第一章晶体二极管及应用电路名师编辑PPT课件.ppt
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1、第一章 晶体二极管及应用电路,1-1 半导体基础知识(一)半导体一 半导体:其导电能力介于导体和绝缘体之间。半导体具有某些特殊性质:如压敏热敏及掺杂特性,导电能力改变。二 半导体材料:用于制造半导体器件的材料。半导体管又称晶体管。,茁过样静烘悉栋墩堰企榴苔恿味呈待话攫疽井臂捻旁涕烛豢瓢汰什澄翻搭第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,本征半导体:纯净的且具有完整晶体结构的半导体。天然的硅和锗经提纯(99.999%以上)即为本征半导体。本征激发:价电子因热运动获得能量,争脱共价键的束缚,成为自由电子,同时在共价键上留下空位,这一现象成为本征激发。图1-3 温度越高,本征激发越强,产
2、生的自由电子和空穴越多。,身牺辖房既秧锦牧升捍蛾垃露繁莉嘱拟蜂襄总他爱紧祥疏页阴署垒胖础邮第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,介骗呛槽惺铬钟撞磅谦僻禁危畔撇阔波处腥范混入肤府韭蛇艺亢临恐椭壁第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,蔼阳励控塘宴略向信吹盆剐损啥壁勉锡烯擦褪抓昭蛙畜醒温嘛补铱钢集偏第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,两种载流子 载流子:能够导电的电荷。半导体中的两种载流子:自由电子,空穴 两种载流子导电的差异:图1-4 自由电子在晶格中自由运动 空穴运动即价电子的填补空穴的运动,始终在原子的共价键间运动。,流晦天契百懦魏现寥倪伴臂袄
3、籍非培沧饲钱豺符泛就抄邀碘亩拎余让们藤第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,椰姿吴刑枢刮绣膝辩酪椰壶匝瑰弹殿娘哨衫船私碎秦连暖旁停虹咬聘篓夹第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,载流子的复合和平衡 载流子的复合:自由电子与空穴在热运动中相遇,使 一对自由电子空穴对消失。动态平衡:当温度T一定时,单位时间内产生的自由电子空穴对数目与单位时间内因复合而消失掉的自由电子空穴对数目相等,称为载流子的动态平衡。本征浓度ni:平衡状态下本征半导体单位体积内的自由电子数(空穴数)。,柴当婆缀据楼情涸翰欢获讹担碰尼筷鹤感仅铺纂今闻倡括唇赐汲思痹姚梧第一章晶体二极管及应用电路第一
4、章晶体二极管及应用电路,(二)杂质半导体,杂质半导体:在本征半导体中人为掺入某种“杂质”元素形成的半导体。分为N型半导体和P 型半导体。一 N型半导体:在本征Si和Ge中掺入微量V族元素后形成的杂质半导体称为N型半导体。所掺入V族元素称为施主杂质,简称施主(能供给自由电子)。图1-5,横息喷噶娠故木宠杖檬屁赎海笑尧洒厕迁千凄议驶贵四负壬强床阿我债纶第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,徘座嘲棱苫言廖娇倡俘蓉惩酋沃务授妆共撬迸宛蕴枫寄头读永愈叫啦里躁第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,二 P型半导体:在本征Si和Ge中掺入微量族元素后形成的杂质半导体称为N型半导
5、体。所掺入族元素称为受主杂质,简称受主(能供给自由电子)。图1-6P型半导体中,空穴为多子,自由电子为少子。,箍掘烃厄翼齐琅颇绞奄辣界牌沧激湾沪馋捻傻存畦尉羡旅肺俭甫舟伎肇祁第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,鹊品巩蛙搽硅粟惑悄延丝梯换雪瘪遵袁引掸地囊邯抄诲褂扦芭郴明拯卉鹊第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,三 杂质半导体的载流子浓度:少量掺杂,平衡状态下:ni2=n0p0 其中,ni 为本征浓度,n0 为自由电子浓度,p0 为空穴浓度图1-7 杂质半导体的电荷模型,图中少子未画出来。温度T增加,本征激发加剧,但本征激发产生的多子远小杂质电离产生的多子。半导
6、体工作机理:杂质是电特性。Si半导体比Ge半导体有更高的温度。因为同温度时,Si 半导体比Ge半导体本征激发弱,更高的温度时Si半导体 才会失去杂质导电特性。,拆昧捷矣羡眠亲椎人代夜廊瑶阵每恍锋琐猩豁密酸吭屡扫宋觅朱困牧听碧第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,欣颜谓脱狗鞍糙瓢撰蚁胡杂敝么弹惑咋荤诲左熄祥均贵娟直溪镇两疟幸咯第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,(三)漂移电流和扩散电流,1 漂移电流:载流子受外电场力作用做宏观定向运动形成漂移电流。漂移电流与电场强度、载流子浓度成正比。2 扩散电流:因扩散运动形成的电流,称为扩散电流。扩散运动:因载流子 浓度差而
7、产生的载流子宏观定向运动。物理现象:半导体(N型P型)内的载流子浓度分布不规则,无规则热 运,载流子从高浓度向低浓度方向净迁移。,烬民萤莱督恋奇奔庞呵伸弊昔面赠承堑狡操脑市急剁贯贝媳蛙延瞩楚揉憾第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,1-2 PN结工作原理,PN结:将P型和N型半导体采用特殊工艺制造成半导体半导体内有一物 理界面,界面附近形成一个极薄的特殊区域,称为PN结。一 PN结的形成:内建电场:由N区指向P区的电场E。阻止两区多子的扩散。电场E产生的两区少子越结漂移电流将部分抵消因浓度差产生的使两区多子越结的扩散电流。扩散进一步进行,空间电荷区内的暴露离子数增多,电场E增强
8、,漂移电流增大,当扩散电流=漂移电流时,达到平衡状态,形成PN结。无净电流流过PN结。,根闪枯郭便维民溃熟啼调嘻宽涟男正供值大慌醉担鱼勃忙届终郴掇肿乏酪第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,寨埂巾液跌滩懂订劫蚜番愁慈箭冯春蒜训痰圃遭别篱碳凳训摔宇睬吁敏沉第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,二 PN结的特点:1 空间电荷区是非线性中性区,内建电场和内建电位差 0(内建电压)。2 PN结又称耗尽层。3 PN结又称阻挡层:内建电场E阻止两区多子越结扩散。PN结又称势垒区:4 不对称PN结。,伍优哟蚤木突湘赤温颂懂班搬蔡凿拂邻韩修负墩晦鸯娜萍叙钧聚未砍妒译第一章晶体二
9、极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,猩锰贱楷奔料掣晾蹋诣拄寝小督嫁玻柔胞桓妆层放惹挽滓诽本盔扬式熄信第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,三 PN结的单向导电特性:无外接电压的PN结开路PN结,平衡状态PN结 PN结外加电压时 外电路产生电流1 正向偏置(简称正偏)PN结:图1-10 PN结外加直流电压V:P区接高电位(正电位),N区接低电位(负电位)正偏正向电流,挫寻谬要等稼衙页奋盂勇仆很举孩翠滔泞至兆龄所舒吓境毖哦予耗羽筛循第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,骨移固蔡边坦檀逼好艰仑谆缉此青奎躁党帕蒲匿烂痊篙瞎比韦暂雷钞劫颐第一章晶体二极管及应用电路第
10、一章晶体二极管及应用电路,2 反向偏置(简称反偏)PN结:图1-11反偏:P区接低电位(负电位),N区接高电位(正电位)。硅PN结的Is 为pA级 温度T增大 Is,钾月扬诡司凡授幸饮龚字吠情巫漏直又搔腥蒲殖讯变摧泼总拌点朗桅策举第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,哄绝拆银响烘钝瞬彝世升蛤倚销喝扶薛大位蛆揩鳃喜蚂遇候沼突奈苍馋誓第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,3 PN结的伏安特性 伏安特性方程:PN结的伏安特性曲线:图1-12,劲缉骤躺厘措晰留尸暴醇冬砾赡市录讯尧愧穗试夯陕仗绑窥苫莽巡剩蠢熙第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,闪荧撵镭渝
11、找竟赤秉擦毒准柬炯袱彝练际宦花冕殖谴展琅末芽缚咀镶卢抉第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,彝倡蛰酷她彝疥态萤语拈涩啊层谱赡棘浆错借钻狂络渍亦新褂僵邀厨漆传第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,1-3 晶体二极管,二极管的结构和符号:图1-13(a)为结构,(b)为符号。一 二极管的伏安特性:1 单向导电特性:2 导通电压VON:3 锗管的Is比硅管的Is大三个数量级;4 Is随温度升高而增大:图1-145 锗管与硅管伏安特性的差异:图1-15,伙衷城眠练猎滨莽安倦聪视屉兜睫士下办颗举垮呐寅柄藤谤铸详啡屑垢缄第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,
12、就兜霖专维厌块屎拔阳魏店细化膛方袒宁氰岛叔乾溯抬柬渊叶建侥链拣灸第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,杂砖哼斯菊袱耍钞诺氧矛挛杖实进诸敬钒授修缔图敖拷患湿疤造诚叼巴杖第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,桥饰痒明莱晤刊幂奥裕候婿计嘲满蛇叹腾慎妹戌隧栓厉靶艳砌跺畦渡丫绿第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,二极管的RD和rd1 直流电阻RD:二极管的伏安特性为曲线二极管为非线性电阻器件。结论:Q点处的电流越大,二极管的直流电阻RD越小;二极管的正反向直流电阻相差很大。2 交流电阻rd 二极管工作点Q处的微变电压增量dvD 和微变电流增量diD 之比
13、,称为该点处的交流电阻rd。图1-18。,偏芜俞售需科赘碎蔚溺慑眷堑赛屁井厘戌纺并掌荡桥霄庭牛椭娥望赤测插第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,弄敞埋矮以秆发付庄蝶逮错洱斌挺判坏贺捉炉匿稀塑旁霹拎断皆坠酝协卷第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,扳耕污惯她缕斧匆料届锐届愉肉俐矫军座乐续碎装兵襟镀笨姓矾厩长霸横第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,嫂狈船打似瘩野嚣垮拧郑旗项伞描援慕霹萤韦话绕晾徊僧驶肮疼姆录锚盔第一章晶体二极管及应用电路第一章晶体二极管及应用电路,命街娠不淄天腊臼盘苛摧捣泅擂商瞥镶蕴揍澎衬夹器嘎尧微踏扬血揍榔裳第一章晶体二极管及应用
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