项目一、电子元器件应用
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项目一、电子元器件应用. 任务一、发光二极管彩灯电路安装调试. 任务分析及实施. 发光二极管彩灯电路安装. 锗和硅的原子结构. 理论升华. 1. 本征半导体. 完全纯净 的 , 具有晶体 结构的半导 体称为 本征 半导体 。 它 具有共价键 结构。. 价电子. 硅原子. 硅单晶中的共价键结构. 翻页. 在半导 体中,同 时存在着 电子导电 和空穴导 电。空穴 和自由电 子都称为 载流子。 它们成对 出现,成 对消失。. 复合. 本征 激发. 空穴. 自由电子. 在常温下自由电子和空穴的形成. 翻页.

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Presentation Transcript


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项目一、电子元器件应用

任务一、发光二极管彩灯电路安装调试


4347784

任务分析及实施

发光二极管彩灯电路安装


4347784

锗和硅的原子结构

理论升华

1.本征半导体

完全纯净

的,具有晶体

结构的半导

体称为本征

半导体 。它

具有共价键

结构。

价电子

硅原子

硅单晶中的共价键结构

翻页


4347784

在半导

体中,同

时存在着

电子导电

和空穴导

电。空穴

和自由电

子都称为

载流子。

它们成对

出现,成

对消失。

复合

本征

激发

空穴

自由电子

在常温下自由电子和空穴的形成

翻页


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N型半导体

少子

正离子

多余价电子

多子

2. N型半导体和P型半导体

在硅或锗中掺

入少量的五价元

素,如磷,则形

成N型半导体。

P

P+

结构图

原理图

磷原子

正离子

自由电子

在N型半导体中,电子是多子,空穴是少子

翻页


4347784

少子

负离子

多子

P型半导体

在P型半导体中,空穴是多子,电子是少子。

在硅或锗中

掺入三价元素,

如硼,则形成P

型半导体。

填补空位

B

B-

空穴

结构图

原理图

硼原子

负离子

翻页


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3.PN结

P区的空穴向N区扩散并与电子复合

用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上,形成P型半导体区域和N型半导体区域,在这两个区域的交界处就形成一个PN结。

P 区

N 区

空间电荷区

N区的电子向P区扩散并与空穴复合

内电场方向

翻页


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在一定条件下,多子扩散和少子漂移达到动态平衡。

空间电荷区

P区

少子漂移

N区

多子扩散

内电场方向

上页

下页

返回

翻页


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外加正向电压

PN结的单向导电性

扩散运动增强,形成较大的正向电流。

空间电荷区变窄

P区

N区

I

内电场

P区的空穴进入空间电荷区抵消一部分负空间电荷。

N区电子进入空间电荷

区抵消一部分正空间电荷。

外电场

E

翻页


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外加反向电压

外电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走

少子越过PN结形成很小的反向电流

空间电荷区变宽

IR

内电场

外电场

E

翻页


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切记

由上述分析可知:

PN结具有单向导电性

即在PN结上加正向电压时,PN结

电阻很低,正向电流较大。(PN结处

于导通状态)

加反向电压时,PN结电阻很高,反

向电流很小。(PN结处于截止状态)

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阴极

D

阳极

4、二极管

引线

阳极引线

外壳

铝合金小球

PN结

触丝

金锑合金

N型锗片

N型硅

底座

阴极引线

点接触型

面接触型

表示符号

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2.二极管的伏安特性

I/mA

注 意:

I/mA

60

15

正向

死区电压:硅管约为:0.5V,锗管约为:0.1V。

40

10

死区电压

20

导通时的正向压降:硅管约为:0.6V-0.8V,锗管约为:0.2V-0.3V。

5

死区电压

-50

-25

-50

-25

O

O

U/V

0.4

0.8

U/V

0.2

0.4

击穿电压

-20

-20

常温下,反向饱和电流很小.当PN结温度升高时,反向电流明显增加。

U(BR)

-40

-40

反向

I/μA

I/μA

硅管的伏安特性

锗管的伏安特性

翻页


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二极管的等效电路及应用

  • 二极管特性曲线的非线性,给二极管电路的分析带来一定困难。为了简化分析,常常要做一些近似处理,可用某些线性电路元件来等效二极管,画出二极管的等效电路。

  • 最常用的近似方法有二种。


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D

K

理想二极管等效电路

  • 如果二极管导通时的正向压降远远小于和它串联的电压,二极管截止时的反向电流远远小于与之并联的电流,则可以忽略二极管的正向压降和反向电流,把二极管理想化为一个开关,如图所示。

iD

o

uD

理想二极管等效电路


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考虑正向压降的等效电路

  • 在二极管充分导通且工作电流不是很大时,二极管的正向压降UD变化不大(例如硅管约为0.6~0.8V),因此近似认为二极管正向导通时有一个固定的管压降UD(硅管取0.7V,锗管取0.2V),于是可用一固定电压源来等效正向导通的二极管。

  • 当外加电压U<UD时,二极管不通,电流为零,相当于开路。

  • 图中画出了这种近似等效电路。


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iD

K

D

UD

o

uD

UD

考虑正向压降的等效电路

考虑正向压降的等效电路


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二极管电路的分析方法

  • 二极管电路有两种基本分析方法。

    • 图解法,其做法为:利用二极管伏安特性曲线,用做负载线的方法来分析电路。

    • 计算分析法,其做法为:根据不同的条件利用二极管的等效电路来近似分析和计算电路。这种方法简便易行,误差较小,是常用的分析方法。

  • 下面将结合例子来说明各种分析方法。


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二极管电路的分析方法

  • 那么,设计选择二极管时必须满足下列条件:

  • 如果要精确考虑二极管的正向压降及导通时的正向电阻、截止时的反向电阻的影响,那么图(d)中的波形还要进行修正。


4347784

R

R

+

k

+

+

uo

+

UD

D

u

uo

u

UR

UR

(b)

(a)

二极管电路的分析方法

  • 电路中u为交流正弦电压信号。UR为直流参考电压源。D为普通二极管。现在用考虑正向压降的二极管等效电路来分析电路的工作情况。若D为硅管,则正向导通压降UD = 0.7V。从而得到图(b)的等效电路。


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能力拓展:二极管的类型


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能力拓展:二极管的识别检测

  • 1.二极管极性的识别 在二极管外壳上标有色环(一般用白色或黑色)的一端为二极管的阴(负)极,另一端就为阳(正)极。

  • 2.二极管的检测 二极管的检测用万用表欧姆档的R×1K档或R×100档来进行,利用二极管的单向导电性,很容易就可检测二极管的好坏。一般硅管的正向电阻约为几KΩ,锗管的正向电阻约为几百Ω;而反向电阻均在几百KΩ以上。利用万用表还可以判断出二极管的极性,当使用指针式万用表时,当二极管正向导通时,黑表笔所接为阳极。用数字式万用表检测二极管应使用二极管档,当二极管导通时(此时显示数值较小,为二极管的正向压降),红表笔所接为二极管的阳极。


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