电工电子学 教学课件 作者 林小玲 第1章 电路和电路元件（下）.pptVIP

;第1章 电路和电路元件 (电子器件） ;§1.4 电子器件 ;　电子器件——主要由半导体器件组合构成;　　　1.4.1 　半导体物理基础知识;半导体材料的特性; 完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。; Si;本征半导体的导电机理;几个概念;（5）漂移电流： 自由电子在电场作用下定向运动形成的电流称为漂移电流。 （6）空穴电流： 空穴在电场作用下定向运动形成的电流称为空穴电流。 因为 相对于电子电流，价电子填补空穴的运动相当于带正电荷的空穴在与价电子运动相反的方向运动，因而空穴相对来说带正电荷，故其运动形成空穴电流。 （7）复 合： 自由电子在热运动过程中和空穴相遇而释放能量，造成电子-空穴对消失，这一过程称为复合。 ; 在半导体中存在两种载流子（运动电荷的载体）即：自由电子→→带负电 ； 空 穴→→带正电 。 在电场作用下，电子的运动将形成电子电流，而空穴的运动则形成空穴电流， 在同一电场作用下，两种载流子的运动方向相反，但因为它们所带的电荷极性也相反，所以两种电流的实际方向是相同的。 电子电流与空穴电流的总和即半导体中的电流。 ;本征半导体导电特性小结;杂质半导体：掺杂后的半导体; 掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或 P型半导体。;2、N型半导体 形成：向本征半导体中渗入少量的5价元素 特点： （1）含有大量的电子——电子是多数载流子 （2）含有少量的空穴——空穴是少数载流子; 掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或N型半导体。;结论;;本节小结; 1. 在杂质半导体中多子的数量与 （a. 掺杂浓度、b.温度）有关。;多子的扩散运动;§1.4.3.2 PN结的单向导电性;2. PN 结加反向电压（反向偏置）;PN 结变宽;几个重要概念： ① 扩散运动 —— P型和N型半导体结合在一起时，由于交界面（接触界）两侧多子和少子的浓度有很大差别，N区的电子必然向P区运动，P区的空穴也向N区运动，这种由于浓度差而引起的运动称为扩散运动。 ② 漂移运动 —— 在扩散运动同时，PN结构内部形成电荷区，（或称阻挡层，耗尽区等），空间电荷区在内部形成电场的作用下，少子会定向运动产生漂移，即N区空穴向P区漂移，P区的电子向N区漂移。; ③ 空间电荷区 —— 在PN结的交界面附近，由于扩散运动使电子与空穴复合，多子的浓度下降，则在P 区和N区分别出现了由不能移动的带电离子构成的区域，这就是空间电荷区，又称为阻挡层，耗尽层，垫垒区。 ④ 内部电场——由于空间电荷区（即PN结的交界面两侧的带有相反极性的离子电荷）将形成由N区指向P区的电场E，这一内部电场的作用是阻挡多子的扩散，加速少子的漂移。 ⑤ 耗尽层——在无外电场或外激发因素时，PN结处于动态平衡没有电流，内部电场E为恒定值，这时空间电荷区内没有载流子，故称为耗尽层。;2、PN结的特性 （1）PN结外加正向电压;（2）PN结外加反向电压;U;　　晶体二极管是由PN结加上电极引线和管壳构成的。;(a) 点接触型;阴极引线;1.4.4.3 伏安特性;其他特性： 由于一只二极管就是一个PN结，故二极管的特性与PN结的特性差不多，也同样具有： 单向导电性、温度特性、反向击穿特性;主要参数;二极管的单向导电性; 二极管电路分析举例 ;电路如图，求：UAB;两个二极管的阴极接在一起 取 B 点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。;ui 8V，二极管导通，可看作短路 uo = 8V ui 8V，二极管截止，可看作开路 uo = ui;二极管的选择;1.4.4.4 稳压二极管;3. 主要参数;负载电阻 。;　　　§1.4.4 　稳压二极管的应用举例;　　二极管的最重要的应用是作为“开关”。由此而引申出来的有整流、限幅及电平选择等诸多方面的应用。在任何应用电路中，最核心的问题是如何判断二极管是处于导通或是截止状态。如果是导通的，二极管即可视为短路或0.7V(锗材料为0.3V)，反之，是截止的，即可视为为开路。 ;一、二极管整流电路 把交流电变为直流电，称为整流。一个简单的二极管半波整流电路如图1–17(a)所示。若二极管为理想二极管，当输入一正弦波时，由图可知：正半周时，二极管导通(相当开关闭合)，uo=ui；负半周时，二极管截止(相当开关打开)，