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第1章 半导体二极管及其应用(1) [只读] [兼容模式]


tandan2309@sina.com

1

1.1

(

) (

1?6)
1.8, 1.9, 1.11 , 1.13)

1.2 PN 1.3 (

(

1.15 1.6)

2



1.1
1.1.1

(

)

1.1.2

(P3-4)

N

;P

3

?
? PN

? PN

4

1.1
( Si 1.1.1 ) Ge G。As

Ge

Si

5

1.1
1.1.1
( )

——
6

1.1
1.1.1

——

—— —— ——
ni: ; pi:
7

.

ni=pi

1.1
1.1.2 (P3(P3-4)

N P

—— ——

8

1. N
(P3)

(

)

——

N ,

9

1. P

(

)

(P4)

——

P ,

10

? ?

?N ? ?

(

)

P

(

)

11

1.1 1.2 PN 1.2.1 PN 1.2.2 PN 1.2.3 PN 1.2.4 1.2.5

(

)

(

8,9,11,13)

12

1.2 PN
PN PN PN ( )

13

1.2.1 PN

: .

PN

: ) )
14

?N ?P

( (

.

P N P 光 ↓ →

N P PN N




↓ ↓

,
15

1.2.2 PN
PN P

(P4-5)
N

(1) PN
i D /m A 1.0

0.5

iD
1.0 0.5 0 0.5 1.0 v D /V

+

vD>0

-

PN

:
16

1.2.2 PN
PN (2) PN :
iD/mA 1.0

(P4-5)
P N

(

)

iD

+

vD<0

-

0.5

1.0

0.5

0

0.5

1.0 υ D/V

iD Is≈0
17

PN

1.2.2 PN
PN ( PN

(P4-6)

)

(
PN

)

18

PN
PN

(P6)
iD

PN
VBR O

υD

—— ——

,
19

1.2.3 PN
1. CT

(

P6)

2.

CD

3. PN Cj= CT +CD : Cj≈CD
20

: Cj≈CT

1.2.4
1. 2. 3. 4.
15,16,17

21

1.
PN

(P7)

(1)
PN

22

(2)

PN

P N

PN

(b)

(3)
a k

(c)

23

(4)

24

(4)

25

2.
1 PN V- I
iD/mA 1.0

iD = I S (e v D / VT ? 1)
IS —— VT —— T=300K
1.0 0.5

0.5 iD= IS

: 0.5V : 0.1V
0 0.5 1.0

υD /V

kT VT = = 0.026V = 26 mV q v D VT : v D VT i D = I S e
:

vD

VT

iD = ? I S
26

2.
1

R

iD + vD -

iD = I S (e v D / VT ? 1)
iD/mA
20

iD/mA
20 15

15

VBR
?40

10 5

Von
?60 ?40 ?20

10 5 0 0.2 0.4 0.6 ?10 ?20 ?30 ?40

?30 ?20 ?10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 ?10 ?20 ?30 ?40

vD/V

VBR

vD/V

Von

iD/?A

iD/?A

2C也10

③-I
27

2A也15

③-I

2.
2 ( (
iD/mA
20 15 10

(
: (P8) ): vD>Von ):

PN

)

R

iD + vD -

iD/mA
20 15

VBR
?40

Von

5 ?30 ?20 ?10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 ?10 ?20 ?30 ?40

Von
vD/V

10 ?60 ?40 ?20 5 0 ?10 ?20 ?30 ?40 0.2 0.4 0.6

Von=0.6?0.8V

VBR

vD/V

Von

Von=0.1?0.2V Is: nA

Is: nA

iD/?A

iD/?A

2C也10

③-I

2A也15

③-I

3

: (P8)
28

3.
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) RD rd IF VBR(

P9

) VRM URM~0.5 U
BR

IR
fF

29

id

(6)

RD VF RD = IF rd vd dvd VT rd = = = id did I D
T=300K

IF

Q

0 id IDQ Q

(7)

VF

vd

?vd

? id

0

VT 26 ( mV ) rd = ≈ I D I DQ ( mA )
30

vd

31

1.2.5

V- I

32

V- I
1. 2.

33

VDD iD +

VDD iD +

υD
VD
?

υD
?

34

1. 2. 3. 4. 5. 6.

35

:
D

1. :

( AO D

)
3k

A

. D

36V

42V O (a )
D A

D D

(b)
6V (b )

3k

D AO -36V VAB=-25v

A
D 30v

D
A 3k 25v

1.11
B

36

2.

(

) 0.7V, AB
_ A 3k 12v B 9v B VD1=9(V) VD2=9-12=-3(V)

D1 D2 12v 3k 9v

+ A

VD1

_ + VD2

0.7V

D1 D2 12v 3k 9v

A

D1 D1

D2 D2

VAB=-0.7V

VD2=-12- -0.7 =-11.3(V)

B
37

VAB=-0.7V

Vm

ui t

3.
(1) + ui _ R

P12
P11 1.2.8 _ vd + E + uo _ E= 0 uo = E u o = ui

uo
0<E<Vm

t t

vd=E-ui>0 ui <E D vd=E-ui<0 ui >E D E P25 1.9 b

Vm<E<0

t

P11

1.2.1
38

ui Um

3.
(2) + _ ui _ vd

P12
uo E= 0 + R E + uo _ uo = ui uo = E uo E 0<E<Um uo

t

t

vd=E-ui>0 ui <E D vd=E-ui<0 ui > E D

t

t

P25

1.9

c

-Vm<E<0

39

Vm

3.
(3) + ui _ + v d

P12 uo
_ R E + uo _ 0<E<Vm

t

uo
E= 0

t
vd=ui-E>0 ui>E D vd=ui-Ei<0 ui<E D E u o = ui uo = E 1.2.1 P11 Vm<E<0

uo

5.

P12

1.2.2 P12
40

1.2.6
1.

P12-14

(b)

(a)
41

1.2.6 2.
(1) IZ (2) rZ rZ =?UZ /?IZ (3) ( (4) (5) IZM (IZmax) ) IZmin PZM=IZMUZ ——αU
42

(P10-11)
UZ

1.2.6
3.
VO =VZ
+

R

IO IZ DZ
+

IR

VI
-

VO
-

RL

#
RL VI ≥ VZ R + RL ( )

# IZmin ≤ IZ ≤ IZmax
43

R
R

3.
vI

R
+
0

iO iZ DZ
+

Vi



ωt

iR

vI
vO VZ 0

vO
-

RL

ωt

RL vi (t ) ≥VZ R+ RL
vi ( t ) ≥ R + RL VZ RL

DZ DZ ,
44

vo =VZ ,
vo ( t ) = RL vi ( t ) R + RL

vi ( t ) = 0

R + RL VZ RL

vi ( t ) < 0

DZ

vo ( t ) = 0

(a) ui=10SinωtV D

(b)

U=5V uo

45

7V

DZ1 0.6V

DZ2 U0 A. 6V C. 6.6V B. 7V

6V

D. 5.4V

46

Ui=10V,
R +
Ui
1k 反

UZ=6V,
+ RL
Uo
1k 反

A. B. C. D.

6V 0.7V 0V 5V

UZ

-

-

47

1.3
? ?
?

BJT

1.

2.

NPN PNP

3.
48

4.

1.3
1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.3.5 1.3.6
49

BJT P14

1.3.1

50

1.3.1
1.

P14

51

NPN

e

E e Emitter

N
B b Base

(Je)

b
(Jc)

P

N c

C c Collector

BJT (Bipolar Junction Transistor)
52

1.3.3

1.

NPN I E =I B + I C

53

2.
I E =I B + I C
α=

IC α= IE
α α = 0.9?0.99

54

2.
b c e IB b Rb IE VBB e IE b + iB ’

c ICBO

IC

N
ICn

: UCE> UBE
Rc :

IB

VCC

N

IC β= IB
β
c e

: IC

55

α

β
:
α= IC IE
IC β= IB

I E = I B + I C = I B + βI B = ( 1 + β )I B
b + c e

α=

IC βI B β = = I E ( 1 + β )I B 1 + β

Q α<1
α β= 1?α

α = 0.9 0.99

∴ α ≈1
∴ β 1

α ,β
56

1.3.3

(P16)

BJT

CE CB CC

57

1.3.4
1.
iB=f(vBE)? vCE=
(1) (2) vCE=0V vCE≥1V vCB= vCE - vBE>0 vBE IB mA v vCE = 0V 0V vCE ≥ 1V CE = ?A

IC RC

IB

+
V IE V UCE

RB UBB

+



UBE



UCC

58

1.3.4 1.
(3)

P17 P17

UBE≈0.7V(Si); UBE≈0.2V(Ge)

59

1.3.4 2.
P18

P17

IC = g (UCE ) | IB =
IC mA

IC RC

IB
?A

IB

IB =60?A

+
V IE V UCE

RB UBB

+



UBE



UCC

IB =40?A IB IB = 20?A

O
60

UCE

1.3.4 2. iC=f(vCE)? iB=
:
vCE 0.7V( ) 4 3 2 1 3 β IB IB=0 IC=ICEO, vBE
61

IC(mA )

100?A 80?A 60?A 40?A 20?A IB=0 12 UCE(V)

IC≠βIB, UCE≈0.3V
β=?IC/?IB IC

6

9

IC≠βIB

:
NPN ) . 、 、 。

6V 0.7V 0V (a) (b)
62

3.3V 3.7V 3V (c) 0V

6V

0.7V

1.3.5
1. (1)
β = IC ICEO /IB≈IC / IB |

(P19-21)
β
vCE=

(2)

β β =? iC /? iB
63

1.3.4
1.

(3)

α
= IC ICBO /IE≈IC/IE α

α

(4)
从 =? iC /? iE
ICBO ICEO
α ≈α

≈β β

64

α β
IC+?iC c e IE +?iE

IB+?iB b + VBE+?vBE + ?vI -

? ic α = ? iE

? ic β = ? iB

α ≈ α

β ≈ β
65

1.3.5
2. 3.
(1) ? U(BR)EBO ? U(BR)CBO , ? U(BR)CEO . ,

(ICBO ,ICEO) (P20) (P21)

-

,

66

1.3.5
3.
(2)

(P21(P21-22)
ICM

(3)

PCM

PCM= ICVCE
67

1.3.5
3.
(1) (2) (3) PC= ICVCE ≤ PCM -

(P21)
U(BR)CEO ICM

IC ICM

ICUCE=PCM

PCM

U(BR)CEO

UCE

68

PCM ICM

V(BR)CEO

69

1.3.6

(P21-22)
ICBO、β、UBE 。

1. 2. 3.

UBE
T ↑(1°C ) →U BE ↓ ( 2-2.5mV

ICBO
T↑(10°C)→I CBO↑

β
T ↑ (1°C ) → β↑( T↑→I C↑
70

0.5-1 % )

1 2 3 4 ICBO ICEO 5 NPN PNP

71

1.4 1 2 3 4 (LED)

P22-23

72

D1

2. 0.7V,
_

( AB
VD1 _ V 10v 15v
D2

)
10v

D2

A 3k 15v B

+ + 3k

A

VD1=15(V) VD2=25(V)

B D1 A 0.7V 10v 3k 15v B

D2

D1

VAB= -9.3v

73

3. (P231)
+ vd _

(

)
vd=ui-uo>0 ui>uo D vd=ui-Ei<0 ui<E D uo=ui uo=o

ui t uo

ui

RL

uo t
74

3.

(

) P234

ui t uo t

75


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