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一分鐘了解半導體

生活 更新时间:2025-01-07 15:25:08

根據物體導電能力(電阻率)的不同,來劃分導體、絕緣體和半導體。導體:容易導電的物體。如:鐵、銅等等;絕緣體:幾乎不導電的物體。如:橡膠等等;半導體:半導體是導電性能介于導體和半導體之間的物體。在一定條件下可導電。半導體的電阻率為10-3~109Ω·cm。典型的半導體有矽Si和鍺Ge以及砷化镓GaAs等。

1、導體導電和本征半導體導電的區别

導體導電隻有一種載流子:自由電子導電

半導體導電有兩種載流子:自由電子和空穴均參與導電

自由電子和空穴成對出現,數目相等,所帶電荷極性不同,故運動方向相反。

2、本征半導體的導電性很差,但與環境溫度密切相關。

3、雜質半導體

(1)N型半導體——摻入五價元素

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(2)P型半導體——摻入三價元素

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4、PN結——P型半導體和N型半導體的交界面

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在交界面處兩種載流子的濃度差很大;空間電荷區又稱為耗盡層

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反向電壓超過一定值時,就會反向擊穿,稱之為反向擊穿電壓

5、PN結的單向導電性——外加電壓

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正向偏置

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反向偏置

6、二極管的結構、特性及主要參數

(1)P區引出的電極——陽極;N區引出的電極——陰極

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溫度升高時,二極管的正向特性曲線将左移,反向特性曲線下移。二極管的特性對溫度很敏感。

其中,Is為反向電流,Uon為開啟電壓,矽的開啟電壓——0.5V,導通電壓為0.6~0.8V,反向飽和電流<0.1μA,鍺的開啟電壓——0.1V,導通電壓為0.1~0.3V,反向飽和電流幾十μA。

(2)主要參數

最大整流電流I:最大正向平均電流

最高反向工作電流U:允許外加的最大反向電流,通常為擊穿電壓U的一半

反向電流I:二極管未擊穿時的反向電流,其值越小,二極管的單向導電性越好,對溫度越敏感

最高工作頻率f:二極管工作的上限頻率,超過此值二極管不能很好的體現單向導電性

7、穩壓二極管

在反向擊穿時在一定的電流範圍内(或在一定的功率耗損範圍内),端電壓幾乎不變,表現出穩壓特性,廣泛應用于穩壓電源和限幅電路中。

(1)穩壓管的伏安特性

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(2)主要參數

穩定電壓U:規定電流下穩壓管的反向擊穿電壓

穩定電流I:穩壓管工作在穩定狀态時的參考電流。電流低于此值時穩壓效果變壞,甚至根本不穩壓,隻要不超過穩壓管的額定功率,電流越大穩壓效果越好。

【附加】限流電阻:由于穩壓管的反向電流小于I時不穩定,大于最大穩定電流時會因超過額定功率而燒壞,故要串聯一個限流電阻保證穩壓管正常工作。

額定功率P:等于穩定電壓U與最大穩定電流I的乘積。超過此值時穩壓管會因為結溫度過高而損壞。

動态電阻r:在穩壓區,端電壓變化量與電流變化量之比。r越小,說明電流變化時穩定電壓的變化越小,穩壓特性越好。

溫度系數α:表示電流不變時,溫度每變化1℃穩壓值的變化量,即α=△U/△T。

U<4V時,α為負值,即溫度升高時穩定電壓值下降;

U>7V時,α為正值,即溫度升高時穩定電壓值上升;

4<U<7V時,α很小,近似為零,性能穩定。

8、雙極型晶體管——晶體三極管——半導體三極管——晶體管的結構、特性及主要參數

(1)主要以NPN型矽管為例講解放大作用、特性曲線和主要參數

放大是對模拟信号最基本的處理。晶體管是放大電路的核心元件,它能控制能量的轉換,将輸入的任何微小變化不失真地放大輸出,放大的對象是變化量。

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Ie:發射區雜質濃度高,基區雜質濃度低,大量自由電子越過發射結到達基區。

Ib:基區很薄,雜質濃度低

Ic:集電結外加反向電壓且結面積較大,基區的非平衡少子越過集電結到達集電區,形成漂移電流。可見,在Vcc的作用下,漂移運動形成集電極電流Ic。

(2)特性曲線

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(3)主要參數

直流參數

①共射直流電流系數β

②共基直流電流放大系數α

③極間反向電流——矽管的溫度穩定性比鍺管的好

發射極開路時集電結的反向飽和電流——Icbo

基極開路時集電極與發射極間的穿透電流——Iceo

交流參數

①共射交流電流系數β

②共基交流電流放大系數α

③特征頻率fT——使β下降到1的信号頻率稱為特征頻率

極限參數——為使晶體管安全工作對它的電壓、電流和功率耗損的限制

①最大集電極耗散功率P——是一個确定的值決定于晶體管的溫升。P=iu=常數

②最大集電極電流I使β明顯減小的i即為I

③極間反向擊穿電

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