电工与电子技术基础第7章半导体二极管及应用电子教案..ppt

《电工与电子技术基础》 第7章 半导体二极管及应用电路 7.1 半导体的特性及类型 7.2 半导体二极管 7.3 二极管整流与稳压电路 7.4 晶闸管及应用 7.5 二极管整流与稳压应用实验 7.1 半导体的特性及类型 7.1.1 半导体的特性 7.1.2 N型半导体与P型半导体 7.1.3 PN结 2. 热敏效应　 温度的变化也会使半导体的电导率发生显著的变化，利用热敏效应可以制作出了热敏元件。但另一方面，会使半导体元器件的热稳定性下降，所以应采取有效措施以克服因半导体元器件热敏特性造成的电路不稳定。 3. 光电效应　 光照不仅可以改变半导体的电导率，而且可以产生电动势，这种现象统称半导体的光电效应。利用光电效应可以制成光电晶体管、光电耦合器和光电池等。 7.1.2 N型半导体与P型半导体 1. N型半导体 在本征半导体中掺入少量的五价元素，使每一个五价元素取代一个四价元素在晶体中的位置，产生了多余的电子,形成N型半导体 ,也称电子型半导体。在N型半导体中以自由电子导电为主。 结论: 在掺入杂质后，载流子的数目都有相当程度的增加。掺入百万分之一的杂质，载流子浓度将增加一百万倍。因此，在半导体内掺入微量的杂质，是提高半导体导电能力最有效的方法。 7.1.3 PN结 PN结 在一块本征半导体上，通过掺杂使一侧形成P 型半导体，另一侧形成N型半导体，则在两种半导体交界面上形成一个很薄的空间电荷区，叫做PN结。PN结是构成各种半导体器件的基础，了解PN结的性质对掌握半导体器件的原理是非常重要的。 1. PN结的形成 当P型半导体和N型半导体结合后，在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差，这样，电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。因此有一些电子要从N型区向P型区扩散，同时也有一些空穴要从P型区向N型区扩散，如图示。 扩散到P区的电子与空穴复合，扩散到N区的空穴与电子复合，随着扩散的进行，在交界面附近的P型区中空穴数大量减少，出现了带负电的离子区；而在N型区一侧因缺少电子，显露出带正电的离子区。半导体中的离子虽然也带电，但由于物质结构的关系，它们不能任意移动，因此并不参与导电。这些不能移动的带电粒子通常称为空间电荷，它们在交界面上形成一个很薄的空间电荷区，称为PN结。在这个区域内，多数载流子已扩散到对方并复合掉了，或者说消耗尽了，因此该电荷区又叫做耗尽层。 2．PN结的单向导电性 (1)外加正向电压　 在PN结上外加正向电压UF ，即UF的正极接P区，负极接N区，外加电场与PN结内电场方向相反。结果使PN结变窄。正向偏置的PN结表现为一个很小的电阻。 (2)外加反向电压　 在PN结上外加反向电压UR ，即UR的正端接N区，负端接P区，外加电场与PN结内电场方向相同，使阻挡层厚度加宽，这时PN结处于反向偏置。可认为基本上是不导电的，表现为一个很大的电阻。 结论： PN结正向偏置时，正向电阻很小，形成较大的正向电流；PN结反向偏置时，呈现较大的反向电阻，反向电流很小，这就是PN结的单向导电性。即PN结在外加电压作用下具有“正向导通、反向截止”的特性。 7.2 半导体二极管 7.2.1 二极管结构 7.2.2 二极管的伏安特性 7.2.3 二极管的类型和参数 7.2.4 特殊二极管 7.2.1 二极管结构 把一个PN结的两端接上电极引线，外面用金属（或玻璃、塑料等）管壳封闭起来，便构成了二极管。其结构示意图和图形符号如图示。 ①正向特性 Uth ：二极管的死区电压或开启电压。 硅二极管的Uth约0.5V， 锗二极管的Uth约为0.1V。 二极管导通后，其管压降基本不变。 硅二极管的正向压降为0.7V左右； 锗二极管正向压降为0.3V左右。 ②反向特性 反向电压在一定范围内变化时，反向电流基本不变，呈饱和性，所以称之为反向饱和电流。 一般硅管的反向饱和电流比锗管的小很多。其二，反向电流受温度影响很大，当温度升高时，其值随温度的升高增大，而反向饱和电流加大，将影响二极管的单向导电性。 7.2.3 二极管的类型和参数 1.二极管的分类 二极管按照制造材料可分： 硅二极管、锗二极管； 按用途可分： 整流二极管、稳压二极管、开关二极管、检波二极管等； 根据构造上的特点和加工工艺的不同，二极管又可分： 点接触型二极管、面接触型二极管和平面型二极管。 2.二极管的主要参数 (1)最大整流电流IF IF是二极管长期工作允许通过的最大正向平均电流。其大小取决于PN结的面积、材料和散热条件。一般二极管的IF值可达几毫安，大功率二极管的可达几安培。工作电流不要