電子電工學(xué)(1)課件

電子電工學(xué)(1)2024/4/16電子電工學(xué)(1)§14.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介乎導(dǎo)體和絕緣體之間，如鍺、硅、硒以及大多數(shù)金屬氧化物和硫化物都是半導(dǎo)體。

半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理不同于其它物質(zhì)，所以它具有不同于其它物質(zhì)的特點(diǎn)。比如：當(dāng)受外界熱和光的作用時，它的導(dǎo)電能力明顯變化。往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會使它的導(dǎo)電能力明顯改變。電子電工學(xué)(1)現(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，它們的最外層電子（價電子）都是四個。GeSi14.1.1本征半導(dǎo)體電子電工學(xué)(1)本征半導(dǎo)體：完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。晶體中原子排列的方式電子電工學(xué)(1)硅單晶中的共價鍵結(jié)構(gòu)共價鍵共用電子對+4+4+4+4+4表示除去價電子后的原子電子電工學(xué)(1)在獲得一定能量（溫度升高或光照）后，最外層電子可掙脫原子核的束縛而成為自由電子。失去一個電子就留下一個子空穴，從而使原子呈現(xiàn)為正離子，并吸引鄰近的電子。+4+4+4+4本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理自由電子空穴束縛電子電子電工學(xué)(1)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理在無外電壓的情況下，自由電子與空穴是成對出現(xiàn)的且無規(guī)則移動的。自由電子和空穴都稱為載流子，溫度越高，載流子越多，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性也越好，因此溫度對半導(dǎo)體的性能影響很大。在外電場的作用下，自由電子作定向移動，空穴則反向移動，形成電流。電子電工學(xué)(1)14.1.2N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體SiSiPSi自由電子磷原子+N型半導(dǎo)體：在硅或鍺晶體中摻入微量雜質(zhì)（磷元素）后形成半導(dǎo)體。電子電工學(xué)(1)SiSiBSi空穴硼原子-P型半導(dǎo)體：在硅或鍺晶體中摻入微量雜質(zhì)（硼元素）后形成半導(dǎo)體。電子電工學(xué)(1)總結(jié)3、由于載流子的運(yùn)動方向是無規(guī)則的，因此宏觀上半導(dǎo)體是不帶電的。但摻雜后的半導(dǎo)體的自由電子或空穴劇增，所以導(dǎo)電性也大大提高。1、多數(shù)載流子N型半導(dǎo)體：自由電子P型半導(dǎo)體：空穴2、少數(shù)載流子N型半導(dǎo)體：空穴P型半導(dǎo)體：自由電子電子電工學(xué)(1)§14.2PN結(jié)14.2.1PN結(jié)的形成P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++空穴自由電子電子電工學(xué)(1)P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++內(nèi)電場E方向空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)的性質(zhì)：1.多數(shù)載流子因擴(kuò)散復(fù)合而消耗了，所以又稱為耗盡層。2.空間電荷區(qū)中的正負(fù)離子不能移動，但在交界面處形成了一個電場，這個電場將阻擋多數(shù)載流子的進(jìn)一步復(fù)合，所以又稱為阻擋層。3.擴(kuò)散與漂移達(dá)到動態(tài)平衡。內(nèi)電場方向－－－+++PN1212電子電工學(xué)(1)14.2.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N結(jié)正向偏置－－－－++++內(nèi)電場方向外電場方向變窄PN+_內(nèi)電場被削弱，多子的擴(kuò)散加強(qiáng)能夠形成較大的擴(kuò)散電流。RI電子電工學(xué)(1)PN結(jié)反向偏置－－－－++++內(nèi)電場方向外電場方向變寬NP+_內(nèi)電場被被加強(qiáng)，多子的擴(kuò)散受抑制。少子漂移加強(qiáng)，但少子數(shù)量有限，只能形成較小的反向電流。R電子電工學(xué)(1)PN半導(dǎo)體二極管符號§14.3PN結(jié)14.3.1基本結(jié)構(gòu)電子電工學(xué)(1)14.3.2伏安特性死區(qū)電壓反向擊穿電壓U(BR)U（V）0.40.8-50-25-2080604020-40-60電子電工學(xué)(1)1.最大整流電流IOM2.反向工作峰值電壓URWM3.反向峰值電流IRM14.3.3主要參數(shù)電子電工學(xué)(1)例：二極管的應(yīng)用：RRLuiuRuo-+++---+CDtuiutp0tuo0tuR0電子電工學(xué)(1)§14.4穩(wěn)壓二極管+-符號：主要參數(shù)：UZ1.穩(wěn)定電壓UZIZMUZIZ3.動態(tài)電阻rZIZ4.穩(wěn)定電流IZ2.電壓溫度系數(shù)5.最大允許耗散功率PZMU(v)I(mA)伏安特性曲線電子電工學(xué)(1)§14.5半導(dǎo)體三極管BECNNP基極發(fā)射極集電極發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECPPN基極發(fā)射極集電極發(fā)射結(jié)集電結(jié)14.5.1基本結(jié)構(gòu)電子電工學(xué)(1)BECNNPNPN型PNPPNP型CEBBECIBIEICBECIBIEIC電子電工學(xué)(1)14.5.2電流分配和放大原理IB（mA）00.020.040.060.080.10IC（mA）<0.0010.701.502.303.103.95IE（mA）<0.0010.721.542.363.184.05RBIBECEBmAICIE-++-CEB6v

AmA電子電工學(xué)(1)晶體管中的電流BECNNPEBRBEc-+-+載流子運(yùn)動BECNNPEBRBEcICBOIBE++--ICEIEIBIC電流分配電子電工學(xué)(1)14.5.3特性曲線ICmAVUCEUBERBIBEBECV

A測量晶體管特性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)電子電工學(xué)(1)（1）輸入特性IB(

A)UBE(V)204060800.40.8UCE1V電子電工學(xué)(1)（2）輸出特性飽和區(qū)IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A1.52.3Q1Q2放大區(qū)截止區(qū)電子電工學(xué)(1)1.電流放大倍數(shù)和___b直流電流放大倍數(shù)：BCII=___b交流電流放大倍數(shù)：14.5.4主要參數(shù)電子電工學(xué)(1)2.集-基極反向截止電流ICBOICBO是集電結(jié)反偏由少子的漂移形成的反向電流，受溫度的變化影響。

AICBO-++-EC電子電工學(xué)(1)3.集-射極反向截止電流ICEOICEO+--+

AECT電子電工學(xué)(1)4.集電極最大電流ICM5.集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓U(BR)CEO6.集電極最大允許功耗PCM電子電工學(xué)(1)§14.6光電器件14.6.1發(fā)光二極管◆發(fā)光二極管（LED）的特點(diǎn)工作電壓：1.5～3V（直流）工作電流：幾～十幾毫安工作壽命：很長顏色：紅、藍(lán)、綠、黃電子電工學(xué)(1)14.6.2光電二極管1.無光照時,反向電流很?。ㄍǔ?.光電流很小，一般只有幾十微安，2.有光照時,產(chǎn)生反向電流，稱為＜0.2

），稱此為暗電流。光電流。光照度越強(qiáng)，光電流也越大。應(yīng)用時必須進(jìn)行放大?！艄怆姸O管的特點(diǎn)電子電工學(xué)(1)14.6.