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第七章 半导体器件 4学时 7-1 半导体二极管 3 共价键 为使原子最外层电子轨道的价电子达到饱和，每个原子与相邻的四个原子结合组成共价键结构。 电子电流与空穴电流 外 电场作用下：有空穴的原子可以吸引相邻原子中的价电子，填补这个空穴。同时，在失去了一个价电子的相邻原子的共价健中出现另一个空穴，又由相邻原子中的价电子来递补，而在该原子中又出现一个空穴。如此继续下去，就好象空穴在运动。 自由电子与空穴的复合 4 杂质半导体 本征半导体虽然有自由电子和空穴两种载流子，但由于数目极少导电能力仍然很低。如果在其中掺入微量的杂质(某种元素)，这将使掺杂后的半导体(杂质半导体)的导电性能大大增强，且其导电能力可控制。 N型半导体 P型半导体 1）N型半导体 2）P型半导体 掺杂半导体与纯净半导体导电性能的比较（了解） 不论是N型半导体还是P型半导体，都只有一种多数载流子。然而整个半导体晶体仍是电中性的。 二 PN结及其单向导电性 PN结的形成 PN结的单向导电性 1）PN结的形成—扩散与漂移 扩散运动：由于浓度差所引起的多数载流子的运动。 2）PN结的单向导电性 在PN结加足够正向电压：即外电源的正端接P区，负端接N区。 PN结加反向电压：即外电源的正端接N区，负端接P区。 1 二极管的基本结构和类型 半导体二极管：将PN结加上相应的电极、引线和管壳，即组成半导体二极管。 阳极（正极）：从P区引出的电极。 阴极（负极）：从N区引出的电极。 2 二极管的伏安特性 1）死区 2）正向导通区 3）反向截止区 4 ） 反向击穿区 5）理想二极管的伏安特性 正向压降为0； 反向电阻为无穷大； 3 二极管的主要参数 是指二极管长时间使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。当电流超过允许值时，将由于PN结过热而使管子损坏。 4 二极管的整流应用 3）选择整流二极管 （2）单相桥式全波整流电路 单相半波整流电路只利用了电源的半个周期，并且整流电压的脉动较大，为此常采用桥式整流电路。 1）工作原理 2）负载电压、电流计算 5）整流二极管的选择 5 滤波电路　　 滤波电容C的选择 ７－２稳压二极管 一 结构和工作原理 二 伏安特性与稳压原理 三 主要参数 1）稳定电压UZ——稳压管在正常工作时管子两端的电压。 ７－４ 双极（半导体）三极管 一 双极三极管的结构 二 三极管的电流放大原理 1 输入特性 UCE=常数时， IB=f(UBE)的关系曲线 2 输出特性 IB=常数， IC=f （UCE）的关系曲线。 在不同的IB下，可得到不同的曲线，即晶体管的输出特性曲线是一组曲线(见下图)。 各态偏置情况 1）最大整流电流IOM 2）最高反向电压URWM 它是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，也是二极管正常工作时所允许加的最高反向电压，一般是反向击穿电压的一半。 i D 设变压器副边电压为 Tr D R + a b ~ u2 uo ?t ?t u2 uo io 根据二极管的单向导电性，在二极管加正向电压时导通，负载两端有输出电压； 1）工作原理 而在加反向电压时二极管截止，负载得不到输出电压。 负载的电压波形及电流波形 （1）单相半波整流电路 二极管只在半个周期能够导电，而负载上得到单向脉动电压 整流输出电压，用一个周期的平均值电压来表示其大小： t 0 u T Uo 如果电路负载已知，则整流输出电流的平均值为 2）计算输出直流电压UO，直流电流IO 二极管的平均电流和最大反向电压 选择整流二极管的条件： a ~ Tr RL u2 uo u1 ~ RL u2 uo b ~ RL u2 uo ~ RL uo u2 在变压器副边电压u2为正半周时，二极管D1、D3导通，而二极管D2、D4截止； t 0 u0 T 当副边电压u2为负半周时，二极管D2、D4导通，而二极管D1、D3截止。 t 0 u2 D2、D4通 D1、D3通 D1、D3通 D2、D4通 uo a ~ u1 Tr RL b u2 D2 D4 uo a ~u1 Tr RL b u2 D1 D2 D3 D4 Uo t 0 uo T 负载上的电压和电流应是半波整流时的两倍，即： uo a ~ Tr RL b u2 D1 D2 D3 D4 u1 uo a ~ Tr RL b u2 D2 D4 u1 3)流过二极管的电流平均值ID（单管） 4)二极管的反向峰值电压UDM（单管） u0 t 0 D导通 D导通 D截止 （无滤波时的u0） 对于全波及