第9章二極管和晶體管培訓講學

來源:職場知識 發布時間:2020-08-06 21:36:17 點擊:
第9章 二極管和晶體管,9.3 穩壓管二極管,9.4 晶體管,9.2 二極管,9.1 半導體的導電特性,*9.5 光電器件,9.1 半導體的導電特性,半導體的導電特性,光敏性受光照后,其導電能力大大增強;
,熱敏性當環境溫度升高時,導電能力顯著增強;
,摻雜性在半導體中摻入少量特殊雜質,其導電 能力極大地增強;
,可做成溫度敏感元件,如熱敏電阻,可做成各種光敏元件,如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池等,可做成各種不同用途的半導體器件,如二極管、三極管和晶閘管等。,9.1.1 本征半導體,完全純凈的、具有晶體結構的半導體。,最常用的半導體是硅Si 和 鍺Ge。,晶體中原子的排列方式,硅單晶中的共價健結構,共價健,本征半導體的導電機理,價電子,空穴,自由電子,在常溫下,由于熱激發溫度升高或受光照,本征激發,帶負電,帶正電,載流子,,自由電子,空穴,溫度越高,晶體中產生的的自由電子越多。,9.1.2 N型半導體和 P 型半導體,,,多余電子,磷原子失去一個電子變為正離子,在常溫下即可變為自由電子,一、N型半導體,在N 型半導體中,自由電子是多數載流子,空穴是少數載流子。,摻入五價元素,如磷元素,又稱電子半導體,二、P型半導體,又稱空穴半導體,摻入三價元素,如硼元素,在P 型半導體中,空穴是多數載流子,自由電子是少數載流子。,硼原子得到一個電子變為負離子,,,,空穴,注意無論N型或P型半導體都是中性的,對外不顯電性。,練習題,1. 在雜質半導體中多子的數量與 (a. 摻雜濃度、b.溫度)有關。,2. 在雜質半導體中少子的數量與 (a. 摻雜濃度、b.溫度)有關。,3. 當溫度升高時,少子的數量 (a. 減少、b. 不變、c. 增多)。,a,b,c,,,,4. 在外加電壓的作用下,P 型半導體中的電流 主要是 ,N 型半導體中的電流主要是 。

(a. 電子電流、b.空穴電流),,,b,a,9.1.3 PN結及其單向導電性,在N型或P型半導體局部再摻入濃度較大的三價五價雜質,使其變為P型或N型半導體。在P型半導體和N型半導體的交界面就形成PN結。,構成半導體器件的共同基礎,P接正、N接負,結論PN 結加正向電壓時,PN結變窄,正向電阻較小,正向電流較大,PN結處于導通狀態。,1. PN結加正向電壓(正向偏置),,2. PN結加反向電壓(反向偏置),P接負、N接正,結論 PN 結加反向電壓時,PN結變寬,反向電阻很大,反向電流很小,PN結處于截止狀態。,9.2 二極管,把PN結用管殼封裝,然后在P區和N區分別向外引出一個電極,即可構成一個二極管。二極管是電子技術中最基本的半導體器件之一。根據其用途分有檢波管、開關管、穩壓管、整流管和發光二極管等。,9.2.1 基本結構,特點結面積小、結電容小、正向電流小。

用于檢波和變頻等高頻電路。,,特點結面積大、結電容大,正向電流大。

用于工頻大電流整流電路。,符號,9.2.2 伏安特性,特點非線性,正向特性,,死區電壓,,外加電壓大于死區電壓,二極管才能導通。,反向特性,反向電流在一定電壓 范圍內保持常數。,,反向擊穿電壓UBR,外加電壓大于反向擊穿電壓,二極管被擊穿,失去單向導電性。,9.2.3 主要參數,選擇管子的依據,1. 最大整流電流 IOM,指二極管長期使用時,允許流過二極管的最大正向平均電流。,2. 反向工作峰值電壓URWM,是保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓。,3. 反向峰值電流 IRM,指二極管加反向工作峰值電壓時的反向電流值。,反向電流大,說明管子的單向導電性差,受溫度的影響大。硅管的反向電流較小,鍺管的反向電流較大。,9.2.4 二極管電路分析舉例,*定性分析判斷二極管的工作狀態,導通截止,,*分析方法將二極管斷開,分析二極管陽極和陰極電位的高低或二極管兩端電壓UD的正負。,若 V陽 V陰或 UD 0 正向偏置 ,二極管導通,若二極管是理想的,正向導通時正向管壓降為零,相當于短路;
反向截止時二極管相當于斷開。,若 V陽 8V,二極管導通,uo 8V 當ui UDB,∴DA優先導通,DB截止。,若二極管的正向壓降為0.3V,則VY2.7 V。,此例中, DA起鉗位作用;
DB起隔離作用。,門電路或門,練習題,1、電路如圖所示,二極管為理想二極管。則Uo 為( )。

a -12V b -9V c -3V,2、電路如圖所示,二極管為理想二極管。則Uo 為( )。

a 4V b 1V c 10V,b,b,9.3 穩壓二極管,穩壓管是一種特殊的面接觸型的半導體硅二極管。,一、符號,二、伏安特性,二極管,穩壓管,穩壓管正常工作時加反向電壓,,UZ,IZ,IZM,?UZ,,?IZ,,,穩壓管工作在反向擊穿區。,穩壓原理 ?IZ大→?UZ小,使用時要加限流電阻。,三、主要參數,1、穩定電壓UZ 穩壓管在正常工作下管子兩端的電壓。,2、電壓溫度系數?u 環境溫度每變化1?C引起穩壓值變化的百分數。,3、動態電阻,4、穩定電流 IZ 、最大穩定電流 IZM,5、最大允許耗散功率PZMPZM UZ IZM,rZ愈小,曲線愈陡,穩壓性能愈好。,四、穩壓電路,穩壓管必須與負載并聯。,Uo UZ,限流電阻,例1 如圖所示電路,已知Ui20V,R1k?, RL2k?,穩壓管的UZ10V,IZM8mA。求電流IR、IZ和IL。,解,例2,用兩只UZ6V、正向壓降為0.6V的穩壓二極管和限流電阻可以組成幾種不同輸出電壓的電路,解,9.4 晶體管,基極,發射極,集電極,NPN型三極管,9.4.1 基本結構,符號,,大功率低頻三極管,小功率高頻三極管,中功率低頻三極管,目前國內生產的雙極型硅晶體管多為NPN型3D系列,鍺晶體管多為PNP型3A系列。按頻率高低有高頻管、低頻管之別;
根據功率大小可分為大、中、小功率管。,9.4.2 電流分配和放大原理,1. 三極管放大的外部條件,發射結正偏、集電結反偏,從電位的角度看,VB VE,VC VB,VB 0,,PNP型三極管,UBE 0, UCE 0,9.4.3 特性曲線,用來表示晶體管各極電壓與電流的之間相互關系曲線。

反映了晶體管的性能,是分析放大電路的依據。,重點討論共射極放大電路。,,輸入回路,,輸出回路,1. 輸入特性,,特點非線性,死區電壓 硅管0.5V 鍺管0.1V,正常工作時發射結電壓 NPN型硅管 UBE ? 0.6 0.7V PNP型鍺管 UBE ? ?0.2 ?0.3V,2. 輸出特性,,,,IB0,20?A,放大區,輸出特性曲線通常分三個工作區,1 放大區,IC? IB ,也稱為線性區,具有恒流特性。,發射結正偏、集電結反偏。,(2)截止區,IB 0 以下區域為截止區,有 IC ? 0 。,在截止區發射結處于反向偏置,集電結處于反向偏置,晶體管工作于截止狀態。UCE?UCC,,,飽和區,截止區,(3)飽和區,當UCE? UBE時,晶體管工作于飽和狀態。

在飽和區,?IB ? IC,發射結處于正向偏置,集電結也處于正偏。

深度飽和時, 硅管UCES ? 0.3V, 鍺管UCES ? – 0.1V。,9.4.4 主要參數,直流電流放大系數,交流電流放大系數,當晶體管接成發射極電路時,,注意 和? 的含義不同,但在特性曲線近于平行等距并且 ICE0 較小的情況下,兩者數值接近。,常用晶體管的? 值在20 200之間。,1、電流放大系數? ,,例在UCE 6 V時, 在 Q1 點IB40?A, IC1.5mA;

在 Q2 點IB60 ?A, IC2.3mA。,在以后的計算中,一般作近似處理? 。,Q1,Q2,在 Q1 點,有,由 Q1 和Q2點,得,2、集-基極反向截止電流 ICBO,ICBO是由少數載流子的漂移運動所形成的電流,受溫度的影響大。

溫度??ICBO?,3.集-射極反向截止電流穿透電流ICEO,ICEO受溫度的影響大。

溫度??ICEO?。

ICEO越小越好。,4、集電極最大允許電流 ICM,5、集-射極反向擊穿電壓UBRCEO,集電極電流 IC 上升會導致三極管的? 值的下降,當? 值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為ICM。,當集射極之間的電壓UCE 超過一定的數值時,三極管就會被擊穿。,6、集電極最大允許耗散功耗PCM,PCM取決于三極管允許的溫升,消耗功率過大,溫升過高會燒壞三極管。

PC ? PCM IC UCE,晶體管的安全工作區,,ICUCEPCM,,,安全工作區,例1,放大電路中三極管3個電極的電位為下列各組數據,試確定各點為對應的電極和三極管的類型。(是PNP管還是NPN管,是硅管還是鍺管) (1)5V,1.2V,0.5V (2)6V,5.8V,1V,1 UBE0.7V 硅管,NPN型 VC5V,VB1.2V ,VE0.5V,解,* 一般先設法確定B、E極,再確定C極。,2 UBE ?0.2V 鍺管,PNP型 VC1V,VB5.8V ,VE6V,練習題,1、用直流電壓表測得工作在放大區的某晶體管三個極1,2,3的電位分別為V1 2V,V2 6V,V32.7V, 則( )。

a 1為發射極 E,2 為基極 B,3 為集電極 C b 1為發射極 E,2 為集電極 C,3 為基極 B c 1為基極B,2 為發射極 E,3 為集電極 C,b,2、晶體管參數受溫度影響較大,當溫度升高時,晶體管的 β,ICBO,UBE 的變化情況為( )。

a β 增大,ICBO 和UBE 減小 b β 和 ICBO 增大,UBE 減小 c β 和 UBE 減小,ICBO 增大,b,3、對某電路中一個NPN型硅管測試,測得UBE 0,則此管工作在( )。

a 放大區 b飽和區 c 截止區,c,本章學習結束,希望同學們對本章內容予以重視,因為這是電子技術中基礎的基礎。

Goodbye,

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