第14章二极管和晶体管

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晶体管基础知识

晶体管基础知识

第1章 半导体器件
I / mA
UZ UZ A O IZmin U/V + Ui B IZmax - R
(b)
+ Uz -
(a)
(c)
图10 稳压管的伏安特性曲线、 (a)伏安特性曲线;(b)图形符号;(c)稳压管电路
稳压管工作在击穿区时的稳定电压
5、汽车用整流二极管:P82—图5-21

汽车交流发电机用硅整流二极管,具有 一个引出极,另一个是外壳,参见教材P82 图5-21
汽车用二极管分为正向二极管和反向二 极管两种。正向二极管的引出端为正极,外 壳为负极,通常在正向二极管上涂有红点; 反向二极管的引出端为负极,外壳为正极, 通常在反向二极管上涂有黑点。
路里的开关元件,以及作为小电流的整流管。
N型锗片 阳极 引线 阴极 引线
铝合金小球
阳极引线 PN结
N型硅
金锑合金 底座
金属触丝 (a)
外壳 (b) 阴极引线
a)点接触二极管PN结接触面积小,不能通过很大的正向电
流和承受较高的反向工作电压,工作效率高, 常用来作为检波器件。
图7 半导体二极管的结构及符号 (a)点接触型结构;(b)面接触型结构;
流很小,PN结截止,这就是PN结的单向导电性。
第1章 半导体器件
2. 半导体二极管
把PN结用管壳封装,然后在P区和N区分别向外引出一 个电极,即可构成一个二极管。二极管是电子技术中最基 本的半导体器件之一。根据其用途分有检波管、开关管、 稳压管和整流管等。
硅高频检波管
开关管
稳压管
整流管
发光二极管
电子工程实际中,二极管应用得非常广泛,上图所示即 为各类二极管的部分产品实物图。
图8 二极管的伏安

14电路

14电路

开关电路
D + ui =0V - RL + uoo u -
ui =5V 时的等效电路
ui =0V 时的等效电路
第14章 逻辑门电路
**************************************************************
二、三极管的开关特性
Rc Rb
+VCC iC
2、或逻辑(或运算) 意义:当决定事件(Y)发生的各种条件(A,B)中,只要有 一个或多个条件具备,事件(Y)就发生。 表达式为:
Y=A+B
A
真值表
例:开关A,B并联控制灯泡Y
B E 电路图
Y
A 0 0 1 1
B 0 1 0 1
Y 0 1 1 1
两个开关只要有一个接通,灯就会亮。
L=AB
第14章 逻辑门电路
第14章 逻辑门电路
**************************************************************
2、二极管或门
5V A D1 0V B D2 R Y
真值表
A
0 0 1 1
B
0 1 0 1
Y
0 1 1 1
3kΩ
逻辑符号:
A B
≥1
Y=A+B
第14章 逻辑门电路
c
iB(μ A)
iC (mA)
直流负载线
80μ A
b iB
uo
饱 和 区
VCC Q2 Rc Q
放 区 大
60μ A 40μ A 20μ A
ui

e
0 工作原理电路 0.5
Q1 i =0 B

第1章 半导体二极管和晶体管

第1章 半导体二极管和晶体管

型求出 IO 和 UO 的值。
+ UD -
解:
1、理想模型
UO = V = 6 V
E
IO = E / R = 6 / 6 = 1 (mA)
+
2 V ID
R UR
6KΩ
-
2、恒压降模型
UO = E – UD = 6 0.7 = 5.3 (V) IO = UO / R = 5.3 / 6 = 0.88 (mA)
反向击穿电压 I/mA 反向饱和电流
硅几 A
锗几十~几百 A UBR
硅管的温度稳
IS
O
U/V
定性比锗管好 反向 饱和电流
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(二)极间电容
第三节、半导体二极管
C
1、PN结存在等效结电容
PN结中可存放电荷,相 当一个电容。
PN
+ ui –
R
– 2、对电路的影响:外加交流电源
+
时,当频率高时,容抗小,对PN
14
第一节、半导体的导电特性
N型半导体
多一个 价电子
4
+5
4
掺杂
4
4
4
15
本征激发
第一节、半导体的导电特性
N型半导体
4
+5
4
掺杂
正离子
电子
4
4
4
多子-------电子 少子-------空穴
N型半导体示意1图6
第一节、半导体的导电特性
P型半导体
多一个 空穴
4
+3
4
掺杂
4
4
4
17
本征激发
第一节、半导体的导电特性

电力晶体管和晶闸管

电力晶体管和晶闸管

-IA
图1-5 晶闸管旳伏安特征 IG2>IG1>IG
当反向电压超出一定程度,到反向击 穿电压后,外电路如无限制措施,则 反向漏电流急剧增长,造成晶闸管发 烧损坏。
11
五、晶闸管旳主要参数
1. 额定电压(UTn)
1) 正向断态反复峰值电压UDRM——在门极断路而 结温为额定值时,允许反复加在器件上旳正向峰 值电压。 2) 反向阻断反复峰值电压URRM—— 在门极断路而 结温为额定值时,允许反复加在器件上旳反向峰 值电压。 3) 通态(峰值)电压UTM——晶闸管通以某一要 求倍数旳额定通态平均电流时旳瞬态峰值电压。
5)通态电流临界上升率di/dt :在要求条件下,
晶闸管在门极触发开通时所能承受不造成损坏旳 通态电流最大上升率称为通态电流临界上升率。
20
六、晶闸管门极伏安特征及主要参数
1、门极伏安特征 指门极电压与电流旳关系, 晶闸管旳门极和阴极之间只 有一种PN结, 所以电压与 电流旳关系和一般二极管旳 伏安特征相同。门极伏安特 征曲线可经过试验画出,如 图1-6所示。
式中IT是流过晶闸管中可能出现旳最大电流有效值
17

有一晶闸管旳电流额定值I(TAV)=100A,用于电路中流过旳
电流波形如图所示,允许流过旳电流峰值IM=?
举例: ➢ 分析: I(TAV)=100A旳晶闸管
➢ 相应旳电流有效值为: IT=1.57× I(TAV) =157A ;
➢ 波形相应旳电流有效值:
▪ Ⅲ+ 触发方式:主极T1为负,T2为正;门极电压G为正,T2为 负。特征曲线在第Ⅲ象限。
▪ Ⅲ- 触发方式:主极T1为负,T2为正;门极电压G为负,T2为 正。特征曲线在第Ⅲ象限。

二极管和晶体管

二极管和晶体管

二极管和晶体管
二极管和晶体管都是电子元件,常用于电路中控制电流的流动。

二极管是一种电子元件,可以单向导电,即当正极连接到二极管的“+”端时,负极连接到二极管的“-”端时,二极管会导通,而当反向电压作用于二极管上时,它并不会导通。

二极管通常用于控制电流的流动,例如在电路中的开关控制和稳压器中。

晶体管是一种双极型电子元件,由三个区域组成:基区、发射区和集电极。

当电压作用于基区时,它会形成一个电子流,经过发射极流向集电极。

晶体管可以用于控制电流的流动和放大信号,它的放大倍数很高,因此被广泛应用于电子设备中。

二极管和晶体管都有各自的优点和缺点,例如二极管可以单向导电,但晶体管的放大倍数更高。

在实际应用中,二极管和晶体管需要根据具体情况进行选择和使用。

晶体管基础知识

晶体管基础知识

前言集成电路只有在高倍放大的情况下才能看到它的真面目。

它的表面到处是错综复杂的细微的连线,而在这下面则是同样错综复杂的掺杂硅的图形,所有这些都是按照一套称作layout的蓝图做出来的。

模拟和混合信号集成电路的layout很难做到自动化。

每个多边形的shape和placement都需要对器件物理,半导体制造和电路理论的深刻理解。

尽管已经有30年的研究了,但仍旧有许多不确定性。

这些知识分布在艰涩难懂的期刊文章和未出版的手稿里。

本书则把这些知识整体统一串连了起来。

原本这本书是打算写给LAYOUT设计师看的,同时它也适合那些希望更好的理解电路和LAYOUT之间关系的电路设计师。

由于本书拥有大量的读者,特别是那些对于高等数学和固体物理学不是很精通的人,所以本书尽量降低了数学运算,并使用了最普遍使用的变量和单位。

读者只要会基本代数和基本的电子学就可以。

书中的练习假定读者能使用LAYOUT编辑软件,不过即使没有,大部分习题还是能用笔和纸完成的。

本书有14章和5篇附录。

前2章是对器件物理学和半导体工艺的一个整体概括。

在这2章里,简单的文字解释和图形模型代替了数学推导。

第3章是关于3种原型工艺:标准BIPOLAR, SILICON-GATE CMOS 和ANALOG BICOMS。

重点将放在截面图和这些截面图与样品器件的传统layout之间的相互关系。

第4章着重讨论了LAYOUT在决定可靠性方面的作用和通常的失效机制。

第5和6章则是电阻和电容的LAY OUT。

第7章以电阻和电容为例讨论了匹配的原理。

第8章到第10章是BIPOLAR器件的LAYOUT,而第11,12章有关场效应管的LAYOUT和匹配。

第13,14章讨论了一些更深入的话题,包括器件合并,G UARD RINGS,ESD保护结构和FLOORPLANNING。

附录则包含缩写表,MILLER指数的讨论,习题中需要的样例LAYOUT规则和书中使用的公式的推导。

14第三章晶体管效应(3.6-3.7)

14第三章晶体管效应(3.6-3.7)
2021/6/18
2、最大耗散功率PCM与哪些因素有关
当晶体管加有电压和电流时,由于电流的热效应,晶体管要消 耗一定的功率而发热。管芯发热之后,就会通过周围环境散热。 散热的路径有:热辐射、热对流和热传导,而对功率晶体管来 说,主要是靠热传导。根据热传导的基本原理,当管芯上消耗 功率而发生的热量与散发出去的热量相等时,管芯的温度就达 确定值,此时有:
2021/6/18
3、热阻 RT
当晶体管工作时,集电结产生的热量要散发到周围空间中去,也会遇到一 种阻力,把这种阻力叫“热阻”。散发热量的阻力越小,也就是热阻越小, 则热量越容易散发至周围空间。热阻RT 是表征晶体管工作时所产生的热量 向外散发的能力,它表示晶体管散热能力的大小。
RT
1 K
热导 PCK(Tj Ta)
R jc
T jM T c P CM
R cs
Tc Ts P CM
R sa
Ts Ts P CM
Rj0 Rjc
晶体管的等效热路
Rc0 RcsRSsa
RTTjP M C T M aRjcRcsRsa
2021/6/18
降低热阻的措施
1、降低内热阻:
通过减小硅片、焊片和钼片的热阻来实现,即可以通过适当减 薄硅片和钼片厚度,增大集电结面积或周界长度来减小内热阻。
2021/6/18
电流集聚减少了晶体管的有源区的有效面积。为了减小这种效 应,功率晶体管通常设计成具有高的周界面积比。
2021/6/18
中功率双极型晶体管指状交叉图形
在很大的电流范围内,可用一个恒定的电阻表示有源区。有源 和无源基极电阻的总和称为基极扩展电阻rbb/。若晶体管的几何 形状可知,则可计算基极扩散电阻。在通常情况下,晶体管基 区被划分为若干部分。 条状晶体管的基极扩散电阻, 近似表示为:

电子线路第14章

电子线路第14章

二极管在状态转换时需要一定的时间,即开 关时间。二极管的开关时间主要决定于二极管从 导通到截止的时间,即反向恢复时间。测试表明, 一般二极管的反向恢复时间在纳秒(ns)数量级 (1ns=10−9s)。例如,2CK系列硅开关二极管的 1ns=10−9s 2CK 开关时间为5ns,2AK系列锗开关二极管的开关时 间是150ns。
1 + 3 VT 2 +
I C = I CS =
VCC 12 = ≈ 1.76(mA) RC 6.8
U O = U CES ≈ 0.3 V
由此可见,Rb 、 RC 、β等参数都 由此可见 , 等参数都 能决定三极管是否饱和。 能决定三极管是否饱和。
UI
-
100kΩ
U\= O
-
U I VCC > 饱和条件可写为: 饱和条件可写为: Rb βRC
K
IF
RL
(2)加反向电压 二极管截止, 可忽略。 (2)加反向电压VR时,二极管截止,反向电流IS可忽略。二 极管相当于一个断开的开关。 极管相当于一个断开的开关。
VD K
UR
IS
RL
UR
RL
可见,二极管在电路中表现为一个受外加电压u 控制的开关。 可见,二极管在电路中表现为一个受外加电压 i控制的开关。 受外加电压 当外加电压u 为一脉冲信号时, 当外加电压 i 为一脉冲信号时 , 二极管将随着脉冲电压 的变化在“ 态与“ 态之间转换。 的变化在 “ 开 ” 态与 “ 关 ” 态之间转换 。 这个转换过程 就是二极管开关的动态特性 动态特性。 就是二极管开关的动态特性。
uI
-
iB e
u CE
-
小于三极管发射结死区电压时, ≈0, (1)截止状态:当uI小于三极管发射结死区电压时,IB=ICBO≈0, 截止状态: ≈0, 三极管工作在截止区,对应图中的A IC=ICEO≈0,uCE≈VCC,三极管工作在截止区,对应图中的A点。 三极管工作在截止状态的条件为: 三极管工作在截止状态的条件为:发射结反偏或小于死区电压
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