二极管与三极管工作原理.ppt

第一章 半导体器件概述;;半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。例如：;1. 本征半导体;常用的本征半导体;在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电子。;硅和锗的共价键结构;共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。;本征半导体的导电机理;+4;+4; 本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。;本征半导体载流子的浓度：;载流子的产生与复合:;2. 杂质半导体;(1) N型半导体;+4;(2) P 型半导体;杂质半导体的示意表示法;;P区;内电场阻止多子扩散 ;?;1) PN结加正向电压时的导电情况;2) PN结加反向电压时的导电情况;结论：PN结具有单向导电性。;式中 Is ? 饱和电流; UT = kT/q ?等效电压 k ? 波尔兹曼常数； T=300K（室温）时 UT= 26mV;(3) PN结的反向击穿;? 势垒电容CB; 扩散电容是由多子扩散后，在PN结的另一侧面积累而形成的。因PN结正偏时，由N区扩散到P区的电子，与外电源提供的空穴相复合，形成正向电流。刚扩散过来的电子就堆积在 P 区内紧靠PN结的附近，形成一定的多子浓度梯度分布曲线。;PN结电容 Cj=CB+CD Cj一般为1—几百pf，低频时可忽略不计。 在高频情况下，PN结正偏时，电阻较小，结电容较大（主要由扩散电容CD决定）; PN结反偏时，电阻较大，结电容较小（主要由势垒电容CB决定） 。;1. 二极管的结构;2. 二极管的伏安特性;2. 二极管的伏安特性(续);3. 二极管的开关特性;一般开关二极管的反向恢复时间tre在纳秒 (10-9.s)数量级。 (2) 开通时间 二极管从反向截止转为正向导通所需时间，相比tre可忽略不计。;4.温度对二极管伏安特性的影响 ;1.1.3 二极管的电路模型及主要参数; 二极管的小信号等效电路模型如图所示;(1) 直流电阻及求解方法;? 晶体二极管的电阻;(2) 交流电阻r;2. 二极管的主要参数;3) 反向电流 IR;4) 最高工作频率fM; 二极管：死区电压=0 .5V，正向压降?0.7V(硅二极管) (理想二极管：死区电压=0 ，正向压降=0 );二极管的应用举例2：;;（4）稳定电流IZ、最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。;负载电阻 。;令输入电压降到下限时，流过稳压管的电流为Izmin 。;2. 变容二极管;? 定义：;反向电流随光照强度的增加而上升。;4. 发光二极管; 小功率的发光二极管正常工作电流在5～ 20mA范围内。通常正向压降值在1.5 ～ 3V范围内。发光二极管的伏安特性与整流二极管相似。为了避免由于电源波动引起正向电流值超过最大允许工作电流而导致管子烧坏，通常应串联一个限流电阻来限制流过二极管的电流。由于发光二极管最大允许工作电流随环境温度的升高而降低，因此，发光二极管不宜在高温环境中使用。　　发光二极管的反向耐压（即反向击穿电压）值比普通二极管的小（一般在6V左右），所以使用时，为了防止击穿造成发光二极管不发光，在电路中要加接二极管来保护。 ;? LED显示器;小 结;? 二极管实际上就是一个PN结，描述二极管的性能 常用二极管的伏安特性，可用二极管的电流方程来描述 即二极管两端的电压和流过的电流满足I=Is(e U/UT-1). 硅管：当UD0.7V时，二极管导通，导通后，UD=0.7V 锗???：当UD0.3V时，二极管导通，导通后，UD=0.3V ? 稳压管是一种应用很广的特殊类型的二极管，工作区在反向击穿区。可以提供一个稳定的电压。使用时注意加限流电阻。 ? 二极管基本用途是整流稳压和限幅。 ? 半导体光电器件分光敏器件和发光器件，可实现光—电、电—光转换。光电二极管应在反压下工作，而发光二极管应在正偏电压下工作。;半导体二极管图片;半导体二极管图片;半导体二极管图片;§ 1.2 半导体三极管;BJT的结构;1. 由三层半导体组成，有三个区、三个极、两个结;1.2.1 三极管的基本工作原理;三极管的三种组态;1. 三极管内部载流子的传输过程;B;三极管各区的作用:;P;三极管的三种组态;共基极直流放大系数;EB;VBB;3.放大作用;P40： 题1.2、1.4、1.5