1、1,第二章 放大器的基本原理,晶體二極管,晶體三極管,基本放大電路,2,組成放大器的構(gòu)件晶體管,晶體二極管,晶體三極管,3,重點(diǎn),難點(diǎn),第一節(jié) 晶體二極管,4,把純凈的沒有結(jié)構(gòu)缺陷的半導(dǎo)體單晶稱為本征半導(dǎo)體。 共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。 在熱力學(xué)溫度零度和沒有外界激發(fā)時(shí)，本征半導(dǎo)體不導(dǎo)電。,本征半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu),1. 本征半導(dǎo)體,一、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性,5,在常溫下自由電子和空穴的形成,成對(duì)出現(xiàn),成對(duì)消失,熱運(yùn)動(dòng),空穴的吸引,6,外電場(chǎng)方向,本征激發(fā)所致的電子空穴對(duì)數(shù)量很少，故本證半導(dǎo)體這兩種電流都很小。,在外電場(chǎng)作用下，電子和空穴均能參與導(dǎo)電。故半導(dǎo)體中有電子和空穴兩種載流子。,價(jià)電子填補(bǔ)空穴,如何增強(qiáng)半

2、導(dǎo)體的導(dǎo)電能力？,7,2. P型半導(dǎo)體和 N型半導(dǎo)體,N 型半導(dǎo)體,在硅或鍺的晶體中摻入少量的五價(jià)元素，如磷，則形成N型半導(dǎo)體。,磷原子,多余價(jià)電子,正離子,8,N 型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖,少數(shù)載流子,多數(shù)載流子,在N型半導(dǎo)中,電子是多數(shù)載流子, 空穴是少數(shù)載流子。,9,空穴,在硅或鍺的晶體中摻入少量的三價(jià)元素，如硼，則形成 P 型半導(dǎo)體。,負(fù)離子,P 型半導(dǎo)體,10,P 型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖,電子是少數(shù)載流子,負(fù)離子,空穴是多數(shù)載流子,11,用專門的制造工藝在同一塊半導(dǎo)體單晶上,形成P 型半導(dǎo)體區(qū)域和N 型半導(dǎo)體區(qū)域,在這兩個(gè)區(qū)域的交界處就形成了一個(gè) PN 結(jié)。,N區(qū)的電子向P區(qū)擴(kuò)散并與空穴復(fù)合,

3、P區(qū)的空穴向N區(qū)擴(kuò)散并與電子復(fù)合,二、PN 結(jié)及其單向?qū)щ娦?12,內(nèi)電場(chǎng)方向,空間電荷區(qū),在一定的條件下，多子擴(kuò)散與少子漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，空間電荷區(qū)的寬度基本上穩(wěn)定下來。,13,內(nèi)電場(chǎng)方向,R,PN 結(jié)的單向?qū)щ娦?P 區(qū),N 區(qū),外電場(chǎng)驅(qū)使P區(qū)的空穴進(jìn)入空間 電荷區(qū)抵消一部分負(fù)空間電荷,N區(qū)電子進(jìn)入空間電荷區(qū) 抵消一部分正空間電荷,外加正向電壓,14,內(nèi)電場(chǎng)方向,R,P 區(qū),N 區(qū),擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，形 成較大的正向電流,外加正向電壓空間電荷區(qū)變窄的演示,15,P 區(qū),N 區(qū),內(nèi)電場(chǎng)方向,R,外加反向電壓,外電場(chǎng)驅(qū)使空間電荷區(qū)兩側(cè)的空穴和自由電子移走,少數(shù)載流子越過PN結(jié)形成很小的反向電流,多

4、數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)難于進(jìn)行,PN結(jié)形成過程動(dòng)畫演示,PN結(jié)正偏動(dòng)畫演示,PN結(jié)反偏動(dòng)畫演示,19,1、PN結(jié)加正向電壓：PN結(jié)所處的狀態(tài)稱為正向?qū)?，其特點(diǎn)：PN結(jié)正向電流大，PN結(jié)電阻小。,相當(dāng)于開關(guān)閉合,PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕?2、PN結(jié)加反向電壓：PN結(jié)所處的狀態(tài)稱為反向截止，其特點(diǎn)：PN結(jié)反向電流小，PN結(jié)電阻大。,相當(dāng)于開關(guān)打開,I,(a)外形圖,(b)符號(hào),二極管的外形和符號(hào),三、半導(dǎo)體二極管,將PN結(jié)封裝，引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成了二極管。,1. 二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào),22,600,400,200, 0.1, 0.2,0,0.4,0.8,50,100,I / mA,U / V,正向特性,

5、反向擊 穿特性,硅管的伏安特性,2. 二極管的伏安特性,+ U ,I,U=f（I）,23,正向特性：二極管加正向電壓,反向特性：二極管加反向電壓,對(duì)于理想二極管,24,最大整流電流IOM 允許通過二極管的最大正向平均電流。 最大反向工作電壓URM 防止二極管被擊穿，一般最高反向工作電壓 反向飽和電流IRM 室溫下，二極管加規(guī)定的反向電壓時(shí)的反向電流。IR 越小，單向?qū)щ娦栽胶谩?3. 二極管的主要參數(shù),25,例1：下圖中，已知VA=3V， VB=0V， DA 、DB為鍺管，求輸出端Y的電位并說明二極管的作用。,解： DA優(yōu)先導(dǎo)通，則,VY=30.3=2.7V,DA導(dǎo)通后, DB因反偏而截止，起

6、隔離作用; DA起鉗位作用，將Y端的電位鉗制在+2.7V。,+ 0.3V,二極管的應(yīng)用范圍很廣，它可用于整流、檢波、限幅、元件保護(hù)以及在數(shù)字電路中作為開關(guān)元件。,26,D,E 3V,R,ui,uo,uR,uD,例2：下圖是二極管限幅電路, D為理想二極管, E= 3V, ui = 6 sin t V, 試畫出 uo波形 。, t, t,ui / V,uo /V,6,0,0,2,uR？,27, t,6,0,2,例3：雙向限幅電路, t,0,R,ui / V,uo /V,28,IF,UF,0,伏安特性,穩(wěn)壓管是一種特殊的 面接觸型半導(dǎo)體二極管。,工作在反向擊穿區(qū),四、穩(wěn)壓管,29,0,穩(wěn)壓管的主要

7、參數(shù),2. 最小穩(wěn)定電流 Imin,3. 最大穩(wěn)定電流 IZmax,4. 動(dòng)態(tài)電阻 RZ,IZ,UZ,5. 電壓溫度系數(shù) VZT,6. 最大允許耗散功率PM,IF,UF,Imin,IZmax,UZ,工作在反向擊穿區(qū)： 電流變化大，電壓幾乎不變,30,例題：已知ui = 10 sin t V, UZ= 5.5V（穩(wěn)壓值）， 正向壓降為0 .7V，試畫出 uo波形 。,DZ,UZ,R,ui,uo,uR, t, t,ui / V,uo /V,10,0,0,2,解：,31,發(fā)光二極管,32,小 結(jié),半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性 PN結(jié)（空間電荷區(qū)、阻擋層） 單向?qū)щ?PN 二極管的伏安特性（正、反向特性） 穩(wěn)壓管 作業(yè)：2-3、2-4、2-5,33,答案（3）,答案（4）,34,1、在圖所示電路中，E=5V、ui=10sintV，D為理想二極管，試畫出輸出uO的波形。,D,E,R,ui,uo, t, t,ui / V,uo /V,10,0,0,2,二