文档介绍：模
拟
电
子
技
术
(教案)
电气自动化系06G09
二○○六至二○○七年度第二学期
教案
授课日期
班级
专业
教学内容
二极管的内部构造与伏安特性曲线
教学目的
学生了解认识到二极管的内部构造和学会使用二极管的开关特性
重点难点
重点:二极管的开关特性
难点:二极管中PN结的形成
作业布置
课后载
第一章半导体二极管及其应用
(一)PN结的形成与特性
(硅、锗)中掺入不同杂质形成N型(施主)和P型(受主)两种半导体。
N型半导体:晶体中掺入微量五价元素。
P型半导体:晶体中掺畋微量三价元素。
N型半导体靠自由电子导电,称自由电子为多子;而空穴(带正电的载流子)数量远少于空
穴数量称为少子。反之,P型半导体靠空穴导电,称空穴为多子,而自由电子为少子。
注意:因为P、N型半导体中正、负电荷数相等,所以,半导体都是电中性,对外不显电性。
当P型半导体和N型半导体接触后,产生以下连锁反应:
交界面浓度差→多子的扩散→复合→空间电荷区/耗尽层(它的电阻率很高,扩散越强,耗尽
阻止扩散(阻挡层)
层越宽)→内电场
漂移电流(少子)
E
漂移运动
扩散运动
P型
N型
教案
此时,PN结产生了内电场,内电场方向以N区→P区
:
1)正向导通性:指P区接电源正,N区接电源负。
如图所示:PN结外加电场与内电场方向相反,当外加电场大于内电场时,外加电场抵消内
电场,使空间电荷区变窄,有利于多子运动,形成正向电流(外加电场↑,正向电流↑,PN
结正向电阻↓)
2)反向截止性:指P区接电源负,N区接电源正。
如图所示:PN结外加电场与内电场方向相同,使内电场的作用增强,PN结变厚,多子运动
进行,有助于少子运动,形成微弱电流IR ,少子很少,所以电流很小,接近于0。即PN结
反向电阻很大。
综上所述:二极管含有一个PN结,PN结单向导通性。
(P→,N→,导电;P→,N→,不导电)
(二)二极管的结构和类型
P
N
PN结
管壳
结构图
+
—
I
符号
点接触型→适合用作高频检波
(其PN结面积小,允许通过的I小,但PN结电容小,工作频率高)
类型:按工艺分
面接触型→适合用作整流
(由于接触面积大,允许通过较大I和有较大功率容量;PN结电容大,只能用在低
频上)
(三)二极管特性及参数
P型半导体 P型半导体
硅锗
N型半导体 N型半导体
教案
P型半导体和N型半导体结合,接触面形成PN结。
区别硅、锗: 硅:-
锗:-
二极管伏安特性:
理想二极管电流方程:I=IS(eV/VT-1)
其中IS称为反向饱和电流,VT称为温度的电压当量(常温VT≈26mv)
正向特性:当正向电压<某一数值(死区电压),IF很小,称为死区;
当正向电压>死区电压,完全导通后,正向压降基本维持不变,称为二极管正向
导通压降UF 硅≈,锗≈
反向特性:反向电压与内电场方向一致,只有少子漂移,漏电流IR很小,这时二极管反向截
止。当反向电压>某一数值,反向电流↑,二极管反向击穿,此时击穿时电压称
为反向击穿电压。
主要参数:IFM最大整流电流,URM最高反向工作电压,IRM最大反向电流,fm最高工作频率
(四)二极管应用
1、整流:将交流电变成单方向脉动的直流电。(然后再经过滤波、稳压,可获得平稳的直流
电)
2、钳位:利用二极管正向导通时压降很小的特性。
★发光二极管开启电压称为正向电压。
3、限幅
4、元件保护
教案
★稳压二极管:一般指硅材料的,它与电阻配合,具有稳定电压的特点。
1)稳压管的伏安特性曲线
稳压管正向偏压时,特性曲线和变通二极管一样;反向特性时,刚开始一段和二极管一样,
当反向电压达到一定数值后,反向电流突然上升,而且电流在一定范围内增长时,管两端电
压只有少许增加,变化很小,具有稳压性能。这种“反向击穿”是可恢复的,(只要外电路
限流电阻保障电流在限定范围内)
2)主要参数:稳定电压值UVDZ,稳定电流IVDZ,动态电阻RVDZ,稳压管额定功率PVDZ。
例:
Uo
Ui
IO(IL)
RL
IZ
R
VDZ
IR
教案
授课日期
班级
专业
教学内容
三极管内部结构与特性曲线
教学目的
学生了解三极管内部构造、输入特性曲线和分析输出特性曲线
重点难点
重点:三极管的输出特性曲线中的放大区特点
难点:三极管输出特性曲线中的饱和区特点
作业布置
课后题
其它记载
第二节三极管(BJT)