第三章半导体二极管、三极管和场效应管
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二极管、三极管、晶体管概念和用途一、二极管的概念和用途二极管是一种具有两个电极的半导体器件,它具有单向导电特性。
当施加正向电压时,二极管正向导通,电流通过;当施加反向电压时,二极管反向截止,电流基本不通过。
二极管主要用于整流、稳压、开关和检波等电路中。
1、整流在交流电路中,二极管可以将交流信号转换为直流信号。
通过二极管整流,可以将交流电源转换为直流电源,以满足电子设备对直流电源的需求。
2、稳压二极管还可以作为稳压器使用。
在稳压电路中,通过合理连接二极管和电阻,可以实现对电压的稳定。
3、开关由于二极管具有导通和截止的特性,可以将其应用到开关电路中。
在开关电路中,二极管可以控制电流的通断,实现对电路的控制。
4、检波二极管还可以用作检波器。
在无线电接收机中,二极管可以将射频信号转换为音频信号,实现信息的接收和解调。
二、三极管的概念和用途三极管是一种具有三个电极的半导体器件,分为发射极、基极和集电极。
三极管具有放大、开关等功能,是现代电子设备中不可或缺的器件。
1、放大在放大电路中,三极管可以对输入信号进行放大处理。
通过合理设置电路参数,可以实现对电压、电流和功率等信号的放大。
2、开关与二极管类似,三极管也可以用作开关。
通过控制基极电流,可以实现对集电极与发射极之间的电流通断控制。
3、振荡在振荡电路中,三极管可以实现信号的自激振荡。
通过反馈电路的设计,可以使三极管产生稳定的振荡信号。
4、调制在通信系统中,三极管可以用于信号的调制。
通过三极管的放大和调制功能,可以实现对射频信号等信息的传输。
三、晶体管的概念和用途晶体管是一种半导体器件,是二极管的发展和改进,是现代电子技术的重要组成部分,被广泛应用于放大、开关、振荡和数字逻辑电路等领域。
1、放大晶体管可以作为放大器使用,实现对信号的放大处理。
晶体管的放大能力较强,可以应用于音频放大、射频放大等领域。
2、开关晶体管也可以用作开关。
与三极管类似,晶体管可以实现对电路的控制,用于开关电源、数码电路等领域。
一、半导体的基本知识(一)PN结的形成通过一定的工艺,在同一个半导体硅片上形成两个互相接触的P 型区和N 型区,它们的交界面处则形成PN 结。
P 型半导体的多数载流子是空穴,N 型半导体的多数载流子是自由电子,因为两者浓度差异而引起的载流子定向运动称为扩散。
交界面两侧的多子扩散到对方后很快复合而消失,在交界面处留下不能移动的离子—空间电荷,这一区域称为空间电荷区,又称为耗尽层,如图l 所示。
由于空问电荷区的出现.正负电荷形成一个内电场.它将阻止多子继续扩散,同时又促使少子漂移。
扩散使空间电荷区加宽,漂移使空问电荷区变窄。
两种运动同时进行着,当扩散流强度等于漂移流强度时,PN 结达到动态平衡,空间电荷区也就达到了稳定状态。
图一(二)PN 结的单向导电性当PN 结的P 区接电源正极,N 区接电源负极,外加正向电压时,PN结内多子扩散电流形成较人的正向电流,PN 结的导通电阻很小,称其处于导通状态;相反,外加反向电压时,PN 结内少子漂移电流形成很微弱的反向电流,儿乎为零。
PN 结相当于一个非常大的电阻,称其处于截止状态。
PN 结这种外加正间电压导通,外加反向电压截止的性能称为单向导电特性。
【例l 】PN 结内部存在内电场,若将P 区端和N 区端用导线连接,是否有电流流通?为什么?答:当川导线连接PN 结的两端时,没有电流流通。
PN 结在没有外加电压的条件下,扩散电流和漂移电流大小相等.方向相反,处于动态平衡状态,所以流过交界面的静态电流为零。
因此导线上也不会有电流流通。
也就是说,PN结内电场形成的电位差,主要用来抵消由于浓度差形成的多子扩散电流,从而保持P 区和N 区的电中性。
(这里忽略了导线与半导体接触电位差的影响)。
【说明】本思考题主要是帮助同学们熟悉内电场的作用。
二、半导体二极管(一)二极管伏安特性曲线的特点图2 是硅二极管的伏安特性曲线,现以该曲线为例,分析其各部分的特点:图二大,它的数值基本不变,所以又称为反向饱和电流,用I S表示。