二极管三极管和MOS管.ppt
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1、 二极管的特性二极管的特性(txng)(txng)和主要参数和主要参数 二极管的电路二极管的电路(dinl)(dinl)模型模型 稳压稳压(wn y)(wn y)二极管二极管 PNPN结及其单向导电性结及其单向导电性1.1 1.1 晶体二极管晶体二极管第1章上页下页返回第1页/共48页第一页,共49页。1 1.本征半导体本征半导体 完全纯净的具有晶体结构(jigu)的半导体称为本征半导体。它具有共价键结构(jigu)。锗和硅的原子结构锗和硅的原子结构单晶硅中的共价键结构单晶硅中的共价键结构(jigu)(jigu)价电子硅原子(yunz)第1章上页下页返回 PNPN结及其单向结及其单向导电特性导
2、电特性第2页/共48页第二页,共49页。在半导体中,同时存在着电子导电和空穴导电。空穴和自由(zyu)电子都称为载流子。它们成对出现,成对消失。在常温下自由电子和空穴(kn xu)的形成复合(fh)自由电子本征激发第1章上页下页返回空穴第3页/共48页第三页,共49页。2.N型半导体和P型半导体原理图P自由电子(z yu din z)结构图磷原子(yunz)正离子P+在硅或锗中掺入少量(sholing)的五价元素,如磷或砷、锑,则形成N型半导体。多余价电子少子多子正离子在N型半导体中,电子是多子,空穴是少子第1章上页下页 N型半导体返回第4页/共48页第四页,共49页。P型半导体 在硅或锗中掺
3、入三价元素(yun s),如硼或铝、镓,则形成P型半导体。原理图BB-硼原子(yunz)负离子空穴(kn xu)填补空位结构图在P型半导体中,空穴是多子,电子是少子。多子少子负离子第1章上页下页 返回第5页/共48页第五页,共49页。用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上,形成(xngchng)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(xngchng)一个PN结。P 区N 区P区的空穴(kn xu)向N区扩散并与电子复合N区的电子向P区扩散并与空穴(kn xu)复合空间电荷区内电场方向 3 3.PNPN结的形成结的形成第1章上页下页返回第6页/共48页第六页,共49页。空间电荷
4、区内电场(din chng)方向 在一定条件下,多子扩散和少子漂移(pio y)达到动态平衡。P区N区多子(du z)扩散少子漂移第1章上页下页返回第7页/共48页第七页,共49页。在一定条件下,多子扩散和少子漂移达到(d do)动态平衡,空间电荷区的宽度基本上稳定。内电场阻挡多子(du z)的扩散运动,推动少子的漂移运动。空间电荷区内电场方向PN多子扩散少子漂移结 论:在PN结中同时存在多子(du z)的扩散运动和少子的漂移运动。第1章上页下页返回第8页/共48页第八页,共49页。4.PN结的单向(dn xin)导电性P区N区内电场(din chng)外电场(din chng)EI空间电荷区
5、变窄 P区的空穴进入空间电荷区和一部分负离子中和 N区电子进入空间电荷 区和一部分正 离子中和扩散运动增强,形成较大的正向电流。第1章上页下页外加正向电压返回第9页/共48页第九页,共49页。外电场驱使空间电荷区两侧(lin c)的空穴和自由电子移走空间电荷区变宽 内电场(din chng)外电场(din chng)少子越过PN结形成很小的反向电流IRE第1章上页下页 外加反向电压N区P区返回第10页/共48页第十页,共49页。由上述分析(fnx)可知:PN结具有(jyu)单向导电性 即在PN结上加正向(zhn xin)电压时,PN结电阻很低,正向(zhn xin)电流较大。(PN结处于导通状
6、态)加反向电压时,PN结电阻很高,反向电流很小。(PN结处于截止状态)切记第1章上页下页返回第11页/共48页第十一页,共49页。1.1.2 1.1.2 二极管的特性二极管的特性(txng)(txng)和主要参数和主要参数 1.1.结构结构 表示(biosh)符号 面接触(jich)型点接触型引线触丝外壳N型锗片N型硅阳极引线PN结阴极引线金锑合金底座铝合金小球第1章上页下页阴极阳极D返回第12页/共48页第十二页,共49页。第1章上页下页返回(fnhu)几种二极管外观图小功率二极管大功率二极管 发光二极管第13页/共48页第十三页,共49页。2.二极管的伏安(f n)特性-40-20OU/V
7、I/mA604020-50-25正向(zhn xin)反向(fn xin)击穿电压死区电压U(BR)硅管的伏安特性I/A第1章上页下页返回-20-40-25-5010O155I/mAU/V锗管的伏安特性I/A死区电压死区电压:硅管约为:0.5V,锗管约为:0.1V。导通时的正向压降:硅管约为:0.6V0.8V,锗管约为:0.2V0.3V。常温下,反向饱和电流很小.当PN结温度升高时,反向电流明显增加。注 意:第14页/共48页第十四页,共49页。3.二极管的主要参数-40-20OI/mA604020-50-250.40.8正向反向击穿电压死区电压U(BR)I/AU/V第1章上页下页最大整流电流
8、IFM 最高反向电压URM 最高工作频率fM 最大反向电流IRM 返回(fnhu)第15页/共48页第十五页,共49页。第1章上页返回(fnhu)下页1.1.3 1.1.3 二极管的电路二极管的电路(dinl)(dinl)模型模型 1.二极管的工作(gngzu)点EERUQIQER-D-UQU=E RI工作点:QIUO第16页/共48页第十六页,共49页。第1章上页返回(fnhu)下页二极管的静态电阻(dinz)和动态电阻(dinz)静态电阻:UQIQRD=动态电阻:rD=UIIUUQIQQIUO第17页/共48页第十七页,共49页。第1章上页返回(fnhu)下页IU2.二极管特性的折线近似(
9、jn s)及模型QU0NOPU=UON +rD I二极管的电路(dinl)模型+UONrDDiI第18页/共48页第十八页,共49页。稳压管是一种特殊(tsh)的面接触型半导体二极管。符号(fho):DZ阴 极阳 极特点(tdin):(1)反向特性曲线比较陡(2)工作在反向击穿区 稳压二极管稳压二极管第1章上页下页返回I/mAU/V0UZIZIU-第19页/共48页第十九页,共49页。稳压管的主要参数:第1章上页下页稳定电压UZ稳定电流IZ动态电阻rZ最大允许耗散功率PZ M一般情况:高于6V的UZ为负,低于6V的UZ为正。电压温度系数UZrz=UZ/IZ返回(fnhu)I/mAU/V0UZI
10、Z第20页/共48页第二十页,共49页。第1章上页下页返回(fnhu)稳压稳压(wn y)(wn y)管构成的管构成的稳压稳压(wn y)(wn y)电路电路 图中R为限流电阻,用来限制流过稳压管的电流。RL为负载电阻。UiR-DZRL-UOIILIZUZ 由于稳压管工作在其反向特性端,因而在反向击穿的情况下可以保证负载两端的电压在一定的范围内基本保持不变。第21页/共48页第二十一页,共49页。晶体晶体(jngt)(jngt)三极管三极管1.2.1 1.2.1 基本基本(jbn)(jbn)结构和电流放大作用结构和电流放大作用1.2.2 1.2.2 特性特性(txng)(txng)曲线和主要参
11、数曲线和主要参数1.2.3 1.2.3 简化的小信号模型简化的小信号模型第1章上页下页返回第22页/共48页第二十二页,共49页。1.2.1 1.2.1 基本结构和电流基本结构和电流(dinli)(dinli)放大作用放大作用NPN型PNP型CPNNNPPEEBB发射区集电区基区基区基极(j j)发射极集电结发射结发射结集电结集电区发射区集电极集电极C发射极基极(j j)BETCNPNBETCPNP第1章上页下页返回第23页/共48页第二十三页,共49页。晶体管的电流放大晶体管的电流放大(fngd)(fngd)原理原理IEIBRBUBBICUCC输入(shr)电路输出(shch)电路公共端 晶
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