ページ3:

原子的結構
原子、原子核<質子
中子
意志
(內→外)
電子軌道K→→M→N
最多容納2n²個
半導体材料
1.
鍺(Ge):切入電压小
4價元素
> 应用:整流電路
共價鍵
本質半導体
「傳導帶」,
能隙
1.絕綠
2.
矽(Si),漏電流低、耐温、耐压、便宜
P.3砷化鎵=>应用:高頻性能的微波电路
定義,與其相鄰的原子共用價電子
八隅體學說最外層軌道有8個價電子
(化學性穩定)
定義:指純矽純鍺製成的半導体
導電能力介於導體與絕緣体間
特性:在絕對零度OK時⇒绝缘体
2.在室溫27℃時⇒共價鍵斷
Si = 1.lev
z=0.7ev裂,使價電子→自由電子
,
(價電帶)容易受熱影响而共價鍵破壞
∴漏電流大
3.
h =
P
:
hi(電子-電洞對1
ID=電子流+電洞流
二主要載子十次要載子
=
順向電流+逆向電流
p.3 纯鍺(Ge)每立方厘米有原子
4.4x1022 個
純矽(3ⅰ)每立方厘米有原子
5×1022117

ページ4:

外贸半導體
本質半導體摻雜(將雜質加到純半導体)
外質半導體(ParN),
*使電阻係數↓,導電係數↑
1加入雜質|多數載到少數載子!能階
N型
5價
(施體)1磷、砷、銻1
P型
③價
↓
電洞
Ge:0.7evl
摻雜o.oley
電洞
Si: I. lev
0.05 ev
(受體)硼、鋁、錄銦
☆N= nx
電子濃度電洞濃度
溫度,產生少數載子
摻雜→產生多數載子

ページ5:

P-N接面二極体
(吸收回)(釋放日)
(陽極P型
接合⇒N型多數載子曰進入P型多數載子用
⇒使得N型少了電子,接面會帶“正電
N型(含極)
負電
P型得到電子,接面會帶"負電
正
空乏區
擴散(濃度不均)(P
N
平衡
∴形成空乏區(缺乏自由電子和電洞)
正電荷 = 負電荷 (NOWn=NAWp)
·障壁電位,空乏区内正、負離子形成的電位差
切入電压
(N) (P)
:
導通電压
*
Si = 0.6~0.
0.7 v
Ge
: 0.2~0.3V
溫度低 108.1障壁電位大空乏区寬
↓ 105:1
高103:1
* → 小
↓
窄
順向偏压空气区变
N
“正、負離子被排斥的電洞,電子中和
逆向偏压空乏区增寬
PN
少我載子反而像順向电压一般
少數載子流
少數載子流
> 漏電流

ページ6:

二極體之特性曲線
ID(MA)
鍺 矽
順向
VGR VBR
vk
Vk
VD
IS(nA)
逆向
IS (MA)
IS(MA)
溫度效应
VD
順向電流I=Islen-1)
IS/IO:逆向飽和電流鍺~~A.矽-nA)
VD
外加電压
:
実驗常数(鍺二),矽=2)
Vr:熱當電压
2734°
=
:
26mv
11600
= 25mV
2. 逆向崩潰:
⇒ 逆向偏压達某一数值,電流急據增加
"
逆向飽和電流(漏電流)“少數載子組成
☆只與材料和溫度有關!
⇒原因:「累增效应」
「稽納效应」
⇒未達崩潰前,外加最大逆向偏压
「PIV逆向峰值電压」
☆鍺400v 矽¥1000v
* 當溫度上升:
①
切入電压(障壁電压)下降
☆ 鍺 = - 1 m v / ·c ; 2 = -2,5 mV/°0
②I。漏電流增加
->
「每增10℃,Io'=2I0』,『1℃→7%」
* Isa
=
T2-Ti
10
I 31 x 2
P.S矽温度特性較鍺佳
“可用溫度上限”,矽:150~200℃
鍺:75~100℃
*鍺比矽多了一層電子軌道
∴鍺逆向飽和電流較大
②耐温、耐压低

ページ7:

電容效应
逆向偏压"過渡区電容”or“空乏区電容”
C = E
E : 介電係數 F/m
A: 面積m²
d: 距離
M
c :
電容量F(法拉)
5.外加逆向電压成反比」
逆偏
d↑
C↓
'
順向偏压="擴散電容”。“儲存電容”
71
CD =
VF
乙: 電洞平均life ÷ 1x 100s
I: 電流
几:鍺 = 1 74 = 2 (MI) or 1 (XI)
VT熱當電压
DY
容量与順向電流成正比」
§1 ↑, dd, IT, C↑
>
電阻效应
分布電阻(re)
> 二極體製成時,含有內電阻.
1-VK
YB = ID
2.
靜態(直流)電阻:
VD
R₁ =
I
3.
動態(交流)電阻:
zbmV
Vd = Avd = bm (3½ Á •VD, •ID •§ 1E ¦) )
rd
Id ID(MA):

ページ8:

二極體之偏压
.「偏压」
> 對半導体元件的外加直流电压,
在不
二極體之等效電路模型
ID
同偏压條件下,產生不同工作特性.
r
“順偏
ID =
VD-Vk
RL
"
"
(VD > VK才有。)
“逆偏 ID = I=IS'(理想時ID=0)
*PN二極體中,易產生電子流方向
N型→ P型
1.“理想二極體(單向導通)
>
逆偏
順偏 Rf=0~ 如同短路」
Rr = 00 r 如同斷路」
VD
例:
R₁
D若將D支持,Rz 的 I.V = ?
15v
82324
15 =
I =
3mA
3+2k
b v
V₂k = 15 x
⇒ VD = b v
定值電壓模型(含障壁電壓)
考慮了“障壁電阻”,忽略"順向内阻”
↑ ID (MA)
☆順向偏壓需大於障壁電压 導電
154
3k
,
D = S ; Vo = 0.) V
10.7V
承上:
Ve
V D
Z VO=D₁7 v
V = 0.3V
VD = 6 > 0.7
∴ 導通(D→0.7v)
Vzk
Izk=
:
= 0.7v
15-017
Isk =
3K
:
4.76mA
=
0.35MA
3
ID=4.76 -0.35
4.41 MA

ページ9:

片斷線性電阻
(含障壁电压、順向内阻)
ID
口
Vo
Vo
例:
5v
kr
=
0.70
"
Yac t.
求 IV = ?
5-017
I =
2020
V = 0,7 +
: 2.13mA
2,13×10-3x20 = 0.74 v
稽納二極体
Iz順傷
Vz
'
iQ
負載線
逆倫
Izk
0.7v
Iz
AIz
IZM
*定電压專用矽製PN接面二極体
⇒接雜濃度105. |
> 利用「逆向崩潰特性」製成,又称“崩潰二極体
⇒當摻雜濃度“增加”,稽納电位“降低”
⇒「消耗功率」元件.
* 特性曲線
u
順偏”与
-
般二極体相同
"
逆偏">『米』崩潰前 截止狀態.
②崩潰電压Vg
Izk 最小崩潰電流
Iz<Izk時,稽納二極體沒有崩潰
“IzM最大崩潰電流
"
[z,IM時,Dz會燒毀
>
* 逆向崩潰方式
1 「稽納崩潰」Ve-60、負溫度14/0
J
<
,
※高摻雜濃度,空乏区共價鍵力弱
②「累增崩潰」V36V,正溫度V/ic
>
※高逆偏,空乏区共價鍵力強.

ページ10:

Vi
LOV
稽納二極体应用
Rs
IR LIZ
Va +
理想
以内
※流經稽納二極體的电流在額定範圍以
,使負載兩端电压恒定。
0
V₁ = V B
3) B] Iz Izk =) R₁ (min)
Iak =
= IMA
IZM = 10 mA
R₁
_bv
③
求RL12k~00)
step 1. V. 26=10x
R₁
IEARL
#8) IIM = R₁ (max)
= 611k+ R₁) = 10 R₂
4 RL =
bk, RL = 2 kr ↑
10-6
step 2. I =
TE
= 4MA
6
IL
4MA
blak
I≥ 4 4
DMA <
stepz'(遇到Iak)
I₁ = I - Isk
<Izk
1 ½ kr ↑ (x)
= 4m-lm = 3mA = Illmax)
=) RL (min)
I ₁ x R₁ = V₁ = V x = b
3mA x RL b
=
R₁ = kr ↑
ˇˋ
実際
R₂
V. IRL
RL
Vi
Vz 8 v
12 V
R5 25
m
☆ ) B₁) VL 2 V8
密爾門
IL or Is
=
48+160
8.32 V
Is =
IRL
12
+
+0
25
rz
35
1002
V₁ =
:
It
Vo
+
+
25
100
RL
V² 7-8 V
I₁ =
8.32
- 8.32mA
100
VL - Và
YZ

ページ11:

發光二極体(LED)
*受到電能激勵時就能夠發出可見光線.
“能量皆轉為"熱能”or“光子”形子放射出來.
2.
3.
順向導通电压1.7 ~ 3.3V
發光順向电流10~15mA
⇒和發光強度“成正比”
> 『0』強度最大
=
「180°」⇒強度最小
4. 以「不同材質」決定發射光的光譜
L
5.
快速響应時間(ㄉㄢ)
b.
限流电阻值:
E-VE
Rs
=
IF

ページ12:

整流電路
*「完整電源供应器:
☆ ①变压器回 流電路,③濾波電路、電压調整電路.
↓
波形
+
:
將"交流电压”轉,脈動直流电压.
分為半波,金波兩大類。
半波整流电路:
Vm
①
R
Vo
Vde(平均值)
=
= 0,318 Vm
兀
2)
Virms) = = Vm
= 0,45 Vrms
0.5 Vm(三用电表交流电压檔測量
③
:
P Vrms x Irms
④
D之PIV
St R = Vm
2Vm
⑤
foefs
⑥
Vr(rms) = 0.385 Vm
r% = 121%
3.
变压器
Ni
(電压和匝数成正比)
N z
(電流和匝数成反比)
Iz
ㄜˊ
22
=
匝数比標示:
JE
N2
Ni
1)²(阻抗和匝数平方成正比)
N2
JE
N
N₁ = 2N2
JE JE

ページ13:

eeeeeeee
全波整流电路
中間抽頭式
橋式
D
Vide
=
VM
:
0.636VM
0.9Vrms
②
Virms) =
vn=
0.707Vm
③
fo
2f5
④
Vr(rms) = 0.308 Vm
8% = 48.3%
DI
中間抽頭式:
① 極體效目:
R
: 2
②
本
*
Dz
D之PIV皆為:2Vm
考慮二極體順向电阻R4時
波形
D4
D2
⇒ Vdc
=
/ Vm - I de Rf
(变压器)-(二極体电阻压降)
Vm
R++ Ru
Im =
* 缺點:
Rf+ RL
> D 要承受 2 倍Vm的逆向电压。
橋式:
① 二極体数目:4
②
D
之PIV皆為
:
Vm
*
考慮二極体順向电阻对時(每次導通2個二極體)
= Vdc =
Im =
/ Vm - ≥ Ide Rf
Vm
2Rf+RL
和中間抽頭比較之優奌:
⇒ 體積縮小
D只要承受Vm的逆向电压.

ページ14:

濾波电路
“濾波:將"脈動直流电压”置較平穩的直流电压,
可藉由?漣波因數。②电压調整來衡量
·漣波因數
:
Vr(rms)
Y =
Vide
✓ %
:
VV(VAS)
x100%
* 半波 Y % = 121%
Vdc
全波 Y %
=
48.3%
乎上或吃愈小,濾波效果愈佳,
最理想=0
D
電压調整
*優良電源供应器 輸出電压降愈少愈佳
*
电压調整率VR%。 VNL - VFL
x100%
VFL
① 沒RL時:VF=Vw = E
2)
有RL時
R₁
:
VF
=
E x
= I FLX RL
R+RL
V.R%愈小 工作愈佳
,
>
最佳期望值 VR% = 0%
電容濾波器
輸出波形
VR
S, WI
5.W2
5.W | =
$JP (off)
Vm
5.W2 = off
wt
RL
电容器放电速率与時間
义(乙 = RLC)有關
K →
5.W1 = PÅ Å (ON)
Vm
= "
3.W2=
off
Vdc
wt
> C放电速率↓,
,
R.) V dc & Um.
※能提供火的直流電法.
※ 適用於輕負載.
Vc
S.WI = ON
Vm
5.W2=0N
n
wt

ページ15:

①
②
公式
Vdc
vr(rms)
Vm -
=
Vm
=
-
Vrip-p)
Vrip-p
Vrie-P
2,4 Ide
C
2
4.17 Ide
C
(f=60Hz時)
(把漣波視為“正弦波”)
>
2.4Vdc
RLC
視為“三角波”)
Ide: MA
MF
C : M
RL:ka
③
r%(全)
2.4 Vdc
Idec
214
x100%
=
x100%
RLC
5%(半)
4.8
:
x100%
RLC
☆漣波因數r 和“負載電流成正比
和“電容量”成反比
例:一個濾波电路,電容C=200uF,被抽取了40mA的
負載電流,如果整流後的峰值电压是40v,求r
(Vde ¥39.2V)
無載
Vdc
Vm
2,4x40
r%
:
X100%
= 1.22%
⑤
200x40
近似解.
* cx 200m², Vdc & Vm = Up * 14.
C大於200mF,Vdc
Vp Vrip)
-
* 標準解Vde = Vm -
:
Cx V = Ixt
(定) (大)(小)(大)(短)
(小)(長)
4.17 Ide
C
☆电容值愈大,導電時間愈少,導电电流愈火
Idex T
T
:
Ipxti
放电
充电

ページ16:

電阻電签濾波器
Vol M
Vdc
Vrivms)
R
濾波效果較「單一電名濾波器」為佳
;
只有压降
②) 成本高
直流操作時,
#C2視為「斷路」
Vder = Vdel - Idci x R
"Vdc z = Udci x
Voz
RL
交流操作時:
RL
R+RL
☆ C2和RL相並联.
F
PUzz(rms) =
"Vrz(rms) = Vrierms) ×
3 小負載 RL=> & ÷ Xe
Vr2(rms) = Vri(rms) x
Xc
wx² + R
> 濾波效果佳!
C
R.C2愈火
②
全波整流
VN-VE_
電压調整V.R% =
×100%
VF
① XVNL = Vdc & Vm
RL
②
滿載 ⇒ VFL = Vdc = Vdex
R+RL
兀型濾波器
XL
Re&o
J
C₂I
交流
改善R-C濾波中,R所產生之压降.
*
1.
真流
真遠時:
RL
Vdez Vdci x Rl + RL
交流時:
☆C2和RL相並联.
= Vrε(rms) = Vri(rms) x
'
Xc
XL+XC
X2↑ => 濾波效果越好!
Xc↓

ページ17:

電感濾波器
Re. XL
RL
D, Rf
L Re
* 以「電感反抗電流变化」的特性完成濾波
適用於“重負載
*
缺点:
"
> 輸出电压較电容輸入濾波器低
1. 公式:
RL
Rs + Rf + Re + RL
①
Vdc =
Vm x
RL
Vm
Idc (Rs + Rf + Rx)
②
I de
:
Vde
RL
1
"
:
Vm
Rs+Rf+R&+RL
例:有150V峰值整流电压的全波整流器,饋
接於L型濾波器,假設圈阻抗為500~,全
負載電流為40mA,試求L型濾波器vde
線圈阻抗:直流电阻
v'du
= Vde - Ide Re
= 0.636 x 150 - 40mx500
:
75.4V *
P.S濾波器
(二)輕載(小負載)
兀 > 中小型
大型負載