二极管和三极管的入门基础知识 图解ppt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
contents
目录
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。
电子技术chapte14半导体二极管和三极管 PPT资料共57页
正 极引 线
S iO 2
P型 硅 N型 硅
负 极引 线
半导体二极管的型号
国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：
2AP9
用数字代表同类器件的不同规格。 代表器件的类型，P为普通管，Z为整流管，K为开关管。 代表器件的材料，A为N型Ge，B为P型Ge， C为N 型Si， D为P型Si。 2代表二极管，3代表三极管。
(4) 最大稳定工作电流IZmax——
超过Izmax稳压管会因功耗过大而烧坏。
稳压极管的近似分析计算
例：
R
1kΩ
E
I
10V
R
1kΩ
E
I
10V
7V
I(107)V3mA 1K
例:ui为幅度±14V的交流三角波，波形如图所示，串联稳 压管，稳压电压7V，导通电压0.7V，分析电路并画出相应
的输出电压波形。
在本征半导体中掺入五价杂质元素，例 如磷，砷等，称为N型半导体。
N型半导体
硅原子
+4
多余电子
+4
磷原子
+4
电子空穴对 自由电子
+4 +4
N型半导体
+5 +4
++ + + ++ + +
+4 +4
++ ++
多数载流子——自由电子 少数载流子—— 空穴
施主离子
2. P型半导体
在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。
t
模型分析。波形如图所示。
ui
4V
R
2.7V
t
+
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。
第1章二极管、三极管和MOS管
死区 电压
-50 -25
O 0.4 击穿电压
-20
0.8 U/V
U(BR) 反向
-40 I/μA
硅管的伏安特性
注 I/mA 意:
15
死区电压：硅管约为： 0.5V,1锗0 管约为：0.1V。
-50 导管-通约25 时为5 :的0.死电正6V区压向～压0.降8V：,锗硅管 约为:0.2VO ～00.2.3V0。.4 U/V
IZ
(2)工作在反向击穿区
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第1章 UZ
稳压管的主要参数:
I/mA
稳定电压UZ
稳定电流IZ
0
U/V
IZ
动态电阻rZ
rz = △UZ / △IZ
电压温度系数α UZ 一般情况:高于6V的α UZ 为负,低于6V的α UZ为正。
最大允许耗散功率PZ M
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第1章
稳压管构成的稳压电路
建立简化小信号模型的条件：
1）三极管工作在放大状态; 2) 输入信号非常小（一般μA数量级）
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第1章
三极管微变等效模型的建立步骤：
输入回路微变等效电路
b c ic +
iB
Uce≥1V
+ ib ube
-
e uce
-
IB
Q
△IB
ui rbe =
பைடு நூலகம்
be b
= △ △UIBBE
0
△UBE
b
uBE
1.本征半导体
完全纯净 的具有晶体 结构的半导 体称为本征 半导体 。它 具有共价键 结构。
价电子
硅原子
锗和硅的原子结构 单晶硅中的共价键结构
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精品课件
1
5.1 二极管 5.2 三极管 5.3 共射极放大电路 5.4 分压式偏置电路 5.5 多级放大电路 5.6 放大电路中的负反馈 5.7 差分放大电路 5.8 功率放大电路 5.9 绝缘栅型场效应晶体管及其放大电路
精品课件
2
5.1二极管
本征半导体与杂质半导体
知
PN结
识
精品课件
13
5.1.2 二极管
5二极管的主要参数
二极管的参数是选择和使用二极管的重要依据。
（1）最大正向电流IFM ：指在规定的散热条件下,二极管长期安全运 行时允许通过的最大正向电流的平均值。如果实际工作时正向电流 的平均值超过此值,二极管可能会因过热而损坏。
（2）最高反向工作电压URM ： 指二极管允许承受的最高反向电压。 一般规定最高反向工作电压为反向击穿电压的二分之一。
精品课件
14
5.2三极管
知 识 分 布 三极管 网 络
三极管的结构、符号和型号
三极管的电流放大作用
三极管的特性曲线
三极管的输入特性 三极管的输出特性
三极管的主要参数
精品课件
15
5.2.1三极管的结构、符号和型号
1三极管的结构
图5-11是几种常见的国产三极管的封装和外形。 在一块极薄的硅或锗基片上通过一定的工艺制做出两个PN结就构成 了三层半导体结构，从三层半导体各引出一根引线就是三极管的三 个极，再封装在管壳里，就构成晶体三极管。三个电极分别叫做发 射极E、基极B、集电极C，与之对应的每层半导体分别称为发射区、 基区、集电区。发射区与基区之间的PN结为发射结，集电区和基区 之间的PN结为集电结。基区是P型半导体的称为NPN型三极管，基 区是N型半导体的称为PNP型三极管。
PN结及其导电特性
分
布
二极管
网 络
二极管的结构和符号
二极管 二极管的伏安特性
二极管的主要参数
精品课件
3
5.1.1PN结
1本征半导体和掺杂半导体
半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。 常用的半导体材料有硅和锗。 纯净的具有完整单晶体结构的半导体材料称为本征半导体。
本征半导体的导电能力很弱，其原子之间的共价键结构非常 稳定，如图5-1，价电子不易脱离束缚而成为自由电子。但是 当获得足够的能量后，一些价电子可能挣脱共价键的束缚游 离出来，成为自由电子，当有外电场作用时这些自由电子就 可以参与导电。另外，当价电子游离出来以后，会在原来位 置上留下一个“空位” ，使得这个共价键不稳定，能吸引其
按国家标准GB294-74规定，二极管的型号由五部分组成， 如表5-1所示。 常见的二极管有2AP7、2DZ54C等，根据表5-1可自行判断 它们的意义。
精品课件
11
5.1.2 二极管4伏安源自性如图5-8所示。（1）正向特性
位于图中第一象限。当二极管承受很小的正向电压时，二极管并不
能导通，这是因为外电场太弱，不足以克服内电场的阻挡作用，这
精品课件
图5-2 N型半导体
6
同理，若在硅（或锗）晶体中掺入微量的三价元素， 如硼（B）,就形成了P型半导体，如图5-3。不难看 出P型半导体多数载流子是空穴，少数载流子是自 由电子。
图5-3 P型半导体
精品课件
7
5.1.1PN结
2 .PN结：
（1）PN结的形成：
把P型半导体和N型半导体用特殊的工艺结合在一起时，N区中
他电子来填充，这部分电子移动相当于“空位”向相反方向 移动，这些空位我们称为空穴，空穴带正电。
精品课件
4
图5-1 本征半导体的共价键结构和空穴电流的产生
精品课件
5
若掺入五价元素，如磷(P),就形成 了N型半导体。由于磷原子有5个价 电子，其最外层的四个电子与相邻 的4个硅（或锗）原子组成共价键 结构，有1个价电子游离于共价键 之外，成为自由电子，如图5-2所示。 每掺入一个磷原子就会产生一个自 由电子，因此N型半导体中自由电 子的浓度大大增加。与此同时，还 存在因热激发产生的少量自由电子 和空穴。由于自由电子的数目远大 于空穴的数目，所以自由电子是多 数载流子，空穴是少数载流子。
压，指示灯亮，说明PN结导通。 2) PN结加反向电压——反向截止 如图5-5b所示，电源负极接P区，正极接N区，称为反向电
压，指示灯不亮，说明PN结截止。
图5-5a PN 结外加正向电压 图5-5b PN 结外加反向电压
精品课件
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5.1.2 二极管
1 结构
在一个PN结的P区和N区各接出一条引线，再封装在管 壳内，就制成一只二极管，如图5-6a所示，N区引出端 为阴极（负极），P区引出端为阳极（正极），其文字 符号为VD，图形符号如图5-6b所示。图5-7是几种常见 的二极管的外形。
浓度较高的自由电子会扩散到P区，并与P型半导体中空穴复合，在N
区一侧留下带正电的净电荷区。同时，P区浓度较高的空穴会扩散到
N区中并与自由电子复合，在P区形成带负电的净电荷区。从而在交
界面处形成一个由N区指向P区的内电场。该内电场对多数载流子继
续扩散起阻碍作用，对双方少数载流子的漂移运动起推动作用。当多
的反向电流，是由少数载流子漂移形成。受温度影响敏感，反向电
流越小，二极管温度稳定性越好。硅管反向电流比锗管小。所以硅
管温度稳定性好。
当反向电压增大到超过某个值时，反向电流急剧加大，二极管被击
穿，可能被损坏。所以一般二极管不允许工作在这个区域。
精品课件
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5.1.2 二极管
图5-8二极管的电压、电流特性曲线
图5-6 二极管的结构与符号
图5-7几种常见的二极管的外型
精品课件
10
5.1.2 二极管
2类型
二极管的分类方法很多，根据不同的制造工艺及结构，二 极管可分点接触型、面接触型及平面型二极管；根据材料 不同，可分为硅二极管和锗二极管两类；根据用途不同， 又可分为普通二极管、整流二极管、稳压二极管等。
3型号
段区域称为死区，与此相对应的电压叫死区电压，一般硅二极管的
死区电压约0.5伏，锗二极管约0.2伏。
当正向电压上升到大于死区电压时，二极管开始导通，正向电流随
正向电压上升很快。二极管导通后的正向电阻很小，其正向压降很
小，一般硅管约0.7V，锗管约为0.2-0.3伏。
(2)反向特性
位于图中第三象限。当二极管承受反向电压时，二极管中只有很小
数载流子扩散数量与少数载流子漂移数量相同时，内电场宽度和强度
保持稳定。这种在P型半导体和N型半导体交界面处形成的稳定的内
电场称为PN结。如图5-4所示。
图5-4 精品P课N件结的形成
8
5.1.1PN结
（二） PN结的特性： PN结有一个非常重要的导电特性：单向导电性。 1)PN结加正向电压——正向导通 如图5-5a所示，电源正极接P区，负极接N区，称为正向电
1
5.1 二极管 5.2 三极管 5.3 共射极放大电路 5.4 分压式偏置电路 5.5 多级放大电路 5.6 放大电路中的负反馈 5.7 差分放大电路 5.8 功率放大电路 5.9 绝缘栅型场效应晶体管及其放大电路
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5.1二极管
本征半导体与杂质半导体
知
PN结
识
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5.1.2 二极管
5二极管的主要参数
二极管的参数是选择和使用二极管的重要依据。
（1）最大正向电流IFM ：指在规定的散热条件下,二极管长期安全运 行时允许通过的最大正向电流的平均值。如果实际工作时正向电流 的平均值超过此值,二极管可能会因过热而损坏。
（2）最高反向工作电压URM ： 指二极管允许承受的最高反向电压。 一般规定最高反向工作电压为反向击穿电压的二分之一。
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5.2三极管
知 识 分 布 三极管 网 络
三极管的结构、符号和型号
三极管的电流放大作用
三极管的特性曲线
三极管的输入特性 三极管的输出特性
三极管的主要参数
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5.2.1三极管的结构、符号和型号
1三极管的结构
图5-11是几种常见的国产三极管的封装和外形。 在一块极薄的硅或锗基片上通过一定的工艺制做出两个PN结就构成 了三层半导体结构，从三层半导体各引出一根引线就是三极管的三 个极，再封装在管壳里，就构成晶体三极管。三个电极分别叫做发 射极E、基极B、集电极C，与之对应的每层半导体分别称为发射区、 基区、集电区。发射区与基区之间的PN结为发射结，集电区和基区 之间的PN结为集电结。基区是P型半导体的称为NPN型三极管，基 区是N型半导体的称为PNP型三极管。
PN结及其导电特性
分
布
二极管
网 络
二极管的结构和符号
二极管 二极管的伏安特性
二极管的主要参数
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5.1.1PN结
1本征半导体和掺杂半导体
半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。 常用的半导体材料有硅和锗。 纯净的具有完整单晶体结构的半导体材料称为本征半导体。
本征半导体的导电能力很弱，其原子之间的共价键结构非常 稳定，如图5-1，价电子不易脱离束缚而成为自由电子。但是 当获得足够的能量后，一些价电子可能挣脱共价键的束缚游 离出来，成为自由电子，当有外电场作用时这些自由电子就 可以参与导电。另外，当价电子游离出来以后，会在原来位 置上留下一个“空位” ，使得这个共价键不稳定，能吸引其
按国家标准GB294-74规定，二极管的型号由五部分组成， 如表5-1所示。 常见的二极管有2AP7、2DZ54C等，根据表5-1可自行判断 它们的意义。
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5.1.2 二极管4伏安源自性如图5-8所示。（1）正向特性
位于图中第一象限。当二极管承受很小的正向电压时，二极管并不
能导通，这是因为外电场太弱，不足以克服内电场的阻挡作用，这
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图5-2 N型半导体
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同理，若在硅（或锗）晶体中掺入微量的三价元素， 如硼（B）,就形成了P型半导体，如图5-3。不难看 出P型半导体多数载流子是空穴，少数载流子是自 由电子。
图5-3 P型半导体
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5.1.1PN结
2 .PN结：
（1）PN结的形成：
把P型半导体和N型半导体用特殊的工艺结合在一起时，N区中
他电子来填充，这部分电子移动相当于“空位”向相反方向 移动，这些空位我们称为空穴，空穴带正电。
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图5-1 本征半导体的共价键结构和空穴电流的产生
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若掺入五价元素，如磷(P),就形成 了N型半导体。由于磷原子有5个价 电子，其最外层的四个电子与相邻 的4个硅（或锗）原子组成共价键 结构，有1个价电子游离于共价键 之外，成为自由电子，如图5-2所示。 每掺入一个磷原子就会产生一个自 由电子，因此N型半导体中自由电 子的浓度大大增加。与此同时，还 存在因热激发产生的少量自由电子 和空穴。由于自由电子的数目远大 于空穴的数目，所以自由电子是多 数载流子，空穴是少数载流子。
压，指示灯亮，说明PN结导通。 2) PN结加反向电压——反向截止 如图5-5b所示，电源负极接P区，正极接N区，称为反向电
压，指示灯不亮，说明PN结截止。
图5-5a PN 结外加正向电压 图5-5b PN 结外加反向电压
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5.1.2 二极管
1 结构
在一个PN结的P区和N区各接出一条引线，再封装在管 壳内，就制成一只二极管，如图5-6a所示，N区引出端 为阴极（负极），P区引出端为阳极（正极），其文字 符号为VD，图形符号如图5-6b所示。图5-7是几种常见 的二极管的外形。
浓度较高的自由电子会扩散到P区，并与P型半导体中空穴复合，在N
区一侧留下带正电的净电荷区。同时，P区浓度较高的空穴会扩散到
N区中并与自由电子复合，在P区形成带负电的净电荷区。从而在交
界面处形成一个由N区指向P区的内电场。该内电场对多数载流子继
续扩散起阻碍作用，对双方少数载流子的漂移运动起推动作用。当多
的反向电流，是由少数载流子漂移形成。受温度影响敏感，反向电
流越小，二极管温度稳定性越好。硅管反向电流比锗管小。所以硅
管温度稳定性好。
当反向电压增大到超过某个值时，反向电流急剧加大，二极管被击
穿，可能被损坏。所以一般二极管不允许工作在这个区域。
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5.1.2 二极管
图5-8二极管的电压、电流特性曲线
图5-6 二极管的结构与符号
图5-7几种常见的二极管的外型
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5.1.2 二极管
2类型
二极管的分类方法很多，根据不同的制造工艺及结构，二 极管可分点接触型、面接触型及平面型二极管；根据材料 不同，可分为硅二极管和锗二极管两类；根据用途不同， 又可分为普通二极管、整流二极管、稳压二极管等。
3型号
段区域称为死区，与此相对应的电压叫死区电压，一般硅二极管的
死区电压约0.5伏，锗二极管约0.2伏。
当正向电压上升到大于死区电压时，二极管开始导通，正向电流随
正向电压上升很快。二极管导通后的正向电阻很小，其正向压降很
小，一般硅管约0.7V，锗管约为0.2-0.3伏。
(2)反向特性
位于图中第三象限。当二极管承受反向电压时，二极管中只有很小
数载流子扩散数量与少数载流子漂移数量相同时，内电场宽度和强度
保持稳定。这种在P型半导体和N型半导体交界面处形成的稳定的内
电场称为PN结。如图5-4所示。
图5-4 精品P课N件结的形成
8
5.1.1PN结
（二） PN结的特性： PN结有一个非常重要的导电特性：单向导电性。 1)PN结加正向电压——正向导通 如图5-5a所示，电源正极接P区，负极接N区，称为正向电