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第9章二极管和晶体管培训讲学

来源:职场知识 发布时间:2020-08-06 21:36:17 点击:
第9章 二极管和晶体管,9.3 稳压管二极管,9.4 晶体管,9.2 二极管,9.1 半导体的导电特性,*9.5 光电器件,9.1 半导体的导电特性,半导体的导电特性,光敏性受光照后,其导电能力大大增强;
,热敏性当环境温度升高时,导电能力显著增强;
,掺杂性在半导体中掺入少量特殊杂质,其导电 能力极大地增强;
,可做成温度敏感元件,如热敏电阻,可做成各种光敏元件,如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池等,可做成各种不同用途的半导体器件,如二极管、三极管和晶闸管等。,9.1.1 本征半导体,完全纯净的、具有晶体结构的半导体。,最常用的半导体是硅Si 和 锗Ge。,晶体中原子的排列方式,硅单晶中的共价健结构,共价健,本征半导体的导电机理,价电子,空穴,自由电子,在常温下,由于热激发温度升高或受光照,本征激发,带负电,带正电,载流子,,自由电子,空穴,温度越高,晶体中产生的的自由电子越多。,9.1.2 N型半导体和 P 型半导体,,,多余电子,磷原子失去一个电子变为正离子,在常温下即可变为自由电子,一、N型半导体,在N 型半导体中,自由电子是多数载流子,空穴是少数载流子。,掺入五价元素,如磷元素,又称电子半导体,二、P型半导体,又称空穴半导体,掺入三价元素,如硼元素,在P 型半导体中,空穴是多数载流子,自由电子是少数载流子。,硼原子得到一个电子变为负离子,,,,空穴,注意无论N型或P型半导体都是中性的,对外不显电性。,练习题,1. 在杂质半导体中多子的数量与 (a. 掺杂浓度、b.温度)有关。,2. 在杂质半导体中少子的数量与 (a. 掺杂浓度、b.温度)有关。,3. 当温度升高时,少子的数量 (a. 减少、b. 不变、c. 增多)。,a,b,c,,,,4. 在外加电压的作用下,P 型半导体中的电流 主要是 ,N 型半导体中的电流主要是 。

(a. 电子电流、b.空穴电流),,,b,a,9.1.3 PN结及其单向导电性,在N型或P型半导体局部再掺入浓度较大的三价五价杂质,使其变为P型或N型半导体。在P型半导体和N型半导体的交界面就形成PN结。,构成半导体器件的共同基础,P接正、N接负,结论PN 结加正向电压时,PN结变窄,正向电阻较小,正向电流较大,PN结处于导通状态。,1. PN结加正向电压(正向偏置),,2. PN结加反向电压(反向偏置),P接负、N接正,结论 PN 结加反向电压时,PN结变宽,反向电阻很大,反向电流很小,PN结处于截止状态。,9.2 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、整流管和发光二极管等。,9.2.1 基本结构,特点结面积小、结电容小、正向电流小。

用于检波和变频等高频电路。,,特点结面积大、结电容大,正向电流大。

用于工频大电流整流电路。,符号,9.2.2 伏安特性,特点非线性,正向特性,,死区电压,,外加电压大于死区电压,二极管才能导通。,反向特性,反向电流在一定电压 范围内保持常数。,,反向击穿电压UBR,外加电压大于反向击穿电压,二极管被击穿,失去单向导电性。,9.2.3 主要参数,选择管子的依据,1. 最大整流电流 IOM,指二极管长期使用时,允许流过二极管的最大正向平均电流。,2. 反向工作峰值电压URWM,是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压。,3. 反向峰值电流 IRM,指二极管加反向工作峰值电压时的反向电流值。,反向电流大,说明管子的单向导电性差,受温度的影响大。硅管的反向电流较小,锗管的反向电流较大。,9.2.4 二极管电路分析举例,*定性分析判断二极管的工作状态,导通截止,,*分析方法将二极管断开,分析二极管阳极和阴极电位的高低或二极管两端电压UD的正负。,若 V阳 V阴或 UD 0 正向偏置 ,二极管导通,若二极管是理想的,正向导通时正向管压降为零,相当于短路;
反向截止时二极管相当于断开。,若 V阳 8V,二极管导通,uo 8V 当ui UDB,∴DA优先导通,DB截止。,若二极管的正向压降为0.3V,则VY2.7 V。,此例中, DA起钳位作用;
DB起隔离作用。,门电路或门,练习题,1、电路如图所示,二极管为理想二极管。则Uo 为( )。

a -12V b -9V c -3V,2、电路如图所示,二极管为理想二极管。则Uo 为( )。

a 4V b 1V c 10V,b,b,9.3 稳压二极管,稳压管是一种特殊的面接触型的半导体硅二极管。,一、符号,二、伏安特性,二极管,稳压管,稳压管正常工作时加反向电压,,UZ,IZ,IZM,UZ,,IZ,,,稳压管工作在反向击穿区。,稳压原理 IZ大→UZ小,使用时要加限流电阻。,三、主要参数,1、稳定电压UZ 稳压管在正常工作下管子两端的电压。,2、电压温度系数u 环境温度每变化1C引起稳压值变化的百分数。,3、动态电阻,4、稳定电流 IZ 、最大稳定电流 IZM,5、最大允许耗散功率PZMPZM UZ IZM,rZ愈小,曲线愈陡,稳压性能愈好。,四、稳压电路,稳压管必须与负载并联。,Uo UZ,限流电阻,例1 如图所示电路,已知Ui20V,R1k, RL2k,稳压管的UZ10V,IZM8mA。求电流IR、IZ和IL。,解,例2,用两只UZ6V、正向压降为0.6V的稳压二极管和限流电阻可以组成几种不同输出电压的电路,解,9.4 晶体管,基极,发射极,集电极,NPN型三极管,9.4.1 基本结构,符号,,大功率低频三极管,小功率高频三极管,中功率低频三极管,目前国内生产的双极型硅晶体管多为NPN型3D系列,锗晶体管多为PNP型3A系列。按频率高低有高频管、低频管之别;
根据功率大小可分为大、中、小功率管。,9.4.2 电流分配和放大原理,1. 三极管放大的外部条件,发射结正偏、集电结反偏,从电位的角度看,VB VE,VC VB,VB 0,,PNP型三极管,UBE 0, UCE 0,9.4.3 特性曲线,用来表示晶体管各极电压与电流的之间相互关系曲线。

OB体育官方反映了晶体管的性能,是分析放大电路的依据。,重点讨论共射极放大电路。,,输入回路,,输出回路,1. 输入特性,,特点非线性,死区电压 硅管0.5V 锗管0.1V,正常工作时发射结电压 NPN型硅管 UBE  0.6 0.7V PNP型锗管 UBE  0.2 0.3V,2. 输出特性,,,,IB0,20A,放大区,输出特性曲线通常分三个工作区,1 放大区,IC IB ,也称为线性区,具有恒流特性。,发射结正偏、集电结反偏。,(2)截止区,IB 0 以下区域为截止区,有 IC  0 。,在截止区发射结处于反向偏置,集电结处于反向偏置,晶体管工作于截止状态。UCEUCC,,,饱和区,截止区,(3)饱和区,当UCE UBE时,晶体管工作于饱和状态。

OB体育官方在饱和区,IB  IC,发射结处于正向偏置,集电结也处于正偏。

深度饱和时, 硅管UCES  0.3V, 锗管UCES  – 0.1V。,9.4.4 主要参数,直流电流放大系数,交流电流放大系数,当晶体管接成发射极电路时,,注意 和 的含义不同,但在特性曲线近于平行等距并且 ICE0 较小的情况下,两者数值接近。,常用晶体管的 值在20 200之间。,1、电流放大系数 ,,例在UCE 6 V时, 在 Q1 点IB40A, IC1.5mA;

在 Q2 点IB60 A, IC2.3mA。,在以后的计算中,一般作近似处理 。,Q1,Q2,在 Q1 点,有,由 Q1 和Q2点,得,2、集-基极反向截止电流 ICBO,ICBO是由少数载流子的漂移所形成的电流,受温度的影响大。

温度ICBO,3.集-射极反向截止电流穿透电流ICEO,ICEO受温度的影响大。

温度ICEO。

ICEO越小越好。,4、集电极最大允许电流 ICM,5、集-射极反向击穿电压UBRCEO,集电极电流 IC 上升会导致三极管的 值的下降,当 值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。,当集射极之间的电压UCE 超过一定的数值时,三极管就会被击穿。,6、集电极最大允许耗散功耗PCM,PCM取决于三极管允许的温升,消耗功率过大,温升过高会烧坏三极管。

PC  PCM IC UCE,晶体管的工作区,,ICUCEPCM,,,安全工作区,例1,放大电路中三极管3个电极的电位为下列各组数据,试确定各点为对应的电极和三极管的类型。(是PNP管还是NPN管,是硅管还是锗管) (1)5V,1.2V,0.5V (2)6V,5.8V,1V,1 UBE0.7V 硅管,NPN型 VC5V,VB1.2V ,VE0.5V,解,* 一般先设法确定B、E极,再确定C极。,2 UBE 0.2V 锗管,PNP型 VC1V,VB5.8V ,VE6V,练习题,1、用直流电压表测得工作在放大区的某晶体管三个极1,2,3的电位分别为V1 2V,V2 6V,V32.7V, 则( )。

a 1为发射极 E,2 为基极 B,3 为集电极 C b 1为发射极 E,2 为集电极 C,3 为基极 B c 1为基极B,2 为发射极 E,3 为集电极 C,b,2、晶体管参数受温度影响较大,当温度升高时,晶体管的 β,ICBO,UBE 的变化情况为( )。

OB体育官方a β 增大,ICBO 和UBE 减小 b β 和 ICBO 增大,UBE 减小 c β 和 UBE 减小,ICBO 增大,b,3、对某电路中一个NPN型硅管测试,测得UBE 0,则此管工作在( )。

OB体育官方a 放大区 b饱和区 c 截止区,c,本章结束,希望同学们对本章内容予以重视,因为这是电子技术中基础的基础。

Goodbye,

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