2022-2023学年高二物理竞赛课件：两种半导体和两种载流子

两种半导体和两种载流子 2 两种半导体和两种载流子 两种载流 子的运动 电子 — 自由电子 空穴 — 价电子 两 种 半导体 N 型 (多电子) P 型 (多空穴) 二极管 1. 特性 — 单向导电性 正向电阻小(理想为 0)，反向电阻大()。 3 使用FET的几点注意事项： 保存：注意将几个管脚短路（用金属丝捆绑） 测量：一般不可测（MOS）。（为什么？） 焊接： 各电极焊接顺序为： S→D→G 断电焊接。 电烙铁要有中线。 4 一、工作在恒流区时电压uGS，uDS 的极性 复习： 1.结型 N沟道: P沟道: 2.绝缘栅型 N沟道: P沟道: 增强型 耗尽型 N沟道: P沟道: 5 二、写出场效应管输出特性中三个工作区域的名称及条件 1 2 3 结型N沟道: 增强型NMOS: 耗尽型NMOS: 1.三个工作区域 2.三个工作区域的条件 6 种 类 符 号 转移特性曲线 输出特性曲线 结型 N 沟道 耗尽型 结型 P 沟道 耗尽型 绝缘 栅型 N 沟道 增强型 S G D S G D ID UGS= 0V + UDS + + o S G D B UGS ID O UGS(th) 　各类场效应管的符号和特性曲线 + UGS = UGS(th) UDS ID + + + O ID UGS= 0V - - - UDS O UGS ID UGS(off) IDSS O UGS ID /mA UGS(off) IDSS O 7 种 类 符 号 转移特性曲线 输出特性曲线 绝缘 栅型 N 沟道 耗尽型 绝缘 栅型 P 沟道 增强型 耗尽型 ID S G D B UDS ID _ UGS=0 + _ _ O ID UGS UGS(off) IDSS O S G D B ID S G D B ID ID UGS UGS(th) O ID UGS UGS(off) IDSS O _ ID UGS=UGS(th) UDS _ o _ UGS= 0V + _ ID UDS o + 8 第一章总结 主要内容 半导体的基础知识 二极管、三极管、场效应管的结构、工作原理和特性曲线 重点掌握： 1. 概念：两种载流子；扩散运动和漂移运动； PN结的形成；PN结的单向导电性。 2.理解二极管的伏安特性曲线及特性方程 3.会分析简单的二极管电路 4.理解稳压管的稳压作用 9 5. 理解三极管的放大作用和开关作用 6.理解三极管的特性曲线 7.会分析三极管的三种工作状态 8.理解场效应管的放大作用、开关作用和变阻作用 9.理解场效应管的恒流、夹断、变阻三种工作状态 10.会分析场效应管的三种工作状态 10 iD O uD U (BR) I F URM 2. 主要参数 正向 — 最大平均电流 IF 反向 — 最大反向工作电压 U(BR)(超过则击穿) 反向饱和电流 IR (IS)(受温度影响) IS 11 3. 二极管的等效模型 理想模型 (大信号状态采用) uD iD 正偏导通 电压降为零 相当于理想开关闭合 反偏截止 电流为零 相当于理想开关断开 恒压降模型 UD(on) 正偏电压  UD(on) 时导通 等效为恒压源UD(on) 否则截止，相当于二极管支路断开 UD(on) = (0.6  0.8) V 估算时取 0.7 V 硅管： 锗管： (0.1  0.3) V 0.2 V 折线近似模型 相当于有内阻的恒压源 UD(on) 12 4. 二极管的分析方法 图解法 微变等效电路法 5. 特殊二极管 工作条件 主要用途 稳压二极管 反 偏 稳 压 发光二极管 正 偏 发 光 光电二极管 反 偏 光电转换 $