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半导体二极管和三极管 PPT课件

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模拟电子技术基础(第4版)ppt课件

模拟电子技术基础(第4版)ppt课件

多子浓度高
多子浓度很 低，且很薄
面积大
晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
华成英 hchya@
二、晶体管的放大原理
（发射结正偏） uBE U on 放大的条件 （集电结反偏） uCB 0，即 uCE uBE
少数载流 子的运动 因集电区面积大，在外电场作用下大 部分扩散到基区的电子漂移到集电区 因基区薄且多子浓度低，使极少 数扩散到基区的电子与空穴复合 因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区 基区空穴 的扩散
华成英 hchya@
§1.3
晶体三极管
一、晶体管的结构和符号 二、晶体管的放大原理 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 四、温度对晶体管特性的影响
五、主要参数
华成英 hchya@
一、晶体管的结构和符号
为什么有孔？
小功率管
中功率管
大功率管
华成英 hchya@
2、本征半导体的结构
共价键
由于热运动，具有足够能量 的价电子挣脱共价键的束缚 而成为自由电子 自由电子的产生使共价键中 留有一个空位置，称为空穴 自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。 动态平衡 一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高， 热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对 的浓度加大。
指数曲线
若正向电压 UT，则i ISe u
u UT
若反向电压u UT，则i IS
2. 伏安特性受温度影响
反向特性为横轴的平行线
T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓ →反向饱和电流IS↑，U(BR) ↓ 增大1倍/10℃
T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移
华成英 hchya@
华成英 hchya@

课件：二极管、三极管、晶闸管知识讲解

课件：二极管、三极管、晶闸管知识讲解

vi
＋
D
＋
0
t
vi
RL
vo
6
vo
－
－
0
t
(a)
(b)
稳压
稳压二极管的特点就是反向通电尚 未击穿前，其两端的电压基本保持不变。 这样，当把稳压管接入电路以后，若由 于电源电压发生波动，或其它原因造成
6
电路中各点电压变动时，负载两端的电 压将基本保持不变。 稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字 表示
管加反向电压时，不管控制极加
怎样的电压，它都不会导通，而
处于截止状态，这种状态称为晶
闸管的反向阻断。
主回路加反向电压
c 触发导通 d 反向阻断
可控硅只有导通和关断两种工作状态，它具有 开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化， 此条件见下表
状态
条件
说明
从关断到导通
1、阳极电位高于是阴极电位
2、控制极有足够的正向电压和电流
图a
开关断开
b 正向阻断
（2）触发导通 在图（c）所示
电路中，晶闸管加正向电压，在
控制极上加正向触发电压，此时
指示灯亮，表明晶闸管导通，这
种状态称为晶闸管的触发导通。
（3）反向阻断 在图（d）所示
电路中，晶闸管加反向电压，即
a极接电源负极，k极接电源正极，
此时不论开关s闭合与否，指示
灯始终不亮。这说明当单向晶闸
单向可控硅的结构
不管可控硅的外形如何，它们的管芯都是由P型 硅和N型硅组成的四层P1N1P2N2结构。它有三 个PN结（J1、J2、J3），从J1结构的P1层引 出阳极A，从N2层引出阴级K，从P2层引出控制 极G，所以它是一种四6 层三端的半导体器件。

第四单元半导体二极管和三极管优秀课件

第四单元半导体二极管和三极管优秀课件

扩散和漂移这一对 相反的运动最终达到 动态平衡，空间电荷 区的厚度固定不变。
形成空间电荷区浓度差
多子的扩散运动，在中间位置进行复合
扩散的结果使空间 电荷区变宽
空间电荷区也 称 PN 结
2、扩散运动和漂移运动的动态平衡
扩散强
内电场增强
漂移运动增强
两者平衡
PN结宽度基本稳定
3、PN结的单向导电性
加正向电压（正向偏置）
P接正、N接负
P 区 空间电荷区变窄
N区
－－－－ －－ + + + + + +
内电场
－－－－ －－ + + + + + +
－－－－ －－ + + + + + +
内电场
IF
外电场
+–
R
多子扩散加强 大的扩散电流
PN 结加正向电压时，正向电流较大，正向电阻 较小，称PN结处于导通状态。
加反向电压（反向偏置）
+ 44
共价健
S
S
i
i
最外层轨道上的四个电子称为价电子。
单晶硅中的共价健结构
所有的价电子都被共价键束缚，不会成为自由电子
自由电子浓度决定导电能力
价电子结合成共价键，他们既不像导体那样容易挣脱 原子核的束缚，也不像绝缘体那样束缚很紧
因此本征半导体的导电能力很弱，接近绝缘体。
3、本征激发和空穴自导由电电子
第四单元半导体二 极管和三极管
下面图片中各是什么？它们可以导电么？
半导体：导电能力介乎于导体和绝缘体之间的 物质。
第一节 半导体的基础知识

二极管和三极管原理ppt课件

二极管和三极管原理ppt课件

37
① N沟道结型场效应管
基底:N型半导体
D（drain）
两边是P区
G（grid）
N PP
D G
D G
S
S
S（source）
精导品pp电t 沟道
38
② P沟道结型场效应管
D（drain）
G（grid）
P NN
S（source）
精品ppt
D G
D G
S
S
39
工作原理（以P沟道为例）
① 栅源电压UGS对导电沟道的影响
14
+
Si
Si
B
BSi
Si
Si
Si
空穴
掺硼的半导体中，空穴的数目远大于自由电子的数目。空
穴为多数载流子，自由电子是少数载流子，这种半导体称为空 穴型半导体或P型半导体
一般情况下，掺杂半导体中多数载流子的数量可达到少数
载流子的1010倍或更多精。品ppt
15
二、半导体二极管
精品ppt
16
PN 结的形成
精品ppt
26
由于少数载流子数量很少，因此反向电流不大，即 PN结呈现的反向电阻很高。 （换句话说，在P型半导 体中基本上没有可以自由运动的电子，而在N型半导体 中基本上没有可供电子复合的空穴，因此，产生的反向 电流就非常小。）
值得注意的是：因为少数载流子是由于价电子获 得热能(热激发)挣脱共价键的束缚而产生的，环境温度 愈高，少数载流子的数目愈多。所以温度对反向电流的 影响很大。
在金属导体中只有电子这种载流子，而半导体中存在空
穴和电子两种载流子，在外界电场的作用下能产生空穴流和
电子流，它们的极性相反且运动方向相反，所以，产生的电

三极管

三极管

N
E EB
PNP VB<VE VC<VB
EC
第一章 半导体二极管、三极管
晶体管放大的条件
发射区掺杂浓度高 1.内部条件 基区薄且掺杂浓度低 I B
集电结面积大 2.外部条件 发射结正偏 集电结反偏
RB
mA A
IC
mA
C B
3DG6
E
IE
EC
晶体管的电流分配和 放大作用
电路条件: EC>EB 发射结正偏 集电结反偏
基极开路
第一章 半导体二极管、三极管
三、极限参数
1. 集电极最大允许电流 ICM
集电极电流 IC上升会导致三极管的值的下降，当值下降到正常值 的三分之二时的集电极电流即为 ICM。 2.反向击穿电压
（1） 集-射极反向击穿电压U(BR)CEO 当集—射极之间的电压UCE 超过一定的数值时，三极管就会被击穿。 手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压U(BR) CEO。基极开 路时 C、E极间反向击穿电压。 （2）集电极－基极反向击穿电压U(BR)CBO — 发射极开路时 C、B极间 反向击穿电压。 （3）发射极－基极反向击穿电压U(BR)EBO — 集电极开路时 E、B极间反 向击穿电压。
第一章 半导体二极管、三极管
一、输入特性
iC
iB f (uBE ) u
uCE 0
iB
RB + + uBE

CE常数
与二极管特性相似
RB +

B + RC + 输出 RB E uCE 输入 回路 + uBE + EC 回路 EB IE

iB
C

电路课件第4章半导体二极管、三极管和场效应管

电路课件第4章半导体二极管、三极管和场效应管
备的输出。
Part
04
场效应管
场效应管的结构与工作原理
结构
场效应管主要由源极、栅极和漏极三个电极组成，其中源极和漏极通常由N型或P型半导 体材料制成，而栅极则由绝缘材料制成。
工作原理
场效应管通过在栅极上施加电压来控制源极和漏极之间的电流，从而实现放大或开关功 能。
场效应管的类型与特性
类型
场效应管有多种类型，如NMOS、PMOS、CMOS等，每种类型具有不同的特性 和应用场景。
三极管的类型与特性
类型
根据材料和结构，三极管可分为 NPN、PNP和硅平面管等类型。
温度特性
三极管的工作受温度影响较大， 温度升高会导致三极管的性能下 降。
特性
不同类型三极管具有不同的特性， 如电流放大倍数、频率响应、功 耗等。
参数
三极管的主要参数包括电流放大 倍数、频率响应、功耗等，这些 参数决定了三极管的应用范围。
特性
场效应管具有输入阻抗高、噪声低、动态范围大等特性，使其在模拟电路和数字 电路中都有广泛的应用。
场效应管的应用
01
02
03
放大器
场效应管可作为放大器使 用，用于放大微弱信号。
开关电路
由于场效应管具有开关特 性，因此可用于开关电路 中实现高速切换。
集成电路
在现代集成电路中，场效 应管已成为主要的元件之 一，用于实现各种逻辑功 能和信号处理。
二极管的类型与特性
类型
硅二极管、锗二极管、肖特基二极管、PIN二极管等。
特性
正向导通压降、反向击穿电压、温度系数等。
二极管的应用
整流
将交流电转换为直流电，如家用 电器中的电源整流器。
稳压
通过串联或并联方式稳定电路中 的电压，如稳压二极管。

半导体二极管和三极管


引线 外壳 触丝
N 型锗
点接触型
正极引线
铝合金小球
PN 结
N型锗
金锑合金 底座
负极引线
面大家接网触： 型
正极
负极 表达符号
9.2.2 伏安特征
二极管和 PN 结一样，具有单向导电性，由伏安特征曲线可见，当外加正向电压 很低时，电流很小，几乎为零。正向电压超出一定数值后，电流不久增大，将这一 定数值旳正向电压称为死区电压。一般，硅管旳死区电压约为0.5V，锗管约为0.1V。 导通时旳正向压降，硅管约为0.6 ~ 0.7V，锗管约为0.2 ~ 0.3V。
IB
放B
+ RB
UBE 大
C + UCE E
区
100 µA 80µA 60 µA 40 µA 20 µA IB =0 EC=UCC
O
大家网：
EB 共发射极电路
3
6
9
UCE /V
12
(2) 截止区
IC / mA
IB = 0 旳曲线下列旳区域称为 4
截止区。IB = 0 时, IC = ICEO(很小)。
晶体管有三种工作状态，因
IC / mA
而输出特征曲组分为三个工作区 4
IC
3
(1) 放大区
输出特征曲线旳近于水平部分是 2
放大区。在放大区，
。放大 2.3
区 旳也关称系I为。C 线对性N区PNI，B型因管为而IC言和，I应B 成使正U比BE
1 1.5
> 0，UBC< 0，此时，UCE > UBE。
UCE ≥ 1V
20 晶体管旳输入特征也有一段死区，只有 在发射结外加电压不小于死区电压时，才 O 会产生 IB。

半导体、二级管和三极管概述


PN结加反向电压
PN结加反向电压时， 内建电场被增强，势垒 高度升高，空间电荷区 宽度变宽。这就使得多 子扩散运动很难进行， 扩散电流趋于零；
而少子漂移运动处于优势，形成微小的反向的电流。
流过PN结的反向电流称为反向饱和电流(即IS)， PN结呈现为大电阻。由于IS很小,可忽略不计,所 以该状态称为：PN结反向截止。 总结 PN结加正向电压时，正向扩散电流远大于漂移电 流， PN结导通；PN结加反向电压时，仅有很小的 反向饱和电流IS，考虑到IS≈0，则认为PN结截止。
基区空穴 的扩散
扩散运动形成发射极电流IE，复合运动Байду номын сангаас成基极电 流IB，漂移运动形成集电极电流IC。
电流分配：
IE＝IB＋IC
IE－扩散运动形成的电流 IB－复合运动形成的电流 IC－漂移运动形成的电流
直流电流 放大系数
IC IB
iC iB
交流电流放大系数
I CEO (1 ) I CBO
稳压管的伏安特性
稳压管的主要参数 稳定电压Uz：Uz是在规定电流下稳压管的反向击 穿电压。 稳定电流IZ：它是指稳压管工作在稳压状态时， 稳压管中流过的电流，有最小稳定电流IZmin和最大 稳定电流IZmax之分。
（6）其它类型二极管 发光二极管：在正向导通其正向电流足够大时， 便可发出光，光的颜色与二极管的材料有关。广 泛用于显示电路。
图4 本征半导体中 自由电子和空穴
本征半导体的载流子的浓度 本征激发：半导体在热激发下产生自由电子和空 穴对的现象称为本征激发。 复合：自由电子在运动过程中如果与空穴相遇就 会填补空穴，使两者同时消失。 在一定的温度下，本征激发所产生的自由电子与 空穴对，与复合的自由电子与空穴对数目相等，达 到动态平衡。即在一定温度下本征半导体的浓度是 一定的，并且自由电子与空穴浓度相等。

《电子技术基础》ppt课件

PN结内部载流子基本为零，因此导电率很低，相当于介质。 但PN结两侧的P区和N区导电率很高，相当于导体，这一点和 电容比较相似，所以说PN结具有电容效应。
半导体基础与常用器件
电子技术基础
PN结的单向导电性
PN结的上述“正向导通，反向阻断”作用，说明它具有单 向
导电性，PN结的单PN向结导中电反性向是它电构流成的半讨导论体器件的基础。
3. 空间电荷区的电阻率很高，是指其内电场阻碍多数载流子扩 散运动的作用，由于这种阻碍作用，使得扩散电流难以通过空 间电荷区，即空间电荷区对扩散电流呈现高阻作用。
4. PN结的单向导电性是指：PN结正向偏置时，呈现的电阻很小 几乎为零，因此多子构成的扩散电流极易通过PN结；PN结反向 偏置时，呈现的电阻趋近于无穷大，因此电流无法通过被阻断。
由于热激发而在晶体中出现电子空穴对的现象称为本征激发。
本征激发的结果，造成了半导体内部自由电子载流子运动的产 生，由此本征半导体的电中性被破坏，使失掉电子的原子变成带 正电荷的离子。
由于共价键是定域的，这些带正电的离子不会移动，即不能参 与导电，成为晶体中固定不动的带正电离子。
半导体基础与常用器件
电子技术基础
内部几乎没有自由电子， 因此不导电。
半导体基础与常用器件
电子技术基础
（3） 半导体
半导体的最外层电子数一般为4个，在常温下存在的自 由电子数介于导体和绝缘体之间，因而在常温下半导体的 导电能力也是介于导体和绝缘体之间。
常用的半导体材料有硅、锗、硒等。
＋
原子核
半导体的特点：
导电性能介于导体和绝缘体之 间，但具有光敏性、热敏性和参 杂性的独特性能，因此在电子技 术中得到广泛应用。
光敏性——半导体受光照后，其导电能力大大增强；

最新第2讲 二极管、三极管PPT课件

iB
1. 分别分析uI=0V、5V时T是工作在截止状态还是导通状态； 2. 已知T导通时的UBE＝0.7V，若uI=5V，则β在什么范围内T 处于放大状态?在什么范围内T处于饱和状态？
讨论二
2.7
ΔiC
PCMiCuCE
uCE=1V时的iC就是ICM
iC
iB
UC E
U（BR）CEO
由图示特性求出PCM、ICM、U （BR）CEO 、β。
讨论一
判断电路中二极管的工作状态，求解输出电压。
判断二极管工作状态的方法？
讨论二
1. V＝2V、5V、10V时二极管中
的直流电流各为多少？
2. 若输入电压的有效值为5mV，
则上述各种情况下二极管中的交
ID
流电流各为多少？ V＝5V时，
rd
uD iD
UT IDQ
Q uD=V-iR
ID
V
UD R
V 较小时应实测伏安 特性，用图解法求ID。
直流电流 放大系数
IC
IB
iC
iB
ICEO(1)ICBO
交流电流放大系数
穿透电流 集电结反向电流
为什么基极开路集电极回 路会有穿透电流？
三、晶体管的共射输入特性和输出特性
1. 输入特性
iBf(uBE )UCE
为什么像PN结的伏安特性？ 为什么UCE增大曲线右移？ 为什么UCE增大到一定值曲 线右移就不明显了？
一、晶体管的结构和符号
为什么有孔？
小功率管
中功率管
大功率管
多子浓度高
多子浓度很 低，且很薄
面积大
晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
二、晶体管的放大原理
放大的条 uuC BB E 件 U 0， o（ n 即 u发 CE射 uB（ E结集 正电 偏结 ）反偏）
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Si
Si
空穴
BS–i
Si
硼原子 接受一个 电子变为 负离子
P型半导体的形成过程动画演示
1.1.3 PN结的形成及特性
1. PN结的形成 物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气
体、液体、固体均有扩散运动。
1.1.3 PN结的形成及特性 1. PN结的形成
浓度差
多子扩散运动 动
空间电荷区
态
内电场
1.1.3 PN结的形成及特性
2. PN结的单向导电性
（3）PN结的i−u特性
uD
iD IS (enUT 1)
反向偏 置特性
iD/mA 1.0
0.5
正向偏 置特性
其中
iD = -IS
-1.0 -0.5
0.5 1.0 uD/V
IS ——反向饱和电流
PN结单向导电性的I−U特性曲线
n——发射系数，其值1-2。
平
衡
少子漂移运动
PN结：空间电荷区、耗尽层
电子扩散
N ++ + + +
++++
- - -----
P
++++ - - - -
++++ - - - -
空穴扩散
空间电 荷区
++++ -- - ++++ -- - ++++ -- - ++++ -- - -
内电场
1.1.3 PN结的形成及特性 1. PN结的形成
Si
Si
自由电子的产生使共价键中留有一
个空位 , 称为空穴(带正电)。
Si
Si
这一现象称为本征激发。
自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。
一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定； 温度升高，自由电子与空穴对的浓度加大。
1.1.1 本征半导体
2. 本征半导体的导电机理
在外电场作用下，空穴吸 引相邻原子的价电子来填补， 而在该原子中出现一个空穴，
－－－－ － －
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ－ 正－ － － －向－
－－－－ － －
+ + ++ + +
+ 电+ + + +流+
+ + ++ + +
IF
P
+
–
内电场 外电场
R
N
PN 结加正向电压时,PN结变窄,扩散运动加剧,由于 外电源的作用，形成扩散电流，正向电流较大 , 正向 电阻较小，PN结处于导通状态。
1.1.3 PN结的形成及特性 2. PN结的单向导电性 （2）PN 结加反向电压（反向偏置）
1.1.3 PN结的形成及特性
2. PN结的单向导电性
（2）PN 结加反向电压（反向偏置）
PN 结变宽
－－－ － －－ －－－ － －－ －－－－ － －
+++ +++ +++
+++ +++ +++
P
IR
内电场 外电场
N
–+
R
反向电流将随温度增加。
PN 结 加 反 向 电 压 时 ,PN 结 变宽,阻止扩散 运动,有利于漂 移运动,形成漂 移电流。反向 电流较小,反向 电阻较大, 处 于截止状态。
注意：(1) 本征半导体中的载流子数目极少, 其导电性能很差。
(2) 温度对半导体器件性能影响很大。 温度升高，热运动加剧，载流子浓度增大，导 电性增强。 热力学温度0K时不导电。
1.1.1 本征半导体 2. 本征半导体的导电机理
当半导体两端加上外电压时，其将出现两部分电流 (1)自由电子作定向运动 电子电流 (2)价电子递补空穴 空穴电流
失 去 一 个 磷原子 电子变为 正离子
N型半导体形成过程动画演示
1.1.2 杂质半导体
2. P型半导体
掺杂三价元素后空穴数目大 量增加,成为多数载流子,自由 电子是少数载流子。空穴导电 成为这种半导体的主要导电方 式，称为P型半导体。
掺入杂质越多, 多子浓 度越高, 导电性越强, 实 现导电性可控。
扩散运动：由浓度差引起
扩散电流：P N 漂移运动：由内电场引起
内电场的作用：抑制扩散 促进漂移
漂移电流: N P PN结动态平衡时，扩散电 流与漂移电流大小相等、 方向相反，流过PN的总电 流为0。
电子扩散
N ++ + + +
++++
- - -----
P
++++ - - - -
++++ - - - -
光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化 (可做 成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极 管、光敏晶体管等)。
掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能 力明显改变(可做成各种不同用途的半导 体器件，如二极管、晶体管和晶闸管等）。
1.1.1 本征半导体 1. 本征半导体的结构 本征半导体是完全纯净的、具有晶体结构的半导体。 价电子:共价键中的两个电子。
以此类推，就形成了价电子 空穴
填补空穴的移动，其结果相 当于空穴的运动，相当于正 电荷的移动。
运载电荷的粒子称为载流子。 自由电子和空穴都称为载流子。
自由电子
Si
Si
Si
Si
价电子
1.1.1 本征半导体 2. 本征半导体的导电机理
自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复 合。在一定温度下, 载流子的产生和复合达到动 态平衡 , 半导体中载流子便维持一定的数目。
空穴扩散
空间电 荷区
++++ -- - ++++ -- - ++++ -- - ++++ -- - -
内电场
1.1.3 PN结的形成及特性 2. PN结的单向导电性 （1）PN 结加正向电压（正向偏置）
1.1.3 PN结的形成及特性
2. PN结的单向导电性
（1）PN 结加正向电压（正向偏置）
PN 结变窄
自由电子和空穴同时参与导电是半导体导电和金属 导电的本质区别。
1.1.2 杂质半导体
1. N型半导体
掺杂五价元素后自由电子 数目大量增加，成为多数载 流子，空穴是少数载流子。 这种半导体主要靠自由电子 导电，称N型半导体。
在常温下
即可变为
Si
Si 自由电子
pS+i
Si
多余 电子
掺入杂质越多, 多子浓 度越高, 导电性越强, 实 现导电性可控。
第1章 半导体二极管和三极管
1.1 半导体基础知识
1.2 半导体二极管及其基本电路 1.3 晶体管 1.4 场效应管
1.1 半导体基础知识
1.1.1 本征半导体 1.1.2 杂质半导体 1.1.3 PN结的形成及特性
半导体的导电特性
热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强 (可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。
晶体中原子的排列方式
Si
Si
价电子
Si
Si
共价健
硅单晶中的共价健结构
1.1.1 本征半导体 2. 本征半导体的导电机理
1.1.1 本征半导体 2. 本征半导体的导电机理
1.1.1 本征半导体 2. 本征半导体的导电机理
价电子
价电子在温度升高或受光照时获得
一定能量后，可挣脱共价键的束缚 ，
成为自由电子(带负电)。