第1章半导体器件基础第1讲.ppt

模拟电子技术 主讲：朱海霞 南航大金城学院自动化系 绪 论 信号 先修课程：电路理论 主要教学内容 模 二极管 拟 电子元器件 三极管 电 集成电路… 子 放大 技 电子电路及其应用 滤波 术 电源… 电子技术的应用信 号 检 测 压力、温度、水位、流量、气体等的测量与调节 电子仪器 …… 智能小区 第一章 半导体器件基础 半导体器件是近代电子学的重要组成部分。 体积小、重量轻、使用寿命长、输入功率小、功率转换效率高等优点而得到广泛的应用。 5. PN结的电容特性 PN结具有一定的电容效应，它由两方面因素决定。 一是势垒电容CB 二是扩散电容CD 1.2.4 半导体二极管及其参数 1.2.5 二极管的电路模型 二极管的应用举例 1 UA 0 V UB 0 V 3 UA 0V UB 3V 1.3 特殊二极管 1.3.1 稳压二极管 1.3.3 发光二极管 1.3.4 光电二极管 作业： 题1.4、1.6、1.8、1.9 b 、1.10 a O t uO/ v 0.7 O t ui / v 2 ? 0.7 思考题: v1、v2 支路各串联恒压源，输出波形如何？ ui 5sin ?t V ，画出输出电压uo的波形 。 二极管是理想的。 + + - - ui uo R D1 D2 2V 2V 练习 估算图示电路中流过二极管的电流ID和U， 二极管是理想的。 练习 稳压二极管 变容二极管 发光二极管 光电二极管 稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊二极管 反偏电压≥UZ 反向击穿 ＋ UZ － 电路符号： U I IZmin IZmax ?UZ ?IZ 稳压误差 曲线越陡，电压越稳定。 UZ 稳压原理： 根据电路图可知 UI↑→UO↑→UZ↑→IZ↑→IR↑→UR↑→UO↓ IR 使用稳压管注意事项：在工作时反接， 并串入一只电阻。电阻的作用一是起限 流作用，保护稳压管；其次是当输入电 压或负载电流变化时，通过该电阻上电 压降的变化，取出误差信号以调节稳压 管的工作电流，从而起到稳压作用。 限流电阻R的选择 2 在Ui最低和Io最大时，流过稳压管的电流最小，这时应保证IZ不小于稳压管最小电流值。 1 在Ui最高和Io最小时，流过稳压管的电流最大，此时电流不能高于稳压管最大稳定电流。 限流电阻R的选择范围为：Rmin R Rmax IO 1. 稳压管的稳压区是其工作在（ ）。 A.正向导通区 B. 反向截止区 C. 反向击穿区 练习 现有两只稳压管，它们的稳定电压分别是6V和8V，正向导通电压是0.7V，试问： 1 若将它们串联连接，可得到几种稳压值？各为多少？ 2 若将它们并联连接，又可得到几种稳压值？各为多少？ 1.3.2 变容二极管 有正向电流流过时，发 出一定波长范围的光，目前 的发光管可以从红外到可 见波段的光，它的电特性 与一般二极管类似。 反向电流随光照度的增加而增大。 1.2.2 PN结的单向导电性 1. PN结加正向电压（正偏）——电源正极接P区，负极接N区 外电场的方向与内电场方向相反。 外电场削弱内电场 →耗尽层变窄 →扩散运动＞漂移运动 →多子扩散形成正向电流I F 正向电流 外电场 2. PN结加反向电压（反偏）——电源正极接N区，负极接P区 外电场的方向与内电场方向相同。 外电场加强内电场 →耗尽层变宽 →漂移运动＞扩散运动 →少子漂移形成反向电流I R P N 外电场 在一定的温度下，由本征激发产生的少子浓度是一定的，故I基本上与外加反压的大小无关，所以称为反向饱和电流。但I与温度有关。 PN结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻， PN结导通； PN结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，呈现高电阻， PN结截止。 由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。 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 正偏 IF（多子扩散） IS（少子漂移） 反偏 反向饱和电流 反向击穿电压 反向击穿 正向特性 反向特性 4、PN结的反向击穿 当PN结的反向电压增加到一定数值时，反向电流突然快速增加，此现象称为PN结的反向击穿。 热击穿——不可逆 雪崩击穿 齐纳击穿 电击穿——可逆 U（BR） U/v I/mA 击穿特性： 根据理论分析： u 为PN结两端的电压降 i 为流过PN结的电流 IS 为反向饱和电流 UT kT/q 称为温度的电压当量 其中k为玻耳兹曼常数 1.38×10－23 q 为电子电荷量1.6×10－9 T 为热力学温度 对于室温（相当T 300 K） 则有UT 26 mV。 当 u 0 u UT时 当 u 0 |u| |U T |时 P