二十 半导体与二极管Microsoft PowerPoint 演示文稿
合集下载
半导体二极管及基本电路PPT课件
• 基础知识 • 半导体二极管 • 二极管基本电路及分析方法 • 稳压二极管及电路分析方法
5
第5页/共71页
1.1 半导体的基础知识
一．半导体
• 按物体的导电性能，可将物体分为导体、绝缘 体和半导体三类。
① 导体：电阻率很低、电流易通过、导电性强的 物体。
② 绝缘体：电阻率很高、电流不通过、无导电能 力的物体。
• 一般情况下，锗管反向电流I R＞硅管I R反向电流。
27
第27页/共71页
综述：
• 1）二极管的 V—A 特性为非线性；
• 2）当 导通；
时，且 U D ＞U T ，则 D
• 3）当 -U BR ＜ U D ＜ U T ，有I R ≈0，则 D 截 止；
• 4）当
时，且 绝对值U R ＞ U
BR ，则反向击穿烧坏。
一、课程的性质及任务
• 1. 本课程是一门电子技术方面的入门技术基础课，是研究各种半导体器件、 电子线路及应用的一门学科。
• 2. 学生通过本课程的学习，掌握一些有关电子技术的基本理论、基本知识， 为今后进一步学习打下一定的基础。
1
第1页/共71页
• 二 研究对象
• 1.电子器件的特性、参数； • 2.电子线路分析的基本方法：即模拟电路和数字电路的分析方法。 • 3.有关应用。
由此得知： • 1）稳压管的 V—A 特性为非线性，且反向特性
很陡，； • 2）稳压管有导通、截止、击穿三个状态，常工作
于反向击穿状态。
35
第35页/共71页
二. 主要参数
1). 稳定电压 UZ
• DZ在正常工作下管子两端的电压，也就是它 的反向击穿电压。
2). 稳定电流 IZ
5
第5页/共71页
1.1 半导体的基础知识
一．半导体
• 按物体的导电性能，可将物体分为导体、绝缘 体和半导体三类。
① 导体：电阻率很低、电流易通过、导电性强的 物体。
② 绝缘体：电阻率很高、电流不通过、无导电能 力的物体。
• 一般情况下，锗管反向电流I R＞硅管I R反向电流。
27
第27页/共71页
综述：
• 1）二极管的 V—A 特性为非线性；
• 2）当 导通；
时，且 U D ＞U T ，则 D
• 3）当 -U BR ＜ U D ＜ U T ，有I R ≈0，则 D 截 止；
• 4）当
时，且 绝对值U R ＞ U
BR ，则反向击穿烧坏。
一、课程的性质及任务
• 1. 本课程是一门电子技术方面的入门技术基础课，是研究各种半导体器件、 电子线路及应用的一门学科。
• 2. 学生通过本课程的学习，掌握一些有关电子技术的基本理论、基本知识， 为今后进一步学习打下一定的基础。
1
第1页/共71页
• 二 研究对象
• 1.电子器件的特性、参数； • 2.电子线路分析的基本方法：即模拟电路和数字电路的分析方法。 • 3.有关应用。
由此得知： • 1）稳压管的 V—A 特性为非线性，且反向特性
很陡，； • 2）稳压管有导通、截止、击穿三个状态，常工作
于反向击穿状态。
35
第35页/共71页
二. 主要参数
1). 稳定电压 UZ
• DZ在正常工作下管子两端的电压，也就是它 的反向击穿电压。
2). 稳定电流 IZ
《半导体二极管》PPT课件 (2)
U
二极管方程：I IS (eUT 1)
式中： IS为反向饱和电流
量，
UT 是温度电压当
若|U| >> UT则 I ≈ 若- UIS>> UT U
则 I ISeUT
上页 下页 首页
三、二极管的主要参数
♥ 最大整流电流 IF
指二极管长期运行时， 允许通过管子的最大正向平均电流。
IF的数值是由二极管允许的温升所限定。 ♥ 最高反向工作电压 UR
第二节 半导体二极管
PN结及其单向导电性 二极管的伏安特性 二极管的主要参数 稳压管
下页 总目录
一、PN结及其单向导电性
1. PN结中载流子的运动
又称耗尽层，即PN结。
- - - - + +++ - - - - ++++ - - - - ++++
空间电荷区 扩散
漂移
内电场又称阻挡层，阻止扩散 运动，却有利于漂移运动。
- - - - ++++
+E U R
-
内电场
外电场削弱了内电场有利于扩 散运动，不利于漂移运动。
外电场
Uho - U
PN结处于正向导通(on)状态，正向等效电阻较小。
上页 下页 首页
☻ 加反向电压
空间电荷区
反向
称为反向接法或反向偏置 （简称反偏）
电流
- - - - + + ++ I - - - - ++++
cathode
阴极 对应N区
从管子的结构分：
二极管的符号
半导体二极管培训教程模版(PPT45张)
＋4
＋4
＋4
价
电
＋4
子
共
＋4
＋4
＋4
价
键
图1–1 硅和锗简化原子
结构模型
＋4
＋4
＋4
图 1 – 2 本征半导体共价键晶体结构示意图
共价键中的价电子由于热运动而获得一定的能量, 其 中少数能够摆脱共价键的束缚而成为自由电子, 同时必然
在共价键中留下空位, 称为空穴。空穴带正电, 如图 1-３所
示。
外加的正向电压有一部 分降落在PN结区，方向与 PN结内电场方向相反，削弱 了内电场。于是,内电场对 多子扩散运动的阻碍减弱， 扩散电流加大。扩散电流远 大于漂移电流，可忽略漂移 电流的影响，PN结呈现低阻 性。
图1－7 PN结加正向电压 时的导电情况
(2) PN结加反向电压时的导电情况
PN结加反向电压时的导电情况如图1－8所示。
图1－6 PN结的形成过程
二、 PN结的单向导电性
PN结具有单向导电性，若外加电压使电流从P区流到 N区， PN结呈低阻性，所以电流大；反之是高阻性，电 流小。
如果外加电压使PN结中： P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正 偏；
P区的电位低于N区的电位，称为加反向电压， 简称反偏。
(1) PN结加正向电压时的导电情况 PN结加正向电压时的导电情况如图1－7所示。
1.1.1 本征半导体
纯净晶体结构的半导体称为本征半导体。常用的半导 体材料是硅和锗, 它们都是四价元素, 在原子结构中最外层 轨道上有四个价电子。为便于讨论, 采用图 1-１ 所示的简 化原子结构模型。把硅或锗材料拉制成单晶体时, 相邻两个 原子的一对最外层电子(价电子)成为共有电子, 它们一方面 围绕自身的原子核运动, 另一方面又出现在相邻原子所属的 轨道上。即价电子不仅受到自身原子核的作用, 同时还受到 相邻原子核的吸引。于是, 两个相邻的原子共有一对价电子, 组成共价键结构。故晶体中, 每个原子都和周围的４个原子 用共价键的形式互相紧密地联系起来,如图１ - ２所示。
半导体二极管ppt课件
最新版整理ppt
3
形形色色的二极管
高频二极管
阻尼二极管
金属最封新装版整整理流ppt二极管
4
发光二极管
形形色色的二极管
最新版整理ppt
5
发光二极管
形形色色的二极管
最新版整理ppt
6
形形色色的二极管
最新版整理ppt
7
快 恢 复 二 极 管
最新版整理ppt
形形色色的二极管
肖 特 基 二 极 管
8
管加反向电压，反向电流很小。
当温度升高时，半导体中本征激发 UBR 增加，是少数载流子增多，故反向 B 电流增大，特性曲线向下降。
A
iD
D
C
o
uD
3 反向击穿特性
BA段称为反向击穿特性
当二极管外加反向电压大于一定数值时，反向电流 突然剧增，称为二极管反向击穿。
最新版整理ppt
16
半导体二极管
小结：二极管的伏安特性
硅正（向Si）特性曲≈线0.向5 左移，0反.6~向1 特性曲线向下<0移.1。
锗（Ge） ≈0.1
0.2~0.5
几十
最新版整理ppt
18
参数
半导体 二极管 的主要 参数
对器件性能的定量描述 器件使用的极限条件
两大类
最大整流电流IF 二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。 最大反向工作电压UR 管子使用时允许加的最大反向电压。
硅平面型二极管特点：结面积大的可用于大功率整流；结
面积小的，结电容大，适用于脉冲数字电路，作为开关管 使用。
最新版整理ppt
13
D
P
N
正向电流
R RW
V
半导体二极管公开课课件ppt
在同一片半导体基片上，分别制造P 型半导 体和N 型半导体，经过载流子的扩散，在它们 的交界面处就形成了PN 结。
阳极 阴极
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
2.半导体二极管的特性
思考：在电路中，串联进去一个二极管后，小灯泡是否发亮？ 二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二 极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这 种连接方式，称为反向偏置。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
接上电源之后的二极管
二极管的一种类型
二极管在日常的应用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.半导体二极管的结构
一个PN结加上相应的电极引线并用管壳封装 起来，就构成了半导体二极管，简称二极管。
思考：在电路中，串联进去一个二极管后，小灯泡是否发亮？ 将二极管的正极接在电源的正极，负极接在电源的负极， 二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置 。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
4.思考题
例1 二极管构成如图所示电路，设V1、V2均为理想二
极管，当输入电压UA、UB为分别未 0V 和5V 的不同 组合时，求输出电压 UO 的值。
阳极 阴极
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
2.半导体二极管的特性
思考：在电路中，串联进去一个二极管后，小灯泡是否发亮？ 二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二 极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这 种连接方式，称为反向偏置。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
接上电源之后的二极管
二极管的一种类型
二极管在日常的应用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.半导体二极管的结构
一个PN结加上相应的电极引线并用管壳封装 起来，就构成了半导体二极管，简称二极管。
思考：在电路中，串联进去一个二极管后，小灯泡是否发亮？ 将二极管的正极接在电源的正极，负极接在电源的负极， 二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置 。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
4.思考题
例1 二极管构成如图所示电路，设V1、V2均为理想二
极管，当输入电压UA、UB为分别未 0V 和5V 的不同 组合时，求输出电压 UO 的值。
半导体二极管及其基本电路ppt课件
二者产生的电流大小相等，方向相反。因此，在相对
平衡时，流过PN结的电流为0。
空穴空间电荷区ຫໍສະໝຸດ 耗尽层电子P区内电场
N区
精选ppt课件
20
PN结的形成
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。由于耗尽层的存在，PN结的 电阻很大。
不导电。只有在激发下，本征半导体才能导电。
精选ppt课件
6
3. 电子与空穴
当导体处于热 力 学 温 度 0K 时 ，
自由电子
空穴
束缚电子
导体中没有自由电
子。当温度升高或
共
受到光的照射时， 价电子能量增高，
+4
+4
价
键
有的价电子可以挣
脱原子核的束缚，
而参与导电，成为
+4
+4
自由电子。 这一现象称为本征激发，也称热激发。
第二章 半导体二极管及其基本电路
半导体基本知识 PN结及其特性 半导体二极管特性及其应用 稳压二极管
精选ppt课件
1
§2.1 半导体基础知识
2.1.1 概念
根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分 导体、绝缘体和半导体。
1. 导体：容易导电的物体。如：铁、铜等
2. 绝缘体：几乎不导电的物体。 如：橡胶等
精选ppt课件
10
2.1.3 杂质半导体
(1) N型半导体 (2) P型半导体
在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可 使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是 三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半 导体。
精选ppt课件
- 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)。
参考p182
关于二极管伏安特性曲线的分析： 分两大部分：A正向特性 死区 正向特性 B反向特性 反向截止区 反向击穿区
各部分的形状 意思 为什么 Oa段 较水平，贴近x轴，在x轴上方 意味着，U增，I不增。称为 死区 Ab段 较陡峭 意味着 U增，I也大增加了 OC段 较水平 贴近x轴，在x轴下方 意味着 U绝对值增加 I绝对值不 增加
锗管 ５特性：单向导电 正偏导通，反偏 截止。 ６代号：V
空穴：共价键后，还少一电子的空坐位。 好比一个空坐位。 自由电子：共价键后，还多出了一个电子。 好比没有坐位的电子。 电路图符号：
５伏安特性： 特性： 伏安特性：Iv=f（Uv） 伏安特性曲线：Iv=f（Uv）的函数 图象。如下图
P179§7.1与7.2半导体与二 极管
P179§7.1二极管
1半导体 导电能力介于导体与绝缘体之 间的元素。如硅，锗。 半导体特性：有光敏性，热敏性，杂敏性 三性。 为何半导体导电能力比金属差，比绝缘体 好？这是因为，半导体最外层电子是四个， 而金属最外层电子是一至三个，而绝缘体 最外层电子是五至八个。
２N型半导体:掺了五价元素，多了许多自 由电子，的半导体。 ３P型半导体：掺了三价元素，多了许多空 穴的的半导体。 ４PN结 一块半导体，左边做成N型，右这做成P型， 两型的交界区域。
PN结特点: 宽度会变的,有单向导电性 正偏:电路上正极接PN结的正极. （P极） 电路上负极接PN结的负极. （N极） 反偏:电路上正极接PN结的负极. （P极） 电路上负极接PN结的正极. （N极）
Hale Waihona Puke 作业： 1、什么叫半导体？半导体有什么
特性？半导体为什么导电性能比导 体差比绝缘体好？ 2、什么叫P型半导体？什么叫N型 半导体？ 3、什么叫PN结？ PN结有什么特 点？为什么有这个特点？ 4、什么叫正偏？什么叫反偏？
5、半导体与金属有什么区别？
半导体是温度增高，电阻率变小，
CD段： 形状陡峭 意味着U绝对值增加 I绝对值也大大增加了。此时称为 击穿了。
６参数
（１）最大整流电流
几何意义： 正向曲线中点的纵坐标。 （２）反向工作峰值电压 击穿电 压的1/2或2/3处。
几何意义，反向曲线水平段中点的横
坐标。 （３）反向饱和电流 反向饱和电流。 几何意义 反 向曲线水平段的纵坐标。
作业： 1.什么叫二极管？二极管的特性是 什么？ 2.默画一条二极管的伏安特性曲线， 在曲线上标出最大整流电流，反向 工作峰值电压，反向饱和电流三个 参数。试分析四段的形状，与意味。
而金属是温度增高，电阻率变大。 半导体同时存在着两种载流子：自 由电子和空穴。金属只有自由电子 一种载流子。
二· p185§7· ２· 3二极管的外特性：
１二极管：一种常见的具有单向导电
性的元件。 ２结构：一个PN结，两端各加一根导 线，装上玻璃外壳做成。 ３实物观看。
４种类：硅管