电子电工008

P区的空穴向 区扩散并与电子复合 区的空穴向N区扩散并与电子复合 区的空穴向
P区
空间电荷区
N区
内电场方向 N区的电子向 区扩散并与空穴复合 区的电子向P区扩散并与空穴复合 区的电子向
在一定的条件下，多子扩散与少子漂移达到动态平衡， 在一定的条件下，多子扩散与少子漂移达到动态平衡， 空间电荷区的宽度基本上稳定下来。 空间电荷区的宽度基本上稳定下来。 空间电荷区
行。（扩散运动为多子形成的运动） 。（扩散运动为多子形成的运动） 扩散运动为多子形成的运动
3、少子数量有限，因此由它们形成的电流很小。 少子数量有限，因此由它们形成的电流很小。 数量有限 4、PN结具有单向导电性。 结具有单向导电性。
正向偏置： P区加正、N区加负电压 正向偏置： 区加正、 多子运动增强，PN结导通 多子运动增强， 反向偏置：P区加负、N区加正电压 反向偏置： 区加负、 少子运动增强，PN结截止 少子运动增强，
O
2 U2 0
iO
Im
0
π
2π
3π
ωt
I
∴ ∴ ∴ ∴
2
Im= 2 U2 RL
= 1 T
∫
uD
0 2 U2
π π
2π
3π
ωt ωt
i o2 d t
2π
3π
∴ I2=1.57 IO ,
二、 桥式整流电路
1. 桥式整流工作的组成
第8章 章
和二极管V 组成。 由变压器 T 和二极管 D1∼VD4 及负载 RL 组成。
三、 半导体二极管 1.二极管的结构和符号 1.二极管的结构和符号
正极引线 触丝 PN结 结 N型锗 型锗 支架 外壳 负极引线 点接触型二极管
P型区 型区 N型硅 型硅
正极引线 二氧化硅保护层 正极 PN结 结
负极引线 面接触型二极管
负极 二极管的符号
二极管的型号
• 例如：2 • • • • • • C K 18 序号 （K--开关、W--稳压、Z-功能 整流、P--检波） （A、B--锗） 材料（C、D--硅） 二极管
第二节 整流电路
一、单相半波整流电路 1. 电路组成 2. 工作原理
VD
u2
2 U2
o
π
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2π
3π
ωt
uo
2 U2
T
o
u1
uD u2
负 u2正半周
io
RL
io
Im
π
2π
3π
ωt
uo
o
uD
o
2 U2
π π
2π
3π
ωt ωt
2π
3π
VD
输出电压波形： 输出电压波形：
T
u1
uD u2
io
RL
uo
uo
ωt
3. 电压、电流的计算 电压、
UO = 0.9U2 , UO 0.9U2 IO= = RL RL UDRM = 2 U2 , ID = 1 IO 2
u2
2 U2
第8章 章
o
π
2π
3π
ωt
u
O
2 U2
选用二极管的依据是: 选用二极管的依据是 iO ID 应小于 OM (最大整流电流） 应小于I 最大整流电流） 最大整流电流 Im UDRM应小于 R M(最高反向工作电压) o 应小于U
质浓度相等。 质浓度相等。
2.P型半导体中空穴是多子，电子是少子。 .P型半导体中空穴是多子，电子是少子。 型半导体中空穴是多子
PN结及其单向导电性 二、PN结及其单向导电性
1. PN 结的形成
用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上, 用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上,形成 P型半导体区域 型半导体区域 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了一个 型半导体区域 在这两个区域的交界处就形成了一个PN 结。
2. 整流工作原理 — u2正半周
T
+
VD4
VD1 RL
io
u1
u2
–
VD3 VD2
uo
VD1和VD3导通,VD2和VD4截止(相当于开路) 导通,V 截止(相当于开路)
第8章 章
2. 整流工作原理 — u2负半周 T
–
VD4
VD1 RL
io
u1
u2
+
VD3 VD2
uo
VD2和VD4导通，VD1和VD3截止 导通，
结论
1.本征半导体中存在数量相等的两种载流
子，即自由电子和空穴。 自由电子和空穴。
2.本征半导体的导电能力取决于载流子
的浓度。 的浓度。
3.温度越高，载流子的浓度越高。因此本 温度越高，载流子的浓度越高。
征半导体的导电能力越强，温度是影响半导 征半导体的导电能力越强， 体性能的一个重要的外部因素，这是半导体 体性能的一个重要的外部因素， 的一大特点。 的一大特点。
3. 电路计算
1 2π 2U2 输出电压平均 Uo = ∫0 uod(ωt) = π = 0.45U2 值（U0）： 2π
T
VD
u1
u2
uD
iO
RL
u2
2 U2 0
O
u
π
2π
3π
ωt
u
UO=0.45U2 , ID= IO , UO 0.45U2 IO= = RL RL UDRM= 2 U2 IO=Im π I2= Im 2 , U2=2.22 UO
（3）最大反向电流 IRM
指二极管加最大反向工作电压时的反向电流。 指二极管加最大反向工作电压时的反向电流。 反向电流大，说明管子的单向导电性差， 反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向 电流越小越好。反向电流受温度的影响， 电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高 反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向 反向电流越大。硅管的反向电流较小， 电流要大几十到几百倍。 电流要大几十到几百倍。 以上均是二极管的直流参数， 以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是 主要利用它的单向导电性包括整流、限幅、 主要利用它的单向导电性包括整流、限幅、保护等
内电场方向 外电场方向
E
R
（2） 外加反向电压
多数载流子的扩散运动难于进行 外电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走 空间电荷区变宽 P区 N区
IR
少数载流子越过PN结 少数载流子越过 结 形成很小的反向电流
E
内电场方向 外电场方向
R
结论
1、空间电荷区中没有载流子又称耗尽层。 空间电荷区中没有载流子又称耗尽层。 2、空间电荷区中内电场阻碍扩散运动的进 空间电荷区中内电场阻碍扩散运动的进 扩散运动
第八章 半导体二极管及整流电路
第一节 半导体的导电特性及PN结 半导体的导电特性及PN PN结 第二节 二极管整流电路 第三节 滤波电路 第四节 稳压管及稳压电路
第一节 半导体的导电特性及PN结 半导体的导电特性及PN PN结
自然界中很容易导电的物质称为导体， 自然界中很容易导电的物质称为导体，金属 导体 一般都是导体。 一般都是导体。 有的物质几乎不导电，称为绝缘体， 有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮 绝缘体 陶瓷、塑料和石英。 、陶瓷、塑料和石英。 另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体 之间，称为半导体 如锗、 半导体， 之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些 硫化物、氧化物等。 硫化物、氧化物等。
4.分析、 4.分析、应用举例 分析
二极管的应用范围很广 它可用于整流 检波、 二极管的应用范围很广,它可用于整流、检波、限 应用范围很广 它可用于整流、 幅、元件保护以及在数字电路中作为开关元件。 元件保护以及在数字电路中作为开关元件。
例1. 试求下列电路中的电流。（二极管为硅管） 试求下列电路中的电流。（二极管为硅管） 。（二极管为硅管 I + US R
o
π
2π
3π
ωt ωt ωt
IO= 0.9I2 , I2 = 1.11 IO , U2 =1.11 UO
（2） P型半导体 ） 型半导体
在硅或锗 的晶体中 掺 入少量的三价 元素,如硼 则 元素 如硼,则 如硼 形成P 形成 型半导 体。
+4 +4 +4 +4 +3 +4 +4 +4 +4 +4
负离子 硼原子
空穴 填补空位
空穴是多数载流子 负离子 电子是少数载流子
P 型半导体结构示意图
结论
1.N型半导体中电子是多子，其中大部分是掺杂 型半导体中电子是多子， 型半导体中电子是多子 提供的电子， 提供的电子，本征半导体中受激产生的电子 只占少数。 型半导体中空穴是少子 型半导体中空穴是少子， 只占少数。 N型半导体中空穴是少子，少子 的迁移也能形成电流，由于数量的关系，起 的迁移也能形成电流，由于数量的关系， 导电作用的主要是多子。近似认为多子与杂
（2）反向击穿电压 BR ）反向击穿电压U
二极管反向击穿时的电压值。 二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电 流剧增，二极管的单向导电性被破坏， 流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热 而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压U 而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压 RM一般 的一半。 是UBR的一半。
在常温下自由电子和空穴的形成
+4
+4
+4
成对消失
复合
+4 +4 +4
空 穴
自由电子 成对出现
本征激发
+4
+4
+4
1.两种载流子 两种载流子
空穴导电 的实质是共价 键中的束缚电 子依次填补空 穴形成电流。 穴形成电流。 故半导体中有 电子和空穴两 种载流子。 种载流子。 外电场方向