模電課程第一章

1、(1-1)模擬電子模擬電子與與數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù) (1-2)電工學(xué)電工學(xué)電工技術(shù)電工技術(shù)電子技術(shù)電子技術(shù)數(shù)字電子數(shù)字電子模擬電子模擬電子電路電路磁路磁路電工技術(shù)電工技術(shù)(1-3)模擬集成模擬集成模擬電子模擬電子半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件放大電路放大電路集成電路概述集成電路概述集成運算放大器集成運算放大器及應(yīng)用及應(yīng)用二極管二極管三極管三極管場效應(yīng)管場效應(yīng)管基本放大電路基本放大電路負反饋負反饋頻率特性正弦波電路功率放大電路電源(1-4)常用數(shù)字集成器件常用數(shù)字集成器件的應(yīng)用的應(yīng)用數(shù)字電子數(shù)字電子數(shù)字電路基本概念數(shù)字電路基本概念基本原理基本原理數(shù)字電路的基本分析數(shù)字電路的基本分析方法和設(shè)計方法方法和

2、設(shè)計方法(1-5) 第一章 半導(dǎo)體器件模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)(1-6)第一章第一章 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件(1-7)1.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識導(dǎo)體：導(dǎo)體：自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體導(dǎo)體，金屬，金屬一般都是導(dǎo)體。一般都是導(dǎo)體。絕緣體：絕緣體：有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體絕緣體，如橡，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。皮、陶瓷、塑料和石英。半導(dǎo)體：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，稱為體之間，稱為半導(dǎo)體半導(dǎo)體，如鍺、硅、砷化鎵，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。和一些硫化物、氧

3、化物等。(1-8)半導(dǎo)體特性：半導(dǎo)體特性： 外界熱和光的作用時，它的導(dǎo)電能外界熱和光的作用時，它的導(dǎo)電能力明顯變化。力明顯變化。 往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會使它的導(dǎo)電能力明顯改變。會使它的導(dǎo)電能力明顯改變。(1-9)1.1.1 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體一、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點一、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點GeSi通過一定的工藝過程，可以將半導(dǎo)體制成通過一定的工藝過程，可以將半導(dǎo)體制成晶體晶體。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（價電子）都是四個。的最外層電子（價電子）都是四個。(1-10)本征半導(dǎo)體：本

4、征半導(dǎo)體：完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成晶體點陣，每個原子都處在正四面體的中心，晶體點陣，每個原子都處在正四面體的中心，而四個其它原子位于四面體的頂點，每個原子而四個其它原子位于四面體的頂點，每個原子與其相臨的原子之間形成與其相臨的原子之間形成共價鍵共價鍵，共用一對價，共用一對價電子。電子。硅和鍺的晶硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)：體結(jié)構(gòu)：(1-11)硅和鍺的共價鍵結(jié)構(gòu)硅和鍺的共價鍵結(jié)構(gòu)共價鍵共共價鍵共用電子對用電子對+4+4表示除表示除去價電子去價電子后的原子后的原子(1-12)共價鍵中的兩個電子被緊

5、緊束縛在共價鍵中，稱為共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為束縛電子束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為，常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為自自由電子由電子，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，所以，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。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是八個，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。八個，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。共價鍵有很強的結(jié)合力，使原子規(guī)共價鍵有很強的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。則排列，形成晶體。+4+4+4+4(1-13)二、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理二、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理在絕對在絕對零零度度（

6、T=0K）和沒有外界激發(fā)時和沒有外界激發(fā)時, ,價價電子完全被共價鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒有電子完全被共價鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒有可以運動的帶電粒子（即可以運動的帶電粒子（即載流子載流子），它的導(dǎo)電），它的導(dǎo)電能力為能力為 0，相當(dāng)于絕緣體。，相當(dāng)于絕緣體。在常溫下，由于熱激發(fā)，使一些價電子獲在常溫下，由于熱激發(fā)，使一些價電子獲得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛，成為得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛，成為自由自由電子電子，同時共價鍵上留下一個空位，稱為，同時共價鍵上留下一個空位，稱為空穴空穴。1.1.載流子、自由電子和空穴載流子、自由電子和空穴(1-14)自由電子自由電子空穴空穴束縛電子束縛電子本

7、征半導(dǎo)體的兩種載流子本征半導(dǎo)體的兩種載流子(1-15)2.本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理+4+4+4+4在其它力的作用下，在其它力的作用下，空穴吸引附近的電子空穴吸引附近的電子來填補，這樣的結(jié)果來填補，這樣的結(jié)果相當(dāng)于空穴的遷移，相當(dāng)于空穴的遷移，而空穴的遷移相當(dāng)于而空穴的遷移相當(dāng)于正電荷的移動，因此正電荷的移動，因此可以認為空穴是載流可以認為空穴是載流子。子。本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即自由電子自由電子和和空穴空穴。(1-16)溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強，溫度是影

8、響半導(dǎo)體性導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強，溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個重要的外部因素，這是半導(dǎo)體的一能的一個重要的外部因素，這是半導(dǎo)體的一大特點。大特點。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：本征半導(dǎo)體中電流由兩部分組成： 1. 自由電子移動產(chǎn)生的電流。自由電子移動產(chǎn)生的電流。 2. 空穴移動產(chǎn)生的電流?？昭ㄒ苿赢a(chǎn)生的電流。(1-17)在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因是雜使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因是雜質(zhì)半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。質(zhì)半導(dǎo)體的

9、某種載流子濃度大大增加。P 型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱為稱為空穴半導(dǎo)體空穴半導(dǎo)體。N 型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱為也稱為電子半導(dǎo)體電子半導(dǎo)體。1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體(1-18)一、一、N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體自由電子自由電子 施主原子施主原子自由電子自由電子施主原子施主原子(1-19)N 型半導(dǎo)體中的載流子是什么？型半導(dǎo)體中的載流子是什么？1 1、由施主原子提供的自由電子，濃度與施主原子相同、由施主原子提供的自由電子，濃度與施主原子相同2 2、本征半導(dǎo)體中成對產(chǎn)生

10、的自由電子和空穴。、本征半導(dǎo)體中成對產(chǎn)生的自由電子和空穴。摻雜載流子濃度遠大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，摻雜載流子濃度遠大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠大于空穴濃度。自由電子稱所以，自由電子濃度遠大于空穴濃度。自由電子稱為為多數(shù)載流子多數(shù)載流子（多子多子），空穴稱為），空穴稱為少數(shù)載流子少數(shù)載流子（少少子子）。）。(1-20)二、二、P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體P 型半導(dǎo)體中空穴是多子，電子是少子型半導(dǎo)體中空穴是多子，電子是少子?？昭昭?受主原子受主原子空穴空穴受主原子受主原子(1-21)三、雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法三、雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體雜質(zhì)

11、雜質(zhì)型半導(dǎo)體多子和少子的移動都能形成電流。型半導(dǎo)體多子和少子的移動都能形成電流。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。近似認為多子與雜質(zhì)濃度相等。近似認為多子與雜質(zhì)濃度相等。(1-22)利用不同的摻雜工藝，將利用不同的摻雜工藝，將P型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N型半型半導(dǎo)體制作在同一個半導(dǎo)體硅片上，在導(dǎo)體制作在同一個半導(dǎo)體硅片上，在P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體和和N型半導(dǎo)體的交界面就形成了型半導(dǎo)體的交界面就形成了PN結(jié)結(jié)。PN結(jié)的形成過程：結(jié)的形成過程： 擴散運動擴散運動 漂移運動漂移運動1.2.1 異型半導(dǎo)體接觸現(xiàn)象異型半導(dǎo)體接觸現(xiàn)象1.2 1.2 PN結(jié)結(jié)(1-2

12、3)P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+擴散運動擴散運動擴散的結(jié)果是使空間電擴散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)越寬。荷區(qū)越寬?？臻g電荷區(qū)，空間電荷區(qū)，也稱耗盡層。也稱耗盡層。1、擴散運動、擴散運動(1-24)P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+內(nèi)電場內(nèi)電場E漂移運動漂移運動內(nèi)電場越強，漂移運動內(nèi)電場越強，漂移運動越強，而漂移運動使空越強，而漂移運動使空間電荷區(qū)變薄。間電荷區(qū)變薄。2、漂移運動、漂移運動(1-25)漂移運動漂移運動P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+擴散運動擴散運動內(nèi)電場內(nèi)電場E空間電荷區(qū)中沒有載流子。空間電荷區(qū)中沒有載流子。3、達到平衡、達到

13、平衡(1-26) 形成空間電荷區(qū)產(chǎn)生內(nèi)電場 擴散與漂移達到動態(tài)平衡形成一定寬度的PN結(jié) 多子擴散 少子漂移PN結(jié)的形成結(jié)的形成(1-27)+空間空間電荷電荷區(qū)區(qū)N型區(qū)型區(qū)P型區(qū)型區(qū)電位電位VV0(1-28)1.2.2 PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦援?dāng)當(dāng)PN結(jié)外加正向電壓時導(dǎo)通，有較大的正向電流結(jié)外加正向電壓時導(dǎo)通，有較大的正向電流流過；流過；當(dāng)當(dāng)PN結(jié)外加反向電壓時截止，僅有較小的反向電結(jié)外加反向電壓時截止，僅有較小的反向電流流過。流流過。所謂所謂PN結(jié)外加正向電壓是指結(jié)外加正向電壓是指PN結(jié)的結(jié)的P區(qū)接電源的區(qū)接電源的正極，正極，N區(qū)接電源的負極，通常稱作區(qū)接電源的負極，通常稱作PN結(jié)正向

14、偏置結(jié)正向偏置所謂所謂PN結(jié)外加反向電壓是指結(jié)外加反向電壓是指PN結(jié)的結(jié)的N區(qū)接電源的區(qū)接電源的正極，正極，P區(qū)接電源的負極，通常稱作區(qū)接電源的負極，通常稱作PN結(jié)反向偏置結(jié)反向偏置。(1-29)+RE1. PN 結(jié)正向偏置結(jié)正向偏置內(nèi)電場內(nèi)電場外電場外電場變薄變薄PN+_(1-30)2. PN 結(jié)反向偏置結(jié)反向偏置+內(nèi)電場內(nèi)電場外電場外電場變厚變厚NP+_RE(1-31)當(dāng)當(dāng)PN結(jié)外加正向電壓時。多子擴散形成正向電流。結(jié)外加正向電壓時。多子擴散形成正向電流。PN結(jié)導(dǎo)通，有較大的正向電流流過；結(jié)導(dǎo)通，有較大的正向電流流過；當(dāng)當(dāng)PN結(jié)外加反向電壓時。少子漂移形成很小的反結(jié)外加反向電壓時。少子漂移

15、形成很小的反向電流，向電流，PN結(jié)截止。結(jié)截止。PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕航Y(jié)的單向?qū)щ娦裕?1-32)PN結(jié)的伏安特性曲線結(jié)的伏安特性曲線正向特性：正向電壓與電流指數(shù)關(guān)系反向截止特性：1eIUiTuSISi反向擊穿特性(1-33)1.2.3反向擊穿特性反向擊穿特性 當(dāng)當(dāng)PN結(jié)兩端外加的反向電壓增加至一定值結(jié)兩端外加的反向電壓增加至一定值后，流過后，流過PN結(jié)的反向電流急劇增加，此現(xiàn)結(jié)的反向電流急劇增加，此現(xiàn)象稱為象稱為PN結(jié)的反向擊穿。結(jié)的反向擊穿。 PN結(jié)的反向擊穿按照其擊穿機理的不同，結(jié)的反向擊穿按照其擊穿機理的不同，可分為可分為雪崩擊穿雪崩擊穿和和齊納擊穿齊納擊穿兩種。兩種。(1-34)PN結(jié)

16、的電容效應(yīng)根據(jù)產(chǎn)生機理不同可分為： 勢壘電容勢壘電容CT和和擴散電容擴散電容CD。勢壘電容：勢壘電容：由阻擋層的空間電荷引起的，當(dāng)外電由阻擋層的空間電荷引起的，當(dāng)外電壓變化時，就會引起積累在阻擋層的空間電荷的壓變化時，就會引起積累在阻擋層的空間電荷的變化，這樣所表現(xiàn)出的電容是變化，這樣所表現(xiàn)出的電容是勢壘電容勢壘電容。勢壘電容：耗盡層寬窄變化所等效的電容1.2.4 PN結(jié)電容效應(yīng)結(jié)電容效應(yīng)(1-35)擴散電容：PN結(jié)外加正偏電壓變化時，多子在擴散過程中引起電荷積累產(chǎn)生的。 P+-N勢壘電容勢壘電容在正向和反向偏置時均不能忽略。而反在正向和反向偏置時均不能忽略。而反向偏置時，由于載流子數(shù)目很少，

17、擴散電容可忽向偏置時，由于載流子數(shù)目很少，擴散電容可忽略略PN結(jié)的結(jié)電容為勢壘電容和擴散電容之和(1-36)二極管是由一個單向?qū)щ姷亩O管是由一個單向?qū)щ姷腜N結(jié)構(gòu)成。結(jié)構(gòu)成。實物如圖實物如圖:1.2.5 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管(1-37)一、基本結(jié)構(gòu)一、基本結(jié)構(gòu)PN 結(jié)加上管殼和引線，就成為半導(dǎo)體二極管。結(jié)加上管殼和引線，就成為半導(dǎo)體二極管。引線引線外殼線外殼線觸絲線觸絲線基片基片點接觸型點接觸型PN結(jié)結(jié)面接觸型面接觸型PN二極管的電路符號：二極管的電路符號：(1-38) 二、伏安特性二、伏安特性UI死區(qū)電壓死區(qū)電壓 硅管硅管0.6V,鍺管鍺管0.2V。導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降: : 硅硅管管0.

18、60.7V,鍺鍺管管0.20.3V。反向擊穿反向擊穿電壓電壓UBR電流方程電流方程)1(TUuseIi(1-39)溫度特性：隨著環(huán)境溫度的增加，二極管的正向特性曲線溫度特性：隨著環(huán)境溫度的增加，二極管的正向特性曲線將左移，反向特性曲線將下移。將左移，反向特性曲線將下移。(1-40)三、主要參數(shù)三、主要參數(shù)1. 最大整流電流最大整流電流 IF二極管長期使用時，允許流過二極管的最大二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。正向平均電流。2.最高反向工作電壓最高反向工作電壓UR二極管工作時允許外加的最大反向電壓值。二極管工作時允許外加的最大反向電壓值。超過此值時，二極管有可能因反向擊穿而損

19、超過此值時，二極管有可能因反向擊穿而損壞。手冊上給出的最高反向工作電壓壞。手冊上給出的最高反向工作電壓UR一一般是擊穿電壓般是擊穿電壓U（BR）的一半。的一半。(1-41)3. 反向電流反向電流 IR指二極管加反向工作電壓時的反向電流。反向電流大，指二極管加反向工作電壓時的反向電流。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反向電流較小，鍺管的反向電流要比硅管大幾十到幾百倍。倍。4 最高

20、工作頻率最高工作頻率fM 指二極管正常工作時的上限頻率值，它的大小與二極管指二極管正常工作時的上限頻率值，它的大小與二極管的結(jié)電容有關(guān)，若超過此值，二極管的單向?qū)щ娦詴艿慕Y(jié)電容有關(guān)，若超過此值，二極管的單向?qū)щ娦詴艿接绊?。到影響? 直流電阻直流電阻RD(1-42)6. 微變電阻微變電阻 rDiDuDIDUDQ iD uDrD 是二極管特性曲線上工是二極管特性曲線上工作點作點Q 附近電壓的變化與附近電壓的變化與電流的變化之比：電流的變化之比：DDDiur顯然，顯然，rD是對是對Q附近的微小附近的微小變化區(qū)域內(nèi)的電阻。變化區(qū)域內(nèi)的電阻。(1-43)u二極管電路分析舉例 【例1-1】電路如圖所

21、示，假設(shè)圖中的二極管是理想的，正向正向?qū)▔航禐閷?dǎo)通壓降為0.7V，判斷二極管是否導(dǎo)通，并求出相應(yīng)的輸出電壓。解：解：二極管二極管D導(dǎo)通，輸出電壓導(dǎo)通，輸出電壓 2.3 V 二極管二極管D截止，輸出電壓截止，輸出電壓5V(1-44)【例【例1-2】電路如圖所示，假設(shè)二極管的正向?qū)▔航禐椤侩娐啡鐖D所示，假設(shè)二極管的正向?qū)▔航禐?.7V，輸入電壓，輸入電壓 是幅值為是幅值為6V的正弦電壓，試分析電路的的正弦電壓，試分析電路的工作原理，并畫出工作原理，并畫出 和和 的波形。的波形。uiuOui(1-45)1.2.6 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓特性及符號：穩(wěn)壓特性及符號：陽極 陰極(b) 伏安特性伏

22、安特性(a) 符號符號(1-46)（3）電壓溫度系數(shù)電壓溫度系數(shù) U（%/）（5）額定功耗）額定功耗maxZZZMIUP穩(wěn)壓二極管的參數(shù)穩(wěn)壓二極管的參數(shù):（1）穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓 UZ（2）穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流IZ、最大、最小穩(wěn)定電流最大、最小穩(wěn)定電流Izmax、Izmin。 穩(wěn)壓值受溫度變化影響的系數(shù)。穩(wěn)壓值受溫度變化影響的系數(shù)。（4）動態(tài)電阻）動態(tài)電阻ZZIUZr(1-47)穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用舉例穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用舉例uoiZDZRiLiuiRL5mA 20mA, V,50minmaxzzzWIIU穩(wěn)壓管的技術(shù)參數(shù)穩(wěn)壓管的技術(shù)參數(shù):k10LR負載電阻負載電阻 。要求要求當(dāng)輸入電壓由正常值發(fā)當(dāng)輸入電壓

23、由正常值發(fā)生生 20%波動時，負載電壓基本不變。波動時，負載電壓基本不變。解：令輸入電壓達到上限時，流過穩(wěn)壓管的電解：令輸入電壓達到上限時，流過穩(wěn)壓管的電流為流為Izmax 。求：求：電阻電阻R和輸入電壓和輸入電壓 ui 的正常值。的正常值。mA25maxLZWzRUIi102521RUiRu.zWi方程方程1(1-48)令輸入電壓降到下限令輸入電壓降到下限時，流過穩(wěn)壓管的電時，流過穩(wěn)壓管的電流為流為Izmin 。mA10minLZWzRUIi101080RUiRu.zWi方程方程2uoiZDZRiLiuiRL聯(lián)立方程聯(lián)立方程1、2，可解得：，可解得：k50V7518.R,.ui(1-49)1

24、.2.71.2.7二極管的應(yīng)用二極管的應(yīng)用二極管的應(yīng)用是主要利用它的單向?qū)щ娦?，主二極管的應(yīng)用是主要利用它的單向?qū)щ娦裕饕獞?yīng)用于整流、限幅、保護等等要應(yīng)用于整流、限幅、保護等等一、限幅電路并聯(lián)上限幅電路/并聯(lián)下限幅電路串聯(lián)上限幅電路/串聯(lián)下限幅電路雙向限幅電路二、門電路(1-50)一、發(fā)光二極管一、發(fā)光二極管有正向電流流過有正向電流流過時，發(fā)出一定波長時，發(fā)出一定波長范圍的光，目前的范圍的光，目前的發(fā)光管可以發(fā)出從發(fā)光管可以發(fā)出從紅外到可見波段的紅外到可見波段的光，它的電特性與光，它的電特性與一般二極管類似。一般二極管類似。1.2.8 其他類型二極管其他類型二極管(1-51)反向電流隨光照強

25、度的增加而上升。反向電流隨光照強度的增加而上升。IU照度增加照度增加二、光電二極管二、光電二極管(1-52)1.3 雙極型晶體管雙極型晶體管(a)、(b)小功率管 (c)中功率管 (d)大功率管圖2-3 晶體管的常見外形 利用不同的摻雜方式在同一塊硅片上，制造出含兩個利用不同的摻雜方式在同一塊硅片上，制造出含兩個PN結(jié)結(jié)的三個摻雜區(qū)，就構(gòu)成了半導(dǎo)體三極管。又稱為雙極型晶體的三個摻雜區(qū)，就構(gòu)成了半導(dǎo)體三極管。又稱為雙極型晶體管。管。(1-53)1.3.1 基本結(jié)構(gòu)及類型基本結(jié)構(gòu)及類型(a)結(jié)構(gòu)示意圖 (b)符號NPN型晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖及符號 (1-54)(a)結(jié)構(gòu)示意圖 (b)符號 PNP型晶

26、體管的結(jié)構(gòu)示意圖及符號 (1-55)1.3.2 三極管三種連接方式三極管三種連接方式1、外部條件、外部條件： 發(fā)射結(jié)正向偏置; 集電結(jié)反向偏置1.3.3 三極管放大作用三極管放大作用BJT的三種組態(tài)的三種組態(tài)(1-56) 2、內(nèi)部、內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點： 發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高； 集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大；集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大； 基區(qū)很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且基區(qū)很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低。摻雜濃度最低。管芯結(jié)構(gòu)剖面圖管芯結(jié)構(gòu)剖面圖(1-57)1晶體管內(nèi)部載流子的運動晶體管內(nèi)部載流子的運動（1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)大量注入電

27、子（2）電子在基區(qū)復(fù)合和進一步擴散（3）集電區(qū)大量收集電子(1-58)EC集電結(jié)反偏，集電結(jié)反偏，有少子形成的有少子形成的反向電流反向電流ICBOIC=ICN+ICBO從發(fā)射區(qū)從發(fā)射區(qū)擴散來的，擴散來的，被集電區(qū)被集電區(qū)收集的電收集的電子形成的子形成的電流電流ICN2. 電流分配電流分配(1-59)IB=IBN-ICBOIE= IEN+IEP IEN =ICN+IBNIE=IB+ IC2. 電流分配電流分配(1-60)共發(fā)射極直流共發(fā)射極直流電流放大倍數(shù)：電流放大倍數(shù)：BCII1共基極直流共基極直流電流放大倍數(shù)：電流放大倍數(shù)：EC IIIIENCN則有(1-11)(1-61)輸入特性曲線是指當(dāng)

28、晶體管集-射之間電壓一定的情況下，輸入回路的基極電流與基-射電壓之間的關(guān)系曲線，可以表示為：輸出特性曲線是指當(dāng)晶體管基極電流一定的情況下，輸出回路的集電極電流與集-射電壓之間的關(guān)系曲線，可以表示為： 1.3.4 三極管的特性曲線三極管的特性曲線ufUiBEBCE常數(shù)ufIiCECB常數(shù)(1-62)ICmA AVVUCEUBERBIBECEBNPN型共發(fā)射極電路型共發(fā)射極電路(1-63)一、一、輸入特性輸入特性UCE 1VIB( A)UBE(V)204060800.40.8工作壓降工作壓降: 硅管硅管UBE 0.60.7V,鍺管鍺管UBE 0.20.3V。UCE=0VUCE =0.5V 死區(qū)電死

29、區(qū)電壓，硅管壓，硅管0.5V，鍺，鍺管管0.2V。(1-64)IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A截止區(qū)截止區(qū):UBEIC，UCE 0.3V稱為飽和區(qū)。稱為飽和區(qū)。二、二、輸出特性輸出特性(1-67)u晶體管的輸出特性曲線，分為三個工作區(qū)：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。（1）截止區(qū)：晶體管的發(fā)射結(jié)處于反偏或者零偏，集電結(jié)處于反偏時，該晶體管工作在截止區(qū)。（2）放大區(qū)：晶體管的發(fā)射結(jié)處于正偏，集電結(jié)處于反偏時，該晶體管工作在放大區(qū)。（3）飽和區(qū)：晶體管的發(fā)射結(jié)處于正偏，集電結(jié)也處于正偏時，該晶體管工作在飽和區(qū)；當(dāng)晶體管的發(fā)射結(jié)處于正偏，集電結(jié)處于零偏時，該晶體管工作在臨界飽和狀態(tài)。(1-68)【例【例2】測得三只晶體管的直流電位如圖】測得三只晶體管的直流電位如圖(a)、(b)、(c)所示，試判斷它們的工作狀態(tài)。所示，試判斷它們的工作狀態(tài)。(1-69)共射共射直流電流放大倍數(shù)直流電流放大倍數(shù)：BCII_交流電流放大倍數(shù)交流電流放大倍數(shù)為：為：BIIC1. 電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)1.3.5 主要參數(shù)主要參數(shù)共基直流電流放大系數(shù)：共基直流電流放大系數(shù)：共基交流電流放大系數(shù)共基交流電流放大系數(shù)IIECiiEC(1-70)例：例：UCE=6V