模拟电子二极管电路PPT教案.pptx
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1、模拟模拟(mn)电子二极管电路电子二极管电路第一页,共39页。本征半导体、杂质(zzh)半导体、PN结1.1 半导体基础知识第1页/共39页第二页,共39页。1.1 半导体基础知识l在物理学中,根据材料的导电在物理学中,根据材料的导电(dodin)能力,可以将他能力,可以将他们划分导体、绝缘体和半导体。们划分导体、绝缘体和半导体。l典型的半导体是硅典型的半导体是硅Si和锗和锗Ge,它们都是,它们都是4价元素。价元素。硅原子硅原子锗原子锗原子硅硅和和锗锗最最外外层层轨轨道道上上的的四四个个电电子子(dinz)称称为为价电子价电子(dinz)。第2页/共39页第三页,共39页。共价键共价键-价电子
2、在原子间共用价电子在原子间共用(n yn)(n yn),形成共价键,形成共价键束缚电子束缚电子在绝对温度在绝对温度T=0K时,所有时,所有的价电子都紧紧的价电子都紧紧(jn jn)束缚在共价束缚在共价键中,不会成为自由电子,因此本键中,不会成为自由电子,因此本征半导体的导电能力很弱,接近绝征半导体的导电能力很弱,接近绝缘体。缘体。一.本征半导体 本征半导体化学成分纯净的半导体晶体(jngt)。纯度要达到99.9999999%,常称为“九个9”。本本征征激激发发-当当温温度度升升高高或或受受到到光光的的照照射射时时,束束缚缚电电子子能能量量增增高高,有有的的电电子子可可以以挣挣脱脱原原子子核核的
3、的束束缚缚,而而参参与与导导电电,成成为为自自由由电电子子。自自由由电电子子产产生生的的同同时时,在在其其原原来来的的共共价价键键中中就出现了一个空位,称为就出现了一个空位,称为空穴空穴。第3页/共39页第四页,共39页。常温常温(chngwn)300K时:时:电子空穴对的浓度电子空穴对的浓度硅:硅:锗:锗:载流子浓度载流子浓度(nngd):B-半导体材料有关的常量Eg-带隙能量的值(eV)T-热力学温度(K)K-玻耳兹曼常数(8610-6 eV/K)注:不同材料的Eg和B值,请看王宏宝等翻译的电子电路分析(fnx)与设计P10第4页/共39页第五页,共39页。二.杂质(zzh)半导体杂质杂质
4、(zzh)半导体半导体-在本征半导体中掺入某些微量杂在本征半导体中掺入某些微量杂质质(zzh)元素后的半导体称为杂质元素后的半导体称为杂质(zzh)半导体。半导体。N型半导体型半导体-在本征半导体中掺入五价杂质在本征半导体中掺入五价杂质(zzh)元素,例如磷,砷等,称为元素,例如磷,砷等,称为N型型半导体。半导体。多数载流子多数载流子自由电子自由电子少数载流子少数载流子空穴空穴 P型半导体型半导体-在本征半导体中掺入三价杂质元素,例如在本征半导体中掺入三价杂质元素,例如磷,砷等,称为磷,砷等,称为N型半导体。型半导体。多数载流子多数载流子空穴空穴少数载流子少数载流子自由电子自由电子第5页/共3
5、9页第六页,共39页。杂质杂质(zzh)半导体的示意图半导体的示意图+N型半导体P型半导体少子少子(sho z)浓度浓度本征激发产生,与温度有关本征激发产生,与温度有关多子多子(du z)浓度浓度掺杂产生,与温度无关掺杂产生,与温度无关第6页/共39页第七页,共39页。内电场E因多子因多子(du z)浓度差浓度差形成形成(xngchng)内电场内电场多子多子(du z)的扩散的扩散空间电荷区空间电荷区 阻止多子扩散,促使少子漂移。阻止多子扩散,促使少子漂移。PN结合结合空间电荷区空间电荷区多子扩散电流多子扩散电流少子漂移电流少子漂移电流耗尽层耗尽层三.PN结及其单向导电性 1.PN结的形成结的
6、形成 第7页/共39页第八页,共39页。2.PN结的单向结的单向(dn xin)导电性导电性(1)加正向加正向(zhn xin)电压(正偏)电压(正偏)电源正极接电源正极接P区,负极接区,负极接N区区 外电场的方向与内电场方向相反外电场的方向与内电场方向相反(xingfn)。外电场削弱内电场外电场削弱内电场耗尽层变窄耗尽层变窄扩散运动漂移运动扩散运动漂移运动多子扩散形成正向电流多子扩散形成正向电流I F正向电流正向电流 第8页/共39页第九页,共39页。(2)加反向电压加反向电压电源电源(dinyun)正极接正极接N区,负极接区,负极接P区区 外电场的方向与内电场方向相同外电场的方向与内电场方
7、向相同(xin tn)。外电场加强内电场外电场加强内电场耗尽层变宽耗尽层变宽漂移运动漂移运动(yndng)扩散运动扩散运动(yndng)少子漂移形成反向电流少子漂移形成反向电流I RPN 在一定的温度下,由本征激发产生的少子浓度是一定的,故在一定的温度下,由本征激发产生的少子浓度是一定的,故IR基本上与外加反压的大小无关基本上与外加反压的大小无关,所以称为所以称为反向饱和电流反向饱和电流。但。但IR与温度有关。与温度有关。第9页/共39页第十页,共39页。3.PN结的伏安特性结的伏安特性(txng)曲线及表达曲线及表达式式IS-反向反向(fn xin)饱和电流饱和电流UT=kT/q-温度温度(
8、wnd)的电的电压当量压当量K-玻耳兹曼常数玻耳兹曼常数1.381023q-电子电荷量电子电荷量1.6109T-热力学温度热力学温度T=300 K:则有:则有UT=26 mV。当当 u0当当 u0IS第10页/共39页第十一页,共39页。1.2 半导体二极管 二极管二极管=PN结结+管壳管壳+引线引线(ynxin)NP结构结构(jigu):符号符号(fho):阳极阳极+阴极阴极-一一.二极管基本知识二极管基本知识第11页/共39页第十二页,共39页。图1,2,3,4 普通(ptng)二极管。图5柱形贴片二极管。图6,7贴片二极管外形外形(wi xn):第12页/共39页第十三页,共39页。1
9、一般(ybn)指高压二极管。2 汽车发电机用二极管。3,5 玻璃封装小电流二极管4 砷化镓红外发光二极管。6 激光二极管。7 双二极管。8 大电流二极管模块。9 大电流二极管。10,11 发光二极管数码管第13页/共39页第十四页,共39页。图1,2,3,4,5螺栓(lushun)大电流二极管。图7,8,9,10,11辫式螺栓(lushun)大电流二极管第14页/共39页第十五页,共39页。发光(f un)二极管外形图第15页/共39页第十六页,共39页。型号型号(xngho):国家标准对半导体器件型号的命名国家标准对半导体器件型号的命名(mng mng)举例如下:举例如下:2AP9规格规格(
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