第1章-半导体基本知识.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 半导体二极管的类型： 　　按 PN 结结构分：有点接触型和面接触型二极管。 　　点接触型管子中不允许通过较大的电流，因结电容小，可在高频下工作。 　　面接触型二极管 PN 结的面积大，允许流过的电流大，但只能在较低频率下工作。 　　按用途划分：有整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、变容二极管等。 按半导体材料分：有硅二极管、锗二极管等。 1.2.1 二极管的伏安特性 　　在二极管的两端加上电压，测量流过管子的电流，I = f (U )之间的关系曲线。 正向特性 60 40 20 – 0.002 – 0.004 0 0.5 1.0 –25 –50 I / mA U / V 硅管的伏安特性 死区电压 击穿电压 U(BR) 反向特性 反向特性 – 50 I / mA U / V 0.2 0.4 – 25 5 10 15 –0.01 –0.02 锗管的伏安特性 0 图 1.2.4　二极管的伏安特性 正向特性 1. 正向特性 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。范围称死区。死区电压与材料和温度有关，硅管约 0.5 V 左右，锗管约 0.1 V 左右。 正向特性 死区电压 60 40 20 0 0.4 0.8 I / mA U / V 　　当正向电压超过死区电压后，随着电压的升高，正向电流迅速增大。 2. 反向特性 – 0.02 – 0.04 0 –25 –50 I / mA U / V 反向特性 　　当电压超过零点几伏后，反向电流不随电压增加而增大，即饱和； 　　二极管加反向电压，反向电流很小； 　　如果反向电压继续升高，大到一定数值时，反向电流会突然增大； 反向饱和电流 这种现象称击穿，对应电压叫反向击穿电压。 　　击穿并不意味管子损坏，若控制击穿电流，电压降低后，还可恢复正常。 击穿电压 U(BR) 3. 伏安特性表达式(二极管方程) IS ：反向饱和电流 UT ：温度的电压当量 在常温(300 K)下， UT ? 26 mV 　　二极管加反向电压，即 U 0，且 |U| UT ，则 I ? - IS。 　　二极管加正向电压，即 U 0，且 U UT ，则 　　　　　，可得 ，说明电流 I 与电压 U 基本上成指数关系。 结论： 　　二极管具有单向导电性。加正向电压时导通，呈现很小的正向电阻，如同开关闭合；加反向电压时截止，呈现很大的反向电阻，如同开关断开。 　　从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管的电压与电流变化不呈线性关系，其内阻不是常数，所以二极管属于非线性器件。 1. 最大整流电流 IF 二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。 2. 最高反向峰值电压 URM 　　工作时允许加在二极管两端的反向电压值。通常将击穿电压 UBR 的一半定义为 URM 。 3. 反向峰值电流 IRM 通常希望 IR 值愈小愈好。 4. 最高工作频率 fM 　　fM 值主要 决定于 PN 结结电容的大小。结电容愈大，二极管允许的最高工作频率愈低。 1.2.2　二极管的主要参数 1.3.1 整流应用 1.3 二极管基本电路及其应用 （a） （b） 图 1.3.1 半波整流 图 1.3.2 单相桥式整流电路 1.3.2 钳位应用 图 1.3.3 钳位电路 已知：输入端A的电位为UA=3V，B的电位UB=0V，电阻R接-12V电源，求输出端F的电位UF。 UA= UF = 3V 1.3.3 限幅应用 已知：已知输入电压ui=10sinwtV，电源电动势E=5V，二极管为理想元件，试画出输出电压uo的波形。 图 1.3.3 限幅电路 电压波形 1.3.5 开关应用 在数字电路中经常将半导体二极管作为开关元件来使用，因为二极管只有单向导电性，可以相当于一个外加偏执电压控制的无触点开关。 已知：us是需要定期通过二极管D加入记忆电路的信号，ui为控制信号。通过ui控制记忆信号是否加入us。 图 1.3.4 二极管的开关应用 1.3.6 二极管的识别 有色标的一端为二极管的负极 普通二极管 发光二极管 注意：万用表的黑表笔接表内电池的正极！ 电阻大 二级管反偏 负极 正极 问题： 当测得电阻较大时，黑表笔接二级管的 哪个极？ 红表笔接二级管的哪个极？ 　　一种特殊的面接触型半导体硅二极管。 　　稳压管工作于反向击穿区。 I/mA U/V O + ? 正向 ? + 反向 ?U (b)稳压管符号 (a)稳压管伏安特性 + ?I 图 1.4.1　稳压管的伏