第4章半導(dǎo)體二極管三極管和場(chǎng)效應(yīng)管 ppt課件

1、4.1PN結(jié)結(jié)4.2半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管4.3雙極型晶體管雙極型晶體管一一 半導(dǎo)體半導(dǎo)體一半導(dǎo)體根本知識(shí)1.導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體：物質(zhì)導(dǎo)電才干的強(qiáng)弱可用電阻率表示導(dǎo)體：導(dǎo)電才干強(qiáng)的物質(zhì) 106*cm半導(dǎo)體：常溫下(27)導(dǎo)電才干居于導(dǎo)體及絕緣體之間的物質(zhì)如，純硅Si、純鍺(Ge) 。二半導(dǎo)體的晶體構(gòu)造 制造半導(dǎo)體件最常用的資料：硅Si、鍺Ge晶體：原子按一定規(guī)律整齊陳列的物質(zhì)單晶體：原子與原子之間經(jīng)過共價(jià)鍵銜接起來 GeSi經(jīng)過一定的工藝過程，可以將半導(dǎo)體制成晶體。經(jīng)過一定的工藝過程，可以將半導(dǎo)體制成晶體?，F(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，它們現(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，

2、它們的最外層電子價(jià)電子都是四個(gè)。的最外層電子價(jià)電子都是四個(gè)。硅硅( (鍺鍺) )的原子構(gòu)造的原子構(gòu)造簡(jiǎn)化簡(jiǎn)化模型模型慣性核慣性核硅硅( (鍺鍺) )的共價(jià)鍵構(gòu)造的共價(jià)鍵構(gòu)造價(jià)電子價(jià)電子自自由由電電子子( (束縛電子束縛電子) )空空穴穴空穴空穴空穴可在共空穴可在共價(jià)鍵內(nèi)挪動(dòng)價(jià)鍵內(nèi)挪動(dòng)一本征半導(dǎo)體：純真的單晶構(gòu)造的半導(dǎo)體受慣性核束縛的價(jià)電子在絕對(duì)溫度零度(0K)即-273之下本征半導(dǎo)體硅鍺的全部?jī)r(jià)電子都為束縛電子與理想絕緣體一樣不能導(dǎo)電。自在電子：價(jià)電子獲得足夠的能量掙脫慣性核的束縛(溫度0 K時(shí))帶負(fù)電荷的物質(zhì)又稱電子載流，這是由熱激發(fā)而來的空穴：價(jià)電子成為自在電子時(shí),原共價(jià)鍵留下了一個(gè)空位帶

3、正電荷的物質(zhì)，即空穴載流子。二半導(dǎo)體的導(dǎo)電原理二半導(dǎo)體的導(dǎo)電原理自在電子和空穴在運(yùn)動(dòng)中相遇重新結(jié)合自在電子和空穴在運(yùn)動(dòng)中相遇重新結(jié)合成對(duì)消逝的過程。成對(duì)消逝的過程。在一定條件下，激發(fā)與復(fù)合的過程到達(dá)動(dòng)態(tài)在一定條件下，激發(fā)與復(fù)合的過程到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡平衡本征半導(dǎo)體的自在電子和空穴的數(shù)本征半導(dǎo)體的自在電子和空穴的數(shù)目堅(jiān)持平衡。目堅(jiān)持平衡。在室溫或光照下價(jià)電子獲得足夠能量擺在室溫或光照下價(jià)電子獲得足夠能量擺脫共價(jià)鍵的束縛成為自在電子，并在共價(jià)鍵脫共價(jià)鍵的束縛成為自在電子，并在共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位中留下一個(gè)空位(空穴空穴)的過程。的過程。載流子濃度：?jiǎn)挝惑w積半導(dǎo)體中載流子的數(shù)目個(gè)/m3 本征半導(dǎo)體內(nèi)電子載

4、流子濃度Ni=空穴載流子濃度Pi 本征載流子濃度=Ni+Pi其值甚微即載流子濃度甚低 本征半導(dǎo)體內(nèi)的載流子濃度很低導(dǎo)電才干很弱， 故不能用來直接制造半導(dǎo)體器件兩種載流子兩種載流子電子電子(自在電子自在電子)空穴空穴兩種載流子的運(yùn)動(dòng)兩種載流子的運(yùn)動(dòng)自在電子自在電子(在共價(jià)鍵以外在共價(jià)鍵以外)的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)空穴空穴(在共價(jià)鍵以內(nèi)在共價(jià)鍵以內(nèi))的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng) 結(jié)論：結(jié)論：1. 本征半導(dǎo)體中電子空穴成對(duì)出現(xiàn)，且數(shù)量少；本征半導(dǎo)體中電子空穴成對(duì)出現(xiàn)，且數(shù)量少； 2. 半導(dǎo)體中有電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電；半導(dǎo)體中有電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電； 3. 本征半導(dǎo)體導(dǎo)電才干弱，并與溫度有關(guān)。本征半導(dǎo)體導(dǎo)電才干

5、弱，并與溫度有關(guān)。二二 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體1、N 型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)元素磷在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)元素磷增大自在電增大自在電子濃度子濃度N 型型+5+4+4+4+4+4磷原子磷原子自在電子自在電子電子為多數(shù)載流子電子為多數(shù)載流子空穴為少數(shù)載流子空穴為少數(shù)載流子載流子數(shù)載流子數(shù) 電子數(shù)電子數(shù)2、 P 型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)元素硼在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)元素硼增大空穴濃增大空穴濃度度P 型型+3+4+4+4+4+4硼原子硼原子空穴空穴空穴空穴 多子多子電子電子 少子少子載流子數(shù)載流子數(shù) 空穴數(shù)空穴數(shù)漂移運(yùn)動(dòng)：漂移運(yùn)動(dòng)：漂移電流漂移電流載流子在電場(chǎng)作用下定向

6、運(yùn)動(dòng)所構(gòu)成的電流。載流子在電場(chǎng)作用下定向運(yùn)動(dòng)所構(gòu)成的電流。自在電子：從低自在電子：從低高電位漂移構(gòu)成電流高電位漂移構(gòu)成電流(方向與電場(chǎng)方向相反方向與電場(chǎng)方向相反)空穴：從高空穴：從高低電位漂移構(gòu)成電流方向與電場(chǎng)方向一樣低電位漂移構(gòu)成電流方向與電場(chǎng)方向一樣電場(chǎng)強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng) 、漂移速度高、載流子濃度大、漂移速度高、載流子濃度大= 總漂移電流大?？偲齐娏鞔?。分散電流：物質(zhì)由高濃度的地方向低濃度的地方運(yùn)動(dòng)所構(gòu)分散電流：物質(zhì)由高濃度的地方向低濃度的地方運(yùn)動(dòng)所構(gòu)成的電流。成的電流。濃度差越大濃度差越大分散才干越強(qiáng)分散才干越強(qiáng)分散電流越大分散電流越大分散電流大小分散電流大小同載流子濃度差或分散運(yùn)動(dòng)快慢成正比同

7、載流子濃度差或分散運(yùn)動(dòng)快慢成正比三載流子的漂移運(yùn)動(dòng)和分散運(yùn)動(dòng)三載流子的漂移運(yùn)動(dòng)和分散運(yùn)動(dòng)3. 分散和漂移到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡分散和漂移到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡分散電流分散電流 等于漂移電流，等于漂移電流， 總電流總電流 I = 0。三、三、PN 結(jié)結(jié)(PN Junction)的構(gòu)成的構(gòu)成P 型、型、N 型半導(dǎo)體的簡(jiǎn)化圖示型半導(dǎo)體的簡(jiǎn)化圖示負(fù)離子負(fù)離子多數(shù)載流子多數(shù)載流子少數(shù)載流子電子少數(shù)載流子電子正離子正離子多數(shù)載流子多數(shù)載流子 少數(shù)載流子少數(shù)載流子P 型型N 型型1. 載流子的濃度差引起多子的分散載流子的濃度差引起多子的分散2. 復(fù)合使交界面構(gòu)成空間電荷區(qū)復(fù)合使交界面構(gòu)成空間電荷區(qū)( (耗盡層耗盡層) ) 空間

8、電荷區(qū)特點(diǎn)空間電荷區(qū)特點(diǎn):無載流子，無載流子， 阻止分散進(jìn)展，阻止分散進(jìn)展， 利于少子的漂移。利于少子的漂移。內(nèi)建電場(chǎng)內(nèi)建電場(chǎng)PNP 區(qū)區(qū)N 區(qū)區(qū)內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)外電場(chǎng)外電場(chǎng)使多子向外電場(chǎng)使多子向 PN 結(jié)挪動(dòng)結(jié)挪動(dòng),中和部分離子使空間電荷區(qū)變窄。中和部分離子使空間電荷區(qū)變窄。 IF限流電阻限流電阻分散運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)構(gòu)成正向電流分散運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)構(gòu)成正向電流 IF 。IF = I多子多子 I少子少子 I多多子子2. 外加反向電壓外加反向電壓(反向偏置反向偏置) reverse bias P 區(qū)區(qū)N 區(qū)區(qū)內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)外電場(chǎng)外電場(chǎng)使少子背叛外電場(chǎng)使少子背叛 PN 結(jié)挪動(dòng)，結(jié)挪動(dòng)， 空間電荷區(qū)變寬。空間

9、電荷區(qū)變寬。IRPN 結(jié)的單導(dǎo)游電性：正偏導(dǎo)通，呈小電阻，電流較大結(jié)的單導(dǎo)游電性：正偏導(dǎo)通，呈小電阻，電流較大; 反偏截止，電阻很大，電流近似為零。反偏截止，電阻很大，電流近似為零。漂移運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)構(gòu)成反向電流漂移運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)構(gòu)成反向電流 IRIR = I少子少子 0四、四、PN結(jié)的特性結(jié)的特性一一PN 結(jié)的單導(dǎo)游電性結(jié)的單導(dǎo)游電性 1. 外加正向電壓外加正向電壓(正向偏置正向偏置) 1、PN結(jié)加正向電壓結(jié)加正向電壓 當(dāng)當(dāng)P區(qū)接區(qū)接“+，N區(qū)接區(qū)接“-，稱為，稱為PN結(jié)正向偏置正偏。結(jié)正向偏置正偏。 PN結(jié)呈導(dǎo)通形狀，結(jié)呈導(dǎo)通形狀，電阻很小。電阻很小。2、PN結(jié)加反向電壓結(jié)加反向電壓 當(dāng)當(dāng)N區(qū)接區(qū)接“

10、+，P區(qū)接區(qū)接“-，稱為，稱為PN 結(jié)結(jié)反向偏置反偏。反向偏置反偏。 PN結(jié)呈截止形狀，只結(jié)呈截止形狀，只需反向飽和電流流過，需反向飽和電流流過，電阻很大。電阻很大。結(jié)論：結(jié)論：二二 PN 結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性) 1e (/STUuII反向飽和電流反向飽和電流溫度的溫度的電壓當(dāng)量電壓當(dāng)量qkTUT 電子電量電子電量玻爾茲曼玻爾茲曼常數(shù)常數(shù)當(dāng)當(dāng) T = 300(27C)：UT = 26 mVOu /VI /mA正向特性正向特性反向擊穿反向擊穿加正向電壓時(shí)加正向電壓時(shí)加反向電壓時(shí)加反向電壓時(shí)iIS(四四PN結(jié)的極間電容結(jié)的極間電容電容由兩部分組成：勢(shì)壘電容電容由兩部分組成：勢(shì)壘電容CBCB和分

11、散電容和分散電容CDCD。勢(shì)壘電容：是由空間電荷區(qū)的離子薄層構(gòu)成的。當(dāng)外加電勢(shì)壘電容：是由空間電荷區(qū)的離子薄層構(gòu)成的。當(dāng)外加電壓使壓使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)地隨之改動(dòng)，這相當(dāng)隨之改動(dòng)，這相當(dāng)PN結(jié)中存儲(chǔ)的電荷量也隨之變化，猶結(jié)中存儲(chǔ)的電荷量也隨之變化，猶如電容的充放電。如電容的充放電。分散電容：是由多子分散后，在分散電容：是由多子分散后，在PNPN結(jié)的另一側(cè)面積累而構(gòu)成的。結(jié)的另一側(cè)面積累而構(gòu)成的。因因PNPN結(jié)正偏時(shí)，由結(jié)正偏時(shí)，由N N區(qū)分散到區(qū)分散到P P區(qū)區(qū)的電子，與外電源提供的空穴相的電子，與外電源提供的空穴相復(fù)合，構(gòu)成

12、正向電流。剛分散過復(fù)合，構(gòu)成正向電流。剛分散過來的電子就堆積在來的電子就堆積在 P P 區(qū)內(nèi)緊靠區(qū)內(nèi)緊靠PNPN結(jié)的附近，構(gòu)成一定的多子濃度結(jié)的附近，構(gòu)成一定的多子濃度梯度分布曲線。梯度分布曲線。P+-N2.1 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2.2 二極管的伏安特性二極管的伏安特性2.3 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù)2.4 二極管的等效電路及運(yùn)用二極管的等效電路及運(yùn)用2.5 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管 一、半導(dǎo)體二極管的構(gòu)造和類型一、半導(dǎo)體二極管的構(gòu)造和類型構(gòu)成：構(gòu)成： PN 結(jié)結(jié) + 引線引線 + 管殼管殼 = 二極管二極管(Diode)符號(hào)：符號(hào)：D 陽極陰極分類：分類：按

13、資料分按資料分硅二極管硅二極管鍺二極管鍺二極管按構(gòu)造分按構(gòu)造分點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型面接觸型面接觸型平面型平面型點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型正極正極引線引線觸絲觸絲N 型鍺片型鍺片外殼外殼負(fù)極負(fù)極引線引線負(fù)極引線負(fù)極引線 面接觸型面接觸型N型鍺型鍺PN 結(jié)結(jié) 正極引線正極引線鋁合金鋁合金小球小球底座底座金銻金銻合金合金正極正極引線引線負(fù)極負(fù)極引線引線集成電路中平面型集成電路中平面型PNP 型支持襯底型支持襯底二、二極管的伏安特性二、二極管的伏安特性O(shè)uD /ViD /mA正向特性正向特性Uth死區(qū)死區(qū)電壓電壓iD = 0Uth = 0.5 V 0.1 V( (硅管硅管) )( (鍺管鍺管) )U UthiD 急

14、劇上升急劇上升0 U Uth UD(on) = (0.6 1) V硅管硅管 0.7 V(0.2 0.5) V鍺管鍺管 0.2 V反向特性反向特性ISU (BR)反向擊穿反向擊穿U(BR) U 0 iD = IS 0.1 A(硅硅) 幾十幾十 A (鍺鍺)U U(BR)反向電流急劇增大反向電流急劇增大 ( (反向擊穿反向擊穿) )反向擊穿類型：反向擊穿類型：電擊穿電擊穿熱擊穿熱擊穿反向擊穿緣由：反向擊穿緣由： 齊納擊穿：齊納擊穿：(Zener)反向電場(chǎng)太強(qiáng)，將電子強(qiáng)行拉出共價(jià)鍵。反向電場(chǎng)太強(qiáng)，將電子強(qiáng)行拉出共價(jià)鍵。 (擊穿電壓擊穿電壓 6 V 6 V，正溫度系數(shù)，正溫度系數(shù)) )特點(diǎn)：隨著反向電

15、流急劇添加，特點(diǎn)：隨著反向電流急劇添加，PN結(jié)的反向電壓值添加很少。結(jié)的反向電壓值添加很少。硅管的伏安特性硅管的伏安特性鍺管的伏安特性鍺管的伏安特性604020 0.02 0.040 0.4 0.82550iD / mAuD / ViD / mAuD / V0.20.4 25 50510150.010.020溫度對(duì)二極管特性的影響溫度對(duì)二極管特性的影響604020 0.0200.42550iD / mAuD / V20C90CT 升高時(shí)，升高時(shí)，UD(on)以以 (2 2.5) mV/ C 下降下降三、三、 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù)1. IF 最大整流電流最大整流電流(最大正向平均電流

16、最大正向平均電流)2. URM 最高反向任務(wù)電壓，為最高反向任務(wù)電壓，為 U(BR) / 2 3. IR 反向電流反向電流(越小單導(dǎo)游電性越好越小單導(dǎo)游電性越好)4. fM 最高任務(wù)頻率最高任務(wù)頻率(超越時(shí)單導(dǎo)游電性變差超越時(shí)單導(dǎo)游電性變差)iDuDU (BR)I FURMO1. 最大整流電流最大整流電流 IF二極管長期運(yùn)用時(shí)，允許流過二極管的最大二極管長期運(yùn)用時(shí)，允許流過二極管的最大正向平均電流。正向平均電流。2. 反向擊穿電壓反向擊穿電壓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，二極管的單導(dǎo)游電性被破壞，甚至流劇增，二極管的單導(dǎo)游電性被破壞，

17、甚至過熱而燒壞。手冊(cè)上給出的最高反向任務(wù)電過熱而燒壞。手冊(cè)上給出的最高反向任務(wù)電壓壓URUR普通是普通是UBRUBR的一半。的一半。3.反向電流反向電流 IR指二極管加反向峰值任務(wù)電壓時(shí)的反向電指二極管加反向峰值任務(wù)電壓時(shí)的反向電流。反向電流大，闡明管子的單導(dǎo)游電性流。反向電流大，闡明管子的單導(dǎo)游電性差，因此反向電流越小越好。反向電流受差，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。硅管大幾十到幾百倍。以上均是二極管的直流參數(shù)，二極管的運(yùn)用是以

18、上均是二極管的直流參數(shù)，二極管的運(yùn)用是主要利用它的單導(dǎo)游電性，主要運(yùn)用于整流、限幅、主要利用它的單導(dǎo)游電性，主要運(yùn)用于整流、限幅、維護(hù)等等。下面引見兩個(gè)交流參數(shù)。維護(hù)等等。下面引見兩個(gè)交流參數(shù)。 四、二極管的等效電路及運(yùn)用四、二極管的等效電路及運(yùn)用一、理想二極管一、理想二極管特性特性u(píng)DiD符號(hào)及符號(hào)及等效模型等效模型SS正偏導(dǎo)通，正偏導(dǎo)通，uD = 0；反偏截止，；反偏截止， iD = 0 U(BR) = 二、二極管正向壓降等效電路二、二極管正向壓降等效電路uDiDUD(on)uD = UD(on)0.7 V (Si)0.2 V (Ge)三二極管電路的分析方法三二極管電路的分析方法構(gòu)成的橋式

19、整流電路在構(gòu)成的橋式整流電路在ui = 15sin t (V) 作用下輸出作用下輸出 uO 的波形。的波形。( (按理想模型按理想模型) )Otui / V15RLD1D4D2D3uiBAuOOtuO/ V153. 參數(shù)估算參數(shù)估算1) 整流輸出電壓平均值整流輸出電壓平均值)(d)sin(21 0 OttUU UU9 . 022 2) 二極管平均電流二極管平均電流LOOD221RUII L45. 0RU3) 二極管最大反向壓二極管最大反向壓UUDR2 to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOu2uDiD = iO22U22UU2n負(fù)載電阻負(fù)載電阻RLRL中流中流過的電

20、流過的電流iOiO的平均的平均值值IOIO為為LLOORURUI9 . 0二極管組成的限幅電路：當(dāng)U0且UUR+UD時(shí)，二極管D導(dǎo)通，開封鎖合，輸出電壓U0=UD+UR。當(dāng)UUR+UC時(shí)，二極管D截止，開關(guān)斷開，輸出電壓 U0=U。波形圖如下：五、穩(wěn)壓二極管五、穩(wěn)壓二極管UIIZIZmax UZ IZ穩(wěn)穩(wěn)壓壓誤誤差差曲線越曲線越陡，電陡，電壓越穩(wěn)壓越穩(wěn)定。定。+-UZ動(dòng)態(tài)電阻：動(dòng)態(tài)電阻：ZZIUZrrz越小，穩(wěn)壓性越小，穩(wěn)壓性能越好。能越好。一、構(gòu)造一、構(gòu)造二、特性二、特性利用利用PN結(jié)的反向擊穿特性實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓作用結(jié)的反向擊穿特性實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓作用主要參數(shù)主要參數(shù)1. 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓 UZ 流過規(guī)定

21、電流時(shí)穩(wěn)壓管流過規(guī)定電流時(shí)穩(wěn)壓管 兩端的反向電壓值。兩端的反向電壓值。2. 穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流 IZ 越大穩(wěn)壓效果越好，越大穩(wěn)壓效果越好， 小于小于 Imin 時(shí)不穩(wěn)壓。時(shí)不穩(wěn)壓。3. 最大任務(wù)電流最大任務(wù)電流 IZM 最大耗散功率最大耗散功率 PZMP ZM = UZ IZM4. 動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻 rZrZ = UZ / IZ 越小穩(wěn)壓效果越好。越小穩(wěn)壓效果越好。幾幾 幾十幾十 5. 穩(wěn)定電壓溫度系數(shù)穩(wěn)定電壓溫度系數(shù) CT%100ZZT TUUC普通，普通，UZ 4 V，CTV 7 V，CTV 0 (為雪崩擊穿為雪崩擊穿)具有正溫度系數(shù)；具有正溫度系數(shù)；4 V UZ UZ時(shí)，穩(wěn)壓管DZ擊穿穩(wěn)壓

22、。流過穩(wěn)壓管的電流為： 。適中選擇參數(shù)RZ的阻值，使流過穩(wěn)壓管的電流在穩(wěn)壓管參數(shù)穩(wěn)定電流IZ和最大電流IZM之間ZZRUUI/）（U電阻的作用一是起限流作用，以維護(hù)穩(wěn)壓管；其次是當(dāng)輸入電壓或負(fù)載電流變化時(shí)，經(jīng)過該電阻上電壓降的變化，取出誤差信號(hào)以調(diào)理穩(wěn)壓管的任務(wù)電流，從而起到穩(wěn)壓作用。3.1 晶體管的構(gòu)造和類型晶體管的構(gòu)造和類型3.3 晶體管的特性曲線晶體管的特性曲線3.4 晶體三極管的主要參數(shù)晶體三極管的主要參數(shù)3.2 3.2 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3.5 溫度對(duì)晶體管參數(shù)的影響溫度對(duì)晶體管參數(shù)的影響 晶體三極管晶體三極管一、構(gòu)造、符號(hào)和分類一、構(gòu)造、符

23、號(hào)和分類NNP發(fā)射極發(fā)射極 E基極基極 B集電極集電極 C發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié) 基區(qū)基區(qū) 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū) 集電區(qū)集電區(qū)emitterbasecollectorNPN 型型PPNEBCPNP 型型ECBECB分類：分類：按資料分：按資料分： 硅管、鍺管硅管、鍺管按功率分：按功率分： 小功率管小功率管 1 W中功率管中功率管 0.5 1 W二、晶體管電流分配關(guān)系和放大作用二、晶體管電流分配關(guān)系和放大作用三極管放大的條件三極管放大的條件內(nèi)部?jī)?nèi)部條件條件發(fā)射區(qū)摻雜濃度高于集電區(qū)，集電區(qū)摻雜濃度高于基區(qū)發(fā)射區(qū)摻雜濃度高于集電區(qū)，集電區(qū)摻雜濃度高于基區(qū)基區(qū)薄且摻雜濃度低基區(qū)薄且摻雜濃度低集電結(jié)面積大集電

24、結(jié)面積大外部外部條件條件發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏一晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)一晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)1) 發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入多子電子，發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入多子電子， 構(gòu)成發(fā)射極電流構(gòu)成發(fā)射極電流 IE。I CN多數(shù)向多數(shù)向 BC 結(jié)方向分散構(gòu)成結(jié)方向分散構(gòu)成 ICN。IE少數(shù)與空穴復(fù)合，構(gòu)成少數(shù)與空穴復(fù)合，構(gòu)成 IBN 。I BN基區(qū)空基區(qū)空穴來源穴來源基極電源提供基極電源提供(IB)集電區(qū)少子漂移集電區(qū)少子漂移(ICBO)I CBOIBIBN IB + ICBO即：即：IB = IBN ICBO 2)電子到達(dá)基區(qū)后電子到達(dá)基區(qū)后( (基區(qū)空穴運(yùn)動(dòng)因濃度低而忽略基區(qū)空穴運(yùn)動(dòng)因濃度低而忽略

25、) )I CNIEI BNI CBOIB 3) 集電區(qū)搜集分散過集電區(qū)搜集分散過 來的載流子構(gòu)成集來的載流子構(gòu)成集 電極電流電極電流 ICICI C = ICN + ICBO 二晶體管的電流分配關(guān)系二晶體管的電流分配關(guān)系當(dāng)管子制成后，發(fā)射區(qū)載流子濃度、基區(qū)寬度、集當(dāng)管子制成后，發(fā)射區(qū)載流子濃度、基區(qū)寬度、集電結(jié)面積等確定，故電流的比例關(guān)系確定，即：電結(jié)面積等確定，故電流的比例關(guān)系確定，即：IB = I BN ICBO IC = ICN + ICBOBNCNII CEOBCBOBC)1(IIIII 穿透電流穿透電流CBOBCBOCIIII IE = IC + IBCEOBCIII BCEIII

26、BC II BE )1(II CEOBE )1(III 1. 滿足放大條件的三種電路滿足放大條件的三種電路uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共發(fā)射極共發(fā)射極共集電極共集電極共基極共基極三三 晶體管的放大作用晶體管的放大作用四關(guān)于四關(guān)于PNP 型晶體管型晶體管要保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，外加電要保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，外加電 源源極性應(yīng)與極性應(yīng)與NPN管相反。管相反。VCCVCC+-PPNVBBVBB+-PNN圖圖 三極管外加電源的極性三極管外加電源的極性 假設(shè)規(guī)定假設(shè)規(guī)定PNP中各極電流中各極電流IB、IC、IE的方向的方向與實(shí)踐方向一致，而電壓與實(shí)踐方向一致，而電壓UBE仍為仍

27、為b e,UCE仍為仍為c e,那么那么UBE與與UCE與實(shí)踐方與實(shí)踐方向相反。此時(shí)有向相反。此時(shí)有IB、IC、IE為正值，為正值，UBE和和UCE將為負(fù)值。將為負(fù)值。+UCEUBEIBICIEUCEUBEIBICIE+實(shí)踐方向?qū)嵺`方向規(guī)定正方向規(guī)定正方向NPN管管 PNP管管截止區(qū)截止區(qū)放大區(qū)放大區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)結(jié)的偏置結(jié)的偏置 發(fā)射結(jié)反偏發(fā)射結(jié)反偏集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)正偏集電結(jié)正偏集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏電流關(guān)系電流關(guān)系IB 、IC、IEIE= IB + IC =IB0 =IC0電位關(guān)系電位關(guān)系UB 、UC、UEUB UEUB UCUB UEUB U

28、CUB UB UEUCUB IBSIBS=ICSNPN與與PNP管的情況如下：管的情況如下：(一一)、輸入特性、輸入特性輸入輸入回路回路輸出輸出回路回路常數(shù)常數(shù) CE)(BEBuufi0CE u與二極管特性類似與二極管特性類似三、晶體管的特性曲線三、晶體管的特性曲線電流：電流：I c+I B=I E電壓：電壓：U CE=UBE -UBCiBEuBiO0CE uV 1CE u0CE uV 1CE u特性根本重合特性根本重合(電流分配關(guān)系確定電流分配關(guān)系確定)特性右移特性右移(因集電結(jié)開場(chǎng)吸引電子因集電結(jié)開場(chǎng)吸引電子)導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓 UBE(on)硅管：硅管： (0.6 0.8) V鍺管：鍺管：

29、 (0.2 0.3) V取取 0.7 V取取 0.2 V特點(diǎn)：添加特點(diǎn)：添加UCE ，曲線右移、，曲線右移、ib減小、繼續(xù)增大減小、繼續(xù)增大UCE ，曲線，曲線和和ib不變不變二、輸出特性二、輸出特性常數(shù)常數(shù) B)(CECiufiiC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321截止區(qū)：截止區(qū)： IB 0 IC = ICEO 0條件：兩個(gè)結(jié)反條件：兩個(gè)結(jié)反偏偏截止區(qū)截止區(qū)ICEO2. 飽和區(qū)：飽和區(qū)：uCE 飽和壓降飽和壓降 u BEuBE 0、u BC 0 條件：兩個(gè)結(jié)正偏條件：兩個(gè)結(jié)正偏特點(diǎn)：特點(diǎn)：IC IB臨界飽和時(shí)：臨界飽和時(shí)：

30、uCE = uBE深度飽和時(shí)：深度飽和時(shí)：0.3 V (硅管硅管)UCE(SAT)=0.1 V (鍺管鍺管)放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)飽飽和和區(qū)區(qū)ICEOiC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 43213. 放大區(qū)：放大區(qū)：CEOBCIII 放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)條件：條件： 發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏 集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏特點(diǎn)：特點(diǎn)： ICEOI B 0, UCE UBEuBE 0、u BC 0 iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321四、晶體管的主要參數(shù)四、晶體管的主要參數(shù)

31、一、電流放大系數(shù)一、電流放大系數(shù)1. 共發(fā)射極電流放大系數(shù)共發(fā)射極電流放大系數(shù) 直流電流放大系數(shù)直流電流放大系數(shù)BCCBOBCBOCBNCNIIIIIIII 交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù) BiiC普通為幾十普通為幾十 幾百幾百Q(mào)82A1030A1045. 263 80108 . 0A1010A10)65. 145. 2(63 iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 43212. 共基極電流放大系數(shù)共基極電流放大系數(shù) 11BCCECIIIII 1 普通在普通在 0.98 以上。以上。 988. 018080 二、極間反向電流二、極間反

32、向電流CB 極間反向飽和電流極間反向飽和電流 ICBO， CE 極間反向飽和電流極間反向飽和電流 穿透電流：穿透電流：ICEO。cAICBObeceAICEObICBO1、集電極和基極之間、集電極和基極之間的反向飽和電流的反向飽和電流ICEO2、集電極和發(fā)射極之、集電極和發(fā)射極之間的穿透電流間的穿透電流發(fā)射極開路發(fā)射極開路基極開路基極開路三、極限參數(shù)三、極限參數(shù)1. ICM 集電極最大允許電流，超越時(shí)集電極最大允許電流，超越時(shí) 值明顯降低。值明顯降低。2. PCM 集電極最大允許功率損耗集電極最大允許功率損耗 PC = iC uCE。iCICMU(BR)CEOuCEPCMOICEO安安全全 工工 作作 區(qū)區(qū)U(BR)CBO 發(fā)射極開路時(shí)發(fā)射極開路時(shí) C、B 極間反向擊穿電壓