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1. 1 PN结及其单向导电性.ppt 43页
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1. 1 PN结及其单向导电性.ppt
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N型半导体和 P 型半导体 1.1.2
N型半导体和 P 型半导体 PN结的形成 1.1.4
PN结的单向导电性 2.
PN 结加反向电压（反向偏置） 2.
PN 结加反向电压（反向偏置） 二极管的单向导电性 1.2 半导体二极管 1.2.1
基本结构 1.2.2
伏安特性 1.2.3
主要参数 1.2.4二极管的应用(二极管电路分析举例 ) 2. 各电极电流关系及电流放大作用 2.1.3 特性曲线 1. 输入特性 2.
输出特性 2.1.4 主要参数 1. 电流放大系数?，? 工作状态（晶体管工作状态的判定）
饱和 1.根据PN结
UBE ＞0 偏置电压
(正偏) 2.根据
0＜ IB ＜IBS
＝ IB ＋ IC
＜ (1+?) IB
IBS =EC － UCES / ?RC
硅管临界饱和UCES =0.5V
深饱和UCES ≈0.1~0.3V 工作状态（晶体管工作状态的判定） 3.测量管压
UCE S＜ UCE ＜ EC
≤ UCE S 直流电流放大系数 交流电流放大系数 当晶体管接成发射极电路时，
表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。 注意：
和? 的含义不同，但在特性曲线近于平行等距并且ICE0 较小的情况下，两者数值接近。 常用晶体管的? 值在20 ~ 200之间。100左右为宜。 * * 1. 1
PN结及其单向导电性 1.半导体的导电特性： (可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。 掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电
能力明显改变(可做成各种不同用途的半导
体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。 光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化 (可做
成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极
管、光敏三极管等)。 热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强 1.1.1 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。 晶体中原子的排列方式 硅单晶中的共价健结构 共价健 共价键中的两个电子，称为价电子。
价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。 本征半导体的导电机理 这一现象称为本征激发。 空穴
温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。 自由电子
在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。 本征半导体的导电机理
当半导体两端加上外电压时，在半导体中将
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小明发现他家的电源插排上有多个指示灯，如图&甲所示．小明将电源插排拆开后发现，每个指示灯实际上是一个发光二极管，每个发光二极管和一个定值电阻串联后接在220V的电源上．&&&&&&他通过查阅资料得知，发光二极管的结构与普通二极管相似，由一个PN结构成，具有单向导电性．当在发光二极管上加正向电压时，发光二极管导通并发光；当加反向电压时，发光二极管截止（电阻可视为无穷大）且不发光．如果将发光二极管D和电阻R接在如图乙所示的正弦交流电路中，只有在交流电压正半周期时，发光二极管导通，在负半周期时不导通．并可以证明：若用UD表示发光二极管导通时其两端的电压，当所加的交流电压为 U 时，电阻 R上的电压为UR=2πU-UD≈0.45U-UD，实际上交流电压值是变化的，其瞬时可达到的最大值约为2U，查表可知发光二极管正常发光时其两端的电压约为2V，通过它的电流约为l0mA，计算时忽略发光二极管发光过程中消耗功率的变化．（1）为了保证发光二极管的安全，需要串联一个多大阻值的定值电阻？（2）此时发光二极管和定值电阻消耗的总功率为多大？（3）如果我国有一亿个家庭每天使用带有一个发光二极管指示灯的插排，每天工作24小时，那么我国每年（按365天计算）要损耗多少度电？（4）根据此现象警示我们平时要如何节约用电？　&
本题难度：
题型：解答题&|&来源：网络
分析与解答
习题“小明发现他家的电源插排上有多个指示灯，如图甲所示．小明将电源插排拆开后发现，每个指示灯实际上是一个发光二极管，每个发光二极管和一个定值电阻串联后接在220V的电源上．他通过查阅资料得知，发光二极管的结构与普通二...”的分析与解答如下所示：
（1）先根据题意求出电阻两端的最大电压，再根据欧姆定律和串联电路的电流特点求出定值电阻的阻值．（2）先根据题意求出此时电阻两端的电压，再根据P=U2R求出电阻消耗的电功率，根据P=UI求出发光二极管消耗的功率，两者之和即为此时发光二极管和定值电阻消耗的总功率．（3）根据W=Pt求出求出我国每年要损耗的电能．（4）根据以上结果可知，我们可以从通电时间着手进行解答．
解：（1）因电阻与二极管串联，所以通过二者的电流均为I=10mA=0.01A，电阻两端的最大电压UR=2U-UD=2×220V-2V≈309V，定值电阻的阻值R=URI=309V0.01A=3.09×104Ω．（2）加在电阻上的电压UR=0.45U-UD=0.45×220V-2V=97V，电阻所消耗的功率PR=U2RR=(97V)23.09×104Ω≈0.3W，发光二极管消耗的功率PD=UDI=2×0.01W=0.02W，所以，发光二极管和定值电阻消耗的总功率：P总=PR+PD=0.32W．（3）消耗电能：W总=P总t=108×0.32×10-3KW×365×24h=2.8×108KWh．（4）当电源插排不用时，及时关闭电源插排上的开关，或拔掉电源插头．答：（1）为了保证发光二极管的安全，需要串联一个约3.09×104Ω的定值电阻；（2）此时发光二极管和定值电阻消耗的总功率约为0.32W；（3）我国每年约要损耗2.8×108KWh的电能；（4）当电源插排不用时，及时关闭电源插排上的开关，或拔掉电源插头．（合理即可）
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小明发现他家的电源插排上有多个指示灯，如图甲所示．小明将电源插排拆开后发现，每个指示灯实际上是一个发光二极管，每个发光二极管和一个定值电阻串联后接在220V的电源上．他通过查阅资料得知，发光二极管的结...
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经过分析，习题“小明发现他家的电源插排上有多个指示灯，如图甲所示．小明将电源插排拆开后发现，每个指示灯实际上是一个发光二极管，每个发光二极管和一个定值电阻串联后接在220V的电源上．他通过查阅资料得知，发光二极管的结构与普通二...”主要考察你对“第18章 电功率”
等考点的理解。
因为篇幅有限，只列出部分考点，详细请访问。
第18章 电功率
与“小明发现他家的电源插排上有多个指示灯，如图甲所示．小明将电源插排拆开后发现，每个指示灯实际上是一个发光二极管，每个发光二极管和一个定值电阻串联后接在220V的电源上．他通过查阅资料得知，发光二极管的结构与普通二...”相似的题目：
如图电路中，电源电压恒定，L是标有“6V&3.6W”的小灯泡，电阻R1=R2=10Ω．求： （1）当S1S2都闭合时，小灯泡正常发光，电流表示数是多大？电路中的总电功率多大？ （2）当S1S2都断开时，电压表的示数是多大？灯泡的实际功率是多大？&&&&
一只标有“220V 1500W”的电炉接在220V的电路上，1h要消耗&&&&KWh的电能，通过的是电流是&&&&A，1s内电流做功&&&&J．
下列说法中正确的是（　　）LED灯（发光二极管）使用半导体材料制作的沙尘天气，尘土飞扬属于扩散现象用久的白炽灯灯泡，额定功率变小照镜子时，当人靠近镜子，像将远离镜子
“小明发现他家的电源插排上有多个指示灯，如...”的最新评论
该知识点好题
该知识点易错题
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PN结的形成：在半导体两个不同区域内掺入3价和5价的杂质元素，便形成了P型区和N型区。N型区内电子浓度很高，P型区内空穴浓度很高，这样就在N型区和P型区的交界处就形成了电子和空穴的浓度差，会发生扩散。N区的电子向P区扩散，P区的空穴向N区扩散。扩散的结果就使N区失去电子，留下带正电的杂质离子，P区失去空穴，留下带负电的杂质离子，由于物质结构的关系，这些离子是不能移动的。这些不能移动的带电粒子集中在P区和N区的交界处，形成了一个很薄的空间电荷区，这就是所谓的PN结。在这个区域内，多数载流子已经扩散到对方并复合掉了，或者说耗尽了，因此这个空间电荷区有时又称为耗尽区。它的电阻率很高，扩散作用越强，耗尽区就越宽。在耗尽区内，由于正负离子的作用，就形成了一个内电场，方向是又N区指向P区。这个内电场的方向是阻碍载流子扩散运动的。另一个方面，这个内电场还使少数载流子发生漂移运动。漂移运动的结果使耗尽区变窄，它的作用刚好与扩散运动相反。
PN结的单向导电性：当P区接外加电压的高电压端（正级），N区接外加电压的低压端（负极）时，这个外加电压我们叫它为正向偏置电压。在正向电压下，耗尽区变窄，电阻阻值变小，在正常情况下，这个阻值很小。此时PN结导通。当外加方向电压时，耗尽区变宽，PN结处在反向偏置，阻值很大。此时，PN结截至。
PN结的反向击穿：当加到PN结的反向电压增大到一定程度时，反向电流徒增。这个现象就是PN结反向击穿（电击穿），这个电压叫反向击穿电压。反向击穿后电流很大，容易使PN结温度升高，会烧毁PN结。反向击穿有两种，一种是雪崩击穿，另一种是齐纳击穿。雪崩击穿是指少数载流子通过空间电荷区时，由于电场的作用获得足够的动能，与晶体原子发生碰撞，从而打破共价键的束缚，形成更多的自由电子-空穴对。产生的自由电子-空穴对在电场的作用下获得足够的能量，继续碰撞电离，再产生自由电子-空穴对，这就是载流子的倍增效应。当反向电压增大到某一数值后，载流子倍增情况就像在陡峻的雪山坡上发生雪崩一样，使反向电流急剧增大，于是PN结被击穿，所以叫雪崩击穿。齐纳击穿是指在较高的反向电压下，PN结空间电荷区存在一个很强的电场，它能够破坏共价键的束缚，将电子分离出来产生自由电子-空穴对，在电场作用下，电子移向N区，空穴移向P区，从而形成较大的反向电流。发生齐纳击穿的PN结一般杂质浓度都很高。一般二极管的杂质浓度没这么高，它在电击穿中多数是雪崩击穿。齐纳击穿多数是特殊二极管，如齐纳二极管（稳压二极管管）。上面讲的2中反向击穿是电击穿，电击穿是可逆的。但当反向击穿电流过大，使二极管的管功耗大于它的耗散功率，就会烧毁二极管，又叫热击穿，热击穿是不可逆的。
PN结的电容效应：PN结的结电容包括扩散电容和势垒电容。正向偏置时，扩散电容起主要作用，反向偏置时，势垒电容起主要作用。在高频运用时，必须考虑PN结的电容效应。
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