。 另外，图(a )在假设d开路时，d两端的电压：VD=V1 V2=6 12=18 0 V，解：d断开。 VAO=12 V伏特。 在图中，假设D1、D2开路，则d两端的电压： VD1=V2 0=9 V 0 V，VD2=V2 (V1)=15 V 0 V。

11、VD2 VD1，因此D2优先导通。 此时，由于VD1=6 V 0 V，所以D1被切断。 VAO=V1=6 V伏特。(36 )在描绘输出信号波形的方法中，描绘根据输入信号的大小判断二极管开/关并找出vo与vi之间的关系的输出信号波形。 例3以二极管为理想，vi=6sint (V )，试制了vo波形。 解：vi 2 V时，d导通时vO=vi、vi 2 V时，d截止时vO=2 V，由此能够描绘vO的波形。 37、小信号分析法，即将电路中的二极管置换为小信号电路模型，使用得到的小信号等效电路分析电压和电流的变化量。 分析步骤：将直流电源短路，描绘交流路径。 用小信号电路模型代替二极管得到小信号等效电路。 用小信号等效电路分析电压和电流的变化量。38、1.4晶体二极管的应用、电源设备构成分块图：39、整流电路、1.4.1整流和稳定