04讲-半导体器件2017ok

1、1,第二章 放大器的基本原理,晶体二极管,晶体三极管,基本放大电路,2,组成放大器的构件晶体管,晶体二极管,晶体三极管,3,重点,难点,第一节 晶体二极管,4,把纯净的没有结构缺陷的半导体单晶称为本征半导体。 共价键结构。 在热力学温度零度和没有外界激发时，本征半导体不导电。,本征半导体的共价键结构,1. 本征半导体,一、半导体的导电特性,5,在常温下自由电子和空穴的形成,成对出现,成对消失,热运动,空穴的吸引,6,外电场方向,本征激发所致的电子空穴对数量很少，故本证半导体这两种电流都很小。,在外电场作用下，电子和空穴均能参与导电。故半导体中有电子和空穴两种载流子。,价电子填补空穴,如何增强半

2、导体的导电能力？,7,2. P型半导体和 N型半导体,N 型半导体,在硅或锗的晶体中掺入少量的五价元素，如磷，则形成N型半导体。,磷原子,多余价电子,正离子,8,N 型半导体结构示意图,少数载流子,多数载流子,在N型半导中,电子是多数载流子, 空穴是少数载流子。,9,空穴,在硅或锗的晶体中掺入少量的三价元素，如硼，则形成 P 型半导体。,负离子,P 型半导体,10,P 型半导体结构示意图,电子是少数载流子,负离子,空穴是多数载流子,11,用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上,形成P 型半导体区域和N 型半导体区域,在这两个区域的交界处就形成了一个 PN 结。,N区的电子向P区扩散并与空穴复合,

3、P区的空穴向N区扩散并与电子复合,二、PN 结及其单向导电性,12,内电场方向,空间电荷区,在一定的条件下，多子扩散与少子漂移达到动态平衡，空间电荷区的宽度基本上稳定下来。,13,内电场方向,R,PN 结的单向导电性,P 区,N 区,外电场驱使P区的空穴进入空间 电荷区抵消一部分负空间电荷,N区电子进入空间电荷区 抵消一部分正空间电荷,外加正向电压,14,内电场方向,R,P 区,N 区,扩散运动增强，形 成较大的正向电流,外加正向电压空间电荷区变窄的演示,15,P 区,N 区,内电场方向,R,外加反向电压,外电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走,少数载流子越过PN结形成很小的反向电流,多

4、数载流子的扩散运动难于进行,PN结形成过程动画演示,PN结正偏动画演示,PN结反偏动画演示,19,1、PN结加正向电压：PN结所处的状态称为正向导通，其特点：PN结正向电流大，PN结电阻小。,相当于开关闭合,PN结的单向导电性：,2、PN结加反向电压：PN结所处的状态称为反向截止，其特点：PN结反向电流小，PN结电阻大。,相当于开关打开,I,(a)外形图,(b)符号,二极管的外形和符号,三、半导体二极管,将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。,1. 二极管的结构和符号,22,600,400,200, 0.1, 0.2,0,0.4,0.8,50,100,I / mA,U / V,正向特性,

5、反向击 穿特性,硅管的伏安特性,2. 二极管的伏安特性,+ U ,I,U=f（I）,23,正向特性：二极管加正向电压,反向特性：二极管加反向电压,对于理想二极管,24,最大整流电流IOM 允许通过二极管的最大正向平均电流。 最大反向工作电压URM 防止二极管被击穿，一般最高反向工作电压 反向饱和电流IRM 室温下，二极管加规定的反向电压时的反向电流。IR 越小，单向导电性越好。,3. 二极管的主要参数,25,例1：下图中，已知VA=3V， VB=0V， DA 、DB为锗管，求输出端Y的电位并说明二极管的作用。,解： DA优先导通，则,VY=30.3=2.7V,DA导通后, DB因反偏而截止，起

6、隔离作用; DA起钳位作用，将Y端的电位钳制在+2.7V。,+ 0.3V,二极管的应用范围很广，它可用于整流、检波、限幅、元件保护以及在数字电路中作为开关元件。,26,D,E 3V,R,ui,uo,uR,uD,例2：下图是二极管限幅电路, D为理想二极管, E= 3V, ui = 6 sin t V, 试画出 uo波形 。, t, t,ui / V,uo /V,6,0,0,2,uR？,27, t,6,0,2,例3：双向限幅电路, t,0,R,ui / V,uo /V,28,IF,UF,0,伏安特性,稳压管是一种特殊的 面接触型半导体二极管。,工作在反向击穿区,四、稳压管,29,0,稳压管的主要

7、参数,2. 最小稳定电流 Imin,3. 最大稳定电流 IZmax,4. 动态电阻 RZ,IZ,UZ,5. 电压温度系数 VZT,6. 最大允许耗散功率PM,IF,UF,Imin,IZmax,UZ,工作在反向击穿区： 电流变化大，电压几乎不变,30,例题：已知ui = 10 sin t V, UZ= 5.5V（稳压值）， 正向压降为0 .7V，试画出 uo波形 。,DZ,UZ,R,ui,uo,uR, t, t,ui / V,uo /V,10,0,0,2,解：,31,发光二极管,32,小 结,半导体的导电特性 PN结（空间电荷区、阻挡层） 单向导电 PN 二极管的伏安特性（正、反向特性） 稳压管 作业：2-3、2-4、2-5,33,答案（3）,答案（4）,34,1、在图所示电路中，E=5V、ui=10sintV，D为理想二极管，试画出输出uO的波形。,D,E,R,ui,uo, t, t,ui / V,uo /V,10,0,0,2,二