电工电子技术第4章
电工与电子技术基础第4章三相供电电路及安全用电电子
4.2.2 Δ-Δ联接的三相电路
电源与负载都联接成三角形，用三条线路将其 相联，即构成—联接的三相三线制电路，如 图示。
每相负载的相电压等于线电压；流过负载的电流为相 电流，分别用IAB、IBC、ICA表示。由基尔霍夫电流定 律可知各相的线电流为对应的相电流之差，在三相电 路对称的情况下，由图示相量图的分析可得线电流与 相电流有效值关系
如果三相电路对称，则三相电路的视在功率为 S = 3UPIP =√3ULIL 在计算不对称三相电路的视在功率时，应注意由
于视在功率不满足能量守恒，所以 S SA的等效电阻R = 29， 等效感抗XL = 21.8，三相对称电源的线电压 UL=380V。求（1）电动机接成星形时的平均功率和 无功功率，（2）电动机接成三角形时的平均功率和 无功功率。
IL =√3IP=√3×10.47=18.13 A 电动机的平均功率
P=ULILcos
=380×18.13×cos36.9=9542.5 W =9.543 kW 电动机的无功功率
P=ULILsin = 380×18.13×sin36.9
=7164.7Var=7.165 kVar
由上例的计算结果可见，电动机接成 三角形比接成星形时，线电流、平均 功率与无功功率都大了三倍。实际中 较大功率的三角形联接电动机，为了 减小启动电流，启动时常把三角形变 为星形联接，启动以后再变回三角形。
如果三相电路对称，不论电路是星形联接还是三 角形联接，其三相电路的无功功率为
Q =3UPIPsin =√3ULILsin 其中 角仍为相电压与相电流的相位差。
4.4.3 视在功率
在三相电路中不论三相电路对称与否，其三相的 视在功率仍为
S P2 Q2
其中P为三相电路的平均功率，Q为三相电路的无 功功率。
电子电工学——模拟电子技术 第四章 双极结型三极管及发达电路基础
4.1 双极结型三极管BJT
(Bipolar Junction Transistor)
又称半导体三极管、晶 体管，或简称为三极管。
分类： 按材料分：硅管、锗管 按结构分：NPN型、PNP型 按频率分：高频管、低频管 按功率分：小功率、大功率
半导体三极管的型号
国家标准对半导体三极管的命名如下:
3 D G 110 B
c
e V VCE
VCC
V
VBE
也是一组特性曲线
实验电路
1.共射极电路的特性曲线
输入特性 :iB=f(vBE)|vCE=const
(1)VCE=0V时，发射结和集电结均正偏，输入特性相当于两个PN结并联
(2)VCE=1V时，发射结正偏，集电结反偏，收集电子能力增强，发射极发
射到基区的电子大部分被集电极收集，从而使得同样的VBE时iB减小。
ICEO (1 )ICBO 值愈大，则该管的 ICEO 也愈大。
３．极限参数
(1) 集电极最大允许电流 ICM
过流区
当IC过大时，三极管的值要 iC
减小。在IC=ICM时，值下降 ICM
到额定值的三分之二。
PCM = iCvCE
(2) 集电极最大允许耗散功率 PCM
将 iC 与 vCE 乘 积 等 于 规 定 的 PCM 值各点连接起来，可得 一条双曲线。
利用IE的变化去控制IC，而表征三极管电流控制作用的参 数就是电流放大系数 。
共射极组态连接方式
IE UBE
+ Uo
-
49 IC 0.98(mA)
IB
20( A)
共射极接法应用我们得到的结论：
１、从三极管的输入电流控制输出电流这一点看来，这两 种电路的基本区别是共射极电路以基极电流作为输入控制 电流。 ２、共基极电路是以发射极电流作为输入控制电流。
《电子电工技术》课件——第四章 三相电路
2
I 3I 30
L3
3
U 31
I
3
I 3
I
U 12
1
I 2 U
I
2 I 3
I L1
23
负载对称时三角形接法的特点
L1
U 31 L2 L3
I L1
U 12
I 1
I
L2
U I
23
L3
I 3
ZZ Z
I 2
每相负载电压=电源线电压
I 3I
l
p
各线电流滞后于相应各相电流30°
第三节 三相负载的功率 每相负载
定子 W2
•
V1 转子
三相电动势 分别称为U、V、W相或1、2、3相
e E sin t
1
m
e E sint 120
2
m
e E sint 240
3
m
Em sin( t 120)
E E0 1
E E 120 2
E3 E 120
三相电动势的特征： 大小相等，频率相同，相位互差120º
称为对称电动势。
e 2
3
L2
L3
L1
e 1
e
L2
2
L3
(2)三相负载
星形负载
Z
Z
Z
三角形负载
Z
Z
Z
(3)三相电路计算
负载不对称时：各相电压、电流单独计算。 负载对称时：电压对称、电流对称，只需计算一相。
电流其余按对称原则，相线电流的关系一一写出。
三相电路的计算要特别注意相位问题。
负载Y形接法
I I
l
P
负载Y形接法有中线时
《电工电子技术基础》第4章 三相交流电路
第4章 三相交流电路——三相负载的联结
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第4章 三相交流电路——三相负载的联结
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第4章 三相交流电路——三相负载的联结
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第4章 三相交流电路——三相负载的联结
[例题] 图中所示的对称三相电路中，端线阻抗 ZL 1 j1 ,负载
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第4章 三相交流电路——三相负载的联结
中性线电流
I&N I&A I&B I&C
(44 0 22 12011 120)A
[解] ⑴各相负载中流过的电流
IU
UU RU
220 0 5 0
A
44
0A
29 19 A
IV
UV RV
220 120 A 10 0
22
120 A
IW IU 120 IP 120
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第4章 三相交流电路——三相负载的联结
b.负载三相三线制联结
+
U NN
-
相电流 流过每相负载的电流
线电流 流过端线的电流
IU、IV、IW
特点 线电流=相电流
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第4章 三相交流电路——三相负载的联结
（1）负载三相三线制联结三相电路计算 等效电路图
(2)不对称负载三相四线制联接三相电路计算
三相电源对称，三相负载不对称， 各相负载中电流表达式：
IN IU IV IW 0
I
U
UU ZU
UP 0
ZU U
UP ZU
0 U
I
V
电子电工技术第四章 电路的暂态过程分析
设一阶线性电路中所求变量为 f (t) ，变量的初始值为 f (0 ) ，变量在过渡过程结束后的稳态值为 f () ，时间常
数为 ，则我们可直接写出全响应的表达式为
f (t)
f ' (t)
f "(t)
f () [ f (0 )
t
f ()]e
式中，f '(t) 和 f "(t) 分别表示全响应中对应齐次方程的解和对 应非齐次方程的特解。
uC
t
E(1 e
)
3(1
t
e 2106
)
3(1
e5105 t
)
三、RC电路的全响应
由电容元件的初始储能和外接激励共同作用所产生的电路
响应，称为RC电路的全响应。
在图示电路中，电容元件
已具有初始储能 uC (0 ) U0 ＜U S
当开关S在 t 0 时刻合向电路 ，根据KVL，列出t ≥ 0 的电路
0
从理论上讲电容二端的电压经过无限长时间才能衰减至零
，但在工程上一般认为换路后，经过4 ~ 5 时间过渡过程即结
束。如图所示曲线分别为 uC 、i 、uR 随时间变化的曲线。
uC,uR
i
U
uC
t
t
uR
-U
US R
例 4-3 在图中，开关S长期合在位置1上，当t 0 时把它
合在位置2上，求换路后电容元件上电压uC和放电电流 i 。
第一节 储能元件和换路定则
由于电路结构（例如电路的接通、断开、短路等）或参
数的变化而引起电路从一种状态转变到另一种状态称之为换路
。
当初始时刻无储能，电容、电感中储存的能量与任一时刻
电压与电流的关系为
《电工电子技术》习题 第4章
第4章三相电路【基本要求】掌握三相四线制中三相负载的正确联接。
了解中线的作用；掌握对称星形和三角形联接时相线电压、相线电流在对称三相电路中的相互关系；掌握对称三相电路电压、电流和功率的计算。
了解安全用电常识，触电方式及其防护、接地和接零保护以及静电防护与电气防火防爆。
【重点】对称三相负载星形、三角形联接的三相对称电路分析，相线电压、相线电流的关系以及三相电路功率的计算。
【难点】各电压、电流相位的确定以及非对称三相电路分析。
4.1 基本理论1. 三相正弦交流电由三相交流发电机产生，经升压变压器输送至电网，再输送到各地变电所，经降压后到用户。
由发电厂到电网将交流电压升高是为了降低电网传输时的功率损耗；由电网到用户的降压则是为了保障人身和设备的安全。
2. 由三条相线和一条中性线向用户供电的电源称三相四线制电源。
三相四线制电源可提供相、线电压两种电压，且U L=√3U P，线电压相位比对应相电压超前30º。
3. 负载接于三相电源时必须遵循两个原则：一是加于负载的电压必须等于负载的额定电压；二是尽可能使电源的三相负载对称。
根据此两项原则，三相负载可接成星形或三角形。
当负载的额定相电压等于电源相电压时，负载接成星形；当负载的额定相电压等于电源线电压时，负载接成三角形。
4. 负载作星形连接时，I L=I P，当负载对称或负载不对称作Y O（三相四线制）连接时，负载的相电压即电源的相电压，与电源的线电压U L间保持U L=√3U P、相位超前30º关系。
若负载不对称作Y形（三相三相制，无中线）连接时，则以上关系不存在。
可见，中线的作用是不论负载是否对称，可使三相负载的相电压保持对称。
5. 负载作三角形连接时，负载的相电压为电源的线电压，即U P=U L，当负载对称时，I L=√3I P、线电流相位滞后对应的相电流30º。
当负载不对称时，不存在上述关系。
6. 三相负载的有功功率和无功功率分别等于每相负载的有功功率和无功功率之和，即P=P A+P B+P CQ=Q A+Q B+Q CS=√P2+Q2C若负载对称时，则有如下计算公式P=3U P I P cosϕ=√3U L I L cosϕQ=3U P I P sinϕ=√3U L I L sinϕS=√P2+Q2=3U P I P=√3U L I L上式对星形联接和三角形联接的三相负载均适用。
电工与电子技术课后答案习题4(上篇第四章)
习题44-1 在题4-1图所示的电路中，电容元件原未储能。
① 求开关S 闭合后瞬间各元件上的电压、电流的初始值；② 求开关S 闭合后电路达到稳定状态各元件上的电压、电流的值。
解：①由于开关闭合前，电容元件未储能，故由换路定律可知，0)0()0(==-+C C u u 。
开关闭合后，电容元件相当短路，其等效电路如题4-1图（a ）所示，则在+=0t 时各电压、电流为A 66//312//)0(21===+R R E i A 46636)0()0(2121=⨯+=+=++i R R R iA 26633)0()0(2112=⨯+=+=++i R R R iV 12)0()0(21===++Eu u② 开关S 闭合后电路达到稳定状态时，电容元件相当于断路，其等效电路如题4-1图（b ）所示。
则当S 闭合后∞=t 时各电压、电流为 A 4312)()(11===∞=∞R E i i 0)(2=∞i V 12)(1==∞E u 0)(2=∞uE 题4-1图(a)+)0(2+题4-1图(b))(2∞)(∞CV 12)(==∞E u C4-2 求题4-2图所示电路中标明的各电流、电压的初始值及稳态值。
解: ① 求初始值：在开关S 断开之前电路处于稳定状态，电容相当于断路，电感相当于短路，其等效电路如题4-2图（a ）所示。
则-=0t 时电容两端的电压及电感中的电流为V 410406040)0(=⨯+=-C uA 101406010)0(=+=-L i由换路定律可知：V 4)0()0(==-+C C u u，A 101)0()0(==-+L L i i 那么开关S 断开的瞬间即+=0t 时，电容元件相当于恒压源，电感元件相当于恒流源，其等效电路如题4-2(b)所示。
根据节点电压法，A 和B 两点之间的电压为201601)0(20)0(6010+-+=++i u u C ABV 42016011012056010=+-+=则 0204420)0()0(=-=-=++C AB C u u i 题4-2图题4-2图（a）-=0题4-2图（b）+0+BV 2601014)2040()0()0(-=⨯-=+⨯-=++L AB L i u u ② 求稳态值：在开关S 断开后电路达到稳定状态时，电容相当于断路，电感相当于短路，等效电路如题4-2图(c)所示。
电工电子技术第四单元 自测练习测验题目与答案
1．地球磁场的北极（N极）位于地球的（）极附近。
选择一项：
a. 北极
b. 南极
2．下图所示变压器，已知原方绕组N1=300匝，R=8Ω，则从原方看入的电阻Ri是72Ω，则变压器副方绕组N2为（）。
选择一项：
a. 200匝
b. 300匝
c. 100匝
3．（）是利用电磁感应原理进行变换交流电压的一种器件。
选择一项：
a. 电动机
b. 变压器
c. 整流器
4．变压器初级绕组的输入功率会（）次级绕组的输出功率。
选择一项：
a. 等于
b. 大于
c. 小于
d. 可能小于也可能等于
1．异步电动机转子的转速可以大于或等于旋转磁场的转速。
选择一项：
对
错
2．三相异步电动机的三个单相绕组中三相对称正弦交流电的幅值相等，相位互差1500。
场的转速。
选择一项：
对
错
已知交流信号源的内阻为250欧姆，通过一个变压比可调的变压器接2.5欧姆的负载RL，当变压器初级的等效电阻等于信号源内阻时，信号源的输出功率最大，要使负载获得最大功率，问变压器的变压比应该是多少？
10
根据
，变压器初级的等效电阻
当变压器初级的等效电阻等于信号源内阻时，信号源的输出功率最大，所以：所以当变压比K=10时，负载将获得最大功率。
电工电子技术知到章节答案智慧树2023年汉中职业技术学院
电工电子技术知到章节测试答案智慧树2023年最新汉中职业技术学院第一章测试1.关于电压源和电流源下列说法正确的是（）。
参考答案:实际电压源可以用一个理想电压源与一个电阻串联的电路模型来表示;两种电源等效变换后，对外电路任一处的电流和电压没有影响，但对于电源内部来说是不等效的;实际电流源可以用一个理想电流源与一个电阻并联的电路模型来表示;只有实际电压源和电流源之间才能相互等效变换，理想电压源与理想电流源之间没有等效关系2.如图所示的电路图中，支路个数与网孔个数分别为（）。
参考答案:3，23. 2、下面电路图中的受控源属于是哪种（）。
电流控制的电流源4.如图所示的电路，受控电压源的电压和功率为（）参考答案:12V，36W5.电路中的三个基本元件中，电阻为耗能元件，电容和电感是两种有记忆功能的储能元件。
（）参考答案:对第二章测试1.在负载为纯电容元件的正弦交流电路中，电压u与电流i的相位关系是（）参考答案:u滞后i 90º2. 2.已知正弦电流的有效值相量为则此电流的瞬时值表达式是下列式中的（）参考答案:10√2 si n（ωt-45°）3.有一RLC串联电路，已知，端电压U=10V，则I＝（）A24.在正弦交流电路中，某负载的有功功率P=1000W，无功功率Q=577var，则该负载的功率因数为（）参考答案:0.8665.正弦交流电的最大值等于有效值的（）倍。
参考答案:第三章测试1.三相对称电路是指（）。
参考答案:三相电源和三相负载均对称的电路2.若要求三相负载中各相电压均为电源相电压，则负载应接成（）。
参考答案:星形有中线3.下列三项异步电动机启动方式中，功率损耗大的是（）。
定子串电阻减压启动4.三相对称电路中，负载作星形联接时，。
（）参考答案:错5.中线不允许断开，因此不能安装保险丝和开关。
（）参考答案:对第四章测试1.对于交流电机，下列哪种方法属于变转差率调速（）。
参考答案:转子回路中串入可调电阻2.用来表明电机、电器实际位置的图是（）。
电工电子技术知到章节答案智慧树2023年重庆科创职业学院
电工电子技术知到章节测试答案智慧树2023年最新重庆科创职业学院第一章测试1.对称三相电路中，三相正弦电压Y形连接，已知V，则应为（）。
参考答案:2.对称三相电源接对称△负载，线电流有效值为10A，则相电流有效值为（）。
参考答案:A3.储能元件的初始储能在电路中产生的响应（零输入响应）（）。
参考答案:仅有暂态分量4.几个电容、电阻、电感元件相串联，都消耗能量。
（）参考答案:对5.三相总视在功率等于总有功功率和总无功功率之和。
（）参考答案:错6.若电路中不含有独立激励源，则电路中就不会有电流和电压。
（）参考答案:对7.并联电路中，总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和。
（）参考答案:错8.用戴维南定理计算电路中的等效电阻时，独立电压源开路，独立电流源短路。
（）参考答案:错第二章测试1.314μF 电容元件用在 100Hz 的正弦交流电路中，所呈现的容抗值为（）。
参考答案:5.1Ω2.某电阻元件的额定数据为“1KΩ、2.5W”，正常使用时允许流过的最大电流为（）。
参考答案:50mA3.u＝－100sin（6πt＋10°）V超前i＝5cos（6πt－15°）A的相位差是（）。
参考答案:115°4.正弦量的三要素是指它的最大值、角频率和相位。
（）参考答案:错5.电抗和电阻的概念相同，都是阻碍交流电流的因素。
（）参考答案:错6.电阻元件上只消耗有功功率，不产生无功功率。
（）参考答案:对7.从电压、电流瞬时值关系式来看，电感元件属于动态元件。
（）参考答案:对8.无功功率的概念可以理解为这部分功率在电路中不起任何作用。
（）参考答案:错9.几个电容元件相串联，其电容量一定增大。
（）参考答案:错10.单一电感元件的正弦交流电路中，消耗的有功功率比较小。
（）参考答案:错第三章测试1.半导体二极管的主要特点是具有（）。
参考答案:单向导电性2.二极管导通的条件是加在二极管两端的电压（）。
参考答案:正向电压大于PN结的死区电压3.电路如图所示，二极管D为理想元件，US=5V，则电压uO= （）。
电工电子技术基础单元测试第四章 自测题-三相交流电路
Z Z1 Z2 四、计算题
1. 如图所示电路中，已知对称三相电源的线电压为 380V，负载 Z1=4+j3Ω， Z2=-j9Ω，求电流表 A1 和 A2 的读数及三相负载所吸收的总功率。
[解] 所示的电路为三相交流电 Y 型和△型连接对称负载电路，A1 电流表的读数
弦电流 i 6sin(t 30 ) A 的最大值相量式（极坐标式）（ ）。
2. 三相交流电路中采用三角形联接时，线电压与相电压关系式为（ ）。 3. 三相交流电路中采用星形联接时，线电流与相电流关系式为（ ）。 三、选择题 1. 三相电源星形联接时，线电压与相电压之间的关系是（ ）。 A. UL= 3 UP
因 Z2 为纯电容电路，不消耗三相交流电路的功率，图 2.41 所示的电路只有
Z1 负载有消耗三相交流电路的功率，根据计算三相交流电路的关系式可得
P 3I 2 R 3[ U ]2 R 3 ( 220)2 4 23.232KW
| Z1 |
5
3
B. UP = 3 UL
C. UL= 2 UP D. UP= 2 UL 2. 三相电源星形联接时，线电流与相电流间的关系是（ ）。 A. IL =IP
B. IP = 3 IL
C. IL= 2 IP D. IP= 2IL 3. 三相电源三角形联接时，线电流与相电流之间的关系是（ ）。
1
A. IL = 3 IP B. IP = 3 IL C. IL= 2 IP D. IP= 2 IL 4. 三相电源三角形联接时，线电压与相电压之间的关系是（ ）。 A. UL =UP B. UP = 3 UL C. UL= 2 UP D. UP= 2 UL 5. 图示为三相负载的（ ）形连接。
电工电子技术第4章三相异步电动机
T
临界转差率sm
讨论
Tmax
（1）Tmax与电源电压U1的平方成正比，但sm（临界转 速nm ）与U1无关 n a 过载系数
U K 2 X 20
Tmax
2 1
R2 sm X 20
TN
nm
0.8U1
U1
b
过载系数是表示电动机稳定运 行的重要数据,同时也表示了 电动机容许的短时过载运行能 0 力
U U1 U
iU
U1
V W
W1
iV iW
V1
V W
iV W1
iW
V1
相序U-V-W
相序U-W-V
改变电动机的旋转方向
12
（三）旋转磁场的转速 同步转速n1---r／min（每分钟的转数）
以上分析的是二极旋转磁场（磁极对数 p=1），交流电 变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周
交流电频率f1=50Hz，则 同步转速 n1 =50×60=3000r／min。
36
3.最大电磁转矩Tmax 最大电磁转矩Tmax 机械特性临界点所对应的电磁转矩, 又称临界转矩，所对应的转差率称为临界转差率sm Tmax是在一定的电源电压U1 下电动机能够提供的最大电 磁转矩 最大电磁转矩Tmax
n a
nm
b
Tmax
U K 2 X 20ห้องสมุดไป่ตู้
R2 sm X 20
2 1
0
c
Tm
n=n1 Sm
0
S
理想空载 ①以最大电磁转矩Tm对应的转差率Sm为界,分为具有不 同特性的两段 稳定运行区 0b段 非稳定运行区 ba段
（ 0＜S＜Sm ） （ S＞Sm ） 特性 T ∝S 特性 S↑→T↓
《电工与电子技术基础》第4章半导体器件习题解答
第4章半导体器件习题解答习题4.1计算题4.1图所示电路的电位U Y 。
（1）U A =U B =0时。
（2）U A =E ，U B =0时。
（3）U A =U B =E 时。
解：此题所考查的是电位的概念以及二极管应用的有关知识。
假设图中二极管为理想二极管，可以看出A 、B 两点电位的相对高低影响了D A 和D B 两个二极管的导通与关断。
当A 、B 两点的电位同时为0时，D A 和D B 两个二极管的阳极和阴极（U Y ）两端电位同时为0，因此均不能导通；当U A ＝E ，U B ＝0时，D A 的阳极电位为E ，阴极电位为0（接地），根据二极管的导通条件，D A 此时承受正压而导通，一旦D A 导通，则U Y ＞0，从而使D B 承受反压（U B ＝0）而截止；当U A ＝U B ＝E 时，即D A 和D B 的阳极电位为大小相同的高电位，所以两管同时导通，两个1k Ω的电阻为并联关系。
本题解答如下：（1）由于U A ＝U B ＝0，D A 和D B 均处于截止状态，所以U Y ＝0；（2）由U A ＝E ，U B ＝0可知，D A 导通，D B 截止，所以U Y ＝Ω+Ω⋅Ωk k E k 919＝109E ；（3）由于U A ＝U B ＝E ，D A 和D B 同时导通，因此U Y ＝Ω+Ω×⋅Ω×k k E k 19292＝1918E 。
4.2在题4.2图所示电路中，设VD 为理想二极管，已知输入电压u I 的波形。
试画出输出电压u O 的波形图。
题4.1图题4.2图解：此题的考查点为二极管的伏安特性以及电路的基本知识。
首先从（b）图可以看出，当二极管D 导通时，电阻为零，所以u o ＝u i ；当D 截止时，电第4章半导体器件习题解答阻为无穷大，相当于断路，因此u o ＝5V，即是说，只要判断出D导通与否，就可以判断出输出电压的波形。
要判断D 是否导通，可以以接地为参考点（电位零点），判断出D 两端电位的高低，从而得知是否导通。
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2020/11/22
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电工电子技术
4.1 PN结和二极管
4.1.1. 半导体的导电特性
1. 概念 ⑴半导体 导电能力介乎于导体和绝缘体之间。
如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。
⑵影响半导体导电能力的因素
温度↑→导电能力↑ 如：热敏元件
光照↑→导电能力↑ 如：光敏元件
掺杂↑→导电能力 如：P型、N型半导体。
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⑷理想二极管的开关特性
正向导通 + -
UD 0
反向截止 - +
ID 0
UD 0 ID 0
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第4章 常用半导体器件
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模 块 2 —— 模拟电子技术
第4章 常用半导体器件 第5章 基本放大电路 第6章 集成运算放大器 第7章 直流稳压电源
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第4章 常用半导体器件
4.1 PN结和半导体二极管 4.2 特殊二极管 4.3 半导体三极管 4.4 绝缘栅型场效应晶体管
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第4章 常用半导体器件
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本章要求：
1. 理解PN结的单向导电性，三极管的电流分 配和电流放大作用；
2. 了解二极管、稳压管和三极管的基本造、工 作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；
3.会分析含有二极管的电路。 4. 了解场效应管的电流放大作用、主要参数的 意义。
掺杂——纯净的半导体中掺入微量的某些杂质，
会使半导体的导电能力明显改变。
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⑶ 常用的半导体材料
锗 Ge
硅 Si
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Ge
Si
2-8-18-4
2-8-4
硅和锗为四价元素，最外层有四个价电子
价电子
最外层 八个电 子的稳 定结构
2.本征半导体
纯净的、具有晶体结构的半导体
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硼B
5
B
2-3
si
si
B-
si
P型半导体
硅晶体中掺硼出现空穴
多数载流子数目由掺杂浓度确定 结论： 少数载流子数目与温度有关. 温度↑→少子↑
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4.1.2 PN结
PN结
1. PN结
Pபைடு நூலகம்
N
同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和N型半导 体，在它们的交界面处形成的特殊区域。
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磷P 15
p
2-8-5
多余电子
示意图
si
si
++ ++ ++ ++
P+
si
N 型半导体
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硅晶体中掺磷出现自由电子
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⑵ P型半导体（空穴半导体）
本征半导体中掺入微量的三价元素硼
多数载流子——空穴 特点： 少数载流子——自由电子
示意图
空穴
－－ － －
－－ － －
⑷ 复合 自由电子与空穴相遇
si
si
自 由 电 子
复合使自由电子和空穴成对减少
在一定温度下，热激发和复合处于动平衡状态。
半导体中的载流子数目一定。
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3.杂质半导体 ⑴ N型半导体（电子半导体）
本征半导体中掺入微量的五价元素磷
多数载流子——自由电子 特点： 少数载流子——空穴
P
N
2. PN结的形成 － － － － + + + +
P区和N区的载
－－ － － + + + +
流子浓度不同
- 自建电i 场 +
N区 电子 P区
由载流子的浓度差→多子扩散 P区 空穴 N区
正负离子显电性→建立空间电荷区→形成内电场 i
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反对多子扩散
-
μA
+
原因：
o 、 i方向一致，使PN结变宽，由少数
载流子形成很小的反向电流。
结论：
PN结反 向截止，反向电流小、反向电阻大。
I反 0 R反
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4.1.3 半导体二极管
1. 基本结构及符号
阳极 阳极 阳极
阳极
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D
阴极 阴极 阴极
阴极
符 号 点接触型 面接触型
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2. 伏安特性
⑴ 正向特性 0.2V（锗管）
死区电压 = 0.5V（硅管） UBR 导通后管压降：
I +U
o UD
0.2~0.3V （锗管） UD = 0.6~0.7V （硅管）
- + 死区
⑵ 反向特性
UBR —— 反向击穿电压
U 反 UBR 时，I反 0，二极管反向截止
U反 UBR 时，I反急剧增加，二极管反向 击穿
I E
i o
+
mA
-
电流大（mA级）
原因：
o i ，使PN结变窄，由多数载流子
形成较大的正向电流。
结论：
PN结正向导通，正向电流大、正向电阻小。
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⑵ PN结反向截止
PN结变宽
现象：
灯不亮、 电流很小（μA级）
- P - +N +
E
I反 0
i o
si
si
⑴共价键
共价键结构稳定 导电能力很弱
共价键内的 价电子对
si
si
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⑵ 本征激发（热激发）
温度升高、光照增强使价电子
摆脱原子核的束缚 本征激发成对产生
自由电子
si
⑶ 两种载流子 空穴
半导体中有自由电子
si
空
和空穴两种载流子
穴
本征半导体两端外加电压时，将出现两 部分电流，电子流和空穴流。
→内电场 i 有利少子漂移
扩散 = 漂移 动平衡
→空间电荷区宽度确定→PN结形成
P PN结 N
－+
－+
-
+
自建电i 场
PN结——空间电荷区
PN结也称为高阻区、耗尽层
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3.PN结的单向导电性 PN结变窄
⑴ PN结正向导通
现象： 灯亮、
+ P - +N -
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⑶ 温度对二极管的影响
① 温度升高二极管
正向压降减小
温度↑→载流子↑→
UBR
→导电能力↑→等效电阻↓→
→正向压降UD ↓
75C
T 1C UD 2mV
②温度升高二极管反向电流增大
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I 20C
ID
oU D UD U
温度↑→少数载流子↑→反向电流↑ 温度每升高10° C。反向电流增大一倍。
外形
点接触型：结面小、结电容小，适用高频小电流场合。
如：检波电路、数字开关电路
面接触型：结面大、结电容大，用在低频电路
如：整流电路
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半导体二极管图片
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半导体二极管图片
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