第1章半导体分立器件讲义.ppt
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电工学2
电 子 技 术;1.1 半导体的基本知识与PN结;一、半导体; 半导体的导电机理不同于其它物质,所以它具有不同于其它物质的特点。比如:;现代电子学中,用的最多的半导体是硅和锗,它们的最外层电子(价电子)都是四个。;?通过一定的提纯工艺过程,可以将半导体制成晶体。;2、本征半导体的晶体结构;3、本征半导体的导电机理; 当半导体两端加上外电压时,半导体中将出现两部分电流:一是自由电子作定向运动所形成的电子电流,一是应被原子核束缚的价电子(注意,不是自由电子)递补空穴所形成的空穴电流。
在半导体中,同时存在着电子导电和空穴导电,这是半导体导电方式的最大特点,也是半导体和金属在导电原理上的本质差别。; 在本征半导体中掺入某些微量的杂质,就会使半导体的导电性能发生显著变化。;多余电子; 在本征半导体中掺入三价杂质元素,如硼、镓等。;1、N型半导体中自由电子是多子,其中大部分是掺杂提供的自由电子,本征半导体中本征激发产生的自由电子只占少数。 N型半导体中空穴是少子,少子的迁移也能形成电流,由于数量的关系,起导电作用的主要是多子。近似认为多子与杂质浓度相等。;内电场E;少子漂移;(1) 加正向电压(正偏)——电源正极接P区,负极接N区 ;(2) 加反向电压——电源正极接N区,负极接P区 ; PN结加正向电压时,具有较大的正向扩散电流,呈现低电阻, PN结导通;
PN结加反向电压时,具有很小的反向漂移电流,呈现高电阻, PN结截止。
由此可以得出结论:
PN结具有单向导电性。; 根据理论推导,PN结的伏安特性曲线如图;; 二极管按结构分三大类:;(3) 平面型二极管;半导体二极管的型号;24; ; (1) 最大整流电流IF——;二极管的模型;例1:二极管限幅电路 如图所示,R=1kΩ,UREF=2V,
输入信号为ui。如果ui为幅度±4V的交流三角波,波形如图(b)
所示,分别采用理想二极管模型和理想二极管串联电压源模型
分析电路并画出相应的输出电压波形。
;0;RL;当稳压二极管工作在反向击穿状态下,工作电流IZ在Izmax和Izmin之间变化时,其两端电压近似为常数;稳压过程:; 稳压二极管???主要 参数;稳压二极管的应用举例:;令输入电压降到下限时,流过稳压管的电流为Izmin 。;1、发光二极管;一、放大的基本概念;1. 输入电阻Ri——从放大电路输入端看进去
的等效电阻;2、输出电阻ro ——放大电路对其负载而言,相当于信号源,我们可以将它等效为戴维南等效电路,这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。;如何确定电路的输出电阻ro ?;方法二:测量。;(1)电压放大倍数:;;基区:
较薄,掺杂浓度低;IC;(2).实验数据;3.三极管的特性曲线;(1)uCE=0V时,相当于两个PN结并联。; ★(2)输出特性曲线 iC=f(uCE)? iB=const ;饱和区——iC受uCE显著控制的区域,该区域内uCE<0.7 V。
此时发射结正偏,集电结也正偏。;4、三极管的主要参数;(2).集-基极反向截止电流ICBO;(3).集-射极反向截止电流ICEO;(4).集电极最大电流ICM;IC;5.复合三极管;即:β=β1β2 ;光电耦合器的特点:输入端与输出端在电气上是绝缘的,因此能有效地抗干扰、隔噪声;具有完成电平转换、实现电气隔离等功能。 ;集电极电源,为电路提供能量。并保证集电结反偏。;放大电路的分析方法;开路;★(1)工程估算法:求静态工作点( IB、UBE、IC、UCE) ;例:用估算法计算静态工作点。;(2)图解法:求静态工作点;(1)图解法:; 交流负载线和直流负载线 必然在Q点相交,因为在线性工作范围内,输入电压的变化过程中一定要经过零点,在通过零点时 ui = 0 ,因此这一时刻既是动态过程的一个点,又与静态工作情况相符,所以i C和 uCE应同时在两条负载线上,这只有是两条负载线的交点才有可能。;iB;ui;2、动态分析;(1). 画出放大电路的微变等效电路;放大电路的微变等效电路;当RL=?时,;(1)ri大则ii值愈小,减轻信号源负担。;0;静态分析(直流)
;放大电路静态工作点的设置
——就像人们唱歌定调子一样重要;iC;iC;iC; 共射放大电路如图所示。设:VCC=12V,
Rb=300kΩ,Rc=3kΩ, RL=3kΩ,BJT的b =50。;2、估算电路的电压放大倍数、输入电阻Ri和输出电阻Ro。; 3. 若输出电
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