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最新-电路与电子学学习课件半导体二极管三极管和场效应管学习课件教学课件 精品

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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

半导体二极管和三极管 PPT课件

半导体二极管和三极管 PPT课件

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

半导体二极管和三极管精选PPT课件

半导体二极管和三极管精选PPT课件

硅原子
+4
空穴
+4
硼原子
+4
电子空穴对
空穴
+4 +4
P型半导体
－ － －－
+3 +4
－ － －－
－ － －－
+4 +4
受主离子
多数载流子—— 空穴 少数载流子——自由电子
杂质半导体的示意图
多子—空穴
多子—电子
P型半导体
N型半导体
－ － －－
++ + +
－ － －－
++ + +
－ － －－
++ + +
3. PN结的伏安特性曲线及表达式
根据理论推导，PN结的伏安特性曲线如图
反向饱和电流 反向击穿电压
IF（多子扩散） 正偏
反偏
反向击穿
IR（少子漂移）
电击穿——可逆 热击穿——烧坏PN结
14.3 半导体二极管
结构
二极管 = PN结 + 管壳 + 引线
符号
P
+
阳极
N
-
阴极
二极管按结构分三大类：
(1) 点接触型二极管
束缚电子
+4
+4 +4
+4
空穴
+4 +4
自由电子
+4
+4 +4
当温度升高或受到 光的照射时，束缚 电子能量增高，有 的电子可以挣脱原 子核的束缚，而参 与导电，成为自由 电子。
自由电子产生的 同时，在其原来的共 价键中就出现了一个 空位，称为空穴。

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
共价键
在 室 温 下 就可以激发 成自由电子
+4
+4
+4
第 1-11 页
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4.1 PN结
2）多子与少子
长 沙 理 工 大 学 计 算 机 通 信 工 程 学 院 制 作

电子空穴对
自由电子
多数载流子——自由电子， 主要由掺杂产生。
N型半导体 + + + + + + + + + + +
第 1-10 页 前一页 下一页 退出本章
4.1 PN结
长 沙 理 工 大 学 计 算 机 通 信 工 程 学 院 制 作
在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的半导体。 1、N型半导体 1） 构成
在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，砷等，称为N 型半导体。
+4 +4 +4
+4
+4
+4
掺入五价 原子占据Si 原子位置
空穴
+4
硼原子
+3
+4
－ －
+4
+4
+4
－
多数载流子—— 空穴 少数载流子——自由电子
第 1-13 页 前一页 下一页 退出本章
4.1 PN结
杂质半导体的示意图
多子—空穴
长 沙 理 工 大 学 计 算 机 通 信 工 程 学 院 制 作
多子—电子
P型半导体 － － － 少子—电子
N型半导体
－ － －
i IS (e
u 为PN结两端的电压降 IS 为反向饱和电流

第07讲：第4章 半导体二极管、三极管、场效应管

第07讲：第4章 半导体二极管、三极管、场效应管
如果电路中出现两个以上二极管，则假设二极管全部断 开，求得每个二极管正极和负极之间的电压。正向电压较大 者优先导通，其两端电压为导通电压，然后再用上述方法判 断其余二极管。
21
例题1：设二极管为理想二极管，试求出Ui=5V
时的输出电压U0的大小。
解:(1)断开二极管D
R
+
Ui
D
U0
_
VD＋ = Ui = 5V VD－ =0V
18
4.2 半导体二极管
4.2.4 二极管的等效电路及应用
1. 理想二极管等效电路(理想模型)
正向时： 导通电压UD=0V，二极管
用短路线代替。 反向时： ID＝0，二极管断开。 2. 考虑正向压降的等效电路(恒压模型)
正向时：导通电压UD=0.7V(硅管，
锗管为0.2V)，二极管用电压源代替。 反向时： ID＝0，二极管断开。
适用于高频电 路的检波或小
电流整流 No
Image
(2) 面接触型二极管
正极引线
P型 硅
铝合金小球 N型 硅
底座 负极引线
PN结面积大，用 于大电流整流电路。
用于集成电路制造工艺中。 PN 结面积可大可小
正 极引 线
S iO 2
(3) 平面型二极管
P型 硅 N型 硅
11
负 极引 线
半导体二极管的电路符号与基本结构
第07讲：第4章 半导体二极管、 三极管、场效应管
2
3
4
5
4.1 PN结
半导体的三个独特性质:
（1）热敏性－制成各种热敏元件
一些半导体对温度的反应很灵敏，其电阻率随着
（温2度）的光上敏升而性明－显制地成下各降种，光利用敏这元种件特性很容易制成 （各降3种，）热有利掺敏些用杂元半这件性导种，体特－如的性制热电很成敏阻容各电率易种阻随制晶、着成温光光体度照敏管传的元器感增件件器强，等而如。明光显敏地电下阻

半导体二极管三极管和场效应管课件

半导体二极管三极管和场效应管课件

场效应管的类型与特性
场效应管的应用
工作原理的比 较
01
02
半导体二极管
半导体三极管
03 场效应管
特性的比 较
半导体二极管
场效应管
正向导通电压低，反向截止电流小， 响应速度快。
输入阻抗高，噪声低，功耗低，但频 率特性较差。
半导体三极管
电流放大倍数高，频率特性好，但功 耗较大。
应用场景的选择
三极管的类型与特性
全面了解不同类型的三极管及其特性
按结构可分为NPN和PNP型，按材料可分为硅管和锗管。不同类型的三极管具有不同的特性，如电流放大倍数、频率响应等。 此外，三极管的参数还包括最大允许功耗、最大反向电压等。
三极管的应用
场效应管的结构与工作原理
场效应管是一种电压控制型器件，其 核心结构包括源极、栅极和漏极。工 作原理基于电场效应，通过改变栅极 电压来控制源极和漏极之间的电流。
半导体材料
总结词
常用的半导体材料有硅、锗、硒、磷等元素半导体以及化合物半导体，如砷化镓、磷化镓等。
详细描述
硅是最常用的半导体材料，具有稳定的化学性质和较高的电子迁移率，广泛用于集成电路、太阳能电池等领域。 锗也是一种常用的半导体材料，其电子迁移率高于硅，但稳定性较差。此外，硒、磷等元素半导体以及化合物半 导体在特定领域也有应用。
半导体二极管
01
半导体三极管
02
场效应管
பைடு நூலகம்03
THANKS
感谢观看
半导体二极管三极管和场效应管课 件
• 场效应管 • 三种器件的比较与选择
半导体的定义与特性
总结词
半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，其电阻率随温度、光照和杂质含量等 因素的变化而变化。

电路与电子学学习课件半导体二极管三极管和场效应管学习课件教学课件


令
kT / q UT
则
I IS(eU /UT 1)
PN结的击穿特性
(1)雪崩击穿
材料掺杂浓度较低的PN结中，当PN结反向电压增加时，空间电荷区中 的电场随着增强，这样通过空间电荷区的电子和空穴就会在电场作用下 获得能量增大，在晶体中运行的中子和空穴将不断的与中性原子发生碰 撞,通过这样的碰撞可使束缚在共价键中的价电子碰撞出来，产生自由电 子-空穴对，新产生的载流子在电场作用下再去碰撞其他中性原子，又产 生的自由电子空穴对，如此连锁反应使得阻挡层中的载流子的数量急剧
C UCE
EC
征
且IC= IB
RB
E
UBE
IE
对于PNP型三极管应满足: EB
VC < VB < VE 且IC= IB
（二） 饱和状态
条（1）发射结正向偏置； 件（2）集电结正向偏置。
共发射极接法放大电 路
即UCE < UBE
RC
IC
特 （1） IB增加时，IC基本不变， IB B 征 且IC UC / RC
素,如硼,则形成P 型
半导体。
+4
+4
+4
+4
硼负原离子
+43
+4
填补空位
空穴
+4
+4
P 型半导体结构示意图
空穴是多数载流子
负离子
电子是少数载流子
在P型半导中, 空穴是多数载流子,电子是少数载流子。
4.1.3 PN 结的形成
用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上,形成 P型半导体区域 和 N型半导体区域,在这两个区域的交界处就形成了一个PN 结。
（2）集电结反向偏置。 对于PNP型三极管应满足:

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）

第9章、半导体二极管和三极管分解PPT课件


40A
EC=UCC
(1-45)
1 3
20A
IB=0
6
9
12 UCE(V)
U CE
0，IC
U CC RC
第45页/共59页
9.4.3 特性曲线
IC
（2）输出特性：当基极电流IB为 常数时，集电极电流IC与集— 射极电压UCE之间的关系曲线。
IC(mA ) 4
RB 100A
RC
IB
+
+ UBE _
UCE
(1-27)
第27页/共59页
例：二极管的应用：
图中，输入端A的电位为+3V，B的 电位为0V。 求：输出端Y的电位VY。 电阻R接 负电源-12V。
+3V DA A
0V B
DB
Y R
解：
因为A端电位比B端电位高，所以，DA优先导通。 若忽略二极管的正向导通压降，则
VY = +3V 当DA导通后，DB上加的是反向电压，因而截止。
(1-40)
1
第40页/共59页
9.4.2 电流分配和放大原理
IC
mA IB
C
B
A
T
E
EC
RB
V
UBE mA
V
UCE
IE
EB
实验线路
实验结论：
2、 IC β • IB
ΔIC β • ΔIB
晶体管的电流 放大作用
β — —静态电流（直流）放大系数
(1-41)
— —动态电流（交流）放大系数 常用代替
第41页/共59页
9.4.2 电流分配和放大原理
IC
mA IB
C
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空间电荷区
P区
N区
多子扩散
内电场方向
少子漂移
4.1.4 PN 结的单向导电性 1. 外加正向电压
P区
外电场驱使P区的空穴进入空间 电荷区抵消一部分负空间电荷
N区
内电荷
R
外加正向电压
P区
空间电荷区变窄
N区
I 扩散运动增强，形 成较大的正向电流
内电场方向 外电场方向
E
R
2. 外加反向电压
多数载流子的扩散运动难于进行 外电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走 空间电荷区变宽 P区 N区
IR
少数载流子越过PN结 形成很小的反向电流
E
内电场方向 外电场方向
R
PN结的单向导电性：
1、PN结加正向电压：PN结所处的状态称为正向导 通，其特点：PN结正向电流大，PN结电阻小。 相当于开关闭合 S
4.1.5 PN结电容
PN结电容 势垒电容 扩散电容
1. 势垒电容
PN结中空间电荷的数量随外加电压变化所形 成的电容称为势垒电容，用 Cb 来表示。势垒电 容不是常数，与PN结的面积、空间电荷区的宽度 和外加电压的大小有关。
2. 扩散电容
载流子在扩散过程中积累的电荷量随外加电压 变化所形成的电容称为扩散电容，用 Cd 与来示。 PN正偏时，扩散电容较大，反偏时，扩散电容可 以忽略不计。
正离子
在N型半导中,电子是多数载流子, 空穴是少数载流子。
2. P型半导体
+4 +4 +4
在硅或锗的晶体中 掺入少量的三价元 素,如硼,则形成P 型 半导体。
负离子 硼原子
+4 +4 +3 +4
空穴 填补空位
+4 +4 +4
P 型半导体结构示意图
空穴是多数载流子
负离子 电子是少数载流子
在P型半导中, 空穴是多数载流子,电子是少数载流子。
4.1.3 PN 结的形成
用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上,形成 P型半导体区域 和 N型半导体区域,在这两个区域的交界处就形成了一个PN 结。 P区的空穴向N区扩散并与电子复合
P区
空间电荷区
N区
N内电场方向 区的电子向P区扩散并与空穴复合
在一定的条件下，多子扩散与少子漂移达到动态平衡， 空间电荷区的宽度基本上稳定下来。
4.2
正极引线 触丝 PN结 N型锗片 支架 外壳 负极引线 点接触型二极管
半导体二极管
正极引线 二氧化硅保护层 PN结 正极 负极引线
4.2.1 二极管的结构和符号
P型区 N型硅
面接触型二极管 负极
二极管的符号
4.2.2 二极管的伏安特性
+ U – I
反向特性
–100 –50 0 0.4 0.8 U / V – 0.1 – 0.2
2、PN结加反向电压：PN结所处的状态称为反向截 止，其特点：PN结反向电流小，PN结电阻大。 相当于开关打开 3、伏安特性： I Is ( e qU / kT 1) 令 kT / q UT
则
I IS ( eU / U T 1)
PN结的击穿特性
(1)雪崩击穿 材料掺杂浓度较低的PN结中，当PN结反向电压增加时，空间电荷区中 的电场随着增强，这样通过空间电荷区的电子和空穴就会在电场作用下 获得能量增大，在晶体中运行的中子和空穴将不断的与中性原子发生碰 撞,通过这样的碰撞可使束缚在共价键中的价电子碰撞出来，产生自由电 子-空穴对，新产生的载流子在电场作用下再去碰撞其他中性原子，又产 生的自由电子空穴对，如此连锁反应使得阻挡层中的载流子的数量急剧 增加，因而流过PN结的反向电流就急剧增大。 (2)齐纳击穿(隧道击穿) 当PN结两边的掺杂浓度很高时，阻挡层将变很薄，在这种阻挡层中， 载流子与中性原子相碰撞的机会极小，因而不容易发生碰撞。显然， 强电场直接将Si-Si共价键电子拉开成为自由电子产出大量的载流子， 使PN结的反向电流剧增，呈现反向击穿现象。 齐纳击穿一般发生在低反压、高掺杂的情况下。
0 0.4 0.8 U / V
– 0.1
+
反向击 穿特性
– 0.2
死区电压
–
负极
硅管的伏安特性
反向特性：二极管加反向电压
锗 硅
正极 管 正向压降0.2--0.3V
管 正向压降0.5--0.7V
负极
–
+
4.2.3 二极管的主要参数
1. 最大整流电流IOM 优先导通 2. 反向工作峰值电压URM 3. 反向峰值电流IRM
U=f（I）
I / mA
600 400
I / mA
6
正向特性
– 80 – 40
4
正向特性
200
2
–0.1 0 0.4 –0.2
0.8
U/V
反向特性 死区电压
死区电压
反向击 穿特性
锗管的伏安特性 硅管的伏安特性
I / mA
反向特性
–100 –50
600
400
200
正向特性
对于理想二极管
正极
正向特性：二极管加正向电压
+4
价电子
+4
+4
+4
+4
+4
本征半导体的共价键结构
在常温下自由电子和空穴的形成
+4
+4
+4
成对消失
复合
+4 +4 +4
空 穴
自由电子
本征激发
+4
成对出现
+4 +4
在外电场作用下， 电子和空穴均能 参与导电。
空穴导电的 实质是共价 键中的束缚 电子依次填 补空穴形成 电流。故半 导体中有电 子和空穴两 种载流子。
+4
+4
+4
+4
+4
电子移动方向
+4
价电子填补空穴
空穴移动方向 +4 +4 +4
外电场方向
4.1.2
P半导体和N型半导体
+4 +4 +4
1 . N 型半导体
在硅或锗的晶体 中 掺入少量的 五价元 素,如磷,
+4
+4 +5 多余价电子 自由电子
正离子 磷原子
+4
则形成N型半导 体。
+4 +4
+4
N 型半导体结构示意图 少数载流子 多数载流子
第4章 半导体二极管、三极管和场效应管
4.1 半导体的导电特性 4.2 半导体二极管 4.3 双极型晶体管
4.4 场效应管
4.1
半导体的导电特性
+4 +4
硅原子
4.1.1 本征半导体
把纯净的没有结 构缺陷的半导体单晶 称为本征半导体。 它是共价键结构。 在热力学温度零度 和没有外界激发时, 本征半导体不导电。 +4
阳极与阴极电位差大于 或等于管子的正向压降 且电位差大者
二极管的应用范围很广,它可用于整流、检波、限幅、 元件保护以及在数字电路中作为开关元件。 例1：下图中，已知VA=3V， VB=0V， DA 、DB为锗管， 求输出端Y的电位并说明二极管的作用。 + 0.2V– A 解： DA优先导通，则 DA VY=3–0.2=2.8V B Y DA导通后, DB因反偏而截止, DB R 起隔离作用, DA起钳位作用, –12V 将Y端的电位钳制在+2.8V。