工程类半导体二极管与三极管PPT教学课件
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第四单元半导体二极管和三极管优秀课件
扩散和漂移这一对 相反的运动最终达到 动态平衡，空间电荷 区的厚度固定不变。
形成空间电荷区浓度差
多子的扩散运动，在中间位置进行复合
扩散的结果使空间 电荷区变宽
空间电荷区也 称 PN 结
2、扩散运动和漂移运动的动态平衡
扩散强
内电场增强
漂移运动增强
两者平衡
PN结宽度基本稳定
3、PN结的单向导电性
加正向电压（正向偏置）
P接正、N接负
P 区 空间电荷区变窄
N区
－－－－ －－ + + + + + +
内电场
－－－－ －－ + + + + + +
－－－－ －－ + + + + + +
内电场
IF
外电场
+–
R
多子扩散加强 大的扩散电流
PN 结加正向电压时，正向电流较大，正向电阻 较小，称PN结处于导通状态。
加反向电压（反向偏置）
+ 44
共价健
S
S
i
i
最外层轨道上的四个电子称为价电子。
单晶硅中的共价健结构
所有的价电子都被共价键束缚，不会成为自由电子
自由电子浓度决定导电能力
价电子结合成共价键，他们既不像导体那样容易挣脱 原子核的束缚，也不像绝缘体那样束缚很紧
因此本征半导体的导电能力很弱，接近绝缘体。
3、本征激发和空穴自导由电电子
第四单元半导体二 极管和三极管
下面图片中各是什么？它们可以导电么？
半导体：导电能力介乎于导体和绝缘体之间的 物质。
第一节 半导体的基础知识
二极管及三极管课件
详细描述
开关电路是利用三极管的开关特性实现对电路的通断控制， 广泛应用于各种电子设备和自动化控制系统中。
原理
当三极管基极电流达到一定值时，三极管导通，相当于开 关接通；当基极电流减小到一定值时，三极管截止，相当 于开关断开。
电路特点
开关电路通常由电源、输入信号源、三极管、负载等部分 组成，通过合理配置各部分参数，实现开关的快速、可靠 切换。
THANKS
感谢观看
振荡电路
输入 标题
详细描述
总结词
原理
电路特点
05
二极管与三极管的比 较
CHAPTER
工作原理的比 较
总结词
详细描述
特性的比 较
总结词 详细描述
应用场景的比较
总结词
由于工作原理和特性的差异，二极管和 三极管的应用场景也有所不同。
VS
详细描述
二极管主要用于整流、开关、稳压等电路 中，例如电源电路中的整流二极管。而三 极管则主要用于放大电路中，例如音频放 大器中的音频三极管。此外，三极管还可 以用作开关，但此时通常使用专门的开关 三极管。
二极管的类型
全面详尽
二极管有多种类型，包括硅二极管、锗二极管、肖特基二极管、PIN二极管等。每种类型的二极管都有其特定的应用和特性。
二极管的特性
02
三极管基 础
CHAPTER
三极管的工作原理
01
02
电流放大
电压控制
03 半导体材料
三极管的类型
NPN型
达林顿管
由两个N型和P型半导体组成，集电极 和基极之间为NP结，发射极和基极之 间为PN结。
二极管及三极管课件
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半导体二极管和三极管-PPT精品文档
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自由电子
本征半导体的导电机理 当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出 现两部分电流 (1)自由电子作定向运动 电子电流 (2)价电子递补空穴 空穴电流 自由电子和空穴都称为载流子。 自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复 合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态 平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。 注意： (1) 本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差； (2) 温度愈高， 载流子的数目愈多,半导体的导电性 能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。
+ + + + + + + + + + + +
+ + + + + +
－ － － － － －
+ + + + + +
扩散和漂移 这一对相反的 运动最终达到 动态平衡，空 间电荷区的厚 度固定不变。
浓度差 形成空间电荷区
多子的扩散运动 扩散的结果使 空间电荷区变宽。
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14.2.2 PN结的单向导电性
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2. PN 结加反向电压（反向偏置） P接负、N接正
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + +
动画
P
内电场 外电场
自由电子
本征半导体的导电机理 当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出 现两部分电流 (1)自由电子作定向运动 电子电流 (2)价电子递补空穴 空穴电流 自由电子和空穴都称为载流子。 自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复 合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态 平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。 注意： (1) 本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差； (2) 温度愈高， 载流子的数目愈多,半导体的导电性 能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。
+ + + + + + + + + + + +
+ + + + + +
－ － － － － －
+ + + + + +
扩散和漂移 这一对相反的 运动最终达到 动态平衡，空 间电荷区的厚 度固定不变。
浓度差 形成空间电荷区
多子的扩散运动 扩散的结果使 空间电荷区变宽。
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14.2.2 PN结的单向导电性
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2. PN 结加反向电压（反向偏置） P接负、N接正
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + +
动画
P
内电场 外电场
二极管和三极管原理ppt课件
37
① N沟道结型场效应管
基底:N型半导体
D（drain）
两边是P区
G（grid）
N PP
D G
D G
S
S
S（source）
精导品pp电t 沟道
38
② P沟道结型场效应管
D（drain）
G（grid）
P NN
S（source）
精品ppt
D G
D G
S
S
39
工作原理（以P沟道为例）
① 栅源电压UGS对导电沟道的影响
14
+
Si
Si
B
BSi
Si
Si
Si
空穴
掺硼的半导体中，空穴的数目远大于自由电子的数目。空
穴为多数载流子，自由电子是少数载流子，这种半导体称为空 穴型半导体或P型半导体
一般情况下，掺杂半导体中多数载流子的数量可达到少数
载流子的1010倍或更多精。品ppt
15
二、半导体二极管
精品ppt
16
PN 结的形成
精品ppt
26
由于少数载流子数量很少，因此反向电流不大，即 PN结呈现的反向电阻很高。 （换句话说，在P型半导 体中基本上没有可以自由运动的电子，而在N型半导体 中基本上没有可供电子复合的空穴，因此，产生的反向 电流就非常小。）
值得注意的是：因为少数载流子是由于价电子获 得热能(热激发)挣脱共价键的束缚而产生的，环境温度 愈高，少数载流子的数目愈多。所以温度对反向电流的 影响很大。
在金属导体中只有电子这种载流子，而半导体中存在空
穴和电子两种载流子，在外界电场的作用下能产生空穴流和
电子流，它们的极性相反且运动方向相反，所以，产生的电
半导体二极管和三极管精选PPT课件
硅原子
+4
空穴
+4
硼原子
+4
电子空穴对
空穴
+4 +4
P型半导体
－ － －－
+3 +4
－ － －－
－ － －－
+4 +4
受主离子
多数载流子—— 空穴 少数载流子——自由电子
杂质半导体的示意图
多子—空穴
多子—电子
P型半导体
N型半导体
－ － －－
++ + +
－ － －－
++ + +
－ － －－
++ + +
3. PN结的伏安特性曲线及表达式
根据理论推导，PN结的伏安特性曲线如图
反向饱和电流 反向击穿电压
IF（多子扩散） 正偏
反偏
反向击穿
IR（少子漂移）
电击穿——可逆 热击穿——烧坏PN结
14.3 半导体二极管
结构
二极管 = PN结 + 管壳 + 引线
符号
P
+
阳极
N
-
阴极
二极管按结构分三大类：
(1) 点接触型二极管
束缚电子
+4
+4 +4
+4
空穴
+4 +4
自由电子
+4
+4 +4
当温度升高或受到 光的照射时，束缚 电子能量增高，有 的电子可以挣脱原 子核的束缚，而参 与导电，成为自由 电子。
自由电子产生的 同时，在其原来的共 价键中就出现了一个 空位，称为空穴。
第三讲半导体二极管和三极管ppt课件
电子
EB
电子
电子 电子
电子 电子 电子
N
电子
电子
电子
IE
IC
电子流向电源正 极形成IC
集电区收集电子 电子在基区的 扩散与复合
发射区向基 区扩散电子
电源负极向发射 区补充电子形成 发射极电流IE
R C
EC
特性曲线和主要参数
输入特性曲线
IB = f (UBE ) UC E = 常数
UCE≥1V
场效应管
3、光电二极管
（1〕结构与工作原理:光电二极管又叫光敏二极管， 它是一种将光信号转化为电信号的器件。
光电二极管工作在反偏状态下，当无光照时，与普 通二极管一样，反向电流很小，称为暗电流。当有 光照时，其反向电流随光照强度的增加而增加，称 为光电流。
(a)图形符号
(b)特性曲线
半导体三极管
半导体三极管BJT ： (双极型三极管，晶体三极管） Bipolar Junction Transistor
N
N+
+
G
P型硅衬底
B 结构图
D
B
S 电路符号
漏极〔D）
栅极〔G）
P+
P+
N沟道
三个电极 源极 （S） 栅极 （G） 漏极 （D）
源极〔S）
N沟道结型管
导电沟道连通 源极S和漏极D
D G
S
箭头方向指 向管内—— N沟道
工作原理
栅源电压对导电沟 道的控制作用
(1) UGS =0
SiO2
D与S之间是两个PN结 反向串联，无论D与S 之间加什么极性的电 压，漏极电流均接近 于零。
常温下，反向-2饱0 和电流 很小.当PN结温度升高时， 反向电流明显-4增0 加。
最新第2讲 二极管、三极管PPT课件
iB
1. 分别分析uI=0V、5V时T是工作在截止状态还是导通状态； 2. 已知T导通时的UBE＝0.7V，若uI=5V，则β在什么范围内T 处于放大状态?在什么范围内T处于饱和状态？
讨论二
2.7
ΔiC
PCMiCuCE
uCE=1V时的iC就是ICM
iC
iB
UC E
U（BR）CEO
由图示特性求出PCM、ICM、U （BR）CEO 、β。
讨论一
判断电路中二极管的工作状态，求解输出电压。
判断二极管工作状态的方法？
讨论二
1. V＝2V、5V、10V时二极管中
的直流电流各为多少？
2. 若输入电压的有效值为5mV，
则上述各种情况下二极管中的交
ID
流电流各为多少？ V＝5V时，
rd
uD iD
UT IDQ
Q uD=V-iR
ID
V
UD R
V 较小时应实测伏安 特性，用图解法求ID。
直流电流 放大系数
IC
IB
iC
iB
ICEO(1)ICBO
交流电流放大系数
穿透电流 集电结反向电流
为什么基极开路集电极回 路会有穿透电流？
三、晶体管的共射输入特性和输出特性
1. 输入特性
iBf(uBE )UCE
为什么像PN结的伏安特性？ 为什么UCE增大曲线右移？ 为什么UCE增大到一定值曲 线右移就不明显了？
一、晶体管的结构和符号
为什么有孔？
小功率管
中功率管
大功率管
多子浓度高
多子浓度很 低，且很薄
面积大
晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
二、晶体管的放大原理
放大的条 uuC BB E 件 U 0， o（ n 即 u发 CE射 uB（ E结集 正电 偏结 ）反偏）
1. 分别分析uI=0V、5V时T是工作在截止状态还是导通状态； 2. 已知T导通时的UBE＝0.7V，若uI=5V，则β在什么范围内T 处于放大状态?在什么范围内T处于饱和状态？
讨论二
2.7
ΔiC
PCMiCuCE
uCE=1V时的iC就是ICM
iC
iB
UC E
U（BR）CEO
由图示特性求出PCM、ICM、U （BR）CEO 、β。
讨论一
判断电路中二极管的工作状态，求解输出电压。
判断二极管工作状态的方法？
讨论二
1. V＝2V、5V、10V时二极管中
的直流电流各为多少？
2. 若输入电压的有效值为5mV，
则上述各种情况下二极管中的交
ID
流电流各为多少？ V＝5V时，
rd
uD iD
UT IDQ
Q uD=V-iR
ID
V
UD R
V 较小时应实测伏安 特性，用图解法求ID。
直流电流 放大系数
IC
IB
iC
iB
ICEO(1)ICBO
交流电流放大系数
穿透电流 集电结反向电流
为什么基极开路集电极回 路会有穿透电流？
三、晶体管的共射输入特性和输出特性
1. 输入特性
iBf(uBE )UCE
为什么像PN结的伏安特性？ 为什么UCE增大曲线右移？ 为什么UCE增大到一定值曲 线右移就不明显了？
一、晶体管的结构和符号
为什么有孔？
小功率管
中功率管
大功率管
多子浓度高
多子浓度很 低，且很薄
面积大
晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
二、晶体管的放大原理
放大的条 uuC BB E 件 U 0， o（ n 即 u发 CE射 uB（ E结集 正电 偏结 ）反偏）
半导体器件-二极管-三极管(精选)PPT共92页
半导体器件-二极管-三极管 （精选）
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
第9章、半导体二极管和三极管分解PPT课件
40A
EC=UCC
(1-45)
1 3
20A
IB=0
6
9
12 UCE(V)
U CE
0，IC
U CC RC
第45页/共59页
9.4.3 特性曲线
IC
（2）输出特性：当基极电流IB为 常数时，集电极电流IC与集— 射极电压UCE之间的关系曲线。
IC(mA ) 4
RB 100A
RC
IB
+
+ UBE _
UCE
(1-27)
第27页/共59页
例：二极管的应用：
图中，输入端A的电位为+3V，B的 电位为0V。 求：输出端Y的电位VY。 电阻R接 负电源-12V。
+3V DA A
0V B
DB
Y R
解：
因为A端电位比B端电位高，所以，DA优先导通。 若忽略二极管的正向导通压降，则
VY = +3V 当DA导通后，DB上加的是反向电压，因而截止。
(1-40)
1
第40页/共59页
9.4.2 电流分配和放大原理
IC
mA IB
C
B
A
T
E
EC
RB
V
UBE mA
V
UCE
IE
EB
实验线路
实验结论：
2、 IC β • IB
ΔIC β • ΔIB
晶体管的电流 放大作用
β — —静态电流（直流）放大系数
(1-41)
— —动态电流（交流）放大系数 常用代替
第41页/共59页
9.4.2 电流分配和放大原理
IC
mA IB
C
半导体二极管三极管幻灯片PPT
2. PN 结的单向导电性
(1) 外加正向电压
P区
外电场驱使P空区间的电空N荷穴区区进变电入窄子空进间入空间电荷区 电荷区抵消一局部负抵空消间一电局荷部正空间电荷
N区
I
内电场方向
扩散运动增强，形 成较大的正向电流
外电场方向
E
R
2. 外加反向电压
外电场驱使多空数间载电流荷子区的两扩侧散的运空动穴难和于自进由展电子移走 空间电荷区变宽
本征半导体中自由 电子和空穴的形成
在外电场的作用下，
自由电子逆着电场方向定 向运动形成电子电流。带
电子移动方向
正电的空穴吸引相邻原子
中的价电子来填补，而在
Si
Si
Si
该原子的共价键中产生另
一个空穴。空穴被填补和 相继产生的现象，可以看
着电场方向移动，
形成空穴电流。
空穴移动方向 外电场方向
9.1.1 本征半导体
本征半导体就是完全纯洁的、具
共价键
自由电子 空穴
有晶体构造的半导体。
用得最多的半导体是硅或锗,它
们都是四价元素。将硅或锗材料提纯
Si
Si
并形成单晶体后，便形成共价键构造。
在获得一定能量(热、光等)后，少量
Si
Si
价电子即可挣脱共价键的束缚成为自
由电子，同时在共价键中就留下一个 空位，称为空穴。自由电子和空穴总 是成对出现，同时又不断复合。
P区
N区
IR
少数载流子越过 PN 结 形成很小的反向电流
内电场方向 外电场方向
E
R
返回
9.2 半导体二极管
9.2.1 根本构造
将 PN 结加上相应的电极引线和管壳，就成为半导体二极 管。按构造分，有点接触型和面接触型两类。
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图2.4 光电三极管的等效电路与电路符号
图2.5 光电耦合器电路符号
2．光电耦合器
3．晶闸管 （1）单向晶闸管
A. 内部结构
B. 工作原理 A A χχχ
G K
KA G
G
K
（a）
(b)
(c)
图2.6
a
单向晶闸管外形及电路符号
•I
R
5•
•1 0•0
••A
′
• 0.2
•5 •0-.6
•A
0.4 0.8
•uv /V
•C
′
• 5•
•
•D •D
′
• •（μA • ）•
• •
图1.7 二极管伏安特性曲线 •
•
1．正向特性 2．反向特性 3．反向击穿特性 4．温度对特性的影响
1.2.3 半导体二极管的主要参数
1．最大整流电流IF 2．最大反向工作电压URM
60 uCE= 0
40
20
uCE≥ 1V
ic /mA
饱和区
100μA 4
80μA
3
放
60μA
2
大
40μA
区 1
20μA iB=0μA
0.2 0.4 0.6 （a）
0.8 uBE /v
2
4
6
（b）
8
10
截止区
uCE /v
图2.3 三极管的特性 曲线
2．输出特性曲线 (1)放大区
(2) 饱和区 (3) 截止区
图 1.1硅、锗原子结构模型及共价键结构示意图
1.1.2 杂质半导体 1．N型半导体 2．P型半导体
＋4
＋4
＋4
＋4
＋5
＋4
＋4
＋4
＋4
磷原子 自由电子
电子一空穴对
图1.2 N型半导体的结构
空穴
＋4
＋4
＋4
＋4
＋3
＋4
硼原子
＋4
＋4
3. PN结的形成 P区
＋4
电子一空穴对
图1.3 P型半导体的结构
第1章 半导体二极管及其应用电路
本章重点内容 l PN结及其单向导电特性 l 半导体二极管的伏安特性曲线 l 二极管在实际中的应用
1.1 PN结
1.1.1 本征半导体
＋4
＋4
＋4
价电子
＋4
＋4
c
＋4
＋4
b
＋4
＋4
a
＋4
共价键的两 个价电子
自由电子
（a）硅和锗原子的简化结构模型
(b)晶体的共价键结构及电子空穴对的产生
1.4 半导体二极管的应用 1.4.1 整流
1.4.2 钳位
1.4.3 限幅
+ R VD1
ui
－
+
－
Us1
Us2
－
+
+ VD2
uo
－
uo/V 10
0 -10
uo/V +5
0 -5
U(+)
A
VD
F
图1. 13 二极管钳位电路
t
t
（a）限幅电路
（b）波形 图1.14 二极管限幅电路及波形
4. 电路中的元件保护
2．三极管放大时必须的外部条件 3．三极管内部载流子的传输过程
（1）发射区向基区发射电子的过程
（2）电子在基区的扩散和复合过程
（3）电子被集电区收集的过程
ICBO
c ICN
IC N
IB
b
IBN
P
RB
+
VBB
－
N
IE
e
RC
+ VCc
－
图2.2 三极管内部载流子的 运动情况
4．三极管电流放大作用的进一步理解
（b）符号
2.稳压管的主要参数 1.3.2 发光二极管 1．普通发光二极管 2．红外线发光二极管
3．激光二极管
1.1.3 光电二极管 1.3.4 变容二极管
CJ/p F
80
60
40
20
VD
0
2 4 6 8 10 12 14 U/V
(a) 压控特性曲线
(b) 电路符号
图1.12 变容二极管的压控特性曲线和电路符号
E
S VD
R
i
eL
L
图1.15 二极管保护电路
第2章 半导体三极管及其放大电路
本章重点内容 l 晶体三极管的放大原理、输入特性曲线、输出特性曲线 l 基本放大电路的工作原理及放大电路的三种基本偏置方式 l 利用估算法求静态工作点 l 微变等效电路及其分析方法 l 三种基本放大电路的性能、特点
2.1 半导体三极管
1.2 半导体二极管
1.2.1 半导体二极管的结构及其在电路中的符号
外壳
(阳极)
PN
阳极引线
（a） 结构
(阴极) －
VD (阴极)
＋
－
阴极引线
（b）电路符号
（c）实物外形
图1.6 二极管结构、符号及外形
1.2.2 半导体二极管的伏安特性
•iv/ mA
•锗 •硅
•1 •
•B
′
•B
•-U（
BR）
•C
•30
2.1.4 三极管正常工作时的主要特点 1．三极管工作于放大状态的条件及特点
2．三极管工作于饱和状态的条件及特点 3．三极管工作于截止状态时的条件及特点 ＊2.1.5 特殊晶体管简介
1．光电三极管
c (+)
IL
c
IC
b
e
(－)
e
（a）等效电路 （b）电路符号
（c）LED+光电三极管
（d）LED+光电池
（2）二极管好坏的判别 （3）硅二极管和锗二极管的判断
（4）普通二极管和稳压管的判别
2．二极管使用注意事项
*1.3 几种常用的特殊二极管
1.3.1 稳压二极管 1．稳压二极管的工作特性
I／mA UZ
ΔUZ
UB
UA
0
VD
U／V
A
IA（Izmin）
ΔIZ
IZ
IA（Izmax） B
(a) 伏安特性 图1.9 稳压二极管的特性曲线和符号
2.1.1 三极管的结构及分类
1．三极管的内部结构及其在电路中的符号
集电结 基极b 发射结
集电极c
集电区 N
P
基区
b
N
发射区
发射极e
c c
基极b b
集电极c
P
N
P
b
e e
发射极e
c c
b
e
e
(a) NPN
(b) PNP 图2.1 三极管的结构示意图及其在电路中的符号
2．三极管的分类
2.1.2 三极管的放大作用 ．三极管放大时必须的内部条件
N区
P区
空间电荷区 N区
内电场
图1.4 PN结的形成
4． PN结的单向导电特性 (1) PN结的正向导通特性
P
空穴 (多数)
变薄
IR
内电场
外电场
N
电子 (多数)
R
P
电子 (少数)
变厚
IR≈0
内电场
外电场
N
空穴 (少数)
R
(a) 正向偏置 图1.5 PN结的导电特性
(2) PN结的反向截止特性
（b）反向偏置
表2.1 IB、IC、IE的实验数据
IB/mA
-0.004
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
IC/mA
0.004
0.01
1.09
1.98
3.07
4.06
5.05
IE/mA
0
0.01
1.10
2.00
3.10
4.10
5.10
2.1.3 三极管的特性曲线 1．输入特性曲线
iB/μA
100
80 25℃
3．反向饱和电流IR 4．二极管的直流电阻R 5．最高工作频率fM
1.2.4 半导体二极管的命名及分类
1．半导体二极管的命名方法
用数字表示规格 用数字表示序号 用字母表示类型 用字母表示材料和极性 用数字表示电极数目
图1.8 半导体器件的型号组成 2．半导体二极管的分类 1.2.5 二极管的判别及使用注意事项 1．二极管的判别（用万用表进行检测） （1）二极管正、负极性及好坏的判断