《電子與電路》ppt課件

1、第第4章章 半導(dǎo)體二極管和三極管半導(dǎo)體二極管和三極管 l 內(nèi)容主要有：內(nèi)容主要有：l 半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能l PN結(jié)的構(gòu)成及單導(dǎo)游電性結(jié)的構(gòu)成及單導(dǎo)游電性l 半導(dǎo)體器件的構(gòu)造、任務(wù)原理、任務(wù)特性、參數(shù)半導(dǎo)體器件的構(gòu)造、任務(wù)原理、任務(wù)特性、參數(shù)l 半導(dǎo)體器件主要包括：半導(dǎo)體器件主要包括：l 半導(dǎo)體二極管包括穩(wěn)壓管半導(dǎo)體二極管包括穩(wěn)壓管l 三極管三極管4.1 PN結(jié)結(jié) 1. 半導(dǎo)體半導(dǎo)體 半導(dǎo)體的物理特性半導(dǎo)體的物理特性物質(zhì)根據(jù)其導(dǎo)電性能分為物質(zhì)根據(jù)其導(dǎo)電性能分為 導(dǎo)體：導(dǎo)電才干良好的物質(zhì)。導(dǎo)體：導(dǎo)電才干良好的物質(zhì)。 絕緣體：導(dǎo)電才干很差的物質(zhì)。絕緣體：導(dǎo)電才干很差的物質(zhì)。 半導(dǎo)體：是

2、一種導(dǎo)電才干介于導(dǎo)體和絕緣體半導(dǎo)體：是一種導(dǎo)電才干介于導(dǎo)體和絕緣體之之 間的物質(zhì)，如硅、鍺、硒、砷化鎵及一間的物質(zhì)，如硅、鍺、硒、砷化鎵及一些硫化物和氧化物。些硫化物和氧化物。 半導(dǎo)體的物理特性半導(dǎo)體的物理特性l半導(dǎo)體的導(dǎo)電才干具有獨(dú)特的性質(zhì)。半導(dǎo)體的導(dǎo)電才干具有獨(dú)特的性質(zhì)。l溫度升高時(shí)，純真的半導(dǎo)體的導(dǎo)電才干溫度升高時(shí)，純真的半導(dǎo)體的導(dǎo)電才干顯著添加；顯著添加；l在純真半導(dǎo)體資料中參與微量的在純真半導(dǎo)體資料中參與微量的“雜質(zhì)雜質(zhì)元素，它的電導(dǎo)率就會(huì)成千上萬(wàn)倍地增元素，它的電導(dǎo)率就會(huì)成千上萬(wàn)倍地增長(zhǎng)；長(zhǎng)；l純真的半導(dǎo)體遭到光照時(shí)，導(dǎo)電才干明純真的半導(dǎo)體遭到光照時(shí)，導(dǎo)電才干明顯提高。顯提高。l半

3、導(dǎo)體為什么具有以上的導(dǎo)電性質(zhì)？半導(dǎo)體為什么具有以上的導(dǎo)電性質(zhì)？半導(dǎo)體的晶體構(gòu)造半導(dǎo)體的晶體構(gòu)造 半導(dǎo)體器件的資料：半導(dǎo)體器件的資料： 硅硅Silicon-Si：四價(jià)元素，硅的原子序數(shù)是：四價(jià)元素，硅的原子序數(shù)是14，外層有，外層有4個(gè)電子。個(gè)電子。 鍺鍺Germanium-Ge：也是四價(jià)元素，鍺的原子序數(shù)是：也是四價(jià)元素，鍺的原子序數(shù)是32，外層也是，外層也是4個(gè)電子。個(gè)電子。 l單晶半導(dǎo)體構(gòu)造特點(diǎn)單晶半導(dǎo)體構(gòu)造特點(diǎn)l共價(jià)鍵共價(jià)鍵:由相鄰兩個(gè)原子各拿出一個(gè)價(jià)電子由相鄰兩個(gè)原子各拿出一個(gè)價(jià)電子組成價(jià)電子對(duì)所構(gòu)成的聯(lián)絡(luò)。組成價(jià)電子對(duì)所構(gòu)成的聯(lián)絡(luò)。l圖圖4-1(b)是晶體共價(jià)鍵構(gòu)造的平面表示圖。是晶

4、體共價(jià)鍵構(gòu)造的平面表示圖。半導(dǎo)體的晶體構(gòu)造半導(dǎo)體的晶體構(gòu)造 圖圖4-1(b)晶體共價(jià)鍵構(gòu)造平面表示圖晶體共價(jià)鍵構(gòu)造平面表示圖+4+4+4+4+4+4+4+4+4共價(jià)鍵共價(jià)鍵半導(dǎo)體的晶體構(gòu)造半導(dǎo)體的晶體構(gòu)造 2.2.半導(dǎo)體的導(dǎo)電原理半導(dǎo)體的導(dǎo)電原理 本 征 半 導(dǎo) 體 本 征 半 導(dǎo) 體 I n t r i n s i c Semiconductor 純真的、構(gòu)造完好的單晶半導(dǎo)體，稱純真的、構(gòu)造完好的單晶半導(dǎo)體，稱為本征半導(dǎo)體。為本征半導(dǎo)體。物質(zhì)導(dǎo)電才干的大小取決于其中能參與物質(zhì)導(dǎo)電才干的大小取決于其中能參與導(dǎo)電的粒子導(dǎo)電的粒子載流子的多少。載流子的多少。 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體l本征半導(dǎo)體在絕對(duì)

5、零度本征半導(dǎo)體在絕對(duì)零度T=0K相當(dāng)于相當(dāng)于T=273時(shí)，相當(dāng)于絕緣體。時(shí)，相當(dāng)于絕緣體。l在室溫條件下，本征半導(dǎo)體便具有一定在室溫條件下，本征半導(dǎo)體便具有一定的導(dǎo)電才干。的導(dǎo)電才干。 l半導(dǎo)體中的載流子半導(dǎo)體中的載流子l自在電子自在電子l空穴空穴Holel 空穴和自在電子同時(shí)參與導(dǎo)電，是半導(dǎo)體空穴和自在電子同時(shí)參與導(dǎo)電，是半導(dǎo)體的重要特點(diǎn)的重要特點(diǎn)l價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的束縛成為自在電子的價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的束縛成為自在電子的同時(shí)，在原來(lái)的共價(jià)鍵位置上留下了一個(gè)同時(shí)，在原來(lái)的共價(jià)鍵位置上留下了一個(gè)空位，這個(gè)空位叫做空穴?？瘴?，這個(gè)空位叫做空穴。l空穴帶正電荷?？昭◣д姾伞?本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體l

6、在本征半導(dǎo)體中，激發(fā)出一個(gè)自在電子，在本征半導(dǎo)體中，激發(fā)出一個(gè)自在電子，同時(shí)便產(chǎn)生一個(gè)空穴。電子和空穴總是成同時(shí)便產(chǎn)生一個(gè)空穴。電子和空穴總是成對(duì)地產(chǎn)生，稱為電子空穴對(duì)。對(duì)地產(chǎn)生，稱為電子空穴對(duì)。l半導(dǎo)體中共價(jià)鍵分裂產(chǎn)生電子空穴對(duì)的過半導(dǎo)體中共價(jià)鍵分裂產(chǎn)生電子空穴對(duì)的過程叫做本征激發(fā)程叫做本征激發(fā)Intrinsic Excitation。l產(chǎn)生本征激發(fā)的條件：加熱、光照及射線產(chǎn)生本征激發(fā)的條件：加熱、光照及射線照射。照射。l空穴是載流子嗎？空穴是載流子嗎？ 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體l 空穴的運(yùn)動(dòng)本空穴的運(yùn)動(dòng)本質(zhì)上是價(jià)電子質(zhì)上是價(jià)電子填補(bǔ)空穴而構(gòu)填補(bǔ)空穴而構(gòu)成的。成的。BA空穴空穴自在電子自在電子圖

7、圖4-1(b)晶體共價(jià)鍵構(gòu)造平面表示圖晶體共價(jià)鍵構(gòu)造平面表示圖+4+4+4+4+4+4+4+4+4C共價(jià)鍵共價(jià)鍵 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體l由于空穴帶正電荷，且可以在原子間挪由于空穴帶正電荷，且可以在原子間挪動(dòng)，因此，空穴是一種載流子。動(dòng)，因此，空穴是一種載流子。l半導(dǎo)體中有兩種載流子：自在電子載流半導(dǎo)體中有兩種載流子：自在電子載流子簡(jiǎn)稱電子和空穴載流子簡(jiǎn)稱空子簡(jiǎn)稱電子和空穴載流子簡(jiǎn)稱空穴，它們均可在電場(chǎng)作用下構(gòu)成電流穴，它們均可在電場(chǎng)作用下構(gòu)成電流。 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體l半導(dǎo)體由于熱激發(fā)而不斷產(chǎn)生電子空穴對(duì)半導(dǎo)體由于熱激發(fā)而不斷產(chǎn)生電子空穴對(duì)，那么，電子空穴對(duì)能否會(huì)越來(lái)越多，電，那么，電子空穴

8、對(duì)能否會(huì)越來(lái)越多，電子和空穴濃度能否會(huì)越來(lái)越大呢？子和空穴濃度能否會(huì)越來(lái)越大呢？l實(shí)驗(yàn)闡明，在一定的溫度下，電子濃度和實(shí)驗(yàn)闡明，在一定的溫度下，電子濃度和空穴濃度都堅(jiān)持一個(gè)定值?？昭舛榷紙?jiān)持一個(gè)定值。l半導(dǎo)體中存在半導(dǎo)體中存在l載流子的產(chǎn)生過程載流子的產(chǎn)生過程l載流子的復(fù)合過程載流子的復(fù)合過程 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體綜上所述：綜上所述：l(1)半導(dǎo)體中有兩種載流子：自在電子和空半導(dǎo)體中有兩種載流子：自在電子和空穴，電子帶負(fù)電，空穴帶正電。穴，電子帶負(fù)電，空穴帶正電。l(2)本征半導(dǎo)體中，電子和空穴總是成對(duì)地本征半導(dǎo)體中，電子和空穴總是成對(duì)地產(chǎn)生，產(chǎn)生，ni = pi。l(3)半導(dǎo)體中，同時(shí)存在

9、載流子的產(chǎn)生和復(fù)半導(dǎo)體中，同時(shí)存在載流子的產(chǎn)生和復(fù)合過程。合過程。(自在電子在運(yùn)動(dòng)過程中能量自在電子在運(yùn)動(dòng)過程中能量減少減少,又能夠填補(bǔ)空穴恢復(fù)共價(jià)鍵又能夠填補(bǔ)空穴恢復(fù)共價(jià)鍵) 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體l本征半導(dǎo)體的電導(dǎo)率很小，而且受溫度和光本征半導(dǎo)體的電導(dǎo)率很小，而且受溫度和光照等條件影響甚大，不能直接用來(lái)制造半導(dǎo)照等條件影響甚大，不能直接用來(lái)制造半導(dǎo)體器件。體器件。l本征半導(dǎo)體的物理性質(zhì)：純真的半導(dǎo)體中摻本征半導(dǎo)體的物理性質(zhì)：純真的半導(dǎo)體中摻入微量元素，導(dǎo)電才干顯著提高。入微量元素，導(dǎo)電才干顯著提高。l摻入的微量元素?fù)饺氲奈⒘吭亍半s質(zhì)。雜質(zhì)。l摻入了摻入了“雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為“

10、雜質(zhì)半導(dǎo)雜質(zhì)半導(dǎo)體。體。l常用的雜質(zhì)元素常用的雜質(zhì)元素l三價(jià)的硼、鋁、銦、鎵三價(jià)的硼、鋁、銦、鎵l五價(jià)的砷、磷、銻五價(jià)的砷、磷、銻l經(jīng)過控制摻入的雜質(zhì)元素的種類和數(shù)量來(lái)制經(jīng)過控制摻入的雜質(zhì)元素的種類和數(shù)量來(lái)制成各種各樣的半導(dǎo)體器件。成各種各樣的半導(dǎo)體器件。 l雜質(zhì)半導(dǎo)體分為：雜質(zhì)半導(dǎo)體分為：N N型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和P P型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體l在本征半導(dǎo)體中參與微量的五價(jià)元素，在本征半導(dǎo)體中參與微量的五價(jià)元素，可使半導(dǎo)體中自在電子濃度大為添加，可使半導(dǎo)體中自在電子濃度大為添加，構(gòu)成構(gòu)成N型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。l摻入的五價(jià)雜質(zhì)原子占據(jù)晶格中某些硅摻入的五價(jià)

11、雜質(zhì)原子占據(jù)晶格中某些硅或鍺原子的位置?；蜴N原子的位置。l 雜質(zhì)半導(dǎo)體中仍有本征激發(fā)產(chǎn)生的少量電子空穴對(duì)。雜質(zhì)半導(dǎo)體中仍有本征激發(fā)產(chǎn)生的少量電子空穴對(duì)。l 自在電子的數(shù)目高，故導(dǎo)電才干顯著提高。自在電子的數(shù)目高，故導(dǎo)電才干顯著提高。l 把這種半導(dǎo)體稱為把這種半導(dǎo)體稱為N型半導(dǎo)體，其中的電子稱為多數(shù)型半導(dǎo)體，其中的電子稱為多數(shù)載流子簡(jiǎn)稱多子，空穴稱為少數(shù)載流子簡(jiǎn)稱少載流子簡(jiǎn)稱多子，空穴稱為少數(shù)載流子簡(jiǎn)稱少子。子。l 在在N型半導(dǎo)體中自在電子數(shù)等于正離子數(shù)和空穴數(shù)之型半導(dǎo)體中自在電子數(shù)等于正離子數(shù)和空穴數(shù)之和，自在電子帶負(fù)電，空穴和正離子和，自在電子帶負(fù)電，空穴和正離子(雜質(zhì)原子雜質(zhì)原子)帶正帶正

12、電，整塊半導(dǎo)體中正負(fù)電荷量相等，堅(jiān)持電中性。電，整塊半導(dǎo)體中正負(fù)電荷量相等，堅(jiān)持電中性。 N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體l 在本征半導(dǎo)體中參與微量的三價(jià)元素，可使半在本征半導(dǎo)體中參與微量的三價(jià)元素，可使半導(dǎo)體中的空穴濃度大為添加，構(gòu)成導(dǎo)體中的空穴濃度大為添加，構(gòu)成P型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。空位空位A圖圖4-3 P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體晶體構(gòu)造表示圖晶體構(gòu)造表示圖+4+4+4+4+4+3+4+4+4共價(jià)鍵共價(jià)鍵空位吸引臨近空位吸引臨近原子的價(jià)電子填原子的價(jià)電子填充，從而留下一充，從而留下一個(gè)空穴。個(gè)空穴。在在P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體中，空穴數(shù)等于中，空穴數(shù)等于負(fù)離子數(shù)與自在負(fù)離子數(shù)與自在電子數(shù)之和，空電

13、子數(shù)之和，空穴帶正電，負(fù)離穴帶正電，負(fù)離子和自在電子帶子和自在電子帶負(fù)電，整塊半導(dǎo)負(fù)電，整塊半導(dǎo)體中正負(fù)電荷量體中正負(fù)電荷量相等，堅(jiān)持電中相等，堅(jiān)持電中性。性。綜上所述：綜上所述：l (1)本征半導(dǎo)體中參與五價(jià)雜質(zhì)元素，便構(gòu)成本征半導(dǎo)體中參與五價(jià)雜質(zhì)元素，便構(gòu)成N型半型半導(dǎo)體。導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體中，電子是多數(shù)載流子，空穴是型半導(dǎo)體中，電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子，此外還有不參與導(dǎo)電的正離子。少數(shù)載流子，此外還有不參與導(dǎo)電的正離子。l (2)本征半導(dǎo)體中參與三價(jià)雜質(zhì)元素，便構(gòu)成本征半導(dǎo)體中參與三價(jià)雜質(zhì)元素，便構(gòu)成P型半型半導(dǎo)體。其中空穴是多數(shù)載流子，電子是少數(shù)載流導(dǎo)體。其中空穴是多數(shù)載流子，

14、電子是少數(shù)載流子，此外還有不參與導(dǎo)電的負(fù)離子。子，此外還有不參與導(dǎo)電的負(fù)離子。l (3)雜質(zhì)半導(dǎo)體中，多子濃度決議于雜質(zhì)濃度，少雜質(zhì)半導(dǎo)體中，多子濃度決議于雜質(zhì)濃度，少子由本征激發(fā)產(chǎn)生，其濃度與溫度有關(guān)。子由本征激發(fā)產(chǎn)生，其濃度與溫度有關(guān)。 載流子的漂移運(yùn)動(dòng)和分散運(yùn)動(dòng)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)和分散運(yùn)動(dòng) 漂移運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)Drift Movement 有電場(chǎng)力作用時(shí)，電子和空穴便產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng)有電場(chǎng)力作用時(shí)，電子和空穴便產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng)，稱為漂移運(yùn)動(dòng)。，稱為漂移運(yùn)動(dòng)。漂移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電流稱為漂移電流。漂移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電流稱為漂移電流。 分散運(yùn)動(dòng)分散運(yùn)動(dòng)l由于濃度差而引起的定向運(yùn)動(dòng)稱為分散運(yùn)由于濃度差而引起的定向運(yùn)動(dòng)

15、稱為分散運(yùn)動(dòng)動(dòng)Diffusion Movement，載流子分散，載流子分散運(yùn)動(dòng)所構(gòu)成的電流稱為分散電流。運(yùn)動(dòng)所構(gòu)成的電流稱為分散電流。l分散是由濃度差引起的，所以分散電流的分散是由濃度差引起的，所以分散電流的大小與載流子的濃度梯度成正比。大小與載流子的濃度梯度成正比。3. PN結(jié)的構(gòu)成結(jié)的構(gòu)成 lPN結(jié)：結(jié)：l 是指在是指在P型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的交界處型半導(dǎo)體的交界處構(gòu)成的空間電荷區(qū)。構(gòu)成的空間電荷區(qū)。lPN結(jié)是構(gòu)成多種半導(dǎo)體器件的根底。結(jié)是構(gòu)成多種半導(dǎo)體器件的根底。l 二極管的中心是一個(gè)二極管的中心是一個(gè)PN結(jié)；三極管中包結(jié)；三極管中包含了兩個(gè)含了兩個(gè)PN結(jié)。結(jié)。l濃度差引起載流

16、子的分散。濃度差引起載流子的分散。3. PN結(jié)的構(gòu)成結(jié)的構(gòu)成 l分散的結(jié)果構(gòu)成自建電場(chǎng)。分散的結(jié)果構(gòu)成自建電場(chǎng)?？臻g電荷區(qū)也稱作空間電荷區(qū)也稱作“耗盡區(qū)耗盡區(qū) “勢(shì)壘勢(shì)壘區(qū)區(qū) l自建電場(chǎng)阻止分散，加強(qiáng)漂移。自建電場(chǎng)阻止分散，加強(qiáng)漂移。l動(dòng)態(tài)平衡。動(dòng)態(tài)平衡。l 分散分散=漂移漂移3. PN結(jié)的構(gòu)成結(jié)的構(gòu)成 4.PN4.PN結(jié)的特性結(jié)的特性 PN結(jié)的單導(dǎo)游電性結(jié)的單導(dǎo)游電性 PN結(jié)外加正向電壓結(jié)外加正向電壓l如下圖，電源的正極接如下圖，電源的正極接P區(qū)，負(fù)極接區(qū)，負(fù)極接N區(qū)，這種區(qū)，這種接法叫做接法叫做PN結(jié)加正向電結(jié)加正向電壓或正向偏置。壓或正向偏置。 PN結(jié)外加正向電壓結(jié)外加正向電壓lPN結(jié)外

17、加正向電壓時(shí)結(jié)外加正向電壓時(shí)P正、正、N負(fù)，空間負(fù)，空間電荷區(qū)變窄。電荷區(qū)變窄。l不大的正向電壓，產(chǎn)生相當(dāng)大的正向電流。不大的正向電壓，產(chǎn)生相當(dāng)大的正向電流。l外加電壓的微小變化，分散電流變化較大。外加電壓的微小變化，分散電流變化較大。 PN結(jié)外加反向電壓結(jié)外加反向電壓 l如下圖，電源的正極接如下圖，電源的正極接N區(qū)，負(fù)極接區(qū)，負(fù)極接P區(qū)區(qū)，這種接法叫做，這種接法叫做PN結(jié)加反向電壓或反向結(jié)加反向電壓或反向偏置。偏置。 PN結(jié)外加反向電壓結(jié)外加反向電壓 l 流過流過PN結(jié)的電流主要是少子的漂移決議的，稱結(jié)的電流主要是少子的漂移決議的，稱為為PN結(jié)的反向電流。結(jié)的反向電流。PN結(jié)的反向電流很小，

18、而且與反向電壓的大小結(jié)的反向電流很小，而且與反向電壓的大小根本無(wú)關(guān)。根本無(wú)關(guān)。PN結(jié)表現(xiàn)為很大的電阻，稱之截止。結(jié)表現(xiàn)為很大的電阻，稱之截止。lPN結(jié)加反向電壓時(shí)，空間電荷區(qū)變寬，自結(jié)加反向電壓時(shí)，空間電荷區(qū)變寬，自建電場(chǎng)加強(qiáng)，多子的分散電流近似為零。建電場(chǎng)加強(qiáng)，多子的分散電流近似為零。 l反向電流很小，它由少數(shù)載流子構(gòu)成，與少反向電流很小，它由少數(shù)載流子構(gòu)成，與少子濃度成正比。子濃度成正比。l少子的值與外加電壓無(wú)關(guān)，因此反向電流的少子的值與外加電壓無(wú)關(guān)，因此反向電流的大小與反向電壓大小根本無(wú)關(guān)，故稱為反向大小與反向電壓大小根本無(wú)關(guān)，故稱為反向飽和電流。飽和電流。l溫度升高時(shí)溫度升高時(shí),少子值

19、迅速增大，所以少子值迅速增大，所以PN結(jié)的結(jié)的反向電流反向電流(反向飽和電流反向飽和電流)受溫度影響很大。受溫度影響很大。 PN結(jié)外加反向電壓結(jié)外加反向電壓 結(jié)論：結(jié)論：lPN結(jié)的單導(dǎo)游電性：結(jié)的單導(dǎo)游電性：l PN結(jié)加正向電壓產(chǎn)生大的正向電流，結(jié)加正向電壓產(chǎn)生大的正向電流， PN結(jié)導(dǎo)電。結(jié)導(dǎo)電。l PN結(jié)加反向電壓產(chǎn)生很小的反向飽和結(jié)加反向電壓產(chǎn)生很小的反向飽和電流，近似為零，電流，近似為零， PN結(jié)不導(dǎo)電。結(jié)不導(dǎo)電。 PN結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性 l定量描畫定量描畫PN結(jié)兩端電壓和流過結(jié)的電流的關(guān)系結(jié)兩端電壓和流過結(jié)的電流的關(guān)系的曲線的曲線PN結(jié)的伏安特性。結(jié)的伏安特性。l根據(jù)實(shí)際分析，根

20、據(jù)實(shí)際分析，PN結(jié)的伏安特性方程為結(jié)的伏安特性方程為) 1(kTqUSeII外加電壓外加電壓流過流過PN結(jié)結(jié)的電流的電流電子電荷量電子電荷量q =1.610-19C反向飽和電流反向飽和電流絕對(duì)溫度絕對(duì)溫度(K)玻耳茲曼常數(shù)玻耳茲曼常數(shù)k =1.3810-23J/K自然對(duì)數(shù)的底自然對(duì)數(shù)的底 PN結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性 l令令 )1( kTqUSeIITUqkT 在常溫下，在常溫下，T = 300K， 那那么么)1( TUUSeIImVqkTUT26106 . 13001038. 11923 當(dāng)當(dāng)U大于大于UT數(shù)倍數(shù)倍TUUSeII 1TUUe即正向電流隨正向電壓的添加以指數(shù)即正向電流隨正向電壓

21、的添加以指數(shù)規(guī)律迅速增大。規(guī)律迅速增大。 PN結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性 l外加反向電壓時(shí)，外加反向電壓時(shí)，U為負(fù)值，當(dāng)為負(fù)值，當(dāng)|U|比比UT大幾倍時(shí)，大幾倍時(shí)， 1TUUe)1( TUUSeIIIIS即加反向電壓時(shí)，即加反向電壓時(shí)，PN結(jié)只流過很小的反向飽和電結(jié)只流過很小的反向飽和電流。流。 PN結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性 l 曲線曲線ODOD段表示段表示PNPN結(jié)正結(jié)正向偏置時(shí)的伏安特性向偏置時(shí)的伏安特性，稱為正向特性；，稱為正向特性；l 曲線曲線OBOB段表示段表示PNPN結(jié)反結(jié)反向偏置時(shí)的伏安特性向偏置時(shí)的伏安特性，稱為反向特性。，稱為反向特性。UmVImA0圖圖4-5 PN結(jié)的實(shí)際伏安

22、特性結(jié)的實(shí)際伏安特性DT=25B-ISV2550 75 100(uA)0.511.52l畫出畫出PN結(jié)的實(shí)際伏安特結(jié)的實(shí)際伏安特性曲線。性曲線。 PN結(jié)的反向擊穿結(jié)的反向擊穿 l 加大加大PNPN結(jié)的反向電壓結(jié)的反向電壓到某一值時(shí)，反向電到某一值時(shí)，反向電流忽然劇增，這種景流忽然劇增，這種景象稱為象稱為PNPN結(jié)擊穿，發(fā)結(jié)擊穿，發(fā)生擊穿所需的電壓稱生擊穿所需的電壓稱為擊穿電壓，如下圖為擊穿電壓，如下圖。 l 反向擊穿的特點(diǎn)：反反向擊穿的特點(diǎn)：反向電壓添加很小，反向電壓添加很小，反向電流卻急劇添加。向電流卻急劇添加。UBRUVImA0圖圖4-6 PN結(jié)反向擊穿結(jié)反向擊穿 PN結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容

23、效應(yīng) l 除了單導(dǎo)游電性之外除了單導(dǎo)游電性之外,PN結(jié)還存在電容效應(yīng)。結(jié)還存在電容效應(yīng)。l 勢(shì)壘電容勢(shì)壘電容CBl 指外加電壓的極性和大小發(fā)生變化時(shí)指外加電壓的極性和大小發(fā)生變化時(shí),導(dǎo)導(dǎo)致空間電荷區(qū)存儲(chǔ)電荷的變化，從而顯示出電容效致空間電荷區(qū)存儲(chǔ)電荷的變化，從而顯示出電容效應(yīng)。幾皮法應(yīng)。幾皮法幾百皮法。幾百皮法。l 分散電容分散電容CDl 在在PN結(jié)邊境附近積累的載流子增多結(jié)邊境附近積累的載流子增多,相當(dāng)電相當(dāng)電荷的充入荷的充入.當(dāng)正向電壓減少時(shí)當(dāng)正向電壓減少時(shí),積累在積累在PN結(jié)邊境附近結(jié)邊境附近的不平衡少子減少的不平衡少子減少,相當(dāng)電荷的放出相當(dāng)電荷的放出.(當(dāng)當(dāng)PN結(jié)加正向結(jié)加正向電壓時(shí)

24、電壓時(shí),N區(qū)多子分散到區(qū)多子分散到P區(qū)后稱為區(qū)后稱為P區(qū)的不平衡少子區(qū)的不平衡少子) PN結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng)lPN結(jié)的電容很小，是針對(duì)高頻交流小信號(hào)結(jié)的電容很小，是針對(duì)高頻交流小信號(hào)而思索。而思索。lPN結(jié)反向任務(wù)時(shí)，勢(shì)壘電容起主要作用，結(jié)反向任務(wù)時(shí)，勢(shì)壘電容起主要作用，正向任務(wù)時(shí)分散電容起主要作用。正向任務(wù)時(shí)分散電容起主要作用。PN結(jié)的結(jié)的面積增大時(shí)，面積增大時(shí)，PN結(jié)的電容也增大。結(jié)的電容也增大。4.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管1.半導(dǎo)體二極管的構(gòu)造和類型半導(dǎo)體二極管的構(gòu)造和類型在在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管。二極管按構(gòu)造分有點(diǎn)接觸型、

25、面接觸管。二極管按構(gòu)造分有點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型三大類。型和平面型三大類。(1) 點(diǎn)接觸型二極管點(diǎn)接觸型二極管 PN結(jié)面積結(jié)面積小，結(jié)電容小，小，結(jié)電容小，用于檢波和變用于檢波和變頻等高頻電路。頻等高頻電路。(a)(a)點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型 二極管的構(gòu)造表示圖二極管的構(gòu)造表示圖1.半導(dǎo)體二極管的構(gòu)造和類型半導(dǎo)體二極管的構(gòu)造和類型 PN結(jié)面積大，結(jié)面積大，用于工頻大電流整用于工頻大電流整流電路。流電路。(c)(c)平面型平面型陰極陰極引線引線陽(yáng)極陽(yáng)極引線引線PNP 型支持襯底型支持襯底 往往用于往往用于集成電路制造中。集成電路制造中。PN 結(jié)面積可大結(jié)面積可大可小，用于高頻可小，用于高頻整流和開

26、關(guān)電路整流和開關(guān)電路中。中。n (3) 平面型二極管n (2)面接觸型二極管面接觸型二極管n(4) 二極管的代表符號(hào)二極管的代表符號(hào)(b)(b)面接觸型面接觸型陽(yáng)極陽(yáng)極陰極陰極半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片2. 二極管的伏安特性二極管的伏安特性 l二極管的伏安特性的測(cè)出。二極管的伏安特性的測(cè)出。VmAVDRRWa測(cè)正向特性測(cè)正向特性VmAVDRRWb測(cè)反向特性測(cè)反向特性2. 二極管的伏安特性二極管的伏安特性n二極管的伏安特性曲線可用下式表示二極管的伏安特性曲線可用下式表示)1(/ TDUUSDeIi(a)二極管實(shí)際伏安特性二極管實(shí)際伏安特性CDoBAUBRuDiDb b2CP

27、10-202CP10-20的伏安特性曲線的伏安特性曲線iDmAuDV012-100-20020406080-20-10-30uA7520c c2AP152AP15的伏安特性曲線的伏安特性曲線iDmAuDV00.4-40-80204080-0.2-0.1-0.3600.8 正向特性正向特性死區(qū)電壓：死區(qū)電壓：(oc段段,只需當(dāng)正向電壓超越某一只需當(dāng)正向電壓超越某一數(shù)值時(shí)數(shù)值時(shí),才有明顯的正向電流才有明顯的正向電流,這個(gè)電壓就這個(gè)電壓就是是) 硅管硅管 0.5V,鍺管鍺管 0.1V線性區(qū)線性區(qū)(CD段段)：硅管：硅管 0.6V1V 鍺管鍺管 0.2V0.5V 對(duì)溫度變化敏感：對(duì)溫度變化敏感：溫度升

28、高溫度升高正向特性曲線左移正向特性曲線左移溫度每升高溫度每升高1正向壓降正向壓降減小約減小約2mV。2. 二極管的伏安特性二極管的伏安特性(a)二極管實(shí)際伏安特性二極管實(shí)際伏安特性正正向向特特性性CDoBAUBRuDiD2. 二極管的伏安特性二極管的伏安特性 反向特性反向特性反向電流：很小。反向電流：很小。 硅管硅管 0.1微安微安 鍺管鍺管 幾十個(gè)微安幾十個(gè)微安受溫度影響大：受溫度影響大： 溫度每升高溫度每升高10 反向電流添加約反向電流添加約1倍。倍。 反向擊穿特性反向擊穿特性反向擊穿反向擊穿UBR:幾十伏以上。幾十伏以上。(a)二極管實(shí)際伏安特性二極管實(shí)際伏安特性反向反向擊穿擊穿特性特性

29、CDoBAUBRuDiD反向反向特性特性3. 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù) 最大整流電流最大整流電流IF 最大反向任務(wù)電壓最大反向任務(wù)電壓UR 反向電流反向電流IR 最高任務(wù)頻率最高任務(wù)頻率fM4. 二極管的等效電路及運(yùn)用二極管的等效電路及運(yùn)用 l二極管特性曲線的非線性，給二極管電二極管特性曲線的非線性，給二極管電路的分析帶來(lái)一定困難。為了簡(jiǎn)化分析，路的分析帶來(lái)一定困難。為了簡(jiǎn)化分析，經(jīng)常要做一些近似處置，可用某些線性經(jīng)常要做一些近似處置，可用某些線性電路元件來(lái)等效二極管，畫出二極管的電路元件來(lái)等效二極管，畫出二極管的等效電路。等效電路。l最常用的近似方法有二種。最常用的近似方法有二種。

30、理想二極管等效電路理想二極管等效電路uDiDoDK理想二極管等效電路理想二極管等效電路l 假設(shè)二極管導(dǎo)通時(shí)的正向壓降遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于和它串聯(lián)的假設(shè)二極管導(dǎo)通時(shí)的正向壓降遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于和它串聯(lián)的電壓，二極管截止時(shí)的反向電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于與之并聯(lián)電壓，二極管截止時(shí)的反向電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于與之并聯(lián)的電流，那么可以忽略二極管的正向壓降和反向電的電流，那么可以忽略二極管的正向壓降和反向電流，把二極管理想化為一個(gè)開關(guān)，如下圖。流，把二極管理想化為一個(gè)開關(guān)，如下圖。 思索正向壓降的等效電路思索正向壓降的等效電路l 在二極管充分導(dǎo)通且任務(wù)電流不是很大時(shí)，在二極管充分導(dǎo)通且任務(wù)電流不是很大時(shí)，二極管的正向壓降二極管的正向壓降UD變化不大

31、例如硅管約變化不大例如硅管約為為0.60.8V，因此近似以為二極管正導(dǎo)游，因此近似以為二極管正導(dǎo)游通時(shí)有一個(gè)固定的管壓降通時(shí)有一個(gè)固定的管壓降UD硅管取硅管取0.7V，鍺管取鍺管取0.2V，于是可用一固定電壓源來(lái)等，于是可用一固定電壓源來(lái)等效正導(dǎo)游通的二極管。效正導(dǎo)游通的二極管。l 當(dāng)外加電壓當(dāng)外加電壓U0時(shí)，二極管時(shí)，二極管Dl、D3導(dǎo)通，相當(dāng)于開封鎖導(dǎo)通，相當(dāng)于開封鎖合；合；D2、D4截止，相當(dāng)于開關(guān)斷開，如圖截止，相當(dāng)于開關(guān)斷開，如圖 (b)所示。因所示。因此輸出電壓此輸出電壓uO = u。uo+_u+_RLD4D2 D1D3ioABauuo+_RLD4D2 D1D3ioABb+- 二極

32、管電路的分析方法二極管電路的分析方法l 當(dāng)當(dāng)u 0且且uUR+UD時(shí)，時(shí)，二極管二極管D導(dǎo)通，開封鎖合，輸出電壓導(dǎo)通，開封鎖合，輸出電壓UO = UR十十UD。l 當(dāng)當(dāng)u集電區(qū)基區(qū)；l (2)基區(qū)必需很薄。2. 晶體管的電流分配關(guān)系和放大作用晶體管的電流分配關(guān)系和放大作用 l內(nèi)部條件內(nèi)部條件l外部條件外部條件l 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。l電路接法：共基接法。電路接法：共基接法。NPNV EEV CCiBRcReiEiCbecl共射接法。共射接法。RbV BBV CCRciBiCbecNPNu BEu CEiEu BC+2. 晶體管的電流分配關(guān)系和放大作用晶體管的電流分配

33、關(guān)系和放大作用 晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)l 發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子的過程發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子的過程 (發(fā)射區(qū)多子向基區(qū)分散發(fā)射區(qū)多子向基區(qū)分散,構(gòu)成電流構(gòu)成電流IE)l 電子在基區(qū)中的分散過程電子在基區(qū)中的分散過程(注入的電子只需極少數(shù)復(fù)合注入的電子只需極少數(shù)復(fù)合,構(gòu)成構(gòu)成IB)l 電子被集電極搜集的過程電子被集電極搜集的過程 (非平衡少子分散到集電結(jié)邊境非平衡少子分散到集電結(jié)邊境,構(gòu)成構(gòu)成ICN,同時(shí)少子同時(shí)少子漂移漂移,構(gòu)成反向飽和電流構(gòu)成反向飽和電流ICBO)iBiCiEV CCVBBRbNPN(a) 載流子運(yùn)動(dòng)情況載流子運(yùn)動(dòng)情況i BiEi CnI C BOiEiBR

34、bV BBVCCiC(b)各極電流分配情況各極電流分配情況 晶體管中的電流晶體管中的電流i Eni EpiBi CnICBO 晶體管的電流分配關(guān)系晶體管的電流分配關(guān)系CBOBBIiiCBOCnCIii+CBEiii+i BiEi CnI C BOiEiBRbVBBVCCiC(b)各極電流分配情況Cni b bBi,iCn b bBi,令令 Bi,CnCCBOIii+ + + +CBOI b bCBOI+ +CBOI+ +Bib bb b 晶體管的電流分配關(guān)系晶體管的電流分配關(guān)系CBOBCI1ii)(b bb b+ + + CEO0ICEOBCIii+ + b bCEOBBCEIiiii+ +

35、+ + + )1(b bCCEOBiIibCBOCEOII)1(b b+ + 令：假設(shè)bb系數(shù)系數(shù) 代表代表iB對(duì)對(duì)iC的控制造用的大小，的控制造用的大小， 越大，控制造用越強(qiáng)。越大，控制造用越強(qiáng)。 晶體管的電流分配關(guān)系晶體管的電流分配關(guān)系l電流電流iC由兩部分組成：由兩部分組成：l一部分是一部分是ICEO，它是，它是iB=0時(shí)流經(jīng)集電極時(shí)流經(jīng)集電極與發(fā)射極的電流，稱為穿透電流。與發(fā)射極的電流，稱為穿透電流。另一部分是另一部分是 ，它表示，它表示iC中受基極電流中受基極電流iB控制的部分。控制的部分。Bib b 晶體管的放大作用晶體管的放大作用l晶體管放大作用的本質(zhì)：晶體管放大作用的本質(zhì)：l

36、iB對(duì)對(duì)iC或或iE對(duì)對(duì)iC的控制造用。的控制造用。為什么能實(shí)現(xiàn)放大呢？為什么能實(shí)現(xiàn)放大呢？ iBiC輸入信號(hào)負(fù)載VCCVBB晶體管共射電路晶體管共射電路基極電流是由發(fā)射結(jié)間電壓基極電流是由發(fā)射結(jié)間電壓控制的控制的,較小的結(jié)間電壓變化較小的結(jié)間電壓變化,就會(huì)使基極電流產(chǎn)生相應(yīng)的就會(huì)使基極電流產(chǎn)生相應(yīng)的變化變化,再經(jīng)過再經(jīng)過iB對(duì)對(duì)iC的控制造的控制造用用,在集電極回路引起了在集電極回路引起了iC對(duì)對(duì)應(yīng)的幅度上放大了應(yīng)的幅度上放大了倍的變倍的變化化. 關(guān)于關(guān)于PNP型晶體管型晶體管lPNP管與管與NPN管之間的差別：管之間的差別：l (1)電壓極性不同。電壓極性不同。 l (2)電流方向不同。電

37、流方向不同。 VBBV CCbceiBiCiE(a) NPN型VBBV CCbceiBiCiE(b) PNP型NPN型和型和PNP型晶體管電路的差別型晶體管電路的差別4. 晶體管的主要參數(shù)晶體管的主要參數(shù)l晶體管的參數(shù)是用來(lái)表示晶體管的各種性能晶體管的參數(shù)是用來(lái)表示晶體管的各種性能目的。目的。l 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)BCEOCiIi b bb共射直流電流放大系數(shù)共射直流電流放大系數(shù)n它表示集電極電壓它表示集電極電壓uCE一定時(shí)，集電極電流一定時(shí)，集電極電流和基極電流之間的關(guān)系和基極電流之間的關(guān)系假設(shè)假設(shè)iCICEO那么那么BCii b b 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) l A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的i

38、C=6mA，iB=40AuCE(V)iC(mA)051015483.368.81216A20406080iB =100A3DG6的輸出特性的輸出特性15004. 06BCiib 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) l 晶體管晶體管3AX33AX3有較大的穿透電流有較大的穿透電流ICEOICEO5504. 08 . 03 BCEOCiIib b0.823468-uCE(V)iC(mA)iB=00.02mA0.040.060.080.10.140.18B0 3AX3的輸出特性的輸出特性l 表示集電極負(fù)載短路即表示集電極負(fù)載短路即uCE堅(jiān)持不變的條件堅(jiān)持不變的條件下，集電極電流的變化量與相應(yīng)的基極電流變化下，

39、集電極電流的變化量與相應(yīng)的基極電流變化量之比，即量之比，即b 共射交流短路電流放大系數(shù)共射交流短路電流放大系數(shù)常數(shù)CEBCuiib大表示只需基極電流很小的變化，就可以控大表示只需基極電流很小的變化，就可以控制產(chǎn)生集電極電流大的變化，即電流放大作制產(chǎn)生集電極電流大的變化，即電流放大作用好。用好。b值的求法：值的求法：b在在A點(diǎn)附近找兩個(gè)點(diǎn)附近找兩個(gè)uCE一樣的點(diǎn)一樣的點(diǎn)C和和D13804. 05 . 5 BCiib b所以所以對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于C點(diǎn)，點(diǎn)，iC=8.8mA，iB=60A；對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于D點(diǎn)，點(diǎn)，iC=3.3mA，iB=20A，iC =8.8-3.3=5.5mA，iB=60-20=40A，u

40、CE(V)iC(mA)051015483.368.81216CDA20406080iB =100A3DG6的輸出特性的輸出特性b 共射交流短路電流放大系數(shù)共射交流短路電流放大系數(shù)用同樣方法可以求出用同樣方法可以求出3AX3任務(wù)在任務(wù)在B點(diǎn)的點(diǎn)的 值。值。 b找出找出F點(diǎn)和點(diǎn)和G點(diǎn)，點(diǎn)，對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于F點(diǎn)，點(diǎn)，iC=3.9mA，iB=0.06mA；對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于G點(diǎn)，點(diǎn)，iC=1.8mA，iB=0.02mA；于是于是iC=3.9-1.8=2.lmA， iB=0.06-0.02=0.04mA，b所以所以 =2.1/0.04=52.5-uCE(V)iC(mA)iB=00.02mA0.040.060.08

41、0.10.140.18FBG0 3AX3的輸出特性的輸出特性0.823468b 共射交流短路電流放大系數(shù)共射交流短路電流放大系數(shù)l定義定義ECiin 根據(jù)晶體管的電流分配關(guān)系，可以得到以下?lián)Q算關(guān)系 1111bbbbbb+，共基直流電流放大系數(shù)共基直流電流放大系數(shù) 和共基交和共基交流電流放大系數(shù)流電流放大系數(shù)ECECBOCiiiIi bb與與,的數(shù)值相差很小的數(shù)值相差很小,在后面的分析在后面的分析里里,只用共基極電流放大系數(shù)只用共基極電流放大系數(shù) 與共射極電流放大系數(shù)與共射極電流放大系數(shù) ,而不而不區(qū)分是直流或是交流區(qū)分是直流或是交流b 極間反向電流極間反向電流 集電極集電極-基極反向飽和電流基

42、極反向飽和電流ICBOICBO是指發(fā)射極開路，集電極與基極之間是指發(fā)射極開路，集電極與基極之間加反向電壓時(shí)產(chǎn)生的電流，也就是集電加反向電壓時(shí)產(chǎn)生的電流，也就是集電結(jié)的反向飽和電流?？捎靡韵聢D電路測(cè)結(jié)的反向飽和電流?？捎靡韵聢D電路測(cè)出。出。AI C BO(b) PNP管VAICBO(a) NPN管VICBO的丈量 集電極集電極-基極反向飽和電流基極反向飽和電流ICBOl反向電壓大小改動(dòng)時(shí)，反向電壓大小改動(dòng)時(shí)，ICBO的數(shù)值能夠稍的數(shù)值能夠稍有改動(dòng)。有改動(dòng)。lICBO是少數(shù)載流子電流，受溫度影響很大，是少數(shù)載流子電流，受溫度影響很大，ICBO越小越好。越小越好。l硅管的硅管的ICBO比鍺管的小得多

43、，要求在溫度比鍺管的小得多，要求在溫度變化范圍寬的環(huán)境下任務(wù)時(shí)，應(yīng)選用硅管；變化范圍寬的環(huán)境下任務(wù)時(shí)，應(yīng)選用硅管；大功率管的大功率管的ICBO值較大，運(yùn)用時(shí)應(yīng)予以留值較大，運(yùn)用時(shí)應(yīng)予以留意。意。 穿透電流穿透電流ICEOlICEO是基極開路，集電極與發(fā)射極間加是基極開路，集電極與發(fā)射極間加反向電壓時(shí)的集電極電流。由于這個(gè)電反向電壓時(shí)的集電極電流。由于這個(gè)電流由集電極穿過基區(qū)流到發(fā)射極，故稱流由集電極穿過基區(qū)流到發(fā)射極，故稱為穿透電流。丈量為穿透電流。丈量ICEO的電路如下圖。的電路如下圖。AbceI C EO(a) NPN管管AbceI C EO(b) PNP管管ICEO的丈量的丈量 極限參數(shù)

44、極限參數(shù) l 集電極最大允許耗散功率集電極最大允許耗散功率PCMl 晶體管電流晶體管電流iCiC與電壓與電壓uCEuCE的乘積稱為集電極耗的乘積稱為集電極耗散功率散功率PC =iCuCEPC =iCuCE，這個(gè)功率將導(dǎo)致集電結(jié)發(fā)，這個(gè)功率將導(dǎo)致集電結(jié)發(fā)熱，溫度升高。熱，溫度升高。l 因此，定出了集電極最大允許耗散功率因此，定出了集電極最大允許耗散功率PCMPCM，任務(wù)時(shí)管子耗費(fèi)的平均功率任務(wù)時(shí)管子耗費(fèi)的平均功率PCPC必需小于必需小于PCMPCM。 反向擊穿電壓反向擊穿電壓 l反向擊穿電壓是指各電極間允許加的最反向擊穿電壓是指各電極間允許加的最高反向電壓。高反向電壓。lU(BR)CBO是發(fā)射極

45、開路時(shí)，集電極是發(fā)射極開路時(shí)，集電極-基基極間的反向擊穿電壓。極間的反向擊穿電壓。lU(BR)CEO是基極開路時(shí)，集電極是基極開路時(shí)，集電極-發(fā)射發(fā)射極間的反向擊穿電壓。極間的反向擊穿電壓。lU(BR)EBO是集電極開路時(shí)，發(fā)射極是集電極開路時(shí)，發(fā)射極-基基極間的反向擊穿電壓。極間的反向擊穿電壓。lU(BR)CBOU(BR)CEOU(BR)EBO。 集電極最大允許電流集電極最大允許電流ICM l集電極電流假設(shè)超越集電極電流假設(shè)超越ICM，晶體管的放，晶體管的放大性能就要下降甚至能夠損壞。大性能就要下降甚至能夠損壞。lPCM、U(BR)CEO和和ICM三個(gè)極限參數(shù)，三個(gè)極限參數(shù)，決議了晶體管的平

46、安任務(wù)區(qū)。決議了晶體管的平安任務(wù)區(qū)。l 頻率參數(shù)頻率參數(shù)l用來(lái)評(píng)價(jià)晶體管高頻放大性能的參數(shù)。用來(lái)評(píng)價(jià)晶體管高頻放大性能的參數(shù)。3. 晶體管的特性曲線晶體管的特性曲線l晶體管特性曲線是表示晶體管各極間電晶體管特性曲線是表示晶體管各極間電壓和電流之間的關(guān)系曲線。壓和電流之間的關(guān)系曲線。bceiBiEiCuBCuCEuBE+-+-+- NPN型晶體管的電壓和電流參考方向型晶體管的電壓和電流參考方向l iC+iB=iE uCE =uBEuBC l通常是以發(fā)射極為公共端，通常是以發(fā)射極為公共端，畫出畫出iC、iB，uCE和和uBE四四個(gè)量的關(guān)系曲線，稱為共個(gè)量的關(guān)系曲線，稱為共射極特性曲線。射極特性曲線

47、。 共射輸入特性共射輸入特性 luCE為一固定值時(shí)，為一固定值時(shí)，iB和和uBE之間的關(guān)系之間的關(guān)系曲線稱為共射輸入特性，即曲線稱為共射輸入特性，即CEuBEBufi)( iB(mA)uBE(V)0.20.40.60.80.020.040.060.080u C E = 0V1V5V3DG4的輸入特性的輸入特性20輸入特性有以下幾個(gè)特點(diǎn)：輸入特性有以下幾個(gè)特點(diǎn)： l當(dāng)當(dāng)uCE=0時(shí)，輸入特性曲線與二極管的時(shí)，輸入特性曲線與二極管的正向伏安特性曲線外形類似。正向伏安特性曲線外形類似。ARW1VBBbecVuBE+-iBuCE =0時(shí)的晶體管時(shí)的晶體管l uCE添加，特性曲線右移。添加，特性曲線右移

48、。l uCE的大小影響基區(qū)內(nèi)集電結(jié)邊境電子的大小影響基區(qū)內(nèi)集電結(jié)邊境電子的分布。的分布。l uCE1V以后，特性曲線幾乎重合。以后，特性曲線幾乎重合。l uCE1V以后，基區(qū)中集電結(jié)邊境處的以后，基區(qū)中集電結(jié)邊境處的電子濃度很低。電子濃度很低。l與二極管的伏安特性類似與二極管的伏安特性類似l正常任務(wù)時(shí)正常任務(wù)時(shí) l uBE=0.7V (Si) l uBE= 0.2V (Ge) 共射輸入特性共射輸入特性 共射輸出特性共射輸出特性 liB為固定值時(shí)，為固定值時(shí)，iC和和uCE之間的關(guān)系曲之間的關(guān)系曲線稱為共射輸出特性，即線稱為共射輸出特性，即BiCECufi| )( (a)3AX1的輸出特性的輸出

49、特性iC(mA)-uCE(V)iB = 00.02mA0.04mA0.06mA0.08mA0.10mA0.12mA0.14mA0.16mA0.18mA放放大大區(qū)區(qū)截止區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)204682026810 12晶體管的輸出特性晶體管的輸出特性iC(mA)uCE(V)iB= 00. 2mA200 . 4 mA0.6mA0.8mA1.0mA放放大大區(qū)區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)100203040(b)3DG4的輸出特性的輸出特性510 15 20 25 30 3550 共射輸出特性共射輸出特性 l 截止區(qū)截止區(qū): 指指iB0，iCICEO的任務(wù)區(qū)域。在這個(gè)區(qū)域的任務(wù)區(qū)域。在這個(gè)區(qū)域中，電流中，電流iC很小

50、，根本不導(dǎo)通，故稱為截止區(qū)。任很小，根本不導(dǎo)通，故稱為截止區(qū)。任務(wù)在截止區(qū)時(shí)，晶體管根本失去放大作用。務(wù)在截止區(qū)時(shí)，晶體管根本失去放大作用。(a)3AX1的輸出特性的輸出特性iC(mA)-uCE(V)iB = 00.02mA0.04mA0.06mA0.08mA0.10mA0.12mA0.14mA0.16mA0.18mA放放大大區(qū)區(qū)截止區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)204682026810 12晶體管的輸出特性晶體管的輸出特性iC(mA)uCE(V)iB= 00. 2mA200 . 4 mA0.6mA0.8mA1.0mA放放大大區(qū)區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)100203040(b)3DG4的輸出特性的輸出特性510 1

51、5 20 25 30 3550 共射輸出特性共射輸出特性 l實(shí)踐上，三極管在實(shí)踐上，三極管在iB=0時(shí)并沒有完全截止。為使三極管時(shí)并沒有完全截止。為使三極管真正截止，必需給發(fā)射結(jié)加反向偏壓，使發(fā)射區(qū)不再向真正截止，必需給發(fā)射結(jié)加反向偏壓，使發(fā)射區(qū)不再向基區(qū)注入載流子。基區(qū)注入載流子。(a)3AX1的輸出特性的輸出特性iC(mA)-uCE(V)iB = 00.02mA0.04mA0.06mA0.08mA0.10mA0.12mA0.14mA0.16mA0.18mA放放大大區(qū)區(qū)截止區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)204682026810 12晶體管的輸出特性晶體管的輸出特性iC(mA)uCE(V)iB= 00. 2mA200 . 4 mA0.6mA0.8mA1.0mA放放大大區(qū)區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)100203040(b)3DG4的輸出特性的輸出特性510 15 20 25 30 3550 共射輸出特性共射輸出特性 l 飽和區(qū)飽和區(qū): 指輸出特性中指輸出