1、1.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性共價(jià)健共價(jià)健 Si Si Si Si價(jià)電子價(jià)電子 (1) 自由電子和空穴自由電子和空穴的形成的形成l當(dāng)本征半導(dǎo)體當(dāng)本征半導(dǎo)體受熱受熱或或光照光照時(shí)，使其共價(jià)鍵中的價(jià)電時(shí)，使其共價(jià)鍵中的價(jià)電子獲得一定能量后，電子子獲得一定能量后，電子受到激發(fā)脫離共價(jià)鍵，成受到激發(fā)脫離共價(jià)鍵，成為自由電子為自由電子(帶負(fù)電帶負(fù)電)，共，共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位，稱價(jià)鍵中留下一個(gè)空位，稱為為“空穴空穴”。這種現(xiàn)象成。這種現(xiàn)象成為本征激發(fā)為本征激發(fā)(熱熱“激發(fā)激發(fā)”)。 Si Si Si Si價(jià)電子價(jià)電子空穴空穴自由電子自由電子(2) 載流子的形成載流子的形成( (動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)) )

2、(a) 在熱運(yùn)動(dòng)的作用下，價(jià)電子填補(bǔ)空穴，就好像在熱運(yùn)動(dòng)的作用下，價(jià)電子填補(bǔ)空穴，就好像空穴在運(yùn)動(dòng)。而空穴運(yùn)動(dòng)的方向與價(jià)電子運(yùn)動(dòng)的空穴在運(yùn)動(dòng)。而空穴運(yùn)動(dòng)的方向與價(jià)電子運(yùn)動(dòng)的方向相反，因此空穴運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于正電荷的運(yùn)動(dòng)。方向相反，因此空穴運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于正電荷的運(yùn)動(dòng)。 載流子載流子 自由電子自由電子空穴空穴 (b) 產(chǎn)生有激發(fā)、復(fù)合過(guò)程，出現(xiàn)兩部產(chǎn)生有激發(fā)、復(fù)合過(guò)程，出現(xiàn)兩部分的電流，即分的電流，即電子電流電子電流：自由電子作定向運(yùn)動(dòng)所形成的自由電子作定向運(yùn)動(dòng)所形成的電流；電流；空穴電流空穴電流：被原子核束縛的價(jià)電子遞補(bǔ)被原子核束縛的價(jià)電子遞補(bǔ)空穴所形成的電流。空穴所形成的電流。l在一定溫度下，本征激發(fā)和

3、載流子在一定溫度下，本征激發(fā)和載流子復(fù)合，最終會(huì)復(fù)合，最終會(huì)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，使達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，使本征半導(dǎo)體內(nèi)載流子濃度處于本征半導(dǎo)體內(nèi)載流子濃度處于某一某一熱平衡值熱平衡值。(溫度愈溫度愈高高導(dǎo)電能力愈導(dǎo)電能力愈強(qiáng)強(qiáng) Si Si Si Sip+多多余余電電子子磷原子磷原子在常溫下即可在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮幼優(yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€(gè)失去一個(gè)電子變?yōu)殡娮幼優(yōu)檎x子正離子 Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)少子的漂移運(yùn)動(dòng)少子的漂移運(yùn)動(dòng)濃度差濃度差 擴(kuò)散的結(jié)果使擴(kuò)散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬。空間電荷區(qū)變寬。空間電荷區(qū)也稱空間電荷區(qū)也稱 PN 結(jié)結(jié) +形成空間電荷

4、區(qū)形成空間電荷區(qū)PN 結(jié)變窄結(jié)變窄 P接正、接正、N接負(fù)接負(fù) 外電場(chǎng)外電場(chǎng)IF內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)PN+ 內(nèi)電場(chǎng)被加內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，少子的漂強(qiáng)，少子的漂移加強(qiáng)，由于移加強(qiáng)，由于少子數(shù)量很少，少子數(shù)量很少，形成很小的反形成很小的反向電流。向電流。IR+ 1. PN結(jié)具有結(jié)具有單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦浴?2. 加加正向正向電壓電壓PN結(jié)結(jié)導(dǎo)通導(dǎo)通 較大的正向電流較大的正向電流 結(jié)電阻很低。結(jié)電阻很低。 3. 加加反向反向電壓電壓PN 結(jié)結(jié)截止截止 很小的反向電流漂移很小的反向電流漂移 結(jié)電阻很高。結(jié)電阻很高。* * 結(jié)論：結(jié)論：本節(jié)中的有關(guān)概念本節(jié)中的有關(guān)概念 本征半導(dǎo)體、雜質(zhì)半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體、雜質(zhì)半導(dǎo)體 自由

5、電子、空穴自由電子、空穴 N型半導(dǎo)體、型半導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 多數(shù)載流子、少數(shù)載流子多數(shù)載流子、少數(shù)載流子 PN結(jié)及結(jié)及PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦躁帢O引線陰極引線陽(yáng)極引線陽(yáng)極引線二氧化硅保護(hù)層二氧化硅保護(hù)層P型硅型硅N型硅型硅( c ) 平面型平面型金屬觸絲金屬觸絲陽(yáng)極引線陽(yáng)極引線N型鍺片型鍺片陰極引線陰極引線外殼外殼( a ) 點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型鋁合金小球鋁合金小球N型硅型硅陽(yáng)極引線陽(yáng)極引線PN結(jié)結(jié)金銻合金金銻合金底座底座陰極引線陰極引線( b ) 面接觸型面接觸型圖圖 1 12 半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào) 陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極( d ) 符號(hào)符號(hào)D反向擊穿反向擊

6、穿電壓電壓U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+定性分析：定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)判斷二極管的工作狀態(tài)導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止 若二極管是理想的，若二極管是理想的，例例1：D6V12V3k BAUAB+mA43122D IBD16V12V3k AD2UAB+ 箝位作用電路如圖箝位作用電路如圖 所示，所示，當(dāng)輸入端當(dāng)輸入端 VA = 3V ， VB = 0 V,試求輸出端試求輸出端 Y 的電的電位位 VY 。 解：解： VA = 3V， VB = 0V， DA優(yōu)先導(dǎo)通為優(yōu)先導(dǎo)通為“1”， 則則 DB 截止為截止為 “ 0 ”；即即 VY = VAUD =30.7(0.3)= 2.3( 2.7)

7、 V圖圖 箝位電路箝位電路例例2:V sin18itu t 例例. 在整流電路中的應(yīng)用：將交流變換為在整流電路中的應(yīng)用：將交流變換為直流；直流；l工作過(guò)程工作過(guò)程分析：分析：*當(dāng)當(dāng)u2 0 (正半周正半周)，D1、D3導(dǎo)通，導(dǎo)通，D2、D4 截止。截止。 i1 的通路是的通路是a D1RL D3 b ;i1i2*當(dāng)當(dāng)u2 0 (負(fù)半周負(fù)半周)， D2、D4 導(dǎo)通，導(dǎo)通，D1、D3 截止。截止。 i2 的通路是的通路是b D2 RL D4 a ; 輸出是脈動(dòng)的輸出是脈動(dòng)的直流電壓和電流！直流電壓和電流！2021-7-31二極管的應(yīng)用舉例二極管的應(yīng)用舉例2：濾波濾波RRLuiuRuouitttuR

8、uoUZIZIZM UZ IZ_+UIO1. 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓 UZ 表述：表述：DZ 在正常工作下管子兩端的電壓，也就是它的反向擊在正常工作下管子兩端的電壓，也就是它的反向擊穿電壓。穿電壓。2. 穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流 IZ 表述：表述：DZ在穩(wěn)定電壓工作管子中的工作電流。在穩(wěn)定電壓工作管子中的工作電流。3. 最大穩(wěn)定電流最大穩(wěn)定電流 IZM 表述：表述：使使DZ從電擊穿過(guò)渡到熱擊穿而損壞時(shí)管子中的電流。從電擊穿過(guò)渡到熱擊穿而損壞時(shí)管子中的電流。4. 動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻 rZ （動(dòng)態(tài)電阻愈小，（動(dòng)態(tài)電阻愈小， 穩(wěn)壓性能愈好。）穩(wěn)壓性能愈好。）ZZZIUr 表述：表述：DZ管端電壓的變化量與相應(yīng)的電流

9、變化量的比值。管端電壓的變化量與相應(yīng)的電流變化量的比值。即即三三. 主要參數(shù)主要參數(shù)四四. 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路 * 不加電阻不加電阻R可以嗎？可以嗎？ * 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路Ui 為正弦波，且幅值大于為正弦波，且幅值大于UZ， UO 的波形是怎樣的？的波形是怎樣的？ 正常穩(wěn)壓時(shí)，正常穩(wěn)壓時(shí)，UO =UZ* 穩(wěn)壓條件是什么？穩(wěn)壓條件是什么？見(jiàn)圖見(jiàn)圖IZmin IZ IZmax穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路*結(jié)構(gòu)示意如圖所示結(jié)構(gòu)示意如圖所示三極管的結(jié)構(gòu)示意圖三極管的結(jié)構(gòu)示意圖C (Collector)PNNB(Base) E (Emitter)集電極集電極發(fā)射極發(fā)射極基極基極NPP集電結(jié)集電結(jié)發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)發(fā)射

10、區(qū)基區(qū)基區(qū)一一.三極管三極管的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)集電區(qū)集電區(qū)三極管的符號(hào)三極管的符號(hào) * 發(fā)射結(jié)正向偏置發(fā)射結(jié)正向偏置 * 集電結(jié)反向偏置集電結(jié)反向偏置T 放大作用放大作用的外部條件的外部條件二二. 三極管的電流分配及放大原理三極管的電流分配及放大原理 三極管共射極接法三極管共射極接法NPNICIEIBRBUBBUCCRC1. 載流子運(yùn)動(dòng)規(guī)律：載流子運(yùn)動(dòng)規(guī)律： 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子，：發(fā)射載流子，發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，形成發(fā)射極電流形成發(fā)射極電流 IE； 集電區(qū)集電區(qū)：收集載流子，：收集載流子，集電集電區(qū)收集擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子，形區(qū)收集擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子，形成集電極電流成集電極電流

11、IC ； 基區(qū)基區(qū)：傳送和控制載流子：傳送和控制載流子,電電子在基區(qū)中的擴(kuò)散與復(fù)合，子在基區(qū)中的擴(kuò)散與復(fù)合，形成基極電流形成基極電流 IB 。 (1) (2) (3) 體現(xiàn)了電流放大作用，故稱三極管為體現(xiàn)了電流放大作用，故稱三極管為電流控電流控制型元件制型元件。BBE)(1IIICEII BCiiBCII2. 電流分配關(guān)系電流分配關(guān)系(1) 表述：表述：當(dāng)當(dāng)集一射極電壓集一射極電壓 UCE 為常數(shù)時(shí)，輸入為常數(shù)時(shí)，輸入電路電路(基極電路基極電路)中基極電流中基極電流 IB 與基與基射極電壓射極電壓UBE 之間的關(guān)系曲線，稱為輸入特性曲線。如之間的關(guān)系曲線，稱為輸入特性曲線。如 圖所示。圖所示。

12、 常數(shù)常數(shù)CE)(BEBUUfI測(cè)量三極管特性的電路測(cè)量三極管特性的電路 三三. 共射極接法的特性曲線共射極接法的特性曲線 1. 輸入特性曲線輸入特性曲線(2) 表達(dá)式：表達(dá)式： (3) 輸入特性曲線的輸入特性曲線的三個(gè)部分三個(gè)部分輸入特性曲線輸入特性曲線 死區(qū)死區(qū) 非線性區(qū)非線性區(qū) 線性區(qū)線性區(qū)(1)表述：表述：當(dāng)基極電流當(dāng)基極電流IB為常數(shù)時(shí)，輸出電路為常數(shù)時(shí)，輸出電路( (集電極集電極電路電路) )中集電極電流中集電極電流IC與集一射極電壓與集一射極電壓UCE 之間的之間的關(guān)系曲線，稱為輸出特性曲線。如圖關(guān)系曲線，稱為輸出特性曲線。如圖2.6所示。所示。常數(shù)常數(shù)B)(CECIUfI (2) 表達(dá)式：表達(dá)式：測(cè)量三極管特性的電路測(cè)量三極管特性的電路2. 輸出特性曲線輸出特性曲線輸出特性曲線輸出特性曲線 (3) 三個(gè)基本區(qū)：三個(gè)基本區(qū)： 飽和區(qū)飽和區(qū)(UBE0 、UBUC)，T 工作于飽和導(dǎo)通狀態(tài)；工作于飽和導(dǎo)通狀態(tài)；放大區(qū)放大區(qū)(UCUB UE ) ， T處于導(dǎo)通電流放大狀態(tài)。處于導(dǎo)通電流放大狀態(tài)。截止區(qū)截止區(qū)(UBE 0、 UBUC )，T處于截止?fàn)顟B(tài)處于截止?fàn)顟B(tài); ;輸出特性曲線輸出特性曲線發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏BEC