电子技术基础_二极管及其基本电路_课件
合集下载
《电子技术基础》课件
分析的基础。
基尔霍夫定律
包括节点电流定律和回 路电压定律，是解决复
杂电路问题的关键。
叠加定理
用于分析多个电源共同 作用下的电路情况。
戴维南定理
将复杂电路等效为简单 电路，便于分析。
电压与电流分析
电压
表示电场中电势差的大小，是推动电流流动 的能量。
电流的流向
由高电位流向低电位。
电流
电荷在电场中的定向移动，形成电流。
放大电路的工作原理
通过调整晶体管的基极、集电极和发 射极的电压，控制电流的大小，实现 信号的放大。
放大电路的分析方法
静态分析法
分析电路在直流工作点附 近的性能，计算静态工作 点。
动态分析法
分析电路在交流信号作用 下的性能，计算析法
通过图形直观地表示电路 的工作状态和性能，如波 形图、相频图和幅频图等 。
开电子技术的支持。
工业领域
在自动化生产、电机控制、电 力电子等领域，电子技术也得
到了广泛应用。
消费电子领域
各种电子产品如电视、音响、 手机等都离不开电子技术的支
持。
电子技术的发展趋势
集成化
智能化
随着半导体工艺的不断进步，电子器件的 尺寸越来越小，集成度越来越高。
人工智能和物联网技术的发展，使得电子 设备具备了更强的智能化功能，能够实现 自主感知、决策和控制。
电容
总结词
电容是储存电荷的元件，具有隔直流通交流的特性。
详细描述
电容由两块导电板中间夹绝缘介质构成，其电容量取决于两板之间的距离、正对 面积以及介质的介电常数。电容在电路中用于滤波、耦合、旁路和调谐等作用。 常见的电容类型包括电解电容、陶瓷电容和薄膜电容等。
电感
基尔霍夫定律
包括节点电流定律和回 路电压定律，是解决复
杂电路问题的关键。
叠加定理
用于分析多个电源共同 作用下的电路情况。
戴维南定理
将复杂电路等效为简单 电路，便于分析。
电压与电流分析
电压
表示电场中电势差的大小，是推动电流流动 的能量。
电流的流向
由高电位流向低电位。
电流
电荷在电场中的定向移动，形成电流。
放大电路的工作原理
通过调整晶体管的基极、集电极和发 射极的电压，控制电流的大小，实现 信号的放大。
放大电路的分析方法
静态分析法
分析电路在直流工作点附 近的性能，计算静态工作 点。
动态分析法
分析电路在交流信号作用 下的性能，计算析法
通过图形直观地表示电路 的工作状态和性能，如波 形图、相频图和幅频图等 。
开电子技术的支持。
工业领域
在自动化生产、电机控制、电 力电子等领域，电子技术也得
到了广泛应用。
消费电子领域
各种电子产品如电视、音响、 手机等都离不开电子技术的支
持。
电子技术的发展趋势
集成化
智能化
随着半导体工艺的不断进步，电子器件的 尺寸越来越小，集成度越来越高。
人工智能和物联网技术的发展，使得电子 设备具备了更强的智能化功能，能够实现 自主感知、决策和控制。
电容
总结词
电容是储存电荷的元件，具有隔直流通交流的特性。
详细描述
电容由两块导电板中间夹绝缘介质构成，其电容量取决于两板之间的距离、正对 面积以及介质的介电常数。电容在电路中用于滤波、耦合、旁路和调谐等作用。 常见的电容类型包括电解电容、陶瓷电容和薄膜电容等。
电感
二极管及其基本电路
二极管及其基本电路
二极管是一种具有单向导电性的电子器件，它只允许电流在一个方向上流动，而在相反的方向上则被阻止。
二极管的基本电路包括二极管本身以及与其连接的电路。
在基本电路中，二极管通常与电阻、电容等元件一起构成电路。
例如，在整流电路中，二极管被用来将交流电转换为直流电；在限幅电路中，二极管被用来限制电路中的电压或电流；在开关电路中，二极管被用来控制电路的通断。
二极管的基本工作原理是利用其单向导电性。
当正向电压加在二极管上时，二极管导通，电流可以通过；而当反向电压加在二极管上时，二极管截止，电流无法通过。
这种特性使得二极管在电路中具有重要的作用。
需要注意的是，不同类型的二极管具有不同的特性和应用。
例如，硅二极管和锗二极管的导通电压不同，硅二极管的导通电压为0.6V左右，而锗二极管的导通电压为0.2V左右。
因此，在使用二极管时，需要根据具体的电路需求选择合适的二极管类型。
《模拟电子技术》课件第2章半导体二极管及其基本电路
成为本自由征电半子导（体带负电）， 同时的共价导键电中机留理下一个空
位，称为空穴（带正电）。
+4
+4
+4
+4 空穴
&;4
4
自由电子
空穴：共价键中的空位。
空穴的移动：相邻共价
+4
键中的价电子依次充填
空穴来实现。 +4
电子空穴对：由热激发
而产生的自由电子和空
+4
穴对。
§1.1 半导体的基本知识
P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼）的 半导体。【Positive】
1. P型半导体
三、杂质半导体
掺入三价元素（如硼）
Si
Si
BS–i
Si
空穴
掺杂后空穴数 目大量增加，空穴导电 成为这种半导体的主要 导电方式，称为空穴半 导体或 P型半导体。
接受一个 电子变为 负离子
硼原子
空穴：多子（多数载流子）
26
三、二极管的主要参数： (1) 最大整流电流IF
§3.3 二极管
二极二管极长管期反连向续电工流作急时， 允许剧通增过加二时极对管应的的最反大 整流向电电流压的值平称均为值反。向
击穿电压VBR。
(2) 反向击穿电压VBR和最大反向工为作安全电计压，V在R实M际工作
(3) 反向电流IR (4) 极间电容Cj
当vI = 6 sinωt (V)时，分别对于理想模型和恒压降模型绘出相应
的输出电压vO的波形。
R
+a.理想模型 D
当AVI=0V时 +
D截止
当VI=4V时
D导通
当VI=6V时
D导通
vI
VREF
位，称为空穴（带正电）。
+4
+4
+4
+4 空穴
&;4
4
自由电子
空穴：共价键中的空位。
空穴的移动：相邻共价
+4
键中的价电子依次充填
空穴来实现。 +4
电子空穴对：由热激发
而产生的自由电子和空
+4
穴对。
§1.1 半导体的基本知识
P型半导体——掺入三价杂质元素（如硼）的 半导体。【Positive】
1. P型半导体
三、杂质半导体
掺入三价元素（如硼）
Si
Si
BS–i
Si
空穴
掺杂后空穴数 目大量增加，空穴导电 成为这种半导体的主要 导电方式，称为空穴半 导体或 P型半导体。
接受一个 电子变为 负离子
硼原子
空穴：多子（多数载流子）
26
三、二极管的主要参数： (1) 最大整流电流IF
§3.3 二极管
二极二管极长管期反连向续电工流作急时， 允许剧通增过加二时极对管应的的最反大 整流向电电流压的值平称均为值反。向
击穿电压VBR。
(2) 反向击穿电压VBR和最大反向工为作安全电计压，V在R实M际工作
(3) 反向电流IR (4) 极间电容Cj
当vI = 6 sinωt (V)时，分别对于理想模型和恒压降模型绘出相应
的输出电压vO的波形。
R
+a.理想模型 D
当AVI=0V时 +
D截止
当VI=4V时
D导通
当VI=6V时
D导通
vI
VREF
电工电子技术基础第十章
第二节 晶体三极管
不同的晶体管， 值不同，即电流的放大能力不同，一般为 20 ～ 200。 ② 直流电流放大系数 I C IB 通常 晶体管的放大作用的意义： 基极电流的微小变化引起集电极电流的较大变化，当基极 电路中输入一个小的信号电流 ib ，就可以在集电极电路中得到 一个与输入信号规律相同的放大的电流信号ic。 可见，晶体管是一个电流控制元件。
操作：调节(或改变 E1 )以改变基极电流 IB 的大小,记录 每一次测得的数据。
次数
电流
IB/mA IC/mA
1
0 0.01
2
0.01 0.56
3
0.02 1.14
4
0.03 1.74
5
0.04 2.33
IE/mA
0.01
0.57
1.16
1.77
2.37
（1）直流电流分配关系：
IE IC IB
晶体三极管
一、晶体管的结构 二、晶体管的放大作用
三、晶体管的三种工作状态
四、晶体管的主要参数 五、晶体管的管型和管脚判断
第二节 晶体三极管
一、晶体管的结构
1．结构和符号
、发射区 三个区：集电区、基区 （1）结构： 两个PN 结：集电结、发射结 发射极：e 三个区对应引出三个极： 基极：b 集电极：c
第二节 晶体三极管
（2）放大状态 UBE 大于死区电压，IB > 0，集电极电流 IC 受 IB 控制，即
I C I B 或 ΔI C Δ I B
晶体管处于放大状态的条件是：发射结正偏，集电结反偏， 即VC > VB > VE （NPN管，PNP管正好相反） 。
第二节 晶体三极管
电子技术基础808
（六）反馈放大电路
1.反馈的基本概念及负反馈类型的判别
2.深度负反馈放大器放大倍数的计算
3.负反馈对放大器性能的影响
4.了解负反馈放大器的稳定性分析
（七）信号的运算与处理电路
1.理
3.了解集成运放主要性能指标对运算误差的影响
（八）信号产生电路
1.正弦波振荡电路的振荡条件
一、模拟电子技术基础
（一）半导体二极管及其基本电路
1. PN结及其特性
2.二极管的伏安特性
3.二极管的类型及其主要特性参数
4.常用二极管电路分析及设计
（二）半导体三级管及其基本放大电路
1.三极管的电流放大原理
2.三极管的伏安特性
3.三极管的类型及其主要特性参数
4.三极管基本放大电路分析及设计
（三）场效应管放大电路
[2]康华光.电子技术基础（数字部分）（第五版).高等教育出版社,2006
试题类型
主要包括填空题、选择题、判断题、分析简答题、设计计算题。济
考试范围
考试内容将涉及电子技术基础的如下内容：（1）电子元器件的结构、组成、特性和应用；（2）晶体管的等效电路；理想运算放大器概念；逻辑代数及化简表达式；（3）模拟电子电路与数字电路的组成原理、分析与设计方法；（4）正弦波与脉冲波的产生电路与原理；放大电路的反馈类型判别；模数和数模转换电路原理；（5）直流电源电路和功率放大电路的组成、形式、效率等基本理论。并考查学生运用上述知识的综合和分析能力。各部分的基本内容如下：
考试要求
电子技术基础考试涵盖模拟电子技术和数字电子技术等学科基础课程。旨在考查考生对电子技术的基本知识、基础理论和基本方法的理解和应用的掌握程度，并在考察考生基础理论知识掌握的基础上，注重考查考生运用电子技术基础知识分析问题、解决问题的能力。强调基础性和综合性。
1.反馈的基本概念及负反馈类型的判别
2.深度负反馈放大器放大倍数的计算
3.负反馈对放大器性能的影响
4.了解负反馈放大器的稳定性分析
（七）信号的运算与处理电路
1.理
3.了解集成运放主要性能指标对运算误差的影响
（八）信号产生电路
1.正弦波振荡电路的振荡条件
一、模拟电子技术基础
（一）半导体二极管及其基本电路
1. PN结及其特性
2.二极管的伏安特性
3.二极管的类型及其主要特性参数
4.常用二极管电路分析及设计
（二）半导体三级管及其基本放大电路
1.三极管的电流放大原理
2.三极管的伏安特性
3.三极管的类型及其主要特性参数
4.三极管基本放大电路分析及设计
（三）场效应管放大电路
[2]康华光.电子技术基础（数字部分）（第五版).高等教育出版社,2006
试题类型
主要包括填空题、选择题、判断题、分析简答题、设计计算题。济
考试范围
考试内容将涉及电子技术基础的如下内容：（1）电子元器件的结构、组成、特性和应用；（2）晶体管的等效电路；理想运算放大器概念；逻辑代数及化简表达式；（3）模拟电子电路与数字电路的组成原理、分析与设计方法；（4）正弦波与脉冲波的产生电路与原理；放大电路的反馈类型判别；模数和数模转换电路原理；（5）直流电源电路和功率放大电路的组成、形式、效率等基本理论。并考查学生运用上述知识的综合和分析能力。各部分的基本内容如下：
考试要求
电子技术基础考试涵盖模拟电子技术和数字电子技术等学科基础课程。旨在考查考生对电子技术的基本知识、基础理论和基本方法的理解和应用的掌握程度，并在考察考生基础理论知识掌握的基础上，注重考查考生运用电子技术基础知识分析问题、解决问题的能力。强调基础性和综合性。
电子技术基础
（1）正向特性：
图1-1二极管的伏安特性曲线①OA段：死区。
死区电压：硅管为05V，锗管为02V
②AB段：正向导通区。
导通电压：锗管为07V，硅管为03V。
（2）反向特性：
①OC段：反向截止区。
反向截止区的特点：
随反向电压增加，反向电流基本不变，电流值比较小。只有当温度升高时，反向电流才会增加。
（2）求交流放大系数时，取△IB=20μA，△IC=1 mA，则交流放大系数β=△IC/△IB=50。
（3）当基极IB=0时，对应集电极电流即为ICEO的值，根据三极管的输出特性，IB=0的曲线对应的集电极电流IC约为02 mA。
第一章半导体器件的基础知识
第二章二极管应用电路
第三章三极管基本放大电路
第四章负反馈放大器
第五章正弦波振荡器
第六章集成运算放大器
第七章功率放大器
第八章直流稳压电源
第九章晶闸管及应用电路
第十章逻辑门电路
第十一章数字逻辑基础
第十二章组合逻辑电路
第十三章集成触发器
第十四章时序逻辑电路
6 PN结：经过特殊的工艺加工，将P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起，则在两种半导体的交界处就会出现一个特殊的接触面，称为PN结。
7 PN结内电场的方向：由N区指向P区。内电场将阻碍多数载流子的继续扩散，又称为阻档层或耗尽层。
8 PN结的反向击穿是指PN结两端外加的反向电压增加到一定值时，反向电流急剧增大，称为PN结的反向击穿。
半导体器件是各种电子线路的核心，晶体二极管和晶体三极管及场效应管是应用广泛的半导体器件之一，熟悉并掌握这些半导体器件的结构、特性及主要参数是本章的重点。
图1-1二极管的伏安特性曲线①OA段：死区。
死区电压：硅管为05V，锗管为02V
②AB段：正向导通区。
导通电压：锗管为07V，硅管为03V。
（2）反向特性：
①OC段：反向截止区。
反向截止区的特点：
随反向电压增加，反向电流基本不变，电流值比较小。只有当温度升高时，反向电流才会增加。
（2）求交流放大系数时，取△IB=20μA，△IC=1 mA，则交流放大系数β=△IC/△IB=50。
（3）当基极IB=0时，对应集电极电流即为ICEO的值，根据三极管的输出特性，IB=0的曲线对应的集电极电流IC约为02 mA。
第一章半导体器件的基础知识
第二章二极管应用电路
第三章三极管基本放大电路
第四章负反馈放大器
第五章正弦波振荡器
第六章集成运算放大器
第七章功率放大器
第八章直流稳压电源
第九章晶闸管及应用电路
第十章逻辑门电路
第十一章数字逻辑基础
第十二章组合逻辑电路
第十三章集成触发器
第十四章时序逻辑电路
6 PN结：经过特殊的工艺加工，将P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起，则在两种半导体的交界处就会出现一个特殊的接触面，称为PN结。
7 PN结内电场的方向：由N区指向P区。内电场将阻碍多数载流子的继续扩散，又称为阻档层或耗尽层。
8 PN结的反向击穿是指PN结两端外加的反向电压增加到一定值时，反向电流急剧增大，称为PN结的反向击穿。
半导体器件是各种电子线路的核心，晶体二极管和晶体三极管及场效应管是应用广泛的半导体器件之一，熟悉并掌握这些半导体器件的结构、特性及主要参数是本章的重点。
模拟电子技术基础 课件 01-2讲义(二极管)
3、稳压管的基本电路
工作区：反向击穿
接法：反接
电阻R的作用：限流
RL代表：负载
RL↓→ IO↑→ IR↑→ VO↓→ IZ↓→ IR↓ VO↑
稳压电路如图所示，直流输入电压VI的电压在12V~13.6V之间。 负载为9V的收音机，当它的音量最大时，需供给的功率为0.5W。 稳压管的VZ=9V，稳定电流IZmin=5mA，额定功率为1W，R=51Ω。 试分析稳压管电路能否正常工作。
工作区：反向偏置
接法：反接
作用：把光信号转换成电信号
◆发光二极管
发光二极管是通过电流时发光的一种器件，这是由于电子与空 穴直接复合而放出能量的结果。发出的光的波长由所使用的基本材 料而定。它的符号如图所示。
工作区：正向偏置
接法：正接 作用：把电信号转换成光信号 主要应用：作为显示器件
作业1-1
I S uD YT iD I D diD gd e duD VT VT VT
五、二极管应用举例
1、限幅电路：它是用来让信号在预置的电平范围内，有选择地传 输一部分。 一限幅电路如图所示，R=1KΩ，VREF=3V。当Ui=6sinωt(V) 时，利用恒压降模型绘出相应的输出电压UO的波形。二极管 的恒压降为0.7V。
由于收音机音量最大时，稳压管流过的电流
I z min I z min
所以稳压管失去了稳压作用。
ห้องสมุดไป่ตู้
◆光电二极管
光电二极管的结构与普通二极管类似，但在它的PN结处，通 过管壳上的一个玻璃窗口能接收外部的光照。这种器件的PN结在反 向偏置状态下运行，它的反向电流随光照度的增加而上升。它的符 号如图所示。
VD = VDD- IDR = 10-0.931×10 = 0.69V
模拟电子技术基础 第三章 二极管及其基本电路(共63张PPT)
电路如图，R = 1kΩ，VREF = 3V，二极管为硅二极管。 分别用理想模型和恒压降模型求解，当vI = 6sint V时， 绘出相应的输出电压vO的波形。
双向 限幅电路
例： 电路如图，二极管为硅二极管，VD=0.7V，
vs = Vm sint V，且Vm >>VD ，绘出相应的输出电压
-
VC +
因浓度差
多子的扩散运动 由杂质离子形成空间电荷区
空间电荷区形成内电场
内电场促使少子漂移
内电场阻止多子扩散
最后,多子的扩散和少子的漂移到达动态平衡。
对于P型半导体和N型半导体结合面，离子 薄层形成的空间电荷区称为PN结。
在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称 耗尽层。
3.2.3 PN结的单向导电性
kT VT q 0.026V26mV
3.2.4 PN结的反向击穿
当PN结的反向电压 增加到一定数值时， 反向电流突然快速增 加，此现象称为PN结 的反向击穿。
热击穿——不可逆
雪崩击穿 齐纳击穿
电击穿——可逆
3.2.5 PN结的电容效应
(1) 扩散电容CD
外加电压变化
扩散到对方区域 在靠近PN结附近Fra bibliotek累积的载流子浓
3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法 二极管电路的简化模型分析方法
3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法
二极管是一种非线性器件，因而其电路一般要采用非线 性电路的分析方法，相对来说比较复杂，而图解分析法那 么较简单，但前提条件是二极管的V -I 特性曲线。
例3.4.1 电路如下图，二极管的V-I特性曲线、电源VDD和电阻R， 求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD 。
双向 限幅电路
例： 电路如图，二极管为硅二极管，VD=0.7V，
vs = Vm sint V，且Vm >>VD ，绘出相应的输出电压
-
VC +
因浓度差
多子的扩散运动 由杂质离子形成空间电荷区
空间电荷区形成内电场
内电场促使少子漂移
内电场阻止多子扩散
最后,多子的扩散和少子的漂移到达动态平衡。
对于P型半导体和N型半导体结合面，离子 薄层形成的空间电荷区称为PN结。
在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称 耗尽层。
3.2.3 PN结的单向导电性
kT VT q 0.026V26mV
3.2.4 PN结的反向击穿
当PN结的反向电压 增加到一定数值时， 反向电流突然快速增 加，此现象称为PN结 的反向击穿。
热击穿——不可逆
雪崩击穿 齐纳击穿
电击穿——可逆
3.2.5 PN结的电容效应
(1) 扩散电容CD
外加电压变化
扩散到对方区域 在靠近PN结附近Fra bibliotek累积的载流子浓
3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法 二极管电路的简化模型分析方法
3.4.1 简单二极管电路的图解分析方法
二极管是一种非线性器件，因而其电路一般要采用非线 性电路的分析方法，相对来说比较复杂，而图解分析法那 么较简单，但前提条件是二极管的V -I 特性曲线。
例3.4.1 电路如下图，二极管的V-I特性曲线、电源VDD和电阻R， 求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD 。
电子技术基础(模拟部分)第五版_第3章_康华光
此时，阴 极电位高 于阳极电 位VZ。
(a)符号
(b) 伏安特性
稳压原理
R
+
IR
IO
IZ
+
VI
DZ
VO
RL
-
-
RL↓→IO↑→IR↑→↓VO=VI-VR VO↑←IR↓←IZ↓
稳压管的应用
①、稳压管外接正向电压时,导通。 ②、稳压管外接反向电压，且该电压
的幅值小于VBR时，截止。 ③、稳压管外接反向电压，且该电压
于空穴数，因此，N型半导
体又称为电子半导体。
3、多子和少子
数目较多的载流子叫多数载流子，简 称多子。同样，数目较少的载流子叫少数 载流子，简称少子。
在P型半导体中，空穴是多子，而自 由电子是少子。
在N型半导体中，自由电子是多子， 而空穴是少子。
第二节、PN结的形成及特性 一、PN结的形成 二、PN结的特性 三、PN结的伏安特性及表达式
本征激发时，自由电子和空穴总是成对产生， 称为电子空穴对。因此本征激发又叫做电子空穴 对的产生。
3、载流子 能够自由运动的带电粒子。
只有两种载流子：自由电子和空穴。 自由电子带负电 空穴带正电
4、本征浓度
自由电子和空穴相遇时，成对消失的现象称为 载流子的复合。
电子空穴对的产生和复合总是不停地进行着， 最终处于一种平衡，使半导体中载流子的浓度一 定。一定温度下，单位体积内（1cm3）的载流子 个数称为本征浓度。
正偏时，二极管两端短路 反偏时，二极管开路 2、恒压模型 正偏时,二极管从阳极到阴极
VD=VON(导通电压) 反偏时，二极管开路
➢ 图解分析法
1. 理想模型
2. 恒压降模型
第五节、特殊二极管
(a)符号
(b) 伏安特性
稳压原理
R
+
IR
IO
IZ
+
VI
DZ
VO
RL
-
-
RL↓→IO↑→IR↑→↓VO=VI-VR VO↑←IR↓←IZ↓
稳压管的应用
①、稳压管外接正向电压时,导通。 ②、稳压管外接反向电压，且该电压
的幅值小于VBR时，截止。 ③、稳压管外接反向电压，且该电压
于空穴数，因此，N型半导
体又称为电子半导体。
3、多子和少子
数目较多的载流子叫多数载流子，简 称多子。同样，数目较少的载流子叫少数 载流子，简称少子。
在P型半导体中，空穴是多子，而自 由电子是少子。
在N型半导体中，自由电子是多子， 而空穴是少子。
第二节、PN结的形成及特性 一、PN结的形成 二、PN结的特性 三、PN结的伏安特性及表达式
本征激发时，自由电子和空穴总是成对产生， 称为电子空穴对。因此本征激发又叫做电子空穴 对的产生。
3、载流子 能够自由运动的带电粒子。
只有两种载流子：自由电子和空穴。 自由电子带负电 空穴带正电
4、本征浓度
自由电子和空穴相遇时，成对消失的现象称为 载流子的复合。
电子空穴对的产生和复合总是不停地进行着， 最终处于一种平衡，使半导体中载流子的浓度一 定。一定温度下，单位体积内（1cm3）的载流子 个数称为本征浓度。
正偏时，二极管两端短路 反偏时，二极管开路 2、恒压模型 正偏时,二极管从阳极到阴极
VD=VON(导通电压) 反偏时，二极管开路
➢ 图解分析法
1. 理想模型
2. 恒压降模型
第五节、特殊二极管
电工电子技术全套课件(完整版)
基础性实验项目
电阻、电容、电感等元件的识别与测量
01
学习识别不同类型的电子元件，掌握使用万用表等基
本工具进行测量。
电路基本定律的验证
02 通过实验验证欧姆定律、基尔霍夫定律等电路基本定
律，加深对理论知识的理解。
常用电子仪器的使用
03
学习示波器、信号发生器、频谱分析仪等常用电子仪
器的使用方法，培养实验技能。
半导体器件工作原理
详细阐述二极管、三极管等半导体器件的工作原理、特性曲线以及 主要参数。
放大电路基础
介绍放大电路的基本概念、性能指标以及放大电路的分类和工作原 理。
集成运算放大器及其应用
集成运算放大器基础知识
介绍集成运算放大器的概念、特点、主要参数以及分类。
集成运算放大器的应用
详细阐述集成运算放大器在信号放大、信号处理、信号变换等方面的应用，包括加法器、 减法器、积分器、微分器等电路。
3
信号产生与处理电路的应用
介绍信号产生与处理电路在通信、自动控制、测 量等领域的应用，如调制与解调电路、开关电源 电路等。ຫໍສະໝຸດ 05电力电子技术及应用
电力电子器件及其特性
01
02
03
04
05
晶闸管（SCR）
可关断晶闸管（ GTO）
电力晶体管（ GTR）
电力场效应管（ 绝缘栅双极型晶
MOSF…
体管（I…
。
电路基本组成
电源、负载、导线等电 路基本组成元素及其作
用。
欧姆定律
电流、电压、电阻之间 的关系及其物理意义。
基尔霍夫定律
电路中的电流和电压的 约束关系及其应用。
电子技术基本概念与器件
01
电工电子技术认识二极管整流电路 ppt课件
• 稳压二极管就是工作在击穿区，击穿后，通过 管子的电流变化（ΔIZ）很大，而管子两端电压 变化（ΔUZ）很小，这种特性称为稳压二极管的 稳压特性（见图5.31（b））。
ppt课件
29
2．稳压二极管的主要参数
• （1）稳定电压（UZ）：每个稳压管只有一 个稳定电压，一般可在半导体器件手册上 查到。
UL = 0.45U2。
•
根据欧姆定律，负载上的电流IL
UL RL
0.45U。2
RL
• 二极管上的电流与负载的一样，二极管承受的反
向电压的峰值为 2 U 2 。
半波整流电路电源利用率低，输出电压脉动性大。
ppt课件
17
2．变压器中心抽头式全波整流电路
• 图5.27所示为变压器中心抽头的规律
1．电路工作原理
变压器的初级接上交流电源u1后，在次级感应 出交流电压u2，其瞬时值为
u2 2U2sint
式中：u2—瞬时值； U2—交流电压有效值； ω—角频率；
ωt—相位角。
ppt课件
6
u1 u2
ppt课件
7
•
如图5.24（a）所示，设u2在正半周时，A
ppt课件
14
拓展与延伸 其他常用整流电路
常用整流电路除桥式全波整流电路 外，还有半波整流、变压器中心抽头式 全波整流和倍压整流电路。
ppt课件
15
1．半波整流电路
半波整流电路由整流二极管、电源变压器和负 载电阻构成，如图5.26所示。
图5.26 单相半波整流电路
ppt课件
16
• 经过科学计算，负载上的直流电压平均值为
• 在负载上得到的脉动直流电，经理论推导， 其平均值为 • UL = 0.9U2
ppt课件
29
2．稳压二极管的主要参数
• （1）稳定电压（UZ）：每个稳压管只有一 个稳定电压，一般可在半导体器件手册上 查到。
UL = 0.45U2。
•
根据欧姆定律，负载上的电流IL
UL RL
0.45U。2
RL
• 二极管上的电流与负载的一样，二极管承受的反
向电压的峰值为 2 U 2 。
半波整流电路电源利用率低，输出电压脉动性大。
ppt课件
17
2．变压器中心抽头式全波整流电路
• 图5.27所示为变压器中心抽头的规律
1．电路工作原理
变压器的初级接上交流电源u1后，在次级感应 出交流电压u2，其瞬时值为
u2 2U2sint
式中：u2—瞬时值； U2—交流电压有效值； ω—角频率；
ωt—相位角。
ppt课件
6
u1 u2
ppt课件
7
•
如图5.24（a）所示，设u2在正半周时，A
ppt课件
14
拓展与延伸 其他常用整流电路
常用整流电路除桥式全波整流电路 外，还有半波整流、变压器中心抽头式 全波整流和倍压整流电路。
ppt课件
15
1．半波整流电路
半波整流电路由整流二极管、电源变压器和负 载电阻构成，如图5.26所示。
图5.26 单相半波整流电路
ppt课件
16
• 经过科学计算，负载上的直流电压平均值为
• 在负载上得到的脉动直流电，经理论推导， 其平均值为 • UL = 0.9U2
《电子技术基础》ppt课件
PN结内部载流子基本为零，因此导电率很低，相当于介质。 但PN结两侧的P区和N区导电率很高，相当于导体，这一点和 电容比较相似，所以说PN结具有电容效应。
半导体基础与常用器件
电子技术基础
PN结的单向导电性
PN结的上述“正向导通，反向阻断”作用，说明它具有单 向
导电性，PN结的单PN向结导中电反性向是它电构流成的半讨导论体器件的基础。
3. 空间电荷区的电阻率很高，是指其内电场阻碍多数载流子扩 散运动的作用，由于这种阻碍作用，使得扩散电流难以通过空 间电荷区，即空间电荷区对扩散电流呈现高阻作用。
4. PN结的单向导电性是指：PN结正向偏置时，呈现的电阻很小 几乎为零，因此多子构成的扩散电流极易通过PN结；PN结反向 偏置时，呈现的电阻趋近于无穷大，因此电流无法通过被阻断。
由于热激发而在晶体中出现电子空穴对的现象称为本征激发。
本征激发的结果，造成了半导体内部自由电子载流子运动的产 生，由此本征半导体的电中性被破坏，使失掉电子的原子变成带 正电荷的离子。
由于共价键是定域的，这些带正电的离子不会移动，即不能参 与导电，成为晶体中固定不动的带正电离子。
半导体基础与常用器件
电子技术基础
内部几乎没有自由电子， 因此不导电。
半导体基础与常用器件
电子技术基础
（3） 半导体
半导体的最外层电子数一般为4个，在常温下存在的自 由电子数介于导体和绝缘体之间，因而在常温下半导体的 导电能力也是介于导体和绝缘体之间。
常用的半导体材料有硅、锗、硒等。
＋
原子核
半导体的特点：
导电性能介于导体和绝缘体之 间，但具有光敏性、热敏性和参 杂性的独特性能，因此在电子技 术中得到广泛应用。
光敏性——半导体受光照后，其导电能力大大增强；
半导体基础与常用器件
电子技术基础
PN结的单向导电性
PN结的上述“正向导通，反向阻断”作用，说明它具有单 向
导电性，PN结的单PN向结导中电反性向是它电构流成的半讨导论体器件的基础。
3. 空间电荷区的电阻率很高，是指其内电场阻碍多数载流子扩 散运动的作用，由于这种阻碍作用，使得扩散电流难以通过空 间电荷区，即空间电荷区对扩散电流呈现高阻作用。
4. PN结的单向导电性是指：PN结正向偏置时，呈现的电阻很小 几乎为零，因此多子构成的扩散电流极易通过PN结；PN结反向 偏置时，呈现的电阻趋近于无穷大，因此电流无法通过被阻断。
由于热激发而在晶体中出现电子空穴对的现象称为本征激发。
本征激发的结果，造成了半导体内部自由电子载流子运动的产 生，由此本征半导体的电中性被破坏，使失掉电子的原子变成带 正电荷的离子。
由于共价键是定域的，这些带正电的离子不会移动，即不能参 与导电，成为晶体中固定不动的带正电离子。
半导体基础与常用器件
电子技术基础
内部几乎没有自由电子， 因此不导电。
半导体基础与常用器件
电子技术基础
（3） 半导体
半导体的最外层电子数一般为4个，在常温下存在的自 由电子数介于导体和绝缘体之间，因而在常温下半导体的 导电能力也是介于导体和绝缘体之间。
常用的半导体材料有硅、锗、硒等。
＋
原子核
半导体的特点：
导电性能介于导体和绝缘体之 间，但具有光敏性、热敏性和参 杂性的独特性能，因此在电子技 术中得到广泛应用。
光敏性——半导体受光照后，其导电能力大大增强；
电子技术基础--第一章--半导体二极管及其基本电路
（二）P型半导体
在本征半导体中掺入三价元素如B
+4
++34
+4
+4
+4
+4
因留下的空穴很容易俘获 电子，使杂质原子成为负 离子。三价杂质 因而也
称为受主杂质。
+4
+43
+4
空穴是多子 （杂质、热激发） 自由电子是少子（热激发）
本节中的有关概念
• 本征半导体、杂质半导体 • 施主杂质、受主杂质 • 自由电子、空穴 • 多数载流子、少数载流子 • N型半导体、P型半导体
（b）锗二极管2AP15的伏安特性曲线
iDIS(euD/UT 1)
• 死区电压Uth
– 硅二极管的死区电压一般为0.5V，锗二极管 的死区电压一般为0.1V。
• 硅二极管正向导通电压约为0.7V，锗二 极管正向导通电压约为0.2V。
• 反向击穿电压UBR 。
三、温度对二极管的伏安特性的 影响
N区空穴（少子）向P区漂移 同时进行
P区自由电子（少子）向N区漂移 4. 刚开始,扩散运动大于漂移运动,
最后,扩散运动等于漂移运动,达到动态平衡
扩散运动 漂移运动
多子从浓度大向浓度小的区域扩散,称扩散运动 扩散运动产生扩散电流。扩散电流的真实方向是 从P区指向N区的 。
少子在电场的作用下向对方漂移,称漂移运动。 漂移运动产生漂移电流。漂移电流的真实方向是从 N区指向P 区的 。
本征半导体中的自由电子和空穴成对出现
四、本征半导体的特性
（1）热敏特性 （2）光敏特性 （3）搀杂特性
三种方式都可使本征半导体中的载流子数目增加，导电 能力增强，但是并不是当做导体来使用，因为与导体相 比，导电能力还差得远。
南邮模电课件-第1章--晶体二极管及其基本电路
28
第1章 半导体二极管及其基本电路
耗尽 区
耗尽 区
P＋
N
P
N＋
(a)
(b)
图1―8不对称PN结
29
第1章 半导体二极管及其基本电路
1―2―2 PN 一、PN结加正向电压— forward bias
IF P 区
外电场
N区 内电场
限流电阻
外电场使多子向 PN 结移动, 中和部分离子使空间电荷区变窄。
及外加电场的强度等因素决定。
21
第1章 半导体二极管及其基本电路
二、扩散电流（扩散运动） 1．定义：因某种原因使半导体中的载流子的浓度分 布不均匀时，载流子从浓度大的地方向浓度小的地方 作扩散运动，形成的电流。 2．扩散电流主要取决于载流子的浓度差（即浓度 梯度）。浓度差越大，扩散电流越大，而与浓度值无 关。
18
第1章 半导体二极管及其基本电路
nn pn ni2
pn
ni2 nn
ni2 ND
对P型半导体，多子pp与少子np有
pp np ni2
np
ni2 pp
ni2 NA
(1―2a)
(1―2b) N型半导体，施
主浓度
(1―3a)
(1―3b) P型半导体，受
主浓度
19
第1章 半导体二极管及其基本电路
本征半导体受外界能量（热、电、光等能量）激发，同 时产生电子、空穴对的过程称为本征激发。
二、本征载流子浓度 1．复合：在本征半导体中，由于本征激发，不断产生
电子、空穴对，使载流子密度增加。与此同时，又会有 相反的过程发生。由于正负电荷相吸引，电子会填入空 穴成为价电子，同时释放出相应的能量，从而消失一对 电子、空穴，这一过程称为复合。
第1章 半导体二极管及其基本电路
耗尽 区
耗尽 区
P＋
N
P
N＋
(a)
(b)
图1―8不对称PN结
29
第1章 半导体二极管及其基本电路
1―2―2 PN 一、PN结加正向电压— forward bias
IF P 区
外电场
N区 内电场
限流电阻
外电场使多子向 PN 结移动, 中和部分离子使空间电荷区变窄。
及外加电场的强度等因素决定。
21
第1章 半导体二极管及其基本电路
二、扩散电流（扩散运动） 1．定义：因某种原因使半导体中的载流子的浓度分 布不均匀时，载流子从浓度大的地方向浓度小的地方 作扩散运动，形成的电流。 2．扩散电流主要取决于载流子的浓度差（即浓度 梯度）。浓度差越大，扩散电流越大，而与浓度值无 关。
18
第1章 半导体二极管及其基本电路
nn pn ni2
pn
ni2 nn
ni2 ND
对P型半导体，多子pp与少子np有
pp np ni2
np
ni2 pp
ni2 NA
(1―2a)
(1―2b) N型半导体，施
主浓度
(1―3a)
(1―3b) P型半导体，受
主浓度
19
第1章 半导体二极管及其基本电路
本征半导体受外界能量（热、电、光等能量）激发，同 时产生电子、空穴对的过程称为本征激发。
二、本征载流子浓度 1．复合：在本征半导体中，由于本征激发，不断产生
电子、空穴对，使载流子密度增加。与此同时，又会有 相反的过程发生。由于正负电荷相吸引，电子会填入空 穴成为价电子，同时释放出相应的能量，从而消失一对 电子、空穴，这一过程称为复合。
电子技术基础模拟部分(第六版)[优质ppt]
![电子技术基础模拟部分(第六版)[优质ppt]](https://img.taocdn.com/s3/m/1a5cc0e858fafab069dc02cd.png)
1 (ω / ωc )2n
式中n为阶滤波电路阶数，c为3dB载止角频率，A0为通带电
压增益。 | A(j ) |
Ao
1.0
0.9
0.8
n＝1
理想
0.7
0.6
0.5
n＝1
0.4
n＝2
0.3
0.2
n＝4
n＝3
0.1
0 0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
c
1. 基本概念
滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无
用频率信号的电子装置。 有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。
滤波电路传递函数定义
A(s) Vo (s)
vI (t)
Vi (s)
s j 时，有 A(j ) A(j ) ( )
其中 A(j ) —— 模，幅频响应 () —— 相位角，相频响应
L
理想 实际
希望抑制50Hz的
干扰信号，应选用
O
L 0 H
哪种类型的滤波电
路？
O
H 0 L
|A|
理想
A0
通带
放大音频信号，应选用哪种类型的滤波电路？
O
5
华中科技大学 张林
10.2 一阶有源滤波电路
1. 低通滤波电路
传递函数 其中
A(s) A0 1 s
c
A0
1
Rf R1
同相比例 放大系数
c
Байду номын сангаас
1 RC
10 信号处理与信号产生电路
10.1 滤波电路的基本概念与分类 10.2 一阶有源滤波电路 10.3 高阶有源滤波电路 *10.4 开关电容滤波器 10.5 正弦波振荡电路的振荡条件 10.6 RC正弦波振荡电路 10.7 LC正弦波振荡电路 10.8 非正弦信号产生电路
《电子技术基础课件》：学习电子技术的必备课件
数字信号处理的基础
了解数字信号处理的基本概念和技术，包括采样、量化、编码和滤波等。
电磁场的基本特性
1 电场
学习电场的概念和电场线 分布图的表示方法。
2 磁场
了解磁场的基本特性和磁 感线的表示方法。
3 电磁波
学习电磁波的性质和在通 信和无线电技术中的应用。
电力电子技术的应用
逆变
了解逆变器的工作原理和在电力转换中的应用。
电子技术概念与应用
学习电子技术的基本概念和实际应用，了解电子技术的重要性和在各行业中的应用领域。
电路的基本元件
电阻
学习电阻的概念、特性以及在电路。
电感
学习电感的概念、特性和在电路中的作用。
信号的表示与分析
1 幅值
了解信号幅值的含义和测 量方法。
了解晶体管的放大作用和放大电路的设计原则。
3
开关
学习晶体管作为开关的工作原理和应用场景。
集成电路的分类与应用
数字
了解数字集成电路的基本原 理和在计算机领域的应用。
模拟
学习模拟集成电路的特点和 模拟信号处理的应用。
混合
了解混合集成电路的特性和 在通信领域的应用。
传感器的种类与原理
光
了解光传感器的工作原理和在自动化控制系统中
的应用。
声
学习声传感器的特性和在声音处理领域的应用。
温
了解温度传感器的原理和在温度测量与控制中的
应用。
力
学习力传感器的工作原理和在机械力测量与控制
中的应用。
控制系统的基本概念
了解控制系统的基本概念，包括反馈原理、稳定性分析和控制器的设计。
通信原理与技术
学习通信原理，包括调制、解调、调频和调幅等技术，以及在无线电通信中的应用。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
N区
P型
N型
形成过程可分成4步 (动画) 1. 浓度差多子的扩散运动 2. 扩散空间电荷区内电场 3. 内电场少子的漂移运动 阻止多子的扩散 4、扩散与漂移达到动态平衡
扩散：空穴 漂移：电子
电子 空穴
12
对于P型半导体和N型半导体结合面，离子薄层形 成的空间电荷区称为PN结。 在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。
正离子核
2.1.3 本征半导体
— 完全纯净、结构完整的半导体晶体。
在T=0K和无外界激发时，没有载流子，不导电
5
2.1.3 本征半导体、空穴及其导电作用
自由电子
+4 +4 +4
温度 空穴
光照
本征激发
由热激发或光照而产生 自由电子和空穴对。
+4
+4
＋
+4
空穴 ——共价键中的空位
+4 +4 +4
空穴的移动——空穴的运
阳极 阴极 引线 引线
P N P 型支持衬底
平面型
19
半导体二极管图片
20
21
22
2.3.2 二极管的伏安特性
iD/mA
20 15 10
iD/mA
20
正向特性
①
反向特性
Vth
60 40 20
15 10 5 0 10 20 30
VBR
40
5
30 20 10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 10 死区 20 30 40
2 半导体二极管 及其基本电路
2.1 半导体的基本知识 2.2 PN结的形成及特性 2.3 半导体二极管 2.4 二极管基本电路及其分析方法 2.5 特殊二极管
教学内容： 本章首先简单介绍半导体的基本知识，着 重讨论半导体器件的核心环节--PN结，并重点 讨论半导体二极管的物理结构、工作原理、特 性曲线和主要参数以及二极管基本电路及其分 析方法与应用；在此基础上对齐纳二极管、变 容二极管和光电子器件的特性与应用也给予了 简要的介绍。
以上三个浓度基本上依次相差106/cm3 。
9
本节中的有关概念
*半导体导电特点1： 其能力容易受温度、光照等环境因素影响 温度↑→载流子浓度↑→导电能力↑
• 本征半导体、本征激发
自由电子 空穴
复合
*半导体导电特点2：掺杂可以显著提高导电能力
•杂质半导体
N型半导体、施主杂质(5价) P型半导体、受主杂质(3价)
二极管状态判断方法
假设D截止(开路)， 求D两端开路电压
VD > 0V -VBR < VD 0V VD - VBR
D正向导通？ D反向截止, ID = 0 D反向击穿, VD = - VBR
28
2、二极管状态判断
例2:
习题2.4.3 电路如下图所示， 判断D的状态
D A 3k V V O (a)
VDD iD +
I D (VDD VD ) / R 0.93 mA 折线模型 Vth 0.5 V rD 0.2 k VDD Vth ID 0.931 mA R rD VD Vth I D rD 0.69 V
（b）VDD=1V 时 理想模型 VD 0 V
D T
Q
ID VT
VT 26(mV ) rd I D I D (mA )
常温下（T=300K）
31
VDD
4、应用电路分析举例
例2.4.1 求VD、ID。
（a）VDD=10V 时 理想模型 VD 0 V 恒压模型 VD 0.7 V
（R=10k）
I D VDD / R 1 mA
加反向电压，简称反偏
• 扩散 > 漂移 • 大的正向扩散电流（多子） • 低电阻 正向导通
• 漂移 > ຫໍສະໝຸດ 散 • 很小的反向漂移电流（少子） • 高电阻 反向截止
14
2.2.2 PN结的单向导电性
PN结特性描述 1、PN结的伏安特性 2、PN结方程 iD I S (e vD / VT 1) 非线性 i /mA
因浓度差 宽 多子的扩散运动 杂质离子形成空间电荷区 空间电荷区形成内电场 内电场阻止多子扩散 内电场促使少子漂移
扩散 > 漂移
否
是
PN结形成的物理过程：
最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。
13
2.2.2 PN结的单向导电性
只有在外加电压时才… 扩散与漂移的动态平衡将…
定义：加正向电压，简称正偏
vI
习题2.4.5
应用电路举例
R +
D
D iD R
限幅
+
vO vI
R
iD
+ vO
+ vi
vO VREF
习题2.4.6
例2.4.2（习题2.4.12）
初步分析——依据二极管的单向导电性
左图 中图
D导通：vO = vI - vD D截止：vO = 0
D导通：vO = vD
D截止：vO = vI
D/V
iD/ A
硅二极管2CP10的V-I 特性
24
2.4 二极管基本电路及其分析方法
2.4.1 二极管V- I 特性的建模 2.4.2 模型分析法应用举例
讲课思路： 1、二极管电路的分析概述
2、二极管状态判断 3、等效电路（模型）分析法 4、应用电路分析举例
25
1、二极管电路的分析概述
整流
近似 估算
正向：
iD I S e vD /VT
iD I S
15
反向：
2.2.3 PN结的反向击穿
当PN结的反向电 压增加到一定数值时， 反向电流突然快速增加， 此现象称为PN结的反 向击穿。
热击穿——不可逆 电击穿——可逆 雪崩击穿 齐纳击穿
16
iD
VBR O
D
2.2.4 PN结的电容效应
它主要由杂质原子提供 由热激发形成
自由电子 ＝ 多子 空穴 ＝ 少子 空间电荷
杂质对半导体导电性的影响
掺入杂 质对本征半导体的导电性有很大 的影响，一些典型的数据如下:
1
T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度: n = p =1.4×1010/cm3 n=5×1016/cm3
2 掺杂后 N 型半导体中的自由电子浓度: 3 本征硅的原子浓度: 4.96×1022/cm3
VDD iD + iD
VDD
+ Vth rD
D
VD
D
D
I D VDD / R 0.1 mA
恒压模型 VD 0.7 V I D (VDD VD ) / R 0.03 mA 折线模型 Vth 0.5 V
rD 0.2 k
ID
VDD Vth 0.049 mA VD Vth I D rD 0.51 V R rD 32
(1) 势垒电容CB (2) 扩散电容CD
势垒电容示意图
扩散电容示意图
17
2.3 半导体二极管
2.3.1 半导体二极管的结构
PN结加上引线和封装 二极管 点接触型 按结构 分类
阳极 a
面接触型
平面型
阴极 k
2.3.2 二极管的伏安特性
2.3.3 二极管的参数
18
半导体二极管图片
面接触型
点接触型
动是靠相邻共价键中的价电 子依次充填空穴来实现的。
温度 载流子浓度
6
*半导体导电特点1：其能力容易受温度、光照等环境因素影响
温度↑→载流子浓度↑→导电能力↑
7
2.1.4 杂质半导体
P型半导体 掺入三价杂质元素（如硼） N型半导体 掺入五价杂质元素（如磷）
空穴 ＝ 多子 自由电子 ＝ 少子
27
首先，判断D的状态？
正向导通分析方法：
先静态（直流），后动态（交流）
2、二极管状态判断
(a)
R=10k
例1: 2CP1（硅），IF=16mA，
VBR=40V。求VD、ID。
R=10k
(b)
R=1k
(c)
(d)
R=10k
+ VI ID 10V
+
+ ID 20V
习题2.4.4 试判断图题2.4.4中 二极管导通还是截止， 为什么?
图题2.4.4(a)
29
（2.4.1 二极管V- I 特性的建模）
3、等效电路（模型）分析法
(1) 理想模型 (2) 恒压降模型 (3) 折线模型
VD = 0.7V（硅） VD = 0.2V（锗）
Vth = 0.5V（硅） Vth = 0.1V（锗） 30
D/V
0.2 0.4 0.6
VBR
D/V
②
Vth
反向击穿特性
③
40
iD/ A
iD/ A
硅二极管2CP10的V-I 特性
锗二极管2AP15的V-I 特性
注
意
1. 死区电压（门坎电压） Vth = 0.5V（硅） Vth = 0.1V（锗） 2. 反向饱和电流 硅：0.1A；锗：10A 3. PN结方程（近似）
D2
VCC
5V
I2
D2
36
解：(1)当V1=0V, V2=5V时,D1为正向偏置， V0=0V,此时 D2的阴极电位为5V，阳极为0V， 处于反向偏置，故D2截止。 (2)以此类推，将V1和V2 的其余三种组合及 输出电压列于下表：
P型
N型
形成过程可分成4步 (动画) 1. 浓度差多子的扩散运动 2. 扩散空间电荷区内电场 3. 内电场少子的漂移运动 阻止多子的扩散 4、扩散与漂移达到动态平衡
扩散：空穴 漂移：电子
电子 空穴
12
对于P型半导体和N型半导体结合面，离子薄层形 成的空间电荷区称为PN结。 在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。
正离子核
2.1.3 本征半导体
— 完全纯净、结构完整的半导体晶体。
在T=0K和无外界激发时，没有载流子，不导电
5
2.1.3 本征半导体、空穴及其导电作用
自由电子
+4 +4 +4
温度 空穴
光照
本征激发
由热激发或光照而产生 自由电子和空穴对。
+4
+4
＋
+4
空穴 ——共价键中的空位
+4 +4 +4
空穴的移动——空穴的运
阳极 阴极 引线 引线
P N P 型支持衬底
平面型
19
半导体二极管图片
20
21
22
2.3.2 二极管的伏安特性
iD/mA
20 15 10
iD/mA
20
正向特性
①
反向特性
Vth
60 40 20
15 10 5 0 10 20 30
VBR
40
5
30 20 10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 10 死区 20 30 40
2 半导体二极管 及其基本电路
2.1 半导体的基本知识 2.2 PN结的形成及特性 2.3 半导体二极管 2.4 二极管基本电路及其分析方法 2.5 特殊二极管
教学内容： 本章首先简单介绍半导体的基本知识，着 重讨论半导体器件的核心环节--PN结，并重点 讨论半导体二极管的物理结构、工作原理、特 性曲线和主要参数以及二极管基本电路及其分 析方法与应用；在此基础上对齐纳二极管、变 容二极管和光电子器件的特性与应用也给予了 简要的介绍。
以上三个浓度基本上依次相差106/cm3 。
9
本节中的有关概念
*半导体导电特点1： 其能力容易受温度、光照等环境因素影响 温度↑→载流子浓度↑→导电能力↑
• 本征半导体、本征激发
自由电子 空穴
复合
*半导体导电特点2：掺杂可以显著提高导电能力
•杂质半导体
N型半导体、施主杂质(5价) P型半导体、受主杂质(3价)
二极管状态判断方法
假设D截止(开路)， 求D两端开路电压
VD > 0V -VBR < VD 0V VD - VBR
D正向导通？ D反向截止, ID = 0 D反向击穿, VD = - VBR
28
2、二极管状态判断
例2:
习题2.4.3 电路如下图所示， 判断D的状态
D A 3k V V O (a)
VDD iD +
I D (VDD VD ) / R 0.93 mA 折线模型 Vth 0.5 V rD 0.2 k VDD Vth ID 0.931 mA R rD VD Vth I D rD 0.69 V
（b）VDD=1V 时 理想模型 VD 0 V
D T
Q
ID VT
VT 26(mV ) rd I D I D (mA )
常温下（T=300K）
31
VDD
4、应用电路分析举例
例2.4.1 求VD、ID。
（a）VDD=10V 时 理想模型 VD 0 V 恒压模型 VD 0.7 V
（R=10k）
I D VDD / R 1 mA
加反向电压，简称反偏
• 扩散 > 漂移 • 大的正向扩散电流（多子） • 低电阻 正向导通
• 漂移 > ຫໍສະໝຸດ 散 • 很小的反向漂移电流（少子） • 高电阻 反向截止
14
2.2.2 PN结的单向导电性
PN结特性描述 1、PN结的伏安特性 2、PN结方程 iD I S (e vD / VT 1) 非线性 i /mA
因浓度差 宽 多子的扩散运动 杂质离子形成空间电荷区 空间电荷区形成内电场 内电场阻止多子扩散 内电场促使少子漂移
扩散 > 漂移
否
是
PN结形成的物理过程：
最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。
13
2.2.2 PN结的单向导电性
只有在外加电压时才… 扩散与漂移的动态平衡将…
定义：加正向电压，简称正偏
vI
习题2.4.5
应用电路举例
R +
D
D iD R
限幅
+
vO vI
R
iD
+ vO
+ vi
vO VREF
习题2.4.6
例2.4.2（习题2.4.12）
初步分析——依据二极管的单向导电性
左图 中图
D导通：vO = vI - vD D截止：vO = 0
D导通：vO = vD
D截止：vO = vI
D/V
iD/ A
硅二极管2CP10的V-I 特性
24
2.4 二极管基本电路及其分析方法
2.4.1 二极管V- I 特性的建模 2.4.2 模型分析法应用举例
讲课思路： 1、二极管电路的分析概述
2、二极管状态判断 3、等效电路（模型）分析法 4、应用电路分析举例
25
1、二极管电路的分析概述
整流
近似 估算
正向：
iD I S e vD /VT
iD I S
15
反向：
2.2.3 PN结的反向击穿
当PN结的反向电 压增加到一定数值时， 反向电流突然快速增加， 此现象称为PN结的反 向击穿。
热击穿——不可逆 电击穿——可逆 雪崩击穿 齐纳击穿
16
iD
VBR O
D
2.2.4 PN结的电容效应
它主要由杂质原子提供 由热激发形成
自由电子 ＝ 多子 空穴 ＝ 少子 空间电荷
杂质对半导体导电性的影响
掺入杂 质对本征半导体的导电性有很大 的影响，一些典型的数据如下:
1
T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度: n = p =1.4×1010/cm3 n=5×1016/cm3
2 掺杂后 N 型半导体中的自由电子浓度: 3 本征硅的原子浓度: 4.96×1022/cm3
VDD iD + iD
VDD
+ Vth rD
D
VD
D
D
I D VDD / R 0.1 mA
恒压模型 VD 0.7 V I D (VDD VD ) / R 0.03 mA 折线模型 Vth 0.5 V
rD 0.2 k
ID
VDD Vth 0.049 mA VD Vth I D rD 0.51 V R rD 32
(1) 势垒电容CB (2) 扩散电容CD
势垒电容示意图
扩散电容示意图
17
2.3 半导体二极管
2.3.1 半导体二极管的结构
PN结加上引线和封装 二极管 点接触型 按结构 分类
阳极 a
面接触型
平面型
阴极 k
2.3.2 二极管的伏安特性
2.3.3 二极管的参数
18
半导体二极管图片
面接触型
点接触型
动是靠相邻共价键中的价电 子依次充填空穴来实现的。
温度 载流子浓度
6
*半导体导电特点1：其能力容易受温度、光照等环境因素影响
温度↑→载流子浓度↑→导电能力↑
7
2.1.4 杂质半导体
P型半导体 掺入三价杂质元素（如硼） N型半导体 掺入五价杂质元素（如磷）
空穴 ＝ 多子 自由电子 ＝ 少子
27
首先，判断D的状态？
正向导通分析方法：
先静态（直流），后动态（交流）
2、二极管状态判断
(a)
R=10k
例1: 2CP1（硅），IF=16mA，
VBR=40V。求VD、ID。
R=10k
(b)
R=1k
(c)
(d)
R=10k
+ VI ID 10V
+
+ ID 20V
习题2.4.4 试判断图题2.4.4中 二极管导通还是截止， 为什么?
图题2.4.4(a)
29
（2.4.1 二极管V- I 特性的建模）
3、等效电路（模型）分析法
(1) 理想模型 (2) 恒压降模型 (3) 折线模型
VD = 0.7V（硅） VD = 0.2V（锗）
Vth = 0.5V（硅） Vth = 0.1V（锗） 30
D/V
0.2 0.4 0.6
VBR
D/V
②
Vth
反向击穿特性
③
40
iD/ A
iD/ A
硅二极管2CP10的V-I 特性
锗二极管2AP15的V-I 特性
注
意
1. 死区电压（门坎电压） Vth = 0.5V（硅） Vth = 0.1V（锗） 2. 反向饱和电流 硅：0.1A；锗：10A 3. PN结方程（近似）
D2
VCC
5V
I2
D2
36
解：(1)当V1=0V, V2=5V时,D1为正向偏置， V0=0V,此时 D2的阴极电位为5V，阳极为0V， 处于反向偏置，故D2截止。 (2)以此类推，将V1和V2 的其余三种组合及 输出电压列于下表：