根据物体导电能力(电阻率)的不同,来划分导体、绝缘体和半导体。导体:容易导电的物体。如:铁、铜等等;绝缘体:几乎不导电的物体。如:橡胶等等;半导体:半导体是导电性能介于导体和半导体之间的物体。在一定条件下可导电。半导体的电阻率为10-3~109Ω·cm。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。
01
导体导电和本征半导体导电的区别
导体导电只有一种载流子:自由电子导电
半导体导电有两种载流子:自由电子和空穴均参与导电
自由电子和空穴成对出现,数目相等,所带电荷极性不同,故运动方向相反。
02
本征半导体的导电性很差,但与环境温度密切相关。
03
杂质半导体
(1)N型半导体——掺入五价元素
(2)P型半导体——掺入三价元素
04
PN结——P型半导体和N型半导体的交界面
在交界面处两种载流子的浓度差很大;空间电荷区又称为耗尽层
反向电压超过一定值时,就会反向击穿,称之为反向击穿电压
05
PN结的单向导电性——外加电压
正向偏置
反向偏置
06
二极管的结构、特性及主要参数
(1)P区引出的电极——阳极;N区引出的电极——阴极
温度升高时,二极管的正向特性曲线将左移,反向特性曲线下移。二极管的特性对温度很敏感。
其中,Is为反向电流,Uon为开启电压,硅的开启电压——0.5V,导通电压为0.6~0.8V,反向饱和电流<0.1μA,锗的开启电压——0.1V,导通电压为0.1~0.3V,反向饱和电流几十μA。
(2)主要参数
最大整流电流I:最大正向平均电流
最高反向工作电流U:允许外加的最大反向电流,通常为击穿电压U的一半
反向电流I:二极管未击穿时的反向电流,其值越小,二极管的单向导电性越好,对温度越敏感
最高工作频率f:二极管工作的上限频率,超过此值二极管不能很好的体现单向导电性
07
稳压二极管
在反向击穿时在一定的电流范围内(或在一定的功率耗损范围内),端电压几乎不变,表现出稳压特性,广泛应用于稳压电源和限幅电路中。
(1)稳压管的伏安特性
(2)主要参数
稳定电压U:规定电流下稳压管的反向击穿电压
稳定电流I:稳压管工作在稳定状态时的参考电流。电流低于此值时稳压效果变坏,甚至根本不稳压,只要不超过稳压管的额定功率,电流越大稳压效果越好。
【附加】限流电阻:由于稳压管的反向电流小于I时不稳定,大于最大稳定电流时会因超过额定功率而烧坏,故要串联一个限流电阻保证稳压管正常工作。
额定功率P:等于稳定电压U与最大稳定电流I的乘积。超过此值时稳压管会因为结温度过高而损坏。
动态电阻r:在稳压区,端电压变化量与电流变化量之比。r越小,说明电流变化时稳定电压的变化越小,稳压特性越好。
温度系数α:表示电流不变时,温度每变化1℃稳压值的变化量,即α=△U/△T。
U<4V时,α为负值,即温度升高时稳定电压值下降;
U>7V时,α为正值,即温度升高时稳定电压值上升;
4<U<7V时,α很小,近似为零,性能稳定。
08
双极型晶体管——晶体三极管——半导体三极管——晶体管的结构、特性及主要参数
(1)主要以NPN型硅管为例讲解放大作用、特性曲线和主要参数
放大是对模拟信号最基本的处理。晶体管是放大电路的核心元件,它能控制能量的转换,将输入的任何微小变化不失真地放大输出,放大的对象是变化量。
Ie:发射区杂质浓度高,基区杂质浓度低,大量自由电子越过发射结到达基区。
Ib:基区很薄,杂质浓度低
Ic:集电结外加反向电压且结面积较大,基区的非平衡少子越过集电结到达集电区,形成漂移电流。可见,在Vcc的作用下,漂移运动形成集电极电流Ic。
(2)特性曲线
(3)主要参数
直流参数
①共射直流电流系数β
②共基直流电流放大系数α
③极间反向电流——硅管的温度稳定性比锗管的好
发射极开路时集电结的反向饱和电流——Icbo
基极开路时集电极与发射极间的穿透电流——Iceo
交流参数
①共射交流电流系数β
②共基交流电流放大系数α
③特征频率fT——使β下降到1的信号频率称为特征频率
极限参数——为使晶体管安全工作对它的电压、电流和功率耗损的限制
①最大集电极耗散功率P——是一个确定的值决定于晶体管的温升。P=iu=常数
②最大集电极电流I使β明显减小的i即为I
③极间反向击穿电压
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