电子技术课程

ui
uR u D
D 3V
6 3
uo
0
2
t
uo / V
3 0 –6

2
t
例3：下图中，已知VA=3V， VB=0V， DA 、DB为 锗管(导通压降0.3V )，求输出端Y的电位, 并说明二 极管的作用。 解： DA优先导通，则
A B DA
VY=3–0.3=2.7V
DB
Y
R
DA导通后, DB因反偏而截止, 起隔离作用, DA起钳位作用, 将Y端的电位钳制在+2.7V。
理想二极管：死区电压=0 ，正向压降=0
导通压降: 硅管0.6~0.7V
导通压降:
I / mA
6 4 2
I / mA
锗管0.2~0.3V 正向特性
0.8
正向特性
– 80 – 40
200
0 0.4 0.8 U / V – 0.1
–0.1 0 0.4 –0.2
U/V
Baidu Nhomakorabea反向击 穿特性
– 0.2
死区电压
反向特性 锗管的伏安特性
–12V
§ 9.3 稳压二极管
稳压二极管是利用PN结反向击穿后具有稳压特性制 作的二极管，其除了可以构成限幅电路之外，主要用 于稳压电路。
I
+ U
稳压二极管的参数:
（1）稳定电压 UZ
（2）动态电阻
UZ
IZ UZ IZm
rZ
U Z I Z
曲线越陡，动 态电阻愈小， 电压越稳定。
（3）. 最大稳定电流 IZmax
例：设 DZ1 的 稳 定 电 压 为 6 V，DZ2 的 稳 定 电 压 为 12 V， 设 稳 压 管 的 正 向 压 降 为 0.7 V，则 输 出 电 压UO 等 于 （ ）。 (a) 18V (b) 6.7V (c) 30V (d) 12.7V
2k
+ -
30V
DZ1 DZ2
+
UO
-
小结：
2. P型半导体
+4 +4 +4
在硅或锗的晶体中 掺入少量的三价元
素, 形成P 型半导体
+4 +4 +3
负离子 硼原子
+4
P 型半导体中的载流子是:
1、自由电子。 少数载流子 2、空穴。 多数载流子
+4 +4
空穴 填补空位
+4
P 型半导体结构示意图
空穴是多数载流子 负离子 电子是少数载流子
§9.1.3 PN结及其单向导电性
漂移运动 P型半导体 －－ － － － － －－ － － － － －－ － － － － －－ － － － － 内电场E N型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
空间电荷区
PN结
扩散运动
内电场阻止扩散 ，有利于漂移
二、PN结的单向导电性
在常温下自由电子和空穴的形成
+4
+4
+4
成对消失
复合
+4 +4 +4
空 穴
自由电子 成对出现
+4
+4
+4
半导体中两种载流子: 自由电子和空穴 自由电子能导电
+4 +4 +4
空穴能导电
空穴导电的 实质是共价 键中的束缚 电子依次填 补空穴形成 电流。
+4 +4
电子移动方向 价电子填补空穴 空穴移动方向 +4 +4 +4
电子技术课程： 以放大电路分析为主，重在分析电路 模拟电子技术： 的外部特性，例如放大倍数，输入输 出阻抗等
数字电子技术： 以门电路和触发器为基本，重在分 析组合逻辑电路和时序逻辑电路的 功能
学习方法：抓住电路的宏观特征
第9章 二极管和晶体管 9.1 半导体的导电特性 9.2 二极管 9.3 稳压二极管 9.4 晶体管
+4
本征半导体的导电能力 取决于载流子的浓度。 外电场方向
9.1.2 N半导体和P型半导体
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。其原因是掺 杂半导体的某种载流子浓度大大增加。
N 型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体。 P 型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体。
1. PN 结正向偏置
PN 结加正向电压、正向偏置： P 区加正、N 区加负电压
空间电荷区变窄
P区
N区
_
I 内电场被削弱，多子 的扩散加强能够形成 较大的扩散电流。
内电场方向
R
E
2. 外加反向电压
多数载流子的扩散运动难于进行 外电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走 空间电荷区变宽 P区 N区
二极管的单向导电性：
PN结正向偏置，近似短路，有0.2～0.6的压降 PN结反向偏置，处于高阻状态，类似断路
1 . N 型半导体
在硅或锗的晶体中
掺入少量五价元素 正离子 磷原子
N 型半导体中的载流子: +4 +4 +4
1、自由电子。
多数载流子 2、空穴。 少数载流子
+4
+4 +5 多余价电子
+4
自由电子
+4 +4 +4
N 型半导体结构示意图 少数载流子 多数载流子
正离子
在N型半导中,电子是多数载流子, 空穴是少数载流子。
9.1.1 本征半导体
一、本征半导体的结构特点
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。
Si
本征半导体：完全纯净 的、晶体结构的半导体。
形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个， 构成稳定结构。
束缚电子 +4 +4表示除 去价电子 后的原子
+4
共价键：共 用电子对
+4
+4
在热力学温度零度和没有外界激发时,本征半导 体不导电。
§9.1 半导体的导电特性
依照导电性能，可以把材料分为导体、绝缘体和半导体。
导体有良好的导电能力，常见的有铜、铝等金属材料； 绝缘体基本上不能导电，常见的有玻璃、陶瓷等材料； 半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，常见的有硅(Si) 、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)等材料。
半导体具有不同于其它物质的特点。例如： • 当受外界热和光作用时，导电能力明显 变化。 • 往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电 能力明显改变。
硅管的伏安特性
1. 最大整流电流 IOM：最大正向平均电流 2. 反向工作峰值电压URWM 3. 反向峰值电流 IRM
例1：二极管半波整流
ui ui
RL
uo
t uo t
例2：下图是二极管限幅电路，D为理想二极管， ui = 6 sin t V, E= 3V,试画出 uo波形 。
R
ui / V

IR
少数载流子越过PN结 形成很小的反向电流
E
内电场方向 外电场方向
R
伏安特性
PN结的单向 导电性！！！
§9.2 半导体二极管
一、基本结构
二极管符号：
P
N
PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。 点接触型
触丝线 PN结
引线
外壳线
基片
面接触型
二、伏安特性
反向特性
–100 –50 600 400