第1章半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)

1、第第1 1章章 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件1.1概述概述1.2半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管小小 結(jié)結(jié)1.3雙極型晶體三極管雙極型晶體三極管1.4場效應(yīng)管場效應(yīng)管 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)1.1.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體1.1.3PN結(jié)結(jié) 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)1.1.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體半導(dǎo)體 導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)。導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)。本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 純凈的具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。

2、如純凈的具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。如硅硅(Si)(Si)、鍺、鍺(Ge(Ge) )單晶體。單晶體。 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)硅硅( (鍺鍺) )的原子結(jié)構(gòu)的原子結(jié)構(gòu)簡化模型簡化模型硅硅( (鍺鍺) )的共價鍵結(jié)構(gòu)的共價鍵結(jié)構(gòu)價電子價電子自自由由電電子子空空穴穴空穴可在共空穴可在共價鍵內(nèi)移動價鍵內(nèi)移動共價鍵共價鍵本征半導(dǎo)體有兩種載流子，即自由電子和空穴均參與本征半導(dǎo)體有兩種載流子，即自由電子和空穴均參與導(dǎo)電，這是半導(dǎo)體導(dǎo)電的特殊性質(zhì)。導(dǎo)電，這是半導(dǎo)體導(dǎo)電的特殊性質(zhì)。 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)自由電子在運動的過程中如果與空穴相自由電子

3、在運動的過程中如果與空穴相遇就會填補空穴，使兩者同時消失，這種現(xiàn)遇就會填補空穴，使兩者同時消失，這種現(xiàn)象稱為復(fù)合。象稱為復(fù)合。在一定的溫度下，本征激發(fā)所產(chǎn)生的自由電在一定的溫度下，本征激發(fā)所產(chǎn)生的自由電子與空穴對，與復(fù)合的自由電子與空穴對數(shù)目相子與空穴對，與復(fù)合的自由電子與空穴對數(shù)目相等，就達(dá)到動態(tài)平衡。等，就達(dá)到動態(tài)平衡。半導(dǎo)體在熱激發(fā)下產(chǎn)生自由電子和空穴半導(dǎo)體在熱激發(fā)下產(chǎn)生自由電子和空穴對的現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。對的現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 結(jié)論結(jié)論：1. 本征半導(dǎo)體中電子空穴成對出現(xiàn)，且數(shù)量少；本征半導(dǎo)體中電子空穴成對出現(xiàn)，且數(shù)量少； 2

4、. 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)電能力弱，并與溫度有關(guān)本征半導(dǎo)體導(dǎo)電能力弱，并與溫度有關(guān)。 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體一、一、N 型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和 P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N 型型(Negative)+5+4+4+4+4+4磷原子磷原子自由電子自由電子電子電子為為多多數(shù)載流數(shù)載流子子空穴空穴為為少少數(shù)載流數(shù)載流子子載流子數(shù)載流子數(shù) 電子數(shù)電子數(shù) 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)P 型型( (P Positive)ositive)+3+

5、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) 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)二、雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電作用二、雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電作用IIPINI = IP + INN 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 I INP 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 I IP 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)三、三、P 型與型與N 型半導(dǎo)體的簡化示意圖型半導(dǎo)體的簡化示意圖負(fù)離子負(fù)離子多數(shù)載流子多數(shù)載流子少數(shù)載流子少數(shù)載流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 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技

6、術(shù)術(shù)1.1.3 PN 1.1.3 PN 結(jié)結(jié)一、一、PN 結(jié)結(jié)( (PN Junction) )的形成的形成1. 載流子的載流子的濃度差濃度差引起多子的引起多子的擴(kuò)散擴(kuò)散2. 復(fù)合使交界面復(fù)合使交界面形成空間電荷區(qū)形成空間電荷區(qū)( (耗盡層耗盡層) ) 空間電荷區(qū)特點空間電荷區(qū)特點:無載流子，無載流子， 阻止擴(kuò)散進(jìn)行，阻止擴(kuò)散進(jìn)行， 利于少子的漂移。利于少子的漂移。內(nèi)電場內(nèi)電場3. 擴(kuò)散運動和漂移運動達(dá)到動態(tài)平衡，形成擴(kuò)散運動和漂移運動達(dá)到動態(tài)平衡，形成PN結(jié)結(jié)。 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)P 區(qū)區(qū)N 區(qū)區(qū)內(nèi)電場內(nèi)電場外電場外電場外電場使多子向外電場使多子向 P

7、N 結(jié)移動結(jié)移動,中和部分離子中和部分離子使空間電荷區(qū)變窄。使空間電荷區(qū)變窄。 IF限流電阻限流電阻擴(kuò)散運動加強(qiáng)形成正向電流擴(kuò)散運動加強(qiáng)形成正向電流 IF二、二、PN 結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?. 外加外加正向正向電壓電壓( (正向偏置正向偏置) ) forward bias 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)2. 外加外加反向反向電壓電壓( (反向偏置反向偏置) ) reverse bias P 區(qū)區(qū)N 區(qū)區(qū)內(nèi)電場內(nèi)電場外電場外電場外電場使少子背離外電場使少子背離 PN 結(jié)移動，結(jié)移動， 空間電荷區(qū)變寬?？臻g電荷區(qū)變寬。IRPN 結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦裕和饧?/p>

8、正向電壓時處于導(dǎo)通狀態(tài)，外加：外加正向電壓時處于導(dǎo)通狀態(tài)，外加反向電壓時處于截止?fàn)顟B(tài)。反向電壓時處于截止?fàn)顟B(tài)。漂移運動加強(qiáng)形成反向電流漂移運動加強(qiáng)形成反向電流 IRIR = I少子少子 0 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)三、三、PN 結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性) 1e (/STUuII反向飽反向飽和電流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( (27 C) )：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加正向電壓時加反向電壓時加反向電壓時iIS 電電 子子 技

9、技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)1.2.1 二極管的結(jié)構(gòu)和類二極管的結(jié)構(gòu)和類型型1.2.2 二極管的伏安特性二極管的伏安特性1.2.3 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù)1.2.4 二極管常用電路模二極管常用電路模型型1.2.5 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管1.2.6 二極管的應(yīng)用舉例二極管的應(yīng)用舉例 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)1.2.1 二極管的結(jié)構(gòu)和類型二極管的結(jié)構(gòu)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：符號：A ( (anode) )C ( (cathode) )分類：分類：按材料分按材料分

10、硅二極管硅二極管鍺二極管鍺二極管按結(jié)構(gòu)分按結(jié)構(gòu)分點接觸型點接觸型面接觸型面接觸型平面型平面型 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)點接觸型點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 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)1.2.2 二極管的伏安特性二極管的伏安

11、特性一、一、PN 結(jié)的電流方程結(jié)的電流方程)1e (/SDD TUuIi反向飽反向飽和電流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 = 300K( (27 C) )：UT = 26 mV 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)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 急劇上升急劇上升0 U Uth UD(on) = (0.6 0.8) V 硅管硅管 0.7 V(

12、0.2 0.4) V鍺管鍺管 0.3 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 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) ) 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)反向擊穿類型：反向擊穿類型：電擊穿電擊穿熱擊穿熱擊穿擊穿機(jī)理擊穿機(jī)理： 齊納擊穿齊納擊穿：( (Zener) )在高摻雜的情況下，因耗盡層寬度很小，不大的反向電壓在高摻雜的情況下，因耗盡層寬度很小，不大的反向電壓就可在耗盡層形成很強(qiáng)的電場，而直接破壞共價鍵，使價就可在耗盡層形成很強(qiáng)的電場，而直接破壞共價鍵，使價電子脫離共價鍵束縛，產(chǎn)生電子電

13、子脫離共價鍵束縛，產(chǎn)生電子-空穴對，致使電流急劇空穴對，致使電流急劇增大，這種擊穿稱為齊納擊穿。增大，這種擊穿稱為齊納擊穿。 ( (擊穿電壓擊穿電壓 7V，正溫度系數(shù)，正溫度系數(shù)) )擊穿電壓在擊穿電壓在 6 V 左右時，溫度系數(shù)趨近零。左右時，溫度系數(shù)趨近零。 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)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 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)

14、溫度對二極管特性的影響溫度對二極管特性的影響604020 0.0200.42550iD / mAuD / V20 C90 C在室溫附近，溫度每升高在室溫附近，溫度每升高1 C ，正向壓降減小，正向壓降減小(2 2.5) mV。溫度每升高溫度每升高10 C ，反向電流約增大一倍。，反向電流約增大一倍?？梢?，二極管的特性對溫度很敏感?？梢?，二極管的特性對溫度很敏感。 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)1.2.3 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( (最大正向平均電流最大正向平均電流) )2. URM 最高反向工作電壓最高反向工作電壓，為為

15、 U(BR) / 2 3. IR 反向電流反向電流( (越小單向?qū)щ娦栽胶迷叫蜗驅(qū)щ娦栽胶? )4. fM 最高工作頻率最高工作頻率( (超過時單向?qū)щ娦宰儾畛^時單向?qū)щ娦宰儾? )iDuDU (BR)I FURMO 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)影響工作頻率的原因影響工作頻率的原因 PN 結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng) 結(jié)論：結(jié)論：1. 低頻低頻時，因結(jié)電容很小，對時，因結(jié)電容很小，對 PN 結(jié)影響很小。結(jié)影響很小。 高頻高頻時，因容抗減小，使時，因容抗減小，使結(jié)電容分流結(jié)電容分流，導(dǎo)致導(dǎo)致單向單向 導(dǎo)電性變差。導(dǎo)電性變差。2. 結(jié)面積小時結(jié)電容小，工作頻率高。結(jié)面

16、積小時結(jié)電容小，工作頻率高。 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)1.2.4 二極管的常用電路模型二極管的常用電路模型一、理想二極管模型一、理想二極管模型特性特性uDiD符號及符號及等效模型等效模型SS表明二極管導(dǎo)通時正向壓降為零，截止時反向電流表明二極管導(dǎo)通時正向壓降為零，截止時反向電流為零。為零。 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)二、二極管的恒壓降模型二、二極管的恒壓降模型uDiDUD(on)uD = UD(on)0.7 V (Si)0.3 V (Ge)表明二極管導(dǎo)通時正向壓降為一個常量，表明二極管導(dǎo)通時正向壓降為一個常量，截止時反向電流為零

17、。截止時反向電流為零。 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)三、二極管的折線近似模型三、二極管的折線近似模型uDiDUD(on)UIIUr D斜率斜率1/ rDrDUD(on) 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)例一：例一：電路如圖所示，二極管導(dǎo)通電壓電路如圖所示，二極管導(dǎo)通電壓U UD D約為約為0.7V0.7V。試分別估算開關(guān)斷開和閉合時輸出電壓的數(shù)值。試分別估算開關(guān)斷開和閉合時輸出電壓的數(shù)值。分析：分析：開關(guān)斷開時，D正向?qū)?，UO5.3V開關(guān)閉合時，D反向截止，UO0V 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)例二：例二：

18、分析圖示各電路的輸出電壓值，設(shè)二極管導(dǎo)分析圖示各電路的輸出電壓值，設(shè)二極管導(dǎo)通電壓通電壓UD=0.7V。UO1=1.3VUO2=0VUO3=1.3VUO4=2VUO5=1.3VUO1= 2V 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體二極管的型號半導(dǎo)體二極管的型號(補充補充) 國家標(biāo)準(zhǔn)對半導(dǎo)體器件型號的命名舉例如下：國家標(biāo)準(zhǔn)對半導(dǎo)體器件型號的命名舉例如下： 2 A P 9 用數(shù)字代表同類型器件的不同型號用數(shù)字代表同類型器件的不同型號 用字母代表器件的類型，用字母代表器件的類型，P代表普通管代表普通管 用字母代表器件的材料，用字母代表器件的材料，A代表代表N型型Ge B代

19、表代表P型型Ge，C代表代表N型型Si，D代表代表N型型Si 2代表二極管，代表二極管，3代表三極管代表三極管 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)1.2.5 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管一、伏安特性一、伏安特性符號符號工作條件：工作條件：反向擊穿反向擊穿iZ /mAuZ/VOUZ IZmin IZmax UZ IZ IZ穩(wěn)壓二極管是一種硅材料制成的面接觸型晶體二極管，簡稱穩(wěn)壓穩(wěn)壓二極管是一種硅材料制成的面接觸型晶體二極管，簡稱穩(wěn)壓管。穩(wěn)壓管在反向擊穿時，在一定的電流范圍內(nèi)，端電壓幾乎不管。穩(wěn)壓管在反向擊穿時，在一定的電流范圍內(nèi)，端電壓幾乎不變，表現(xiàn)出穩(wěn)壓特性，因而廣泛用于穩(wěn)壓電

20、源與限幅電路之中。變，表現(xiàn)出穩(wěn)壓特性，因而廣泛用于穩(wěn)壓電源與限幅電路之中。 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)二、主要參數(shù)二、主要參數(shù)1. 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓 UZ：是在規(guī)定電流下穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓。是在規(guī)定電流下穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓。2. 穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流 IZ：是穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)下的參考電流，是穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)下的參考電流，電流低于此值時穩(wěn)壓效果變壞，甚至根本不穩(wěn)壓。只要不超電流低于此值時穩(wěn)壓效果變壞，甚至根本不穩(wěn)壓。只要不超過穩(wěn)壓管的額定功率，電流愈大，穩(wěn)壓效果愈好。過穩(wěn)壓管的額定功率，電流愈大，穩(wěn)壓效果愈好。3. 最大工作電流最大工作電流 IZM 最大耗

21、散功率最大耗散功率 PZMP ZM = UZ IZM4. 動態(tài)電阻動態(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 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)5. 穩(wěn)定電壓溫度系數(shù)穩(wěn)定電壓溫度系數(shù) CT%100ZZT TUUC一般，一般，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 7 V，CTV 很小。很小。 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)例一：例一：已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值UZ=6V，穩(wěn)定電流的最小，穩(wěn)定電流的最小值值I

22、Zmin=5mA。求圖示電路中。求圖示電路中UO1和和UO2各為多少伏？各為多少伏？分析：分析：UO1=6VUO2=5V 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)例二：例二：在圖示穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓在圖示穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓U UZ Z=6V=6V，最小穩(wěn)定電流，最小穩(wěn)定電流I Izminzmin=5mA=5mA，最大穩(wěn)定電流，最大穩(wěn)定電流I Izmaxzmax=25mA=25mA；負(fù)載電阻負(fù)載電阻R RL L=600=600。求解限流電阻。求解限流電阻R R的取值范圍。的取值范圍。分析：分析：由由KCLLDRIIIZLZZIDRURUU

23、IZ而而mAImAZD255故故267114R 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)補充：補充： 發(fā)光二極管與光敏二極管發(fā)光二極管與光敏二極管一、發(fā)光二極管一、發(fā)光二極管 LED ( (Light Emitting Diode) )1. 符號和特性符號和特性工作條件：工作條件：正向偏置正向偏置一般工作電流幾十一般工作電流幾十 mA， 導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓 (1 2) V符號符號u /Vi /mAO2特性特性 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)2. 主要參數(shù)主要參數(shù)電學(xué)參數(shù)：電學(xué)參數(shù)：I FM ，U(BR) ，IR光學(xué)參數(shù)：光學(xué)參數(shù)：峰值波長峰值波長 P

24、，亮度亮度 L，光通量光通量 發(fā)光類型：發(fā)光類型： 可見光：可見光：紅、黃、綠紅、黃、綠顯示類型：顯示類型： 普通普通 LED ，不可見光：不可見光：紅外光紅外光點陣點陣 LED七段七段 LED , 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)二、光敏二極管二、光敏二極管1符號和特性符號和特性符號符號特性特性uiO暗電流暗電流E = 200 lxE = 400 lx工作條件：工作條件：反向偏置反向偏置2. 主要參數(shù)主要參數(shù)電學(xué)參數(shù)：電學(xué)參數(shù)：暗電流，光電流，最高工作范圍暗電流，光電流，最高工作范圍光學(xué)參數(shù)：光學(xué)參數(shù)：光譜

25、范圍，靈敏度，峰值波長光譜范圍，靈敏度，峰值波長實物照片實物照片 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)例例1 1：已知已知u ui i是幅值為是幅值為10V10V的正弦信號，試畫出的正弦信號，試畫出u ui i和和u uo o的波形。設(shè)二極管正向?qū)妷嚎珊雎圆挥?。的波形。設(shè)二極管正向?qū)妷嚎珊雎圆挥嫛?.2.6 二極管應(yīng)用舉例二極管應(yīng)用舉例 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)例例2 2：已知已知u ui i是幅值為是幅值為5V5V的正弦信號，試畫出的正弦信號，試畫出u ui i和和u uo o的波形。設(shè)二極管正向?qū)妷旱牟ㄐ?。設(shè)二極管正向?qū)?/p>

26、電壓U UD D=0.7V=0.7V。3.7-3.7 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)例例3：電路如圖所示，其輸入電壓電路如圖所示，其輸入電壓uI1和和uI2的波形的波形如圖，二極管導(dǎo)通電壓如圖，二極管導(dǎo)通電壓UD=0.7V。試畫出輸出電。試畫出輸出電壓壓uo的波形，并標(biāo)出幅值。的波形，并標(biāo)出幅值。Uo/Vt013.7 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)思考：思考：已知電路中穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓已知電路中穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓U UZ Z=6V=6V，最小穩(wěn)定電流最小穩(wěn)定電流I IZminZmin=5mA=5mA，最大穩(wěn)定電流，最大穩(wěn)定電流I Izmax

27、zmax=25mA=25mA。（1 1）分別計算）分別計算U UI I為為10V10V、15V15V、35V35V三種情況下三種情況下輸出電壓輸出電壓U UO O的值。的值。（2 2）若）若U UI I=35V=35V時負(fù)載開路，則會出現(xiàn)什么現(xiàn)時負(fù)載開路，則會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？象？為什么？ 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)思考：思考：現(xiàn)有兩只穩(wěn)壓管，它們的穩(wěn)定電壓分別為現(xiàn)有兩只穩(wěn)壓管，它們的穩(wěn)定電壓分別為和，正向?qū)妷簽楹?，正向?qū)妷簽?7V。試問：。試問：（）若將它們串聯(lián)相接，則可得到幾種穩(wěn)壓值？（）若將它們串聯(lián)相接，則可得到幾種穩(wěn)壓值？各為多少？各為多少？

28、（）若將它們并聯(lián)相接，則又可得到幾種穩(wěn)壓（）若將它們并聯(lián)相接，則又可得到幾種穩(wěn)壓值？各為多少？值？各為多少？ 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)思考：思考：在圖示電路中，發(fā)光二極管導(dǎo)通電壓在圖示電路中，發(fā)光二極管導(dǎo)通電壓D=1.5V，正向電流在，正向電流在5 15mA時才能正常時才能正常工作。試問：工作。試問：（）開關(guān)在什么位置時發(fā)光二極管才能（）開關(guān)在什么位置時發(fā)光二極管才能發(fā)光？發(fā)光？（）的取值范圍是多少？（）的取值范圍是多少？ 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)思考：思考：電路如圖所示，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓電路如圖所示，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ=3

29、V，的取值合適，的取值合適，uI的波形如圖的波形如圖(c)所示。試分別畫所示。試分別畫出出uO1和和uO2的波形。的波形。 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)1.3.1 BJT的結(jié)構(gòu)及類型的結(jié)構(gòu)及類型1.3.2 BJT的電流放大作用的電流放大作用1.3.3 BJT的特性曲線的特性曲線1.3.4 BJT的主要參數(shù)的主要參數(shù)1.3.5 溫度對溫度對BJT的特性及參數(shù)的影響的特性及參數(shù)的影響( (Semiconductor Transistor) )晶體管的應(yīng)用舉例晶體管的應(yīng)用舉例 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)1.3.1 BJT的結(jié)構(gòu)及類型的結(jié)構(gòu)

30、及類型（Bipolar Junction Transistor）一、結(jié)構(gòu)與符號一、結(jié)構(gòu)與符號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 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)二、分類二、分類按材料分：按材料分： 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 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)1.3.2 BJT的電流放大作用的電流放大作用1.

31、晶體管放大的條件晶體管放大的條件內(nèi)部內(nèi)部條件條件發(fā)射區(qū)摻雜濃度很高發(fā)射區(qū)摻雜濃度很高基區(qū)很薄且摻雜濃度很低基區(qū)很薄且摻雜濃度很低集電結(jié)面積大集電結(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2. 晶體管放大電路的三種接法晶體管放大電路的三種接法uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共射共射共集共集共基共基 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)實現(xiàn)電路實現(xiàn)電路: 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)3. 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)射結(jié)加正向電壓發(fā)射結(jié)加正向電壓，擴(kuò)散運擴(kuò)散運動形成發(fā)射極電流動形成發(fā)射極

32、電流 IEI CN多數(shù)被集電結(jié)收集形成多數(shù)被集電結(jié)收集形成 ICNIE少數(shù)與空穴復(fù)合，形成少數(shù)與空穴復(fù)合，形成 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) )擴(kuò)散到基區(qū)的自由電子與空擴(kuò)散到基區(qū)的自由電子與空穴的復(fù)合運動形成基極電流穴的復(fù)合運動形成基極電流IB 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 3) ) 集電結(jié)加反向電壓，漂集電結(jié)加反向電壓，漂移運動形成集電極電流移運動形成集電極電流ICI C = ICN +

33、ICBO 由于集電結(jié)加反向電壓且其結(jié)由于集電結(jié)加反向電壓且其結(jié)面積較大，基區(qū)的非平衡少子面積較大，基區(qū)的非平衡少子在外電場作用下越過集電結(jié)到在外電場作用下越過集電結(jié)到達(dá)集電區(qū)，形成漂移電流。與達(dá)集電區(qū)，形成漂移電流。與此同時，集電區(qū)與基區(qū)的平衡此同時，集電區(qū)與基區(qū)的平衡少子也參與漂移運動，但它的少子也參與漂移運動，但它的數(shù)量很小，近似分析中可忽略數(shù)量很小，近似分析中可忽略不計?？梢姡诩姌O電源不計。可見，在集電極電源VCC的作用下，漂移運動形成的作用下，漂移運動形成集電極電流集電極電流IC。I CNIEI BNI CBOIBI CNIEI CBOIBIC 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬

34、電電 子子 技技 術(shù)術(shù)4. 晶體管的電流分配關(guān)系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 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù): 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)IE = IC + IBCEOBCIII BCEIII BC II BE )1(II CEOBE )1(III 如果忽略如果忽

35、略ICEO 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)1.3.3 晶體管的特性曲線晶體管的特性曲線一、輸入特性一、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)(BEBuufi0CEu若：與二極管特性相似與二極管特性相似 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)BEuBiO0CEuV 1CE u0CE uV 1CE u曲線基本曲線基本重合重合( (電流分配關(guān)系確定電流分配關(guān)系確定) )曲線右移曲線右移( (因集電結(jié)開始吸引電子因集電結(jié)開始吸引電子) )發(fā)射結(jié)壓降發(fā)射結(jié)壓降 UBE( (on) )硅管：硅管： (0.6 0.8) V鍺管：鍺管： (0.2

36、 0.4) V取取 0.7 V取取 0.3 V輸入特性輸入特性當(dāng)當(dāng)U UCECE增大時，曲線將右移。這是因為，由發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的非平衡少子有一部分增大時，曲線將右移。這是因為，由發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的非平衡少子有一部分越過基區(qū)和集電結(jié)形成集電極電流，而另一部分在基區(qū)參與復(fù)合運動的非平衡少越過基區(qū)和集電結(jié)形成集電極電流，而另一部分在基區(qū)參與復(fù)合運動的非平衡少子將隨子將隨U UCECE的增大（即集電結(jié)反向電壓的增大）而減少。因此，要獲得同樣的基極的增大（即集電結(jié)反向電壓的增大）而減少。因此，要獲得同樣的基極電流，就必須加大發(fā)射結(jié)壓降，使發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入更多的電子。電流，就必須加大發(fā)射結(jié)壓降，使發(fā)射區(qū)向基

37、區(qū)注入更多的電子。實際上，對于確定的實際上，對于確定的U UBEBE，當(dāng)，當(dāng)U UCECE增大到一定值（如增大到一定值（如1V1V）以后，集電結(jié)的電場已足夠）以后，集電結(jié)的電場已足夠強(qiáng)，可以將發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的絕大部分非平衡少子都收集到集電區(qū)，因而再增大強(qiáng)，可以將發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的絕大部分非平衡少子都收集到集電區(qū)，因而再增大U UCECE ，集電極電流也不可能明顯增大，也就是說，基極電流已基本不變。因此，集電極電流也不可能明顯增大，也就是說，基極電流已基本不變。因此，起過一定數(shù)值后，曲線不再明顯右移而基本重合。對于小功率管，可以近似地用起過一定數(shù)值后，曲線不再明顯右移而基本重合。對于小功率管，可以

38、近似地用U UCECE大于大于1V1V的任何一條曲線來代表的任何一條曲線來代表U UCECE大于大于1V1V的所有曲線。的所有曲線。 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)二、輸出特性二、輸出特性常數(shù)常數(shù)B)(CECIufiiC / mAuCE /V 50 A 40 A 30 A 20 A 10 A IB = 0O 2 4 6 8 43211. 截止區(qū)截止區(qū) IB =0 IC = ICEO 0特征：特征：發(fā)射結(jié)電壓小發(fā)射結(jié)電壓小于開啟電壓且集于開啟電壓且集電結(jié)反向偏置。電結(jié)反向偏置。截止區(qū)截止區(qū)ICEO對于每一個確定的對于每一個確定的I IB B，都有一條曲線，所以輸出特性

39、是一族曲線。對于某一，都有一條曲線，所以輸出特性是一族曲線。對于某一條曲線，當(dāng)條曲線，當(dāng)u uCECE從零逐漸增大時，集電結(jié)電場隨之增強(qiáng)，收集基區(qū)非平衡少子從零逐漸增大時，集電結(jié)電場隨之增強(qiáng)，收集基區(qū)非平衡少子的能力逐漸增強(qiáng)，因而的能力逐漸增強(qiáng)，因而i iC C也就逐漸增大。而當(dāng)也就逐漸增大。而當(dāng)u uCECE增大到一定數(shù)值時，集電結(jié)增大到一定數(shù)值時，集電結(jié)電場足以將基區(qū)非平衡少子的絕大部分收集到集電區(qū)來，電場足以將基區(qū)非平衡少子的絕大部分收集到集電區(qū)來，u uCECE再增大，收集能再增大，收集能力已不能明顯提高，表現(xiàn)為曲線幾乎平行于橫軸，即力已不能明顯提高，表現(xiàn)為曲線幾乎平行于橫軸，即i i

40、C C幾乎僅僅決定于幾乎僅僅決定于I IB B。 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)2. 放大區(qū)：放大區(qū)：CEOBCIII 放大區(qū)放大區(qū)特征：特征： 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iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321截止區(qū)截止區(qū)ICEOi iC C幾乎僅僅決定于幾乎僅僅決定于I IB B，而，而與管壓降與管壓降u uCECE無關(guān)，表現(xiàn)無關(guān)，表現(xiàn)出出I IB B對對i iC C的控制作用。的控制作用。在理想情況下，當(dāng)在理想情況下，當(dāng)IB按等差變化時，輸出特性按等差變化時，輸出特性是一族與橫軸

41、平等的等距離直線。是一族與橫軸平等的等距離直線。 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)3. 飽和區(qū)：飽和區(qū)：uCE u BEuCB = uCE u BE 0特征：特征：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.此時，此時，IC IB臨界飽和時：臨界飽和時： uCE = uBE深度飽和時：深度飽和時：0.3 V ( (硅管硅管) )UCE( (SAT) )= =0.1 V ( (鍺管鍺管) )飽飽和和區(qū)區(qū)iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)ICEO 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模

42、擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)1.3.4 晶體管的主要參數(shù)晶體管的主要參數(shù)一、電流放大系數(shù)一、電流放大系數(shù)1. 共射電流放大系數(shù)共射電流放大系數(shù)iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321 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一般為幾十一般為幾十 幾百幾百Q(mào)82A1030A1045. 263 80108 . 0A1010A10)65. 145. 2(63 在一定范圍內(nèi)，可以用晶體管在某一直流量下的在一定范圍內(nèi)，可以用晶體管在某一直流量下的 來取代在此基

43、來取代在此基礎(chǔ)上加動態(tài)信號時的礎(chǔ)上加動態(tài)信號時的 。因此在近似分析中不對二者加以區(qū)分。因此在近似分析中不對二者加以區(qū)分。 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 43212. 共基電流放大系數(shù)共基電流放大系數(shù) 11BCCECIIIII 1 一般在一般在 0.98 以上。以上。 Q988. 018080二、極間反向飽和電流二、極間反向飽和電流1. 3.4晶體三極管的主要參數(shù)（2）ICBO是發(fā)射極開路時集電結(jié)的反向飽和電流。是發(fā)射極開路時集電結(jié)的反向飽和電流。 ICEO是基極開是基極

44、開路時，集電極與發(fā)射極間的穿透電流，路時，集電極與發(fā)射極間的穿透電流，ICEO=（1+ ）ICBO 。同一型號的管子反向電流愈小，性能愈穩(wěn)定。同一型號的管子反向電流愈小，性能愈穩(wěn)定。選用管子時，選用管子時， 應(yīng)選幾十到一百多倍，應(yīng)選幾十到一百多倍，ICBO與與ICEO應(yīng)盡量小。應(yīng)盡量小。硅管比鍺管的極間反向電流小硅管比鍺管的極間反向電流小23個數(shù)量級，因此溫度穩(wěn)定個數(shù)量級，因此溫度穩(wěn)定性也比鍺管好。性也比鍺管好。 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)三、極限參數(shù)三、極限參數(shù)1. ICM 集電極最大允許電流，超過時集電極最大允許電流，超過時 值明顯降低。值明顯降低。2. P

45、CM 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)3. U( (BR) )CEO 基極開路時基極開路時 C、E 極極間反向擊穿電壓。間反向擊穿電壓。U( (BR) )CBO 發(fā)射極開路時發(fā)射極開路時 C、B 極間反向擊穿電壓。極間反向擊穿電壓。U( (BR) )EBO 集電極極開路時集電極極開路時 E、B 極間反向擊穿電壓。極間反向擊穿電壓。極限參數(shù)是指為使晶體管安全工作對它極限參數(shù)是指為使晶體管安全工作對它的電壓、電流和功率損耗的限制。的電壓、電流和功率損耗的限制。 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模

46、 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)1.3.4 溫度對溫度對BJT特性曲線的影響特性曲線的影響1. 溫度升高，輸入特性曲線溫度升高，輸入特性曲線向左移。向左移。溫度每升高溫度每升高 1 C，UBE (2 2.5) mV。溫度每升高溫度每升高 10 C，ICBO 約增大約增大 1 倍。倍。BEuBiOT2 T1 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)2. 溫度升高，輸出特性曲線溫度升高，輸出特性曲線向上移。向上移。iCuCE T1iB = 0T2 iB = 0iB = 0溫度每升高溫度每升高 1 C， (0.5 1)%。輸出特性曲線間距增大輸出特性曲線間距增大O綜合，綜合，溫度升高

47、時溫度升高時，由于，由于ICEO、 增大，且輸入增大，且輸入特性左移，所以導(dǎo)致特性左移，所以導(dǎo)致集電極電流集電極電流iC增大增大。 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體三極管的型號半導(dǎo)體三極管的型號（補充）（補充）國家標(biāo)準(zhǔn)對半導(dǎo)體三極管的命名如下： 3 D G 110 B 用字母表示同一型號中的不同規(guī)格 用數(shù)字表示同種器件型號的序號 用字母表示器件的種類 用字母表示材料 三極管 第二位：A表示鍺PNP管、B表示鍺NPN管、C表示硅PNP管、D表示硅NPN管 第三位：X表示低頻小功率管、D表示低頻大功率管、G表示高頻小功率管、A表示高頻小功率管、K表示開關(guān)管。 電電

48、 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)例一：例一：現(xiàn)已測得某電路中幾只晶體管三個極的直現(xiàn)已測得某電路中幾只晶體管三個極的直流電位如表所示，各晶體管流電位如表所示，各晶體管b-eb-e間開啟電壓間開啟電壓U Uonon均均為為0.5V0.5V。試分別說明各管子的工作狀態(tài)。試分別說明各管子的工作狀態(tài)。放大放大放大放大飽和飽和截止截止在電子電路中，可以通過直流電位來判斷晶體管的工作狀態(tài)。對于在電子電路中，可以通過直流電位來判斷晶體管的工作狀態(tài)。對于NPNNPN型管，當(dāng)型管，當(dāng)b-eb-e間電壓間電壓U UBEBEUUUonon且管壓降且管壓降U UCECEUUBEBE時，管子處于放大

49、狀態(tài)；當(dāng)時，管子處于放大狀態(tài)；當(dāng)U UBEBEUUonon且管壓降且管壓降U UCECEUUUB BUUE EPNPPNP型：型：U UC CUUB BUUE E若要放大，則若要放大，則 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)例四：例四：已知兩只晶體管的電流放大系數(shù)已知兩只晶體管的電流放大系數(shù)分別為分別為100100和和5050，現(xiàn)測得放大電路中這兩只管子兩個電，現(xiàn)測得放大電路中這兩只管子兩個電極的電流如圖所示。分別求另一電極的電流，標(biāo)極的電流如圖所示。分別求另一電極的電流，標(biāo)出其實際方向，并在圓圈中畫出管子。出其實際方向，并在圓圈中畫出管子。1.01mA5mA 電電 子子

50、 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)例五：例五：測得放大電路中六只晶體管的直流電位如測得放大電路中六只晶體管的直流電位如圖所示。在圓圈中畫出管子，并分別說明它們是圖所示。在圓圈中畫出管子，并分別說明它們是硅管還是鍺管。硅管還是鍺管。BEC硅管硅管 BEC鍺管鍺管 BEC硅管硅管 BEC硅管硅管 BEC鍺管鍺管 BEC鍺管鍺管 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)例六：例六：電路如圖所示，晶體管導(dǎo)通時電路如圖所示，晶體管導(dǎo)通時U UBEBE=0.7V=0.7V， =50=50。試分析。試分析u uI I為為0 0、1V1V、1.85V1.85V三種情況下晶體三種

51、情況下晶體管的工作狀態(tài)及輸出電壓管的工作狀態(tài)及輸出電壓u uo o的值。的值。，VuI時0) 1 (，VuI時1)2(mAkRUuIbBEIB06. 057 . 01IBICVRIVRIVuCBCCCCCCCE9106. 05012V，uT，uuOBECE9放大故晶體管晶體管導(dǎo)通發(fā)射結(jié)也正偏時，VuI85. 1)3(mAkRUuIbBEIB23. 057 . 085. 1VRIVRIVuCBCCCCCCCE5 . 0123. 05012故晶體管飽和故晶體管飽和，uuBECEVUuSATCEo3 . 0)(發(fā)射結(jié)正偏，晶體管導(dǎo)通發(fā)射結(jié)正偏，晶體管導(dǎo)通晶體管晶體管T截止，截止，uO=12V不妨假設(shè)

52、晶體管放大，求出不妨假設(shè)晶體管放大，求出uCE，然后與，然后與uBE比較比較不妨假設(shè)晶體管放大，求出不妨假設(shè)晶體管放大，求出uCE，然后與，然后與uBE比較比較 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)方法二（常用于解題）方法二（常用于解題）V，uT，VuOI120) 1 (截止截止晶體管晶體管時時晶體管導(dǎo)通發(fā)射結(jié)正偏時，VuI1)2(mAkRUuIbBEIB06. 057 . 01mAkRUVIcCESCCBS226. 01507 . 012BSBII 晶體管放大晶體管放大VRIVucBCCo9晶體管導(dǎo)通晶體管導(dǎo)通發(fā)射結(jié)也正偏發(fā)射結(jié)也正偏時時，VuI85. 1)3(mAkR

53、UuIbBEIB23. 057 . 085. 1mAkRUVIcCESCCBS226. 01507 . 012BSBII晶體管飽和晶體管飽和VUuSATCEo3 . 0)( 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)思考：思考：電路如圖所示，電路如圖所示，V VCCCC=15V=15V， =100=100，U UBEBE=0.7V=0.7V。試問：試問：(1)R(1)Rb b=50k=50k 時，時，U UO O=?=?(2)(2)若若T T臨界飽和，則臨界飽和，則R Rb b？ARUVIbBEBBB26mAIIBC6 . 2VRIVUcCCCO2分析：分析： （）（）b=50

54、k 時時（）若臨界飽和（）若臨界飽和ARUVIcCESCCBS6 .28kIUVRBSBEBBb4 .45 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)思考：思考：判斷下圖各三極管的工作狀態(tài)。判斷下圖各三極管的工作狀態(tài)。 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 引言引言1.4.1 結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管1.4.3 場效應(yīng)管的主要參數(shù)場效應(yīng)管的主要參數(shù)1.4.2 絕緣柵型場效應(yīng)管絕緣柵型場效應(yīng)管 舉舉例例 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)引引 言言場效應(yīng)管場效應(yīng)管 FET ( (Field Effect Transistor) )類型

55、：類型：結(jié)型結(jié)型 JFET ( (Junction Field Effect Transistor) )絕緣柵型絕緣柵型 IGFET( (Insulated Gate FET) ) 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)特點：特點：q單極型器件單極型器件( (它僅靠半導(dǎo)體中的多子導(dǎo)電它僅靠半導(dǎo)體中的多子導(dǎo)電) )q工藝簡單、易集成、功耗小、工藝簡單、易集成、功耗小、 體積小、成本低體積小、成本低q輸入電阻高輸入電阻高 ( (107 1015 ，絕緣柵型可高達(dá)，絕緣柵型可高達(dá) 1015 ) ) 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)1.4.1 結(jié)型場效應(yīng)管

56、結(jié)型場效應(yīng)管1. 結(jié)構(gòu)與符號結(jié)構(gòu)與符號N 溝道溝道 JFETP 溝道溝道 JFET結(jié)型管是利用外加電壓結(jié)型管是利用外加電壓uGS控制半導(dǎo)體內(nèi)的電場效應(yīng)，通過控制半導(dǎo)體內(nèi)的電場效應(yīng)，通過改變改變PN結(jié)耗盡層的寬窄，從而改變導(dǎo)電溝道的電阻來控制結(jié)耗盡層的寬窄，從而改變導(dǎo)電溝道的電阻來控制漏極電流漏極電流iD。 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)2. 工作原理工作原理1）當(dāng)）當(dāng)uDS=0（即（即d、s短路）時，短路）時，uGS對導(dǎo)電溝道對導(dǎo)電溝道的控制作用的控制作用雖然在圖（雖然在圖（a a）存在由）存在由u uGSGS所確定的一定寬度的導(dǎo)電溝道，但由于所確定的一定寬度的導(dǎo)電

57、溝道，但由于d-sd-s間電壓為零，多子不會產(chǎn)生定向移動，因而漏極電流間電壓為零，多子不會產(chǎn)生定向移動，因而漏極電流i iD D為零。為零。當(dāng)當(dāng)uDS=0且且uGS =0時，耗盡層很窄，導(dǎo)電溝道很寬。時，耗盡層很窄，導(dǎo)電溝道很寬。當(dāng)當(dāng)UGS 0 此時此時 uGD = UGS( (off) ) 溝道呈楔型，電流溝道呈楔型，電流iD將隨將隨uDS增大而增大而線性增大，線性增大，d-s呈現(xiàn)電阻特性。呈現(xiàn)電阻特性。耗盡層剛相碰時稱耗盡層剛相碰時稱預(yù)夾斷預(yù)夾斷在在uGD UGS( (off) ) 的情況下，當(dāng)?shù)那闆r下，當(dāng)uDS增大增大時，時，iD幾乎不變，即幾乎不變，即iD幾乎僅僅決定幾乎僅僅決定于于u

58、GS，表現(xiàn)出，表現(xiàn)出iD的恒流特性。的恒流特性。預(yù)夾斷預(yù)夾斷若若uDS繼續(xù)增大，則耗盡層閉合部分將沿溝道方向延伸，即夾斷區(qū)加長。繼續(xù)增大，則耗盡層閉合部分將沿溝道方向延伸，即夾斷區(qū)加長。這時，一方面自由電子從這時，一方面自由電子從S向向D定向移動所受阻力加大（只能從夾斷區(qū)的定向移動所受阻力加大（只能從夾斷區(qū)的窄縫以較高速度通過），從而導(dǎo)致窄縫以較高速度通過），從而導(dǎo)致iD減?。涣硪环矫?，隨著減??；另一方面，隨著uDS增大，使增大，使d-s之間的縱向電場增強(qiáng)，也必然導(dǎo)致之間的縱向電場增強(qiáng)，也必然導(dǎo)致iD增大。實際上，上述增大。實際上，上述iD的兩種變化趨的兩種變化趨勢相抵消，勢相抵消， uDS的

59、增大幾乎全部降落在夾斷區(qū)，用于克服夾斷區(qū)對的增大幾乎全部降落在夾斷區(qū)，用于克服夾斷區(qū)對iD形成形成的阻力。因此，從外部看，在的阻力。因此，從外部看，在uGDuuGSGS U UGS(off)GS(off)時時，當(dāng)，當(dāng)u uDSDS為一常量時，對應(yīng)于確定為一常量時，對應(yīng)于確定的的u uGSGS ，就有確定的，就有確定的i iD D。此時，可以通過改變。此時，可以通過改變u uGSGS來控制來控制i iD D的的大小。由于漏極電流受柵大小。由于漏極電流受柵- -源電壓的控制，故稱場效應(yīng)管為源電壓的控制，故稱場效應(yīng)管為電壓控制元件電壓控制元件。與晶體管用。與晶體管用來描述動態(tài)情況下基極電流來描述動態(tài)

60、情況下基極電流對集電極電流的控制作用相類似，場效應(yīng)管用對集電極電流的控制作用相類似，場效應(yīng)管用g gmm來描述動來描述動態(tài)的柵態(tài)的柵- -源電壓對漏極電流的控制作用，源電壓對漏極電流的控制作用， g gmm稱為低頻跨導(dǎo)。稱為低頻跨導(dǎo)。3） 當(dāng)當(dāng)uGDUGS(off)時，時，uGS對對iD的控制作用的控制作用常數(shù)常數(shù)DSUGSDmuig 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 由以上分析可知：由以上分析可知：v當(dāng)uDSuGS UGS(off)時，iD幾乎僅僅決定于uGS，而與uDS無關(guān)。此時可以把iD近似看成uGS控制的電流源。 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 模模 擬擬 電電 子子