電工技術(shù)_二極管和晶體管

1、14.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性共價健共價健 Si Si Si Si價電子價電子 Si Si Si Si價電子價電子這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)?？昭昭ㄗ杂呻娮幼杂呻娮?Si Si Si Sip+多多余余電電子子磷原子磷原子在常溫下即可在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮幼優(yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€失去一個電子變?yōu)殡娮幼優(yōu)檎x子正離子 Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴多子的擴散運動多子的擴散運動內(nèi)電場內(nèi)電場少子的漂移運動少子的漂移運動濃度差濃度差 擴散的結(jié)果使擴散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬。空間電荷區(qū)變寬?？臻g電荷區(qū)也稱空間電荷區(qū)也稱 PN 結(jié)結(jié) +形成空間電荷區(qū)形成空間電荷區(qū)P

2、N 結(jié)變窄結(jié)變窄 P接正、接正、N接負接負 外電場外電場IF內(nèi)電場內(nèi)電場PN+ 內(nèi)電場被加內(nèi)電場被加強，少子的漂強，少子的漂移加強，由于移加強，由于少子數(shù)量很少，少子數(shù)量很少，形成很小的反形成很小的反向電流。向電流。IR+陰極引線陰極引線陽極引線陽極引線二氧化硅保護層二氧化硅保護層P型硅型硅N型硅型硅( c ) 平面型平面型金屬觸絲金屬觸絲陽極引線陽極引線N型鍺片型鍺片陰極引線陰極引線外殼外殼( a ) 點接觸型點接觸型鋁合金小球鋁合金小球N型硅型硅陽極引線陽極引線PN結(jié)結(jié)金銻合金金銻合金底座底座陰極引線陰極引線( b ) 面接觸型面接觸型圖圖 1 12 半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和符號半導(dǎo)體二極管的

3、結(jié)構(gòu)和符號 陰極陰極陽極陽極( d ) 符號符號D反向擊穿反向擊穿電壓電壓U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+定性分析：定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)判斷二極管的工作狀態(tài)導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止 若二極管是理想的，若二極管是理想的，例例1：D6V12V3k BAUAB+例例2:mA43122D IBD16V12V3k AD2UAB+V sin18itu t UZIZIZM UZ IZ_+UIOZZ ZIUr晶體管的結(jié)構(gòu)晶體管的結(jié)構(gòu)(a)平面型；平面型； (b)合金型合金型BEP型硅型硅N型硅型硅二氧化硅保護膜二氧化硅保護膜銦球銦球N型鍺型鍺N型硅型硅CBECPP銦球銦球(a)(b)(a)NNCE

4、BPCETBIBIEIC(b)BECPPNETCBIBIEICCENNPBCEPPNBEEBRBRC晶體管電流放大的實驗電路晶體管電流放大的實驗電路 mA AVVmAICECIBIERB+UBE +UCE EBCEB3DG100符合基爾霍夫定律符合基爾霍夫定律+ UBE ICIEIB CT E B +UCE (a) NPN 型晶體管；型晶體管；+ UBE IBIEIC CT EB +UCE 電流方向和發(fā)射結(jié)與集電結(jié)的極性電流方向和發(fā)射結(jié)與集電結(jié)的極性(b) PNP 型晶體管型晶體管BECNNPEBRBECIEIBEICEICBOICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOBCCBO

5、BCBOCBECEIIIIIIII CEOBCBOBC)(1 IIIII BC CEO III ，有有忽忽略略 即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線，是管子即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線，是管子內(nèi)部載流子運動的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，內(nèi)部載流子運動的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，是分析放大電路的依據(jù)。是分析放大電路的依據(jù)。 重點討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線重點討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線共發(fā)射極電路共發(fā)射極電路輸入回路輸入回路輸出回路輸出回路mA AVVICECIBRB+UBE +UCE EBCEB3DG100常常數(shù)數(shù) CE)(BEBUUfI3DG100晶體管的晶體管的

6、輸入特性曲線輸入特性曲線O0.40.8IB/ AUBE/VUCE1V60402080常常數(shù)數(shù) B)(CECIUfI 共發(fā)射極電路共發(fā)射極電路ICEC=UCCIBRB+ UBE +UCE EBCEBIC/mAUCE/V100 A80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB =03DG100晶體管的輸出特性曲線晶體管的輸出特性曲線 在不同的在不同的 IB下，可得出不同的曲線，所以晶體管下，可得出不同的曲線，所以晶體管的的輸出特性曲線輸出特性曲線是一組曲線。是一組曲線。常常數(shù)數(shù) B)(CECIUfI 晶體管有三種工作狀態(tài)，因而晶體管有三種工作狀態(tài)，因而輸出特性曲

7、線輸出特性曲線分為分為三個工作區(qū)三個工作區(qū)3DG100晶體管的輸出特性曲線晶體管的輸出特性曲線IC/mAUCE/V100 A80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB =0對對 NPN 型管型管而言而言, 應(yīng)使應(yīng)使 UBE 0, UBC UBE。IC/mAUCE/V100 A 80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB =0對對NPN型硅管，當型硅管，當UBE0.5V時時, 即已即已開始截止開始截止, 為使晶體為使晶體管可靠截止管可靠截止 , 常使常使 UBE 0。截止時截止時, 集集電結(jié)也處于反向偏電結(jié)也處于反向

8、偏置置( (UBC 0),),此時此時, IC 0, UCE UCC 。IB = 0 的曲線以下的區(qū)域稱為截止區(qū)。的曲線以下的區(qū)域稱為截止區(qū)。IB = 0 時時, IC = ICEO( (很小很小) )。(ICEOIC/mAUCE/V100 A 80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB =0 IC UCC/RC 。 當當 UCE 0) )，晶體管工作于飽和狀態(tài)。晶體管工作于飽和狀態(tài)。晶體管三種工作狀態(tài)的電壓和電流晶體管三種工作狀態(tài)的電壓和電流(a)放大放大+ UBE 0 ICIB+UCE UBC 0+(b)截止截止IC 0 IB = 0+ UCE UC

9、C UBC 0 IB+ UCE 0 UBC 0+CCCCRUI 當晶體管飽和時，當晶體管飽和時， UCE 0，發(fā)射極與集電極之，發(fā)射極與集電極之間如同一個開關(guān)的接通，其間電阻很小；當晶體管間如同一個開關(guān)的接通，其間電阻很?。划斁w管截止時，截止時，IC 0 ，發(fā)射極與集電極之間如同一個開關(guān)，發(fā)射極與集電極之間如同一個開關(guān)的斷開，其間電阻很大，可見，的斷開，其間電阻很大，可見，晶體管除了有放大晶體管除了有放大作用外，還有開關(guān)作用。作用外，還有開關(guān)作用。 0 0.1 0.5 0.1 0.6 0.7 0.2 0.3 0.3 0.1 0.7 0.3硅管硅管( (NPN) )鍺管鍺管( (PNP) ) 可靠截止可靠截止開始截止開始截止 UBE/V UBE/VUCE/V UBE/V 截截 止止 放大放大 飽和飽和 工工 作作 狀狀 態(tài)態(tài) 管管 型型晶體管結(jié)電壓的典型值晶體管結(jié)電壓的典型值14.5.4 主要參數(shù)主要參數(shù) 表示晶體管特性的數(shù)據(jù)稱為晶體管的參數(shù)，晶表示晶體管特性的數(shù)據(jù)稱為晶體管的參