第1章半导体二极管及其应用

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第1章 半导体的基本知识

第1章  半导体的基本知识
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1.3 二极管基本电路及其应用
1.3.3 限幅应用
利用二极管的单向导电性,将输入电压限定在要求的 范围之内,叫做限幅。 例1.2 在图示的电路中,已知输入电压ui=10 sinωt V, 电源电动势E=5V,二极管为理想元件,试画出输出电压uo 的波形。
R
+ +
I
E
ui -
uO 上一页 下一页 返回
1.3 二极管基本电路及其应用
R
+ +
I
E

ui -
uO
-
解: 根据二极管的单向导电特 性可知,当ui 5V时,二极 管D截止,相当于开路,因 电阻R中无电流流过,故输 出电压与输入电压相等,即 uo=ui;当ui > 5V时,二极管 D导通,相当于短路,故输 出电压等于电源电动势,即 uo=E=5V 。所以,在输出电 压的波形中,5V以上的波形 均被削去,输出电压被限制 在5V以内。
1.2 半导体二极管
半导体二极管的种类和型号很多,我们用不同的符 号来代表它们,例如2AP9,其中“2”表示二极管,“A” 表示采用N型锗材料为基片,“P”表示普通用途管(P为 汉语拼音字头),“9”为产品性能序号;又如2CZ8,其 中“c”表示由N型硅材料作为基片,“z”表示整流管。 关于二极管型号的命名方法可参见附录A的有关内容。
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1.2 半导体二极管
1.2.4 主要参数
1.最大整流电流 IF
最大整流电流是指二极管长时间使用时,允许流过 二极管的最大正向平均电流。当电流超过这个允许值时, 二极管会因过热而烧坏,使用时务必注意。
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1.2 半导体二极管

第1章常用半导体器件

第1章常用半导体器件

ui=0时直流电源作用
根据电流方程,rd

uD iD

UT ID
小信号作用
Q越高,rd越小。 静态电流
3. 二极管电路应用举例
(1)开关电路(掌握)
方法:假设法,将D管断开 原则一:单向导电性
阳极 a
k 阴极
D
V阳>V阴,D管正偏,导通 V阳< V阴,D管反偏,截止
原则二:优先导通原则(多二极管电路中)
物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气 体、液体、固体均有之。
P区空穴 浓度远高 于N区。
N区自由电 子浓度远高
于P区。
扩散运动
扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面 N区的自由电子浓度降低,产生内电场。
由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子,形成 内电场,从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向P 区、自由电子从P区向N 区运动。
2
98 0.98
100
综上所述,实现晶体三极管放大作用的 两个条件是:
(1)内部条件:发射区杂质浓度远大于基区 杂质浓度,且基区很薄。
(2)外部条件:发射结正向偏置,集电结反 向偏置。
正偏电压工作,通电流→发光,电信号→光信号 光颜色:红、橙、黄、绿(与材料磷、砷、镓、化有关)
3. 激光二极管
(a)物理结构 (b)符号
发光二极管
光电二极管
一、晶体管的结构及类型 二、晶体管的电流放大原理 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 四、温度对晶体管特性的影响 五、主要参数
三极管:电流放大(三个电极)
将PN结封装,引出两个电极,就构成了二极管。
小功率 二极管
大功率 二极管
稳压 二极管

电子教案-《模拟电子技术》(第3版_胡宴如)电子教案-ch14 电子课件

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第 1 章 半导体二极管及其基本应用
1.4 特殊二极管 1.4.1 稳压二极管 1.4.2 发光二极管与光电二极管 1.4.3 变容二极管
第 1 章 半导体二极管及其基本应用
1.4.1 稳压二极管 二、主要参数
一、伏安特性
1. 稳定电压 UZ
符号
工作条件: 反向击穿
流过规定电流时稳压管 两端的反向电压值。
电学参数: 暗电流,光电流,最高工作电压
光学参数:
光谱范围,灵敏度,峰值波长
三、光电耦合器
实物照片
1.4.3 变容二极管
第 1 章 半导体二极管及其基本应用
利用PN结的电容特性制成的二极管称为变容二极管,反偏 时它的反向电阻很大,近似开路,其容量随加于PN结两端 反向电压的增加而减小。
C /pF uD
1.4.2 发光二极管与光电二极管 一、发光二极管 LED (Light Emitting Diode)
1. 符号和特性
符号
工作条件:正向偏置
特性 i /mA
一般工作电流几十 mA, 导通电压 (1 2) V
2. 主要参数
O 2 u /V
电学参数:I FM ,U(BR) ,IR
光学参数:峰值波长 P,亮度 L,光通量
2. 稳定电流 IZ
越大稳压效果越好,
iZ /mA
小于 Imin 时不稳压。
特性
3. 最大工作电流 IZM
UZ
最大耗散功率 PZM
O IZminuZ/V
P ZM = UZ IZM
IZ
IZ
4. 动态电阻 rZ 几 几十
UZ
IZmax
rZ = UZ / IZ 越小稳压效果越好。
第 1 章 半导体二极管及其基本应用

集成电子技术基础教程 第一篇第1章复习+结尾(2)

集成电子技术基础教程 第一篇第1章复习+结尾(2)
集成电子技术基础教程
第一篇 电子器件与电子电路基础
第一章 半导体二极管及其电路分析
L CD
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本征半导体
❖本征激发产生的电子空穴对浓度很低,所以本征半 导体的电阻率很高,应用不广。但其载流子浓度受 温度影响很大,温度每提高10度,其浓度增加一倍。
掺杂半导体
❖N型半导体(电子型半导体) 多数载流子是电子 ❖P型半导体(空穴型半导体) 多数载流子是空穴
➢动态电阻
➢最大允许耗散功率PZmax
➢稳定电压的温度系数
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❖例:设计一个硅稳压管稳压电路,要求输出电压 VO=6V,最大负载电流为20mA,设外加输入电压 VI为+12V
➢第一步:设计电路
➢第二步:选稳压管
查 手 册 后 选 2 CW14, 其 稳 定 电 压 Vz = 6V,稳定电流为10mA,最大 稳定电流为33mA
二极管小信号模型
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低压稳压电路
❖例:设VI=12V,限流电阻R=5.1KΩ,若VI变化 (±10%),问输出电压V0变动了多少?
➢第一步: VI不变时 电路参数(静态)
➢应用二极管大信号模型
VO 2VD 1.4V
ID
VI
VO R
2.08mA
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➢第三步:计算限流电阻R
R
VI VO
200
IZ (min) IL (max)
➢第四步:考虑极限情况
负载开路时,稳压管承受电流
I Z (max) VI
VO R
30mA 33mA
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第01章 半导体二极管及基本电路

第01章  半导体二极管及基本电路

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分析:
• 1)正向特性:
• OA段:当 UF < UT (死区电压)时外电场不 足
以克服结内电场对多数载流子扩散运动的阻力,故 正向电流 IF 很小(I F ≈0), D处于截止状态。
• 硅(Si):U T ≈0.5V; 锗(Ge): U T ≈0.1V。 • AB段:当 U F >U T后, Ed↓↓→扩散运动↑ ↑ → I
N 型半导体示意图
第一章 半导体二极管及基本电路/1.1 半导体的基础知识/杂质半导体
26

2. P 型半导体






硼原子的结构
空 穴
• 自由电子数 << 空穴数
少数载流子 多数载流子
• 以空穴导电作为主要导电方式的半导体,称为空
穴半导体或 P型半导体 (P —type semiconductor ) 。
4)PN结的电容效应
•加在PN结上的电压的变化可影响空间电荷区电荷的
变化,说明PN结具电容效应。PN结的结电容的数 值一般很小,故只有在工作频率很高的情况下才考 虑PN结的结电容作用。
第一章 半导体二极管及基本电路/1.1 半导体的基础知识/P N 结
Байду номын сангаас
35
1.2 半导体二极管
一. 点接触式和面接触式二极管的结构
1、理想二极管模型 2、理想+串联恒压降模型 3理想+串联+折线模型
30
1. PN结的形成 扩散运动
随Ed
漂移运动
达到动态平衡
形成稳定的PN 结
Ed 不变化
注意:
1)空间电荷区的正负离子虽带电,但它们不能移 动,不参与导电。因区域内的载流子极少,所 以空间电荷区的电阻率很高。

《模拟电子技术》(余红娟)电子教案第1章 半导体二极管 电子课件

《模拟电子技术》(余红娟)电子教案第1章 半导体二极管 电子课件


流子,在N区内,“空穴”称 为少数载流子,扩散到对方的

“电子”或“空穴”称为“非

平衡少数载流子”。P型半导 体体内的“空穴”成为P型半

导体的“多子”,同理,N型 半导体内的“电子”称为N型

半导体的“多子”。这些非平

衡少数载流子的注入,必然与 对方的多子复合,在交界面附

近使载流子成对的消失,并且 各留下不能移动的正、负离子,

常,较长引线表示正极(+),另一根为负极(-)。 测试方法与 普通二极管一样
金华职业技术学院
应 二极管的应用: 例1 LED节能灯








整流二极管: 整流电流0.5A, 反向压降600V


稳压二极管: 稳压电压20V, 额定功率1W

LED: 正向压降3V以上

说明本电路工作原理:R1、C1降压\QZ整流桥把交流变成直
技 =1kΩ,未经稳压的直流输入电压Ui=24V。
术 专
(1)试求Uo、Io、I 及Iz; (2)若负载电阻RL 的阻值减小为0.5K,再求Uo、Io、I 及Iz。







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当P区电位低于N区电位——PN结反向偏置时,回路基本无电流产生,

PN结趋于截止。

由于正反向电流相差悬殊,所以PN结具有单向导电的性质

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二极管----单向导电性


将一个“PN”结

封装在一个密

二极管及其基本电路

二极管及其基本电路

vD
nV T
指数 关系
D
当加反向电压时: v
vD<0,当|vD|>>|V T |时 e 则 iD IS
常数
nV T
1
4、PN结的反向击穿
二极管处于反向偏置时,在一定的电压范围内,流过 PN结的电流很小,但电压超过某一数值(反向击穿电压)时, 反向电流急剧增加,这种现象就称为PN结的反向击穿。
+4 +4 +4
+4
+3
+4
+4
+4
+4
自 由 电 子 空 穴 对
P型半导体的示意方法
空穴 受 主 离 子
- - -
- - -
- - -
- -

2.N型半导体
在硅(或锗)的晶体中掺入少量的五价元素杂质。(磷、锑)
硅原子
多余电子
+4
+4
+4
磷原子多余的电子易受 热激发而成为自由电子, 使磷原子成为不能移动的 正离子。 磷→施主杂质、N型杂质
正偏时,结电容较大,CJ≈CD 反偏时,结电容较小,CJ≈CB
§1.2 二极管
1.2.1 二极管的结构
PN 结加上管壳和引线,就成为半导体二极管。
(Anode)
1、二极管的电路符号:
2、分类
(Kathode)
按结构分:点接触型,面接触型,平面型。
按用途分:整流二极管,检波二极管,稳压二极管,„„。 按材料分:硅二极管,锗二极管。
(3)PN结的V--I 特性及表达式
i D I S (e
vD
nV T
1)
vD :PN结两端的外加电压

第1章常用半导体器件(精)

第1章常用半导体器件(精)

制造三极 管时应具 备的结构
特点
1.3.2 三极管的电流放大作用
• 1.三极管的工作条件
• 二极管的主要性能是单向导电性,三极管的主要 性能是具有电流放大作用。三极管具有放大作用 的外部条件是必须外加合适的偏置电压,使三极 管的发射结处于正向偏置,集电结处于反向偏置 。
• 2.三极管的电流放大作用
1.3.6 片状三极管器件
• 1.片状三极管外形
• 额定功率在100~200mW的小功率三极管采用 SOT-23形式封装,大功率三极管多采用SOT-89 形式封装
1.3.6 片状三极管器件
• 2.带阻片状三极管
• 带阻片状三极管是指在三极管的管芯内加入一 只电阻或两只电阻
1.3.6 片状三极管器件
(1)肖特基二极管
常见的肖 特基二极 管封装形

• (2)稳压二极管
• 稳压值在2~30V,额定功率为0.5W的片状稳
压二极管的封装多采用SOT-23形式,额定功率为 1W的多采用SOT-89(1W)形式封装。
• (3)开关二极管
• 该类管子用于数字脉冲电路及电子开关电路,片 状开关管分为单开关二极管和复合开关二极管两 大类
第1章 常用半导体器件
本章要点
本章导读: 半导体二极管、三极管、场效应管 是电子电路中的重要元件,本章将讨 论它们的结构、工作原理、特性、主 要参数及检测方法,为以后学习各种 电路打下基础
1.1 半导体和PN结
• 1.1.1 半导体
按导电能力的 大小划分
导体、半导体和绝缘体
半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。半导体之所 以得到广泛的应用,是因为人们发现半导体具有三个奇 妙且可贵的特性:掺杂性、热敏性、光敏性。
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一、稳压二极管的特性
二、稳压二极管的主要参数
三、稳压二极管稳压电路
作业
2018年12月28日星期五
模拟电子技术
9
一、模拟电子技术课程是什么
模拟电子技术课程是一门研究模拟电子技术的基本
规律,并注重实践应用的一门专业基础课。 放大
1mV 100mV
y kx
输出信号幅度大 输出信号失真小
模拟电子技术 10
(3) 学好并掌握硬件本领将使你基础实,起点高,发 展大,受益无穷! 4.是工程师训练的基本入门课程
5.是很多重点大学的考研课程
2018年12月28日星期五 模拟电子技术 13
三、课程研究对象与教学内容
1.模拟信号与数字信号 模拟信号:幅值连续、时间连续 u t
0
语言信号波形
数字信号:幅值离散、时间离散(通常变化时 刻之间的间隔是均匀的)
专业基础课程对稳定。 专业应用性质课。课时少,内容变化快。
实践教育类
创新拓展类
2018年12月28日星期五
模拟电子技术
12
2.是电气信息类、电子信息科学类专业的主干课程 3.是强调硬件应用能力的工程类课程
(1) 当前社会对于硬件工程师(特别是具有设计开发 能力的工程师)需求量很大。 (2)培养硬件工程师比较困难。
2018年12月28日星期五 模拟电子技术 5
1.2.4 PN结的电容特性 一、 势垒电容
二、扩散电容
2018年12月28日星期五
模拟电子技术
6
1.3 半导体二极管及其基本电路 1.3.1 二极管特性曲线 1.3.2 二极管的主要参数 一、直流电阻 二 、交流电阻 三、最大整流电流 I F 四、最大反向工作电压 URM 五、反向电流IR
[4] 谢嘉奎. 电子线路(非线性部分)(第四版).
北京:高等教育出版社, 1999(2004年印刷)
2018年12月28日星期五 模拟电子技术 19
四、课程安排与任务
1.二学期课(32学时*2、2学分*2),实验课另有安排, 单独设课。 2.掌握常用半导体器件和典型模拟集成电路的特性
第1章 晶体二极管及其基本电路
1.1 半导体物理基础知识 1.1.0 概述 一、导体、绝缘体、半导体 二、制造半导体器件的材料 1.1.1 本征半导体 一 、半导体中的载流子 二、本征载流子浓度
2018年12月28日星期五 模拟电子技术 3
1.1.2 杂质半导体 一、N型半导体(Negative type)
D
0 0
1 0
t1 t2
0 1
t3
1 1
0
0
1 0
0 1
D0
t
D1
14
0
2018年12月28日星期五
模拟电子技术
2.电子电路的概念、分类及发展
概念
对弱电类信号进行产生、处理(如放大)、存储、 传输,由各种元件互相连接而组成的物理实体。 分类:数字电路、模拟电路 •模拟电路根据有源器件模型分为
线性电路(处理小信号)、非线性电路(处理大信号)
•模拟电路根据信号频率分为
低频电路(处理低频信号)、高频电路(处理高频信号)
2018年12月28日星期五
模拟电子技术
15
发展
•电子管时代: 1906年诞生电子三极管,之后出现无线电通信;
•晶体管时代: 1947年诞生晶体三极管;
•集成电路时代:
1958年出现集成电路,进入微电子时期; •LSI和VLSI时代※: ※0.35μm 0.25μm 0.18μm 0.13μm
模拟电子技术
主讲: 杨 恒 新
yanghx@
电子科学与工程学院
2018年12月28日星期五 模拟电子技术 1
绪论
一、模拟电子技术课程是什么 二、课程地位 三、课程研究对象与教学内容 四、课程安排与任务 五、如何学习 六、何谓学好 七、课程成绩评定方法 八、答疑时间、地点
2018年12月28日星期五 模拟电子技术 2
[2] 电子电路教研室. 模拟电子电路B补充讲义
(修订版). 南京邮电大学校内印刷, 2006
2018年12月28日星期五
模拟电子技术
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5.参考书
[1] 康华光. 电子技术基础(模拟部分)(第五版). 北京:高等教育出版社,2006 [2] 华成英 童诗白. 模拟电子技术基础(第四版). 北京:高等教育出版社,2006 [3] 谢嘉奎. 电子线路(线性部分)(第四版). 北京:高等教育出版社, 1999(2004年印刷)
90nm (Pentium 4 670 3.80GHz) 65nm (Core 2 Duo )
2018年12月28日星期五 模拟电子技术
22nm (Core i7 )
16
3.课程内容
第1章 半导体二极管及其应用 第2章 双极型晶体管及其放大电路 第3章 场效应晶体管及其放大电路 第4章 放大器的频率响应和噪声 器 件
二、P型半导体(Positive type)
三、杂质半导体的载流子浓度
2018年12月28日星期五
模拟电子技术
4
1.2 PN结 1.2.1 PN结的形成
1.2.2 PN结的单向导电特性
一、PN结加正向电压
二、 PN结加反向电压
三、PN结电流方程 1.2.3 PN结的击穿特性 一、齐纳击穿 二、雪崩击穿
2018年12月28日星期五
2018年12月28日星期五
模拟电子技术
11
二、课程地位
1.是重要的专业基础课
按照在培养方案中的地位和作用,课程分为通识教育、专 业教育、实践教育、创新拓展(自主学习)四大类模块。
通识教育类 体现学历教育和大学基础的课。课时多,教学内容基本稳定。 课 程 体 系 框 架
二极管 三极管 场效应管 运放 放大 频响 反馈 振荡 调制与解调 Multisim
第5章 集成运算放大电路
第6章 反馈
模 块
第7章 集成运算放大器的应用
第8章 功率放大电路 第10章 正弦波振荡电路 第11章 调制与解调
2018年12月28日星期五
系 统
模拟电子技术
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4.教材 [1] 黄丽亚 等编著. 模拟电子技术基础.第2版. 北京:机械工业出版社, 2012
六、最高工作频率 f M
2018年12月28日星期五 模拟电子技术 7
1.3.3 半导体二极管模型
一、理想模型 二、恒压降模型 三、折线模型
四、小信号模型
1.3.4 二极管基本应用电路 一、二极管整流电路 二、二极管限幅电路
2018年12月28日星期五 模拟电子技术 8
1.4 特殊二极管
1.4.1 稳压二极管
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