二極管與三極管第二講

1、1,第一章 半導(dǎo)體器件概述,1.1 PN結(jié)及二極管 1.1.1 半導(dǎo)體及PN結(jié) 1.1.2 二極管的基本特性 1.1.3 二極管的電路模型及主要參數(shù) 1.1.4 特殊二極管 1.2 半導(dǎo)體三極管 1.3 半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管 1.4 集成運(yùn)算放大器,2,1.1.1 半導(dǎo)體和PN結(jié),導(dǎo)體：自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體，金屬一般都是導(dǎo)體。電阻率為10-5.cm量級(jí),絕緣體：有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。電阻率為1014-1022 .cm量級(jí),半導(dǎo)體：另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱為半導(dǎo)體，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。電阻率為10-3-109 .

2、cm量級(jí),1.1 PN結(jié)及二極管,3,半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理不同于其它物質(zhì)，所以它具有不同于其它物質(zhì)的特點(diǎn)。例如,半導(dǎo)體特性,摻入雜質(zhì)則導(dǎo)電率增加幾百倍,摻雜特性,半導(dǎo)體器件,溫度增加使導(dǎo)電率大為增加,溫度特性,熱敏器件,光照不僅使導(dǎo)電率大為增加還可以產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) -光敏器件、光電器件,光照特性,4,1. 本征半導(dǎo)體,本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),通過一定的工藝過程，可以將半導(dǎo)體制成晶體,現(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，它們的最外層電子（價(jià)電子）都是四個(gè),5,常用的本征半導(dǎo)體,Si,14,Ge,32,4,本征半導(dǎo)體,完全純凈、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。純度：99.9999999%，“九個(gè)9” 它在物理結(jié)構(gòu)

3、上呈單晶體形態(tài),6,7,硅和鍺的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu),共價(jià)鍵共 用電子對(duì),4表示除去價(jià)電子后的原子,8,共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子被緊緊束縛在共價(jià)鍵中，稱為束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價(jià)鍵成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱,形成共價(jià)鍵后，每個(gè)原子的最外層電子是八個(gè)，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu),共價(jià)鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體,9,本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理,在絕對(duì)0度（-273）和沒有外界激發(fā)時(shí),價(jià)電子完全被共價(jià)鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒有可以運(yùn)動(dòng)的帶電粒子（即載流子），它的導(dǎo)電能力為 0，相當(dāng)于絕緣體,在常溫下，由于熱激發(fā)，使一些價(jià)電子獲得足夠的能量而脫離共價(jià)鍵的束縛，成

4、為自由電子，同時(shí)共價(jià)鍵上留下一個(gè)空位，稱為空穴,載流子、自由電子和空穴,10,自由電子,空穴,束縛電子,11,在其它力的作用下，空穴吸引附近的電子來填補(bǔ)，這樣的結(jié)果相當(dāng)于空穴的遷移，而空穴的遷移相當(dāng)于正電荷的移動(dòng)，因此可以認(rèn)為空穴是載流子,本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即自由電子和空穴,本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理,12,本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度,本征半導(dǎo)體中電流由兩部分組成： 自由電子移動(dòng)產(chǎn)生的電流。 空穴移動(dòng)產(chǎn)生的電流,13,本征半導(dǎo)體載流子的濃度,電子濃度ni :表示單位體積的自由電子數(shù) 空穴濃度pi :表示單位體積的空穴數(shù),B與材料有關(guān)的常數(shù) Eg禁帶寬度 T絕對(duì)溫度 k

5、玻爾曼常數(shù),1. 本征半導(dǎo)體中 電子濃度ni = 空穴濃度pi,2. 載流子的濃度與T、Eg有關(guān),14,載流子的產(chǎn)生與復(fù)合,g載流子的產(chǎn)生率 即每秒成對(duì)產(chǎn)生的電子空穴的濃度。 R載流子的復(fù)合率 即每秒成對(duì)復(fù)合的電子空穴的濃度。 當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí) g =R,15,2. 雜質(zhì)半導(dǎo)體,在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加,雜質(zhì)半導(dǎo)體,摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體。 摻雜后半導(dǎo)體的導(dǎo)電率大為提高,摻入的三價(jià)元素如硼（或銦）， 形成P型半導(dǎo)體,摻入的五價(jià)元素如磷（或銻）， 形成N型半導(dǎo)體,16,1) N型半導(dǎo)體,在硅或鍺晶體中摻入少量的

6、五價(jià)元素磷（或銻），晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，磷原子的最外層有五個(gè)價(jià)電子，其中四個(gè)與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵，必定多出一個(gè)電子，這個(gè)電子幾乎不受束縛，很容易被激發(fā)而成為自由電子，這樣磷原子就成了不能移動(dòng)的帶正電的離子。每個(gè)磷原子給出一個(gè)電子，稱為施主原子,17,多余 電子,磷原子,由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同,本征半導(dǎo)體中成對(duì)產(chǎn)生的電子和空穴,摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電子稱為多數(shù)載流子（多子），空穴稱為少數(shù)載流子（少子,18,2) P 型半導(dǎo)體,空穴,硼原子,P 型半導(dǎo)體中空穴是多子，電子是少子,19,雜質(zhì)半導(dǎo)體的示

7、意表示法,P型半導(dǎo)體,N型半導(dǎo)體,雜質(zhì)型半導(dǎo)體多子和少子的移動(dòng)都能形成電流。但由于數(shù)量的關(guān)系，起導(dǎo)電作用的主要是多子。近似認(rèn)為多子與雜質(zhì)濃度相等,20,1) PN 結(jié)的形成,在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P型半導(dǎo)體和N 型半導(dǎo)體，經(jīng)過載流子的擴(kuò)散，在它們的交界面處就形成了PN 結(jié),3. PN結(jié)及半導(dǎo)體二極管,若使P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體“親密接觸”，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象,21,P區(qū),N區(qū),擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),載流子從濃度大向濃度小 的區(qū)域擴(kuò)散,稱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 形成的電流成為擴(kuò)散電流,內(nèi)電場(chǎng),內(nèi)電場(chǎng)阻礙多子向?qū)Ψ降臄U(kuò)散 即阻礙擴(kuò)散運(yùn)動(dòng). 同時(shí)促進(jìn)少子向?qū)Ψ狡萍创?進(jìn)了漂移運(yùn)動(dòng),擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)=漂移運(yùn)動(dòng)時(shí) 達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,P

8、N結(jié)的形成,22,內(nèi)電場(chǎng)阻止多子擴(kuò)散,載流子濃度差,多子擴(kuò)散,雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū),空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場(chǎng),內(nèi)電場(chǎng)促使少子漂移,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),多子從濃度大向濃度小的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，稱為擴(kuò)散。 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生擴(kuò)散電流,漂移運(yùn)動(dòng),少子向?qū)Ψ竭\(yùn)動(dòng)，稱為漂移。 漂移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生漂移電流,動(dòng)態(tài)平衡,擴(kuò)散電流=漂移電流，PN結(jié)內(nèi)總電流為0,PN 結(jié),穩(wěn)定的空間電荷區(qū),又稱為高阻區(qū),耗盡層,23,PN結(jié)的接觸電位,內(nèi)電場(chǎng)的建立，使PN結(jié)中產(chǎn)生電位差。從而形成接觸電位V,接觸電位V決定于材料及摻雜濃度 鍺： V=0.20.3 硅： V=0.60.7,24,1) PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況,外電場(chǎng)方向與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相反，

9、削弱了內(nèi)電場(chǎng)。內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙減弱，擴(kuò)散電流加大。擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流，可忽略漂移電流的影響。 PN結(jié)呈現(xiàn)低電阻,P區(qū)電位高于N區(qū)的電位，稱為加正向電壓，簡稱正偏,內(nèi),外,2) PN結(jié)的單向?qū)щ娦?25,2) PN結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況,外電場(chǎng)與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相同，增強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)。內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)阻礙增強(qiáng)，擴(kuò)散電流大大減小。少子在內(nèi)電場(chǎng)的作用下形成的漂移電流加大。 PN結(jié)呈現(xiàn)高電阻,P區(qū)電位低于N區(qū)的電位，稱為加反向電壓，簡稱反偏,內(nèi),外,26,結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流,PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移

10、電流,27,式中 Is 飽和電流; UT = kT/q 等效電壓 k 波爾茲曼常數(shù)； T=300K（室溫）時(shí) UT= 26mV,PN結(jié)電流方程,由半導(dǎo)體物理可推出,當(dāng)加反向電壓時(shí),當(dāng)加正向電壓時(shí),uUT,28,3) PN結(jié)的反向擊穿,反向擊穿,PN結(jié)上反向電壓達(dá)到某一數(shù)值，反向電流激增,雪崩擊穿,當(dāng)反向電壓增高時(shí)，少子獲得能量高速運(yùn)動(dòng)，在空間電荷區(qū)與原子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生碰撞電離。形成連鎖反應(yīng)，象雪崩一樣。使反向電流激增,齊納擊穿,當(dāng)反向電壓較大時(shí)，強(qiáng)電場(chǎng)直接從共價(jià)鍵中將電子拉出來，形成大量載流子,使反向電流激增,擊穿可逆。 摻雜濃度小的 二極管容易發(fā)生,擊穿可逆。 摻雜濃度大的 二極管容易發(fā)生,

11、不可逆擊穿,熱擊穿,PN結(jié)的電流或電壓較大，使PN結(jié)耗散功率超過極限值，使結(jié)溫升高，導(dǎo)致PN結(jié)過熱而燒毀,29,勢(shì)壘電容CB,由空間電荷區(qū)的離子薄層形成的。當(dāng)外加電壓使PN結(jié)上壓降發(fā)生變化時(shí)，離子薄層的厚度也相應(yīng)地隨之改變，這相當(dāng)PN結(jié)中存儲(chǔ)的電荷量也隨之變化，猶如電容的充放電,4) PN結(jié)電容,30,擴(kuò)散電容是由多子擴(kuò)散后，在PN結(jié)的另一側(cè)面積累而形成的。因PN結(jié)正偏時(shí)，由N區(qū)擴(kuò)散到P區(qū)的電子，與外電源提供的空穴相復(fù)合，形成正向電流。剛擴(kuò)散過來的電子就堆積在 P 區(qū)內(nèi)緊靠PN結(jié)的附近，形成一定的多子濃度梯度分布曲線,擴(kuò)散電容CD,當(dāng)外加正向電壓 不同時(shí)，擴(kuò)散電流即 外電路電流的大小也 就不同

12、。所以PN結(jié)兩 側(cè)堆積的多子的濃度 梯度分布也不同，這 就相當(dāng)電容的充放電 過程。 勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容均是非線性電容,31,PN結(jié)電容 Cj=CB+CD Cj一般為1幾百pf，低頻時(shí)可忽略不計(jì)。 在高頻情況下，PN結(jié)正偏時(shí)，電阻較小，結(jié)電容較大（主要由擴(kuò)散電容CD決定）; PN結(jié)反偏時(shí)，電阻較大，結(jié)電容較小（主要由勢(shì)壘電容CB決定）,PN結(jié)高頻小信號(hào)時(shí)的等效電路,勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容的綜合效應(yīng),32,1. 二極管的結(jié)構(gòu),在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管,二極管按結(jié)構(gòu)分,點(diǎn)接觸型,面接觸型,平面型,PN結(jié)面積小，結(jié)電容小， 用于檢波和變頻等高頻電路,PN結(jié)面積大，用 于工頻大電流整流電路

13、,往往用于集成電路制造工藝中。 PN 結(jié)面積可大可小， 用于高頻整流和開關(guān)電路中,1.1.2 二極管的基本特性,33,2. 二極管的伏安特性,是指二極管兩端電壓和流過二極管電流之間的關(guān)系。 由PN結(jié)電流方程求出理想的伏安特性曲線,1.當(dāng)加正向電壓時(shí),PN結(jié)電流方程為,2.當(dāng)加反向電壓時(shí),I 隨U，呈指數(shù)規(guī)律,I = - Is,基本不變,34,2. 二極管的伏安特性(續(xù),1)正向起始部分存在一個(gè)死區(qū)或門坎，稱為閾值電壓Uth 。 硅：Uth=0.5-0.6V; 鍺：Uth=0.1-0.2V 導(dǎo)通壓降UD(ON)。 硅:UD(ON) =0.6-0.8V; 鍺: UD(ON)=0.2-0.3V 2)

14、加反向電壓時(shí)，反向電流很小 即Is硅(nA)Is鍺(A) 硅管比鍺管穩(wěn)定 3)當(dāng)反壓增大UB時(shí)再增加，反向激增，發(fā)生反向擊穿， UBR稱為反向擊穿電壓,實(shí)測(cè)伏安特性,35,3. 二極管的開關(guān)特性,利用二極管的單向?qū)щ娦裕蓪⒍O管看成為一電子開關(guān)。二極管在正向?qū)ê头聪蚪刂箖煞N不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換過程就是二極管的開關(guān)特性。 關(guān)斷時(shí)間(反向恢復(fù)時(shí)間) tre= ts + tt 其中ts 稱為存儲(chǔ)時(shí)間，tt稱為渡越時(shí)間。反向恢復(fù)過程實(shí)際上是存儲(chǔ)電荷的消失過程,36,一般開關(guān)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間tre在納秒 (10-9.s)數(shù)量級(jí)。 (2) 開通時(shí)間 二極管從反向截止轉(zhuǎn)為正向?qū)ㄋ钑r(shí)間，相比tre可

15、忽略不計(jì),37,4.溫度對(duì)二極管伏安特性的影響,二極管是溫度的敏感器件，溫度的變化對(duì)其伏安特性的影響主要表現(xiàn)為：隨著溫度的升高，其正向特性曲線左移，即正向壓降減小；反向特性曲線下移，即反向電流增大。一般在室溫附近，溫度每升高1，其正向壓降減小22.5mV；溫度每升高10，反向電流大約增大1倍左右,38,1.1.3 二極管的電路模型及主要參數(shù),1. 電路模型,為計(jì)算方便，在特定條件下，常用一些簡化模型來近似代替實(shí)際的二極管。 二極管的直流模型如圖所示,39,二極管的小信號(hào)等效電路模型如圖所示,晶體二極管的電阻,非線性電阻,直流電阻R,也稱靜態(tài)電阻,交流電阻r,又稱動(dòng)態(tài)電阻或微變電阻,40,1)

16、直流電阻及求解方法,定義,二極管兩端的直流電壓UD與電流ID之比,D,41,晶體二極管的電阻,直流電阻的求解方法,借助于靜態(tài)工作點(diǎn)來求,1. 首先確定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q,借助于圖解法來求,由電路可列出方程,UD=ED-IDRL,直流負(fù)載線,UD=0 ID=ED/RL,ID=0 UD=ED,ED/RL,ED,Q,2,直流負(fù)載線與伏安 特性曲線的交點(diǎn),由Q得ID和UD，從而求出直流電阻R,42,2) 交流電阻r,或,實(shí)質(zhì)是特性曲線靜態(tài)工作點(diǎn)處的斜率,交流電導(dǎo)： g=dI/duID/UT 交流電阻：r=1/gUT/ID 室溫下：UT26mv 交流電阻：rd26mv/ID(mA,晶體二極管的正向交流電

17、阻可由PN結(jié)電流方程求出,由此可得,43,2. 二極管的主要參數(shù),1). 最大整流電流 IF,二極管長期使用時(shí)，允許流過二極管的最大正向平均電流,2). 反向擊穿電壓UBR,二極管反向擊穿時(shí)的電壓值。擊穿時(shí)反向電流劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至過熱而燒壞。手冊(cè)上給出的最高反向工作電壓UR一般是UBR的一半,44,3) 反向電流 IR,指二極管加最高反向工作電壓UR時(shí)的反向電流。反向電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆?，因此反向電流越小越好。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流要比硅管大幾十到幾百倍,以上均是二極管的直流參數(shù)，二極管的應(yīng)用是主要利用它的單

18、向?qū)щ娦裕饕獞?yīng)用于整流、限幅、保護(hù)等等。下面介紹兩個(gè)交流參數(shù),45,4) 最高工作頻率fM,fM的值主要決定于PN結(jié)結(jié)電容的大小，結(jié)電容愈大，則二極管的最高工作頻率fM愈低。而工作頻率超過fM時(shí)，二極管的單向?qū)щ娦詫⒌貌坏胶芎玫捏w現(xiàn),5) 二極管的極間電容,二極管的兩極之間有電容，此電容由兩部分組成：勢(shì)壘電容CB 和擴(kuò)散電容CD,46,二極管：死區(qū)電壓=0 .5V，正向壓降0.7V(硅二極管) (理想二極管：死區(qū)電壓=0 ，正向壓降=0,二極管的應(yīng)用舉例1：二極管半波整流,47,二極管的應(yīng)用舉例2,48,1. 穩(wěn)壓二極管,U,IZ,穩(wěn)壓誤差,曲線越陡，電壓越穩(wěn)定,UZ,1.1.4 特殊二極管

19、,49,4）穩(wěn)定電流IZ、最大、最小穩(wěn)定電流Izmax、Izmin,5）額定功耗,穩(wěn)壓二極管的參數(shù),1）穩(wěn)定電壓 UZ,3）動(dòng)態(tài)電阻,50,負(fù)載電阻,要求當(dāng)輸入電壓由正常值發(fā)生20%波動(dòng)時(shí)，負(fù)載電壓基本不變,穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用舉例,穩(wěn)壓管的技術(shù)參數(shù),解：令輸入電壓達(dá)到上限時(shí)，流過穩(wěn)壓管的電流為Izmax,求：電阻R 和輸入電壓 ui 的正常值,方程1,51,令輸入電壓降到下限時(shí)，流過穩(wěn)壓管的電流為Izmin,方程2,聯(lián)立方程1、2，可解得,52,2. 變?nèi)荻O管,利用結(jié)勢(shì)壘電容CT隨外電壓U的變化而變化的特點(diǎn)制成的二極管。二極管在反向偏壓時(shí)，其結(jié)電容隨電壓值的增大而減小。電容變化量可從幾pf到幾

20、百pf，在高頻技術(shù)中應(yīng)用較多,符號(hào),注意：使用時(shí)，應(yīng)加反向電壓,53,定義,有光照射時(shí)，將有電流產(chǎn)生的二極管,類型,PIN型,PN型,雪崩型,結(jié)構(gòu),和普通的二極管基本相同,工作原理,利用光電導(dǎo)效應(yīng)工作，PN結(jié)工作在反偏態(tài)，當(dāng)光照射在PN結(jié)上時(shí)，束縛電子獲得光能變成自由電子，形成光生電子空穴對(duì)，在外電場(chǎng)的作用下形成光生電流,IP,注意：應(yīng)在反壓狀態(tài)工作 UD= ED-IPRL,3 光電二極管,54,反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升,55,4. 發(fā)光二極管,有正向電流流過時(shí)，發(fā)出一定波長范圍的光，目前的發(fā)光管可以發(fā)出從紅外到可見波段的光，它的電特性與一般二極管類似,56,小功率的發(fā)光二極管正常工作電

21、流在5 20mA范圍內(nèi)。通常正向壓降值在1.5 3V范圍內(nèi)。發(fā)光二極管的伏安特性與整流二極管相似。為了避免由于電源波動(dòng)引起正向電流值超過最大允許工作電流而導(dǎo)致管子燒壞，通常應(yīng)串聯(lián)一個(gè)限流電阻來限制流過二極管的電流。由于發(fā)光二極管最大允許工作電流隨環(huán)境溫度的升高而降低，因此，發(fā)光二極管不宜在高溫環(huán)境中使用。發(fā)光二極管的反向耐壓（即反向擊穿電壓）值比普通二極管的?。ㄒ话阍?V左右），所以使用時(shí)，為了防止擊穿造成發(fā)光二極管不發(fā)光，在電路中要加接二極管來保護(hù),57,LED顯示器,a,b,c,d,f,g,5V,共陽極電路,共陰極電路,控制端為高電平 對(duì)應(yīng)二極管發(fā)光,控制端為低電平 對(duì)應(yīng)二極管發(fā)光,e,5

22、8,小 結(jié),半導(dǎo)體是導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一種物體。具有一系列特殊的性能，如摻雜、光照和溫度都可以改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能。利用這些性能可制作成具有各種特性的半導(dǎo)體器件。 PN結(jié)是構(gòu)成半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)，具有單向?qū)щ娦?、非線性電阻特性、電容效應(yīng)、擊穿穩(wěn)壓特性。 當(dāng)PN結(jié)加正向電壓時(shí)，PN結(jié)導(dǎo)通，呈現(xiàn)低阻特性。 當(dāng)PN結(jié)加反向電壓時(shí)，PN結(jié)截止，呈現(xiàn)高阻特性,59,二極管實(shí)際上就是一個(gè)PN結(jié)，描述二極管的性能 常用二極管的伏安特性，可用二極管的電流方程來描述 即二極管兩端的電壓和流過的電流滿足I=Is(e U/UT-1). 硅管：當(dāng)UD0.7V時(shí)，二極管導(dǎo)通，導(dǎo)通后，UD=0.7V 鍺管：當(dāng)U

23、D0.3V時(shí)，二極管導(dǎo)通，導(dǎo)通后，UD=0.3V 穩(wěn)壓管是一種應(yīng)用很廣的特殊類型的二極管，工作區(qū)在反向擊穿區(qū)?？梢蕴峁┮粋€(gè)穩(wěn)定的電壓。使用時(shí)注意加限流電阻。 二極管基本用途是整流穩(wěn)壓和限幅。 半導(dǎo)體光電器件分光敏器件和發(fā)光器件，可實(shí)現(xiàn)光電、電光轉(zhuǎn)換。光電二極管應(yīng)在反壓下工作，而發(fā)光二極管應(yīng)在正偏電壓下工作,小 結(jié),60,半導(dǎo)體二極管圖片,附 錄,61,半導(dǎo)體二極管圖片,附 錄,62,半導(dǎo)體二極管圖片,附 錄,63,1.2 半導(dǎo)體三極管,半導(dǎo)體三極管又稱晶體三極管，簡稱晶體管或三極管 在三極管內(nèi)，有兩種載流子：電子與空穴，它們同時(shí)參與導(dǎo)電，故晶體三極管又稱為雙極型三極管，簡記為BJT（英文Bip

24、o1ar Junction Transistor的縮寫） 它的基本功能是具有電流放大作用,64,BJT的結(jié)構(gòu),發(fā)射結(jié),集電結(jié),兩種結(jié)構(gòu)類型,NPN型,PNP型,發(fā)射區(qū),集電區(qū),基區(qū),發(fā)射極,基極,集電極,65,1. 由三層半導(dǎo)體組成，有三個(gè)區(qū)、三個(gè)極、兩個(gè)結(jié),2. 發(fā)射區(qū)摻雜濃度高,BJT的結(jié)構(gòu),基區(qū)薄、集電結(jié)面積大,66,1.2.1 三極管的基本工作原理,半導(dǎo)體三極管有3個(gè)電極，在實(shí)際使用中有一個(gè)電極輸入信號(hào)，一個(gè)電極輸出信號(hào)，還有一個(gè)則作為輸入輸出的公共端 按公共端電極的不同，有共射、共基和共集3種基本組態(tài) 起放大作用時(shí)的必備條件：發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏,67,三極管的三種組態(tài),共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示,共基極接法，基極作為公共電極，用CB表示,共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示,起放大作用時(shí)的必備條件：發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏,68,1. 三極管內(nèi)部載流子的傳輸過程,EB,RB,EC,進(jìn)入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成電流IBN ，多數(shù)擴(kuò)散到集電結(jié),發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴(kuò)散，形成發(fā)射極電流IE,69,EB,RB,EC,集電結(jié)反偏，有少子形成的反向電流ICBO,從基區(qū)擴(kuò)散來的電子作為集電結(jié)的少子，漂移進(jìn)入集電結(jié)而被收集，形成ICN,70,三極管各區(qū)的作用,發(fā)射區(qū)向基區(qū)提供載流子,基區(qū)傳送和控制載流子,集電區(qū)收