电工学14:半导体的导电特性

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半导体与 PN 结

  • 本征半导体:完全纯净的晶格完整的半导体
  • 载流子:自由电荷和空穴
  • N 型半导体(电子半导体):在硅或锗的晶体中掺入磷或其他 5 价元素
  • P 型半导体(空气半导体):在硅或锗的晶体中掺入硼或其他 3 价元素

如果在本征半导体中掺入微量的杂质(某种元素),将使掺杂后的半导体(杂质半导体)的导电性能大大增强

多数载流子,简称多子;少数载流子,简称少子

N 型半导体中,自由电子是多数载流子,而空穴则是少数载流子

P 型半导体中,空穴是多数载流子,自由电子是少数载流子

不论是n型半导体还是p型半导体,虽然他们都有一种载流子占多数,但整个晶体仍然是不带电的,只有内部的小粒子是带电的

二极管

二极管的作用有整流,检波,限伏,钳位,开关保护,温度补偿等

理想二极管导通时看做导线,不导通时视为断路;伏安特性曲线位于 I 正向,U 负向两个半坐标轴上,呈直角

共阴极并联的二极管,由于钳制,阳极电位高的优先导通,不可能同时导通;共阳极并联二极管类似。

稳压二极管

稳压二极管工作于反向击穿区,它的反向击穿是可逆的,当去掉反向电压之后,稳压二极管又恢复正常。但是如果反向电流超过允许范围,稳压二极管将会发生这个击穿而损坏,所以常常配合限流电阻使用

它的主要参数有

  • 稳定电压 UzU_{z}
  • 电压温度系数 αu\alpha_{u}
  • 动态电阻 rzr_{z}
  • 稳压电流 IzI_{z}
  • 最大允许耗散功率 PzmP_{zm}

电压温度系数是说明稳压只受温度变化影响的系数温度每增加一度稳压值升高的数值

动态电阻是指稳压二极管端电压的变化量与相应的电流变化,量的比值及稳压二极管的反向伏安特性曲线越抖着,动态电阻越小,稳定性能越好

rZ=ΔUZΔIZr_{Z}=\frac{\Delta U_{Z}}{\Delta I_{Z}}

其最大允许耗散功率 PZMP_{ZM} 是指管子不致发生热击穿的最大功率损耗,

PZM=UZ×IZMP_{ZM}=U_{Z} \times I_{ZM}

发光二极管

发光二极管的工作电压为1.5~2.5伏,工作电流为几毫安到十几毫安

光电二极管

光电二极管是利用 PN 结的光敏特性,将接收到的光的变化转换为电流的变化,它是在反向电压作用下工作的

等有光照时产生的反向电流称为光电流,照度 E 越强光电流也越大,光电流很小,应用时必须进行放大

三极管

三极管又称双极型晶体管(由两种不同极性的载流子同时参与导电)

对于npn型三极管,发射区参杂最多,基区掺杂最少,集电区面积最大

要使三极管起放大作用,必须发射结正偏,集电结反偏 VC>VB>VEV_{C}>V_{B}>V_{E}

基极电流的少量变化可以引起集电极电流较大的变化。

{IC>>IBIE=IC+IB\left\{\begin{matrix} I_{C}>>I_{B} \\ I_{E}=I_{C}+I_{B} \end{matrix}\right.

参考资料

参考资料
电工学·下册,电子技术/秦曾煌,-7版,高等教育出版社,ISBN 978-7-04-026450-0

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