模拟电子第1章 半导体二极管及其应用电路PPT课件

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模拟电子技术第1章PPT课件

模拟电子技术第1章PPT课件

多数载流子——自由电子 施主离子
少数载流子—— 空穴
7
8
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。
硅原子
+4
空穴
+4
硼原子
+4
8
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 9
杂质半导体的示意图
(1) 稳定电压UZ ——
在规定的稳压管反向工作电流IZ下UZ,所对应的Iz反min 向工作电u压。
(2) 动态电阻rZ ——
△I
rZ =U /I
rZ愈小,反映稳压管的击穿特性△愈U 陡。
I zmax
(3) 最小稳定工作 电流IZmin——
保证稳压管击穿所对应的电流,若IZ<IZmin则不能稳压。
(4) 最大稳定工作电流IZmax——
17
EW
R
18
(2) 扩散电容CD
当外加正向电压
不同时,PN结两 + 侧堆积的少子的 数量及浓度梯度 也不同,这就相 当电容的充放电 过程。
P区 耗 尽 层 N 区 -
P 区中电子 浓度分布
N 区中空穴 浓度分布
极间电容(结电容)
Ln
Lp
x
电容效应在交流信号作用下才会明显表现出来
18
19
1.2 半导体二极管
30
31
四、稳压二极管
稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊二极管
பைடு நூலகம்

模拟电子课件第一章_半导体材料及二极管

模拟电子课件第一章_半导体材料及二极管
–10 0 0.2 0.4
–20
I/uA
锗管的伏安特性
图 二极管的伏安特性
ID
UD
-
UD / V
34
1.正偏伏安特性
当正向电压比较小时,正向电流很小,几乎为零。,
相应的电压叫死区电压。
死区电压: 硅二极管为0.5V左右 锗二极管为0.1V左右
i/mA 30
当正向电压超过死区电压后,二极 管导通, 电流与电压关系近似指数关 系。
42
3.二极管的其它主要参数
➢最大平均整流电流 : I F 允许通过的最大正向平均电流 ➢最高反向工作电压 : 最V大R 瞬时值,否则二极管击穿
1
18
半导体中某处的扩散电流 主要取决于该处载流子的浓 度差(即浓度梯度),而与 该处的浓度值无关。即扩散 电流与载流子在扩散方向上 的浓度梯度成正比,浓度差 越大,扩散电流也越大。
图1.6 半导体中载流子的浓度分布
1
19
即:某处扩散电流正比于浓度分布曲线上该点处的斜率
和。
dn( x) dx
dp ( x) dx
在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价杂质元素,即构成 N 型半导体 (或称电子型半导体)。
常用的 5 价杂质元素有磷、锑、砷等。
1
10
原来晶格中的某些硅原子将 被杂质原子代替。 杂质原子与周围四个硅原子 组成共价键时多余一个电子。 这个电子只受自身原子核吸引, 在室温下可成为自由电子。
5价的杂质原子可以提供电子, 所以称为施主原子。
Problem: N型半导体是否呈电中性?
1
+4
+4
+5
+4
+4
+4

模拟电子线路第一章半导体二极管及其基本电路

模拟电子线路第一章半导体二极管及其基本电路

第一章半导体二极管及其基本电路第一节学习要求(1)了解半导体器件中扩散与漂移的概念、PN结形成的原理。

(2)掌握半导体二极管的单向导电特性和伏安特性。

(3 )掌握二极管基本电路及其分析方法。

(4)熟悉硅稳压管的稳压原理和主要参数。

第二节半导体的基本知识多数现代电子器件是由性能介于导体与绝缘体之间的半导体材料制成的。

为了从电路的观点理解这些器件的性能,首先必须从物理的角度了解它们是如何工作的。

一、半导体材料从导电性能上看,物质材料可分为三大类:导体:电阻率p < 10 -4 cm绝缘体:电阻率p > 109 cm半导体:电阻率p介于前两者之间。

目前制造半导体器件的材料用得最多的有:硅和错两种、本征半导体及本征激发1、本征半导体没有杂质和缺陷的半导体单晶,叫做本征半导体2、本征激发当温度升高时,电子吸收能量摆脱共价键而形成一对电子和空穴的过程, 称为本征激发。

三、杂质半导体在本征半导体中掺入微量的杂质,就会使半导体的导电性能发生显著的变化。

因掺入杂质不同,杂质半导体可分为空穴(P)型半导体和电子(N)型半导体两大类。

1、P型半导体在本征半导体中掺入少量的三价元素杂质就形成P型半导体,P型半导体的多数载流子是空穴,少数载流子是电子。

2、N型半导体在本征半导体中掺入少量的五价元素杂质就形成N型半导体。

N型半导体的多数载流子是电子,少数载流子是空穴。

图22返回第三节PN结的形成及特性一、PN结及其形成过程在杂质半导体中,正负电荷数是相等的,它们的作用相互抵消,因此保持电中性。

1、载流子的浓度差产生的多子的扩散运动在P型半导体和N型半导体结合后,在它们的交界处就岀现了电子和空穴的浓度差,N 型区内的电子很多而空穴很少,P型区内的空穴很多而电子很少,这样电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散,因此,有些电子要从N型区向P型区扩散,也有一些空穴要从P型区向N型区扩散。

2、电子和空穴的复合形成了空间电荷区电子和空穴带有相反的电荷,它们在扩散过程中要产生复合(中和),结果使P区和N区中原来的电中性被破坏。

模拟电子技术电子教案PPT课件

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因此,+3价元素原子获得一个电子, 成为一个不能移动的负离子,而半导 体仍然呈现电中性。
➢ P型半导体的特点: • 多数载流子为空穴; • 少数载流子为自由电子。
11
1.1.1 半导体的导电特性
(2) N型半导体--掺入微量的五价元 素(如磷)

+ N型+半导体:
4
4
4
多子自由-电自子 由电子
+ 4
9
1.1.1 半导体的导电特性
三、杂质半导体
在本征半导体中加入微量杂质,可使其导电性 能显著改变。根据掺入杂质的性质不同,杂质半 导体分为两类:电子型(N型)半导体和空穴型 (P型)半导体。
(1) P型半导体--掺入微量的三价元素(如硼)
+
+
+
4
4
4
+
+
+
4
3 硼原子4
+
+
+
4
4
4
10
1.1.1 半导体的导电特性
+ 5
少子+ 4 -空穴
磷原子



4
4
4
12
1.1.1 半导体的导电特性
注意:
❖杂质半导体中的多数载流子的浓度与 掺杂浓度有关;而少数载流子是因本 征激发产生,因而其浓度与掺杂无关, 只与温度等激发因素有关.
13
1.1.2 PN结
一.PN结的形成
在一块本征半导体的两边,分别形
成P型和N型半导体,在两种载流子交界
《模拟电子技术》
1
第一章 半导体二极管及其应用电路
本章主要内容: 1.1 半导体的基础知识 1.2 半导体二极管 1.3 特殊二极管 1.4 半导体二极管的应用 1.5 本章小结

模拟电子电路电子课件第一章二极管及其应用

模拟电子电路电子课件第一章二极管及其应用
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第一章 二极管及其应用
(2)扩散电容 当PN结外加正向电压时,在空间电荷区两侧的扩散区内,少数载流子 的分布会随外加电压的变化而发生改变,形成电容效应,称为扩散电容。 PN结的势垒电容和扩散电容都是非线性电容。PN结的结电容为势垒电 容和扩散电容之和。由于结电容的存在,当工作频率很高时,结电容的影 响就不可忽略,如果工作频率过高,高频电流将主要从结电容通过,这将 会破坏PN结的单向导电性。
38
第一章 二极管及其应用
将交流电转换为直流电称为整流。具有单向导电性的二极管是最常用的 整流元件。
电动自行车充电器
39
第一章 二极管及其应用
一、单相半波整流电路
观察半波整流电路波形,实验电路如图所示。
单相半波整流电路 a)原理电路 b)实测半波整流波形
40
第一章 二极管及其应用
二、单相桥式整流电路
PN结外加正向电压
16
第一章 二极管及其应用
(2)PN结外加反向电压 PN结P区接低电位、N区接高电位时,称PN结外加反向电压,又称PN结 反向偏置,简称反偏,如图所示。这时,外电场与PN结内电场方向相同, 内电场被增强,PN结空间电荷区变宽。这使得多数载流子的扩散运动受阻, 但对少数载流子的漂移运动有利,从而形成极小的反向电流,反向电流的 方向由N区指向P区。
26
第一章 二极管及其应用
二极管内部结构示意图 a)点接触型 b)面接触型 c)平面型
27
第一章 二极管及其应用
二、二极管的型号命名
国产二极管的型号命名方法见表。
国产二极管的型号命名方法
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第一章 二极管及其应用
三、二极管的主要参数
不同型号的二极管都有一些技术数据(即参数)作为它合理、安全使用 的依据。二极管的主要参数如下:

模拟电路第一章二极管PPT课件

模拟电路第一章二极管PPT课件

38
[例3] 电路如图所示,设ui=6sinωt V,试绘出输出电压uo
的波形,设D为理想二极管。
解:假设二极管不导通
单向限幅
RB
VA=3V
VB= ui
ui3V D截止 uo=ui ui3V D导通 uo=3V
+ ui ui/V -
6 3
o
D
+
3V
A
uo -
ωt
uo/V
3
o
ωt
39
[例4] 电路如图所示,设ui=6sinωt V,试绘出输出电压
i
i
i
u
正向压降为0 反向电流为0
u
U
正向压降为U 反向电流为0
u
U
直线斜率为1/rd
反向电流为0
理 电路如图所示,试判断二极管是导通还是
截止,并求出AO两端电压UAO, 设二极管是理想的。
BD C
A
6V
3kΩ
12V
O
解: 假设二极管不导通
VB=-6V
VC=-12V
3、本征半导体的导电能力主要由温度决定; 杂质半导体的导电能力主要由所掺杂质的浓度决定。
4、P型半导体中空穴是多子,自由电子是少子。
N型半导体中自由电子是多子,空穴是少子。
5、半导体的导电能力与温度、光强、杂质浓度
和材料性质有关。
12
1.1.3 PN结
一、PN 结的形成 利用掺杂工艺,将P 型半导体和N 型半导体制作在
- - - - ++++
阴极引线
外壳封装
23
1.2.1 半导体二极管的结构类型
按 点接触型 结 构 面接触型 分 平面型 类

半导体二极管及应用电路幻灯片PPT

半导体二极管及应用电路幻灯片PPT
由于管芯构造不同,二极管又分为点接触型〔如图 a〕、 面接触型〔如图 b〕和平面型〔如图 c〕。
点 接 触 型 : PN 结接触面小,适宜在 小电流状态下使用。
面接触型、平面型:PN 结接触面大,截流量大,适合 于大电流场合中使用。
二极管的构造
2.二极管的特性
伏安特性:二极管 的导电性能由加在二极 管两端的电压和流过二 极管的电流来决定,这 两者之间的关系称为二 极管的伏安特性。硅二 极管的伏安特性曲线如 下图。
导通电压:
Von
=
0.6 0.2
V V
~ ~
0.7 0.3
V V
(Si) (Ge)
结论:正偏时电阻小,具有非线性。
二极管的构造
〔2〕反向特性〔二极管负极电压大于正极电压〕
① 反向饱和电流:当加反向电压时,二极管反向电流很 小,而且在很大范围内不随反向电压的变化而变化,故称为 反向饱和电流。
3
二极管的外观
4
二极管的作用
二极管的构造
1.半导体二极管的构造和符号 利用 PN 结的单向导电性,可以用来制造一种半导体器 件 —— 半导体二极管。
电路符号如下图。 D
A
K
P
阳极
N
阴极
PN 结
箭头表示正向导通电流的方向。
二极管的构造
二极管单向导电性验证试验:














二极管的构造
负离子
正离子 N型
少子空穴
任务一:半导体及PN结
〔1〕正向导通:电源正极接 P 型半导体,负极接 N 型半导 体,电流大。

第1章-半导体二极管及其基本电路PPT课件

第1章-半导体二极管及其基本电路PPT课件

2021/7/24
太原科技大14学
2、 P 型半导体
《模拟电子技术》
P型
+4
+4
+4
+4
+3
+4
硼原子
空穴
空穴 — 多子 电子 — 少子
载流子数 空穴数
P型半导体呈电中性。正电荷量(由硅(锗)原子失去电子形
成的空穴和本征激发的空穴所带),负电荷量(由负离子
和20本21/征7/24激发的电子所带)
太原科技大15学
《模拟电子技术》
3、 杂质半导体中载流子的浓度
载流子 多子 掺杂浓度 少子 温度
主要取决因素 掺杂浓度越高,多子浓度越大 温度越高,少子浓度越大
2021/7/24
太原科技大16学
《模拟电子技术》
(1)杂质半导体的导电作用
I
IP
IN
2021/7/24
I = IP + IN
N 型半导体 I IN P 型半导体 I IP
电子空穴对
2021/7/24
常温300K时: 硅:1.41010
电子空穴对的浓度
c m3
锗:2.51013 太原科技大8学c m3
(4)本征半导体中的两种载流子
《模拟电子技术》
两种载流子 电子(自由电子) 空穴
两种载流子的运动 自由电子(在共价键以外)的运动 空穴(在共价键以内)的运动
结论:
1. 本征半导体中电子空穴成对出现,且数量少; 2. 半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电; 3. 本征半导体导电能力弱,并与温度有关。
《模拟电子技术》
在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素,如硼(或铟), 晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代,硼原子的最外 层有三个价电子,与相邻的半导体原子形成共价键时,产 生一个空位。这个空位可能吸引束缚电子来填补并产生一 个带正电的空穴,使得硼原子获得电子成为不能移动的带 负电的离子。由于硼原子接受电子,所以称为受主原子。
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ID12IL520025m 0A
(2) 根据式(1-9)可得,变压器二次侧的电压有效值 (3) 每只二极管承受的最大反向电压为
U2
UL 3025V 1.2 1.2
U RM 2 U 22 2 5 3V 5
根据ID和URM查手册,选取2CZ54B二极管4只,其最大整流电流IF=0.5A,最 高反向工作电压URM=50V。也可选取1N4001或1N4002。
二极管保护电路
二、二极管用于电感性负载的续流
续流二极管在电感性负载电路中的应用
三、欠压保护电路
四、稳压管限幅电路
五、发光二极管判断电源极性
六、交流电源指示灯
七、四倍压整流电路
八、计算机电源断电保护电路
九、电视机高频头调节电路
十、改变灯亮度的电路
十一、无绳电话机电源电压检测电路
写在最后
第四节 滤波电路
一、电容滤波电路
半波整流电容滤波电路及波形
a)电路
b)波形
负载电压的平均值
UL≈1~1.1U2 (半波) UL≈1.2 U 2 (桥式)
确定滤波电容 半波:
RLC≥(3~5)T
桥式:
RLC≥(3~5)T/2
桥式整流电容滤波电路及其波形
选择整流二极管
半波
IF≥ID=IL
半波 URM≥2 2 U2
2. 选择滤波电容器 由式(1-10)可得
C 5T 50.0283μ0F 2RL 230 0.5
取标称值1000μF;电容器耐压应大于电容两端的最大电压U2并留有一定的 余量,一般按(1.5~2)U2选取,(1.5~2)×25=37.5V~50V。确定选用
1000μF/50V的电解电容1只。
二、电感滤波电路 适用于负载电流比较大的场合 。
电压的有效值。
解:(1)负载电流 I L
UL RL
110 80
1.4A
(2)每只二极管通过的平均电流
ID= 0.5IL=0.7A
(3)变压器二次侧电压的有效值为
U2
UL
0.9
110 0.9
122V
于是 URM ≥ 2U 2 2 122 172.5V
查常用电子器件简明手册可选用1N4004二极管或选用3N系列 硅整流桥3N249,其最大整流电流为1A,最大反向工作电压为 400V。
td
( t
)
2 2U 2
2
U L≈0.45U 2
IL
UL RL
0.45 U 2 RL
二极管的选择
IF≥ID=IL URM≥ 2 U2
二、单相桥式整流电路
整流二极管U的L选择0.9U 2
IL
0.9U 2 RL
[例1-1] 已知负载电阻RL =80Ω,负载电压UL =110V。今采用单
相桥式整流电路,试选择整流二极管的型号和电源变压器二次侧
桥式整流电感滤波电路 a)电路 b)波形
复式滤波电路
第五节 倍压整流电路
目的: 不仅将交流电转换成为直流电,而且可以得到比 变压器二次侧电压的峰值高出若干倍的直流电压。
uC 2 uL 2U 2 uC 1 2 2U 2
++-
+
+-
二倍压整流电路
第六节 半导体二极管应用电路举例 一、二极管在仪表输入回路中起保护作用的电路
高反向电压。
3. 反向电流I R 二极管未被击穿时的反向电流值。
4. 最高工作频率f M
四、二极管使用注意事项
五、特殊二极管介绍
(一)硅稳压二极管
1.稳压二极管的伏安特性
2.稳压管主要参数
稳定电压Uz
稳定电流Iz
动态电阻Rz
额定功耗PZ 温度系数CTV=
U Z UZ
/ T
应用举例 稳压管稳压电路
第一章 半导体二极管及其应用电路
第一节 半导体基本知识
导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半
导体,常用的半导体有硅、锗等。
硅原子结构图 (四价)
共价键
半导体的导电能力受温度、光照、掺杂等因素 影响。半导体具有热敏特性、光敏特性和掺杂特性 。
பைடு நூலகம்
纯净的半导体(本征半导体)掺入微量元素后 就成为杂质半导体。
(二)光敏二极管、光敏电阻 (三)发光二极管 (四)变容二极管 (五)肖特基二极管 (六)快恢复二极管
第三节 负整载流上得电到路的是单向脉动直流
电压和电流。(半波)
一、单相半波整流电路
(—)
(+)
u2 2U 2 sin t
负载上的直流电压和电流的计算
UL
1
2
2
0
u
2d
(
t
)
1
2 0
2U
2sin
桥式 桥式
IF≥ID=1/2IL
URM≥ 2U2
[例1-2]一个桥式整流电容滤波电路,如图1-16a所示。电源由220V,50Hz的交 流电压经变压器降压供电,要求输出直流电压为30V,电流为500mA,试选 择整流二极管的型号及滤波电容的规格。
解:1. 选择整流二极管 (1) 通过每只二极管的平均电流为
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
32
谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
反向击穿电压 反向特性
温度系数约为-正2.向3mV特/℃性
正向导通电压 硅:0.6~0.7V 锗:0.2~0.3V
正向死区电压 硅:0.5V 锗:0.1V
三、二极管的主要参数
1. 最大整流电流I F 指管子长期工作时所允许加的最
大正向平均电流。
2. 最高反向工作电压U RM 管子工作时所允许加的最
由于掺入的杂质不同,杂质半导体可分为N型半 导体和P型半导体。
PN结是采用特定的制造工艺,使一块半导体的两 边分别形成P型半导体和N型半导体,它们交界面就 形成PN结。
PN结是构成各种半导体器件的基础。
第二节 半导体二极管
一、半导体二极管的结构和符号
点接触型
面接触型
半导体二极管表示符号
二、二极管的伏安特性
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