第一章半導體

1、 電電 子子 元元 器器 件件 基基 本本 放放 大大 電電 路路運算放大器運算放大器應用電路應用電路模擬電路模擬電路數(shù)字電路數(shù)字電路電子技術(shù)電子技術(shù)典型應用：手機典型應用：手機基站基站手機接收手機接收器器A/DCPUD/A 喇叭喇叭1.1 半導體基礎知識半導體基礎知識1.2 半導體二極管半導體二極管1.3 特殊二極管特殊二極管1.4 半導體三極管半導體三極管40年代晶體管年代晶體管第二代電子器件第二代電子器件60年代中、小規(guī)模集成電路年代中、小規(guī)模集成電路第三代電子器件第三代電子器件大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路第四代電子器件第四代電子器件超大規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路第五代電子器件第五代電

2、子器件20年代真空管年代真空管第一代電子器件第一代電子器件電子技術(shù)發(fā)展的歷史電子技術(shù)發(fā)展的歷史電子技術(shù)的發(fā)展離不開半導體技術(shù)的發(fā)展電子技術(shù)的發(fā)展離不開半導體技術(shù)的發(fā)展物質(zhì)按其導電性能可分為：物質(zhì)按其導電性能可分為：導體導體，絕緣體絕緣體，半導體半導體 1.1 半導體基礎知識半導體基礎知識半導體：導電能力介于導體和絕緣體之間的物質(zhì)。半導體：導電能力介于導體和絕緣體之間的物質(zhì)。主要有主要有硅、鍺、硒和大多數(shù)金屬氧化物及硫化物硅、鍺、硒和大多數(shù)金屬氧化物及硫化物半導體的導電能力隨外界條件的改變而發(fā)生很大的變化半導體的導電能力隨外界條件的改變而發(fā)生很大的變化1.1.1 導體、絕緣體和半導體導體、絕緣體

3、和半導體各種半導體的典型特性：各種半導體的典型特性：溫度溫度 ，導電能力，導電能力熱敏元件熱敏元件光照，導電能力光照，導電能力光敏元件光敏元件滲入微量雜質(zhì)，導電能力滲入微量雜質(zhì)，導電能力二極管、三極管二極管、三極管1.1.2 本征半導體本征半導體本征半導體：本征半導體：純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導體純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導體 純凈的半導體一般都具有晶體結(jié)構(gòu)純凈的半導體一般都具有晶體結(jié)構(gòu)常用的半導體材料有硅和鍺，它們常用的半導體材料有硅和鍺，它們原子的最外層都原子的最外層都有四個價電子有四個價電子，稱為四價元素，稱為四價元素+14在硅或鍺構(gòu)成的晶體結(jié)構(gòu)中，在硅或鍺構(gòu)成的晶體結(jié)構(gòu)中，每個原子與相鄰

4、的四每個原子與相鄰的四個原子結(jié)合，形成共價鍵結(jié)構(gòu)個原子結(jié)合，形成共價鍵結(jié)構(gòu)半導體導電性能容易突變的原因半導體導電性能容易突變的原因共價鍵中的價電子不是很穩(wěn)定（容易被激發(fā)）共價鍵中的價電子不是很穩(wěn)定（容易被激發(fā)）SiSiSiSi在一定條件下（如光照或溫度升高）在一定條件下（如光照或溫度升高） 共價鍵中的電子可以掙脫原子核的束縛而成為自共價鍵中的電子可以掙脫原子核的束縛而成為自由電子由電子 與此同時，晶體共價鍵一旦失去一個電子，該地方便與此同時，晶體共價鍵一旦失去一個電子，該地方便會產(chǎn)生一個空位，稱為會產(chǎn)生一個空位，稱為空穴空穴SiSiSiSi自由電子自由電子空穴空穴原子因為失去一個電子而成為帶正

5、電的離子，因此可原子因為失去一個電子而成為帶正電的離子，因此可認為認為空穴帶正電空穴帶正電。SiSiSiSi自由電子自由電子空穴空穴在本征半導體中，自由電子和空穴總是成對出現(xiàn)的。在本征半導體中，自由電子和空穴總是成對出現(xiàn)的。溫度越高，自由電子和空穴的對數(shù)也越多溫度越高，自由電子和空穴的對數(shù)也越多+ 對半導體施加外電場對半導體施加外電場* *自由電子作定向運動，形成電流（自由電子作定向運動，形成電流（電子電流電子電流） * * 空穴（帶正電）吸引電子，空穴（帶正電）吸引電子， 鄰近共價鍵中的價鄰近共價鍵中的價 電子在外電場作用下可填補該空穴。電子在外電場作用下可填補該空穴。SiSiSiSiE E

6、在半導體中，電子電流和空穴電流并存，這也是在半導體中，電子電流和空穴電流并存，這也是半導體和金屬在導電機理上的本質(zhì)區(qū)別半導體和金屬在導電機理上的本質(zhì)區(qū)別電子填補空穴的運動可看成是空穴沿外電場相電子填補空穴的運動可看成是空穴沿外電場相同的方向作定向運動，這就是同的方向作定向運動，這就是空穴電流空穴電流SiSiSiSiE ESiSiSiSiE E自由電子自由電子和和空穴空穴 統(tǒng)稱為統(tǒng)稱為 載流子載流子自由電子填補空穴的過程自由電子填補空穴的過程稱為稱為 復合復合SiSiSiSiE E1.1.3 雜質(zhì)半導體雜質(zhì)半導體 在本征半導體中摻入微量雜質(zhì)元素在本征半導體中摻入微量雜質(zhì)元素N N 型半導體型半導

7、體P P 型半導體型半導體1、N型半導體型半導體摻入微量五價元素摻入微量五價元素P PPSiSiSi自由自由 電子濃度大大增加，電子導電是主要導電方式電子濃度大大增加，電子導電是主要導電方式自由電子：多數(shù)載流子自由電子：多數(shù)載流子空穴：少數(shù)載流子空穴：少數(shù)載流子則：則： P P P P+ +一旦多余的價電子游離一旦多余的價電子游離P P原子，原子，N型半導體（型半導體（Negative)Negative)PSiSiSi+2、P型半導體型半導體摻入微量三價元素摻入微量三價元素硼原子硼原子BSiSiSi空穴濃度大大增加，空穴導電是主要導電方式空穴濃度大大增加，空穴導電是主要導電方式自由電子：少數(shù)載

8、流子自由電子：少數(shù)載流子空穴：多數(shù)載流子空穴：多數(shù)載流子B BB BP型半導體型半導體 ( Positive )BSiSiSi 1. 雜質(zhì)半導體中多子濃度取決于摻雜雜雜質(zhì)半導體中多子濃度取決于摻雜雜質(zhì)濃度，少子濃度取決于溫度。質(zhì)濃度，少子濃度取決于溫度。2.雜質(zhì)半導體呈電中性。雜質(zhì)半導體呈電中性。N:電子數(shù)（摻雜電子數(shù)（摻雜+熱激發(fā)）熱激發(fā)）=空穴（熱激發(fā)）空穴（熱激發(fā)）+正離子正離子P:空穴數(shù)（摻雜空穴數(shù)（摻雜+熱激發(fā)）熱激發(fā)）=電子（熱激發(fā)）電子（熱激發(fā)）+負離子負離子 結(jié)結(jié) 論論1.1.4 PN 結(jié)的形成結(jié)的形成將將N N型半導體和型半導體和P P型半導體拼在一起，其交界面處將型半導體拼

9、在一起，其交界面處將形成一個形成一個PN結(jié)結(jié)PNPN內(nèi)電場內(nèi)電場+P P區(qū)空穴濃度大，空穴由區(qū)空穴濃度大，空穴由P P區(qū)向區(qū)向N N區(qū)擴散區(qū)擴散，在交界面，在交界面附近的附近的P P區(qū)留下一些負離子區(qū)留下一些負離子N N區(qū)電子濃度大，電子由區(qū)電子濃度大，電子由N N區(qū)向區(qū)向P P區(qū)擴散區(qū)擴散，在交界面，在交界面附近的附近的N N區(qū)留下一些正離子區(qū)留下一些正離子正負離子形成空間電荷區(qū)正負離子形成空間電荷區(qū)PNPN結(jié)結(jié)PN內(nèi)電場內(nèi)電場+內(nèi)電場內(nèi)電場阻止阻止P P區(qū)及區(qū)及N N區(qū)的多數(shù)載流子繼續(xù)擴散區(qū)的多數(shù)載流子繼續(xù)擴散有利于有利于P P區(qū)及區(qū)及N N區(qū)的少數(shù)載流子的運動區(qū)的少數(shù)載流子的運動漂移漂移

10、一開始是多數(shù)載流子的擴散占主導，最后擴散與一開始是多數(shù)載流子的擴散占主導，最后擴散與漂移形成動態(tài)平衡漂移形成動態(tài)平衡PN內(nèi)電場內(nèi)電場+ 物質(zhì)因濃度差而產(chǎn)生的運動稱為擴散運動。氣物質(zhì)因濃度差而產(chǎn)生的運動稱為擴散運動。氣體、液體、固體均有之。體、液體、固體均有之。擴散運動擴散運動P區(qū)空穴區(qū)空穴濃度遠高濃度遠高于于N區(qū)。區(qū)。N區(qū)自由電區(qū)自由電子濃度遠高子濃度遠高于于P區(qū)。區(qū)。 擴散運動使靠近接觸面擴散運動使靠近接觸面P區(qū)的空穴濃度降低、靠近接觸面區(qū)的空穴濃度降低、靠近接觸面N區(qū)的自由電子濃度降低，產(chǎn)生內(nèi)電場。區(qū)的自由電子濃度降低，產(chǎn)生內(nèi)電場。PN 結(jié)的形成 因電場作用所產(chǎn)因電場作用所產(chǎn)生的運動稱為漂

11、移生的運動稱為漂移運動。運動。 參與擴散運動和漂移運動的載流子數(shù)目相同，達到動態(tài)參與擴散運動和漂移運動的載流子數(shù)目相同，達到動態(tài)平衡，就形成了平衡，就形成了PN結(jié)。結(jié)。漂移運動漂移運動 由于擴散運動使由于擴散運動使P區(qū)與區(qū)與N區(qū)的交界面缺少多數(shù)載流子，形成區(qū)的交界面缺少多數(shù)載流子，形成內(nèi)電場，從而阻止擴散運動的進行。內(nèi)電場使空穴從內(nèi)電場，從而阻止擴散運動的進行。內(nèi)電場使空穴從N區(qū)向區(qū)向P區(qū)、自由電子從區(qū)、自由電子從P區(qū)向區(qū)向N 區(qū)運動。區(qū)運動。PN結(jié)加正向電壓導通：結(jié)加正向電壓導通： 耗盡層變窄，擴散運動加耗盡層變窄，擴散運動加劇，由于外電源的作用，形劇，由于外電源的作用，形成擴散電流，成擴散

12、電流，PNPN結(jié)處于導通結(jié)處于導通狀態(tài)。狀態(tài)。PN結(jié)加反向電壓截止：結(jié)加反向電壓截止： 耗盡層變寬，阻止擴散運動耗盡層變寬，阻止擴散運動，有利于漂移運動，形成漂移，有利于漂移運動，形成漂移電流。由于電流很小，故可近電流。由于電流很小，故可近似認為其截止。似認為其截止。PN 結(jié)的單向?qū)щ娦匀绾斡萌f用表判斷二極管的如何用萬用表判斷二極管的P端，端，N端端四、PN 結(jié)的電容效應1. 1. 勢壘電容勢壘電容 PN結(jié)外加電壓變化時，空間電荷區(qū)的寬度將發(fā)生變結(jié)外加電壓變化時，空間電荷區(qū)的寬度將發(fā)生變化，有電荷的積累和釋放的過程，與電容的充放電相化，有電荷的積累和釋放的過程，與電容的充放電相同，其等效電容稱

13、為勢壘電容同，其等效電容稱為勢壘電容Cb。2. 2. 擴散電容擴散電容 PN結(jié)外加的正向電壓變化時，在擴散路程中載流子結(jié)外加的正向電壓變化時，在擴散路程中載流子的濃度及其梯度均有變化，也有電荷的積累和釋放的的濃度及其梯度均有變化，也有電荷的積累和釋放的過程，其等效電容稱為擴散電容過程，其等效電容稱為擴散電容Cd。dbjCCC結(jié)電容：結(jié)電容： 結(jié)電容不是常量！若結(jié)電容不是常量！若PN結(jié)外加電壓頻率高到一定程度結(jié)外加電壓頻率高到一定程度，則失去單向?qū)щ娦裕?，則失去單向?qū)щ娦?！問題 為什么將自然界導電性能中等的半導體材料制為什么將自然界導電性能中等的半導體材料制成本征半導體，導電性能極差，又將其摻雜

14、，成本征半導體，導電性能極差，又將其摻雜，改善導電性能？改善導電性能？ 為什么半導體器件的溫度穩(wěn)定性差？是多子還為什么半導體器件的溫度穩(wěn)定性差？是多子還是少子是影響溫度穩(wěn)定性的主要因素？是少子是影響溫度穩(wěn)定性的主要因素？ 為什么半導體器件有最高工作頻率？為什么半導體器件有最高工作頻率？ 1.2 半導體二極管（半導體二極管（Diode）NPDPN表示符號表示符號PN+二極管的組成將將PN結(jié)封裝，引出兩個電極，就構(gòu)成了二極管。結(jié)封裝，引出兩個電極，就構(gòu)成了二極管。小功率小功率二極管二極管大功率大功率二極管二極管穩(wěn)壓穩(wěn)壓二極管二極管發(fā)光發(fā)光二極管二極管1.2.1 二極管的基本結(jié)構(gòu)二極管的基本結(jié)構(gòu)NP

15、D陽極陽極陰極陰極點接觸型：結(jié)面積小點接觸型：結(jié)面積小，結(jié)電容小，故結(jié)允，結(jié)電容小，故結(jié)允許的電流小，最高工許的電流小，最高工作頻率高。作頻率高。面接觸型：結(jié)面積大面接觸型：結(jié)面積大，結(jié)電容大，故結(jié)允，結(jié)電容大，故結(jié)允許的電流大，最高工許的電流大，最高工作頻率低。作頻率低。平面型：結(jié)面積可小平面型：結(jié)面積可小、可大，小的工作頻、可大，小的工作頻率高，大的結(jié)允許的率高，大的結(jié)允許的電流大。電流大。（2）U死區(qū)電壓，死區(qū)電壓，UII1 1、當當U0 0時時 UIPN（1）當）當U死區(qū)電壓時，外電場不足以削弱內(nèi)電場，死區(qū)電壓時，外電場不足以削弱內(nèi)電場，I 0 I（mA）正向正向死區(qū)電壓死區(qū)電壓 Si

16、 0.5V Ge 0.1V反向反向U（V）1.2.2 二極管的特性曲線二極管的特性曲線 UIPNI（mA）正向正向?qū)妷簩妷?UD Si 0.7V Ge 0.3V反向反向U（V）（1）當）當|U| U(BR)（反向擊穿電壓）（反向擊穿電壓）時，二極管只存在時，二極管只存在少數(shù)載流子漂移，從而形成少數(shù)載流子漂移，從而形成較小的反向飽和電流較小的反向飽和電流 2 2、UU(BR)，少數(shù)載流子的高速運動將其他少數(shù)載流子的高速運動將其他被束縛的價電子撞擊出來被束縛的價電子撞擊出來，如此形成連鎖反應，如此形成連鎖反應，使得二極管中載流子劇增，形成很大的反向電使得二極管中載流子劇增，形成很大的反向電

17、流流反向擊穿反向擊穿 UIPN IP PN N內(nèi)電場方向內(nèi)電場方向外電場方向外電場方向 I（mA）正向正向死區(qū)電壓死區(qū)電壓 Si 0.5V Ge 0.1V反向反向U（BR）U（V） 當當PN結(jié)的反向電壓增結(jié)的反向電壓增加到一定數(shù)值時，反向電加到一定數(shù)值時，反向電流突然快速增加，此現(xiàn)象流突然快速增加，此現(xiàn)象稱為稱為PN結(jié)的反向擊穿。結(jié)的反向擊穿。iDOVBR D熱擊穿熱擊穿不可逆不可逆 雪崩擊穿雪崩擊穿 齊納擊穿齊納擊穿 電擊穿電擊穿可逆可逆PN結(jié)的反向擊穿結(jié)的反向擊穿從二極管的伏安特性可以反映出：從二極管的伏安特性可以反映出： 1. 單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦訲eSTUuIiUu，則若正向電壓) 1

18、e (TSUuIi2. 伏安特性受溫度影響伏安特性受溫度影響T（）在電流不變情況下管壓降在電流不變情況下管壓降u 反向飽和電流反向飽和電流IS，U(BR) T（）正向特性左移正向特性左移，反向特性下移，反向特性下移正向特性為正向特性為指數(shù)曲線指數(shù)曲線反向特性為橫軸的平行線反向特性為橫軸的平行線增大增大1倍倍/10STIiUu，則若反向電壓二極管的等效電路理想理想二極管二極管近似分析近似分析中最常用中最常用理想開關理想開關導通時導通時 UD0截止時截止時IS0導通時導通時UDUon截止時截止時IS0導通時導通時i與與u成線性關系成線性關系應根據(jù)不同情況選擇不同的等效電路！應根據(jù)不同情況選擇不同的

19、等效電路！1. 1. 將伏安特性折線化將伏安特性折線化？100V？5V？1V？2. 微變等效電路DTDDdIUiur根據(jù)電流方程，Q越高，越高，rd越小。越小。 當二極管在靜態(tài)基礎上有一動態(tài)信號作用時，則可將二極當二極管在靜態(tài)基礎上有一動態(tài)信號作用時，則可將二極管等效為一個電阻，稱為動態(tài)電阻，也就是微變等效電路。管等效為一個電阻，稱為動態(tài)電阻，也就是微變等效電路。ui=0時直流電源作用時直流電源作用1、最大整流電流、最大整流電流IFM二極管長時間使用時，二極管長時間使用時，允許通過二極管的最大正向平均允許通過二極管的最大正向平均電流電流。當電流超過允許值時，。當電流超過允許值時，PN結(jié)將過熱而

20、使管子損結(jié)將過熱而使管子損壞壞1.2.3 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù)2、反向工作峰值電壓、反向工作峰值電壓URM一般為反向擊穿電壓的一半或三分之二一般為反向擊穿電壓的一半或三分之二3、反向電流、反向電流IR二極管上未擊穿時的反向電流值。二極管上未擊穿時的反向電流值。如果該值大，則說明二極管的單向?qū)щ娦阅懿?。如果該值大，則說明二極管的單向?qū)щ娦阅懿?。I（mA）正向正向反向反向反向峰值反向峰值電壓電壓U（BR）U（V）反向峰值反向峰值電流電流4、最高工作頻率、最高工作頻率fM 1. 理想模型理想模型3. 折線模型折線模型 2. 恒壓降模型恒壓降模型1.2.4 二極管的電路模型二極管的電路模型

21、1 1、一般可將二極管視為理想元件（、一般可將二極管視為理想元件（死區(qū)電壓、導通電壓死區(qū)電壓、導通電壓均認為是零，反向電流為零均認為是零，反向電流為零） I（mA）正向正向反向反向U（BR）U（V） 死區(qū)電壓死區(qū)電壓I（mA）正向正向U（BR）U（V）反向反向1.2.5 含二極管電路的計算含二極管電路的計算（1 1）正向?qū)〞r，二極管元件上的正向?qū)▔航悼桑┱驅(qū)〞r，二極管元件上的正向?qū)▔航悼?認為是零，正向電阻為零（將其視為短路）認為是零，正向電阻為零（將其視為短路）（2 2）反向截止時，二極管反向電阻無窮大，反向電）反向截止時，二極管反向電阻無窮大，反向電流為零（開路）流為零（開路）P

22、NPN2 2、含二極管電路的分析方法、含二極管電路的分析方法（1 1）對于含一個二極管的電路，先將二極管從電路中）對于含一個二極管的電路，先將二極管從電路中分離出來，求出其陽、陰兩極的開路電壓，如果該電壓分離出來，求出其陽、陰兩極的開路電壓，如果該電壓大于零，則二極管導通，否則截止。大于零，則二極管導通，否則截止。解：將解：將D開路，求其兩端開路電壓開路，求其兩端開路電壓U， 若若U0，則，則D導通；反之導通；反之D截止。截止。故故D導通，導通，Uo=0V 02212 VRRREU+ U2R1R 100E4V 100例例1 已知已知D為理想二極管，求為理想二極管，求Uo=？ +oU2RD1R

23、100E4V 1000V2212 RRREU故故D截止，截止，Uo= -2V 例例2 若若E= 4V，求，求Uo=？ +oU2RD1R 100E4V 100+ U2R1R 100E4V 100例例3 若將若將E改為改為ui，求求uotiuii21221uuRRRu 解：解：tou+ou2RD1R 100 100iu止止若若D0,0,i uuii212o21uuRRRu 0D0,0,oi uuu通通，若若iU2toU2t例例4 4 已知已知 ，畫，畫 的波形。的波形。 V5Vsin10iEtu，ou5iDO uu解：解：ioDOiD, 0,V5uuuu 截截止止，若若V5D, 0,V5oDOi

24、uuu導導通通，若若RiuIouDE Dut iu5（2 2）如果電路中含多個二極管，則應斷開所有二極管，）如果電路中含多個二極管，則應斷開所有二極管，求出各管所承受的電壓，求出各管所承受的電壓，其中承受正向電壓最大者優(yōu)先其中承受正向電壓最大者優(yōu)先導通導通，遂將其短路，接著再分析其他二極管。，遂將其短路，接著再分析其他二極管。解：將兩個二極管全部斷開，求開路電壓解：將兩個二極管全部斷開，求開路電壓例例5 5 求輸出電壓求輸出電壓UooU k3D1D2+9V3V6V k3+9V3V6V+U1U2先導通先導通優(yōu)先導通，即優(yōu)先導通，即兩端電壓大的兩端電壓大的221DD639 369VUVU k3+9

25、V3V6V+U1U2 k3+9V3V6V+U1的的情情況況，重重新新來來判判斷斷導導通通后后可可將將其其視視為為短短路路12DDD1 1 是否也導通是否也導通V3 DV363o11UU截止，故此時， k3+9V3V6V+U1oU1.3 特殊二極管特殊二極管 除普通二極管外，還有許多特殊二極管，除普通二極管外，還有許多特殊二極管，如穩(wěn)壓二極管、變?nèi)荻O管、光電二極管等。如穩(wěn)壓二極管、變?nèi)荻O管、光電二極管等。 穩(wěn)壓管是一種特殊的二極管，穩(wěn)壓管是一種特殊的二極管，其伏安特性與普通二極管的差異：其伏安特性與普通二極管的差異：（1）反向特性曲線較陡反向特性曲線較陡（2）反向擊穿是可逆的（工作于反向擊穿

26、區(qū)）反向擊穿是可逆的（工作于反向擊穿區(qū)）UI/mAIZmaxIZminIZUZUZ一、穩(wěn)壓管簡介一、穩(wěn)壓管簡介 U I DZ二、主要參數(shù)二、主要參數(shù)1、穩(wěn)定電壓、穩(wěn)定電壓zU穩(wěn)壓管穩(wěn)定工作時穩(wěn)壓管穩(wěn)定工作時管子兩端的電壓值管子兩端的電壓值UI/mAIZmaxIZminIZUZUZUZ +UZZUU U IZDZZZIUr 3、動態(tài)電阻、動態(tài)電阻 2、電壓溫度系數(shù)、電壓溫度系數(shù)U 溫度每變化溫度每變化1C時電壓變化的時電壓變化的百分數(shù)，表明穩(wěn)壓管的溫度穩(wěn)定性百分數(shù)，表明穩(wěn)壓管的溫度穩(wěn)定性%100ZZU UU UI/mAIZmaxIZminIZUZUZ5、最大穩(wěn)定電流、最大穩(wěn)定電流ZMI4、穩(wěn)定電

27、流、穩(wěn)定電流ZI6、最大耗散功率、最大耗散功率PZM= UZIZM穩(wěn)壓管穩(wěn)定工作時流過的穩(wěn)壓管穩(wěn)定工作時流過的參考電流值參考電流值，實際電流值，實際電流值應略大于這個值應略大于這個值穩(wěn)壓管允許通過的最大電流穩(wěn)壓管允許通過的最大電流UI/mAIZmaxIZminIZUZUZ三、含穩(wěn)壓二極管電路的分析方法三、含穩(wěn)壓二極管電路的分析方法(1)(1)含一個穩(wěn)壓管的電路，先求出其陽陰兩極的開路電壓含一個穩(wěn)壓管的電路，先求出其陽陰兩極的開路電壓UO 當當UO 0 時同普通二極管時同普通二極管 當當 UzUO 0 時反向截止時反向截止U= UO 當當 UO Uz 時反向擊穿時反向擊穿 U= UzUI/mAI

28、ZMIZIZUZUZ U IZD+UZDZR oUIZD U限流電阻限流電阻例例1 已知已知UZ=5V，UD=0.6V，求，求Uo=？U=10V；U= 10V；U=4V解解: (1)當當U=10V時，時， UDO= 10V，穩(wěn)壓管反向擊穿，穩(wěn)壓管反向擊穿， Uo= UZ=5VR oUI U DOU oUIZD U+UZ(2)當當U= 10V時，穩(wěn)壓管正向?qū)?，時，穩(wěn)壓管正向?qū)ǎ?Uo= UD= 0.6V(3)當當U=4V時，穩(wěn)壓管時，穩(wěn)壓管UDO= 4V反向截止，反向截止， Uo= 4VR oUIZD U DUR oUIZD U U=10V； U= 10V； U=4V UR oUIZ1DZ2

29、DABO解：首先分析解：首先分析BO支路的電流。只可能出現(xiàn)兩種情形：支路的電流。只可能出現(xiàn)兩種情形： 1、有電流，則兩個穩(wěn)壓管一個反向擊穿，一個正向?qū)?、有電流，則兩個穩(wěn)壓管一個反向擊穿，一個正向?qū)?、沒有電流，則兩個穩(wěn)壓管均截止。、沒有電流，則兩個穩(wěn)壓管均截止。例例2 已知已知UZ=5V，UD=0.6V，求，求Uo=？（1）當）當U=10V時，令時，令O點電位為零，點電位為零，假設假設2個穩(wěn)壓管個穩(wěn)壓管均截止均截止，則，則UA 0.5V，則，則DZ1反向擊穿，反向擊穿， UA=5V, DZ2正向?qū)ㄕ驅(qū)║o= UZ + UD=5.6V UR oUIZ1DZ2DABO U oUIZ1DZ

30、2DO ZU DU假設假設2個二極管均截止，則個二極管均截止，則UA Uz 時，時， UO= Uz 當當 U Uz 時，截止時，截止UO=U 當當 U Uz 時，時，UO = UzUz UR oUIZ1DZ2DABO四、穩(wěn)壓管的應用電路四、穩(wěn)壓管的應用電路1.4 1.4 晶體三極管一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號二、晶體管的放大原理二、晶體管的放大原理三、晶體管的共射輸入特性和輸出特性三、晶體管的共射輸入特性和輸出特性四、溫度對晶體管特性的影響四、溫度對晶體管特性的影響五、主要參數(shù)五、主要參數(shù)一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號多子濃度高多子濃度高多子濃度很多子濃度很低，且很薄低，且很薄面積大面

31、積大晶體管有三個極、三個區(qū)、兩個晶體管有三個極、三個區(qū)、兩個PN結(jié)。結(jié)。小功率管小功率管中功率管中功率管大功率管大功率管為什么有孔？為什么有孔？二、晶體管的放大原理（集電結(jié)反偏），即（發(fā)射結(jié)正偏）放大的條件BECECBonBE0uuuUu 擴散運動形成發(fā)射極電流擴散運動形成發(fā)射極電流IE，復合運動形成基極電，復合運動形成基極電流流IB，漂移運動形成集電極電流，漂移運動形成集電極電流IC。少數(shù)載流少數(shù)載流子的運動子的運動因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量電子從發(fā)射區(qū)擴散到基區(qū)電子從發(fā)射區(qū)擴散到基區(qū)因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少數(shù)擴散到基區(qū)的電子與空穴復合數(shù)

32、擴散到基區(qū)的電子與空穴復合因集電區(qū)面積大，在外電場作用下大因集電區(qū)面積大，在外電場作用下大部分擴散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū)部分擴散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū)基區(qū)空穴的擴散 電流分配：電流分配： I IE EI IB BI IC C I IE E擴散運動形成的電流擴散運動形成的電流 I IB B復合運動形成的電流復合運動形成的電流 I IC C漂移運動形成的電流漂移運動形成的電流CBOCEOBCBC)(1 IIiiII穿透電流穿透電流集電結(jié)反向電流集電結(jié)反向電流直流電流直流電流放大系數(shù)放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)為什么基極開路集電極回為什么基極開路集電極回路會有穿透電流路會有穿透電流？

33、三、晶體管的共射輸入特性和輸出特性CE)(BEBUufi 為什么為什么UCE增大曲線右移？增大曲線右移？ 對于小功率晶體管，對于小功率晶體管，UCE大于大于1V的一條輸入特性曲的一條輸入特性曲線可以取代線可以取代UCE大于大于1V的所有輸入特性曲線。的所有輸入特性曲線。為什么像為什么像PN結(jié)的伏安特性？結(jié)的伏安特性？為什么為什么UCE增大到一定值曲線增大到一定值曲線右移就不明顯了？右移就不明顯了？1. 1. 輸入特性輸入特性2. 輸出特性B)(CECIufi 是常數(shù)嗎？什么是理想晶體管？什么情況下是常數(shù)嗎？什么是理想晶體管？什么情況下 ?對應于一個對應于一個IB就有一條就有一條iC隨隨uCE變

34、化的曲線。變化的曲線。 為什么為什么uCE較小時較小時iC隨隨uCE變變化很大？為什么進入放大狀態(tài)化很大？為什么進入放大狀態(tài)曲線幾乎是橫軸的平行線？曲線幾乎是橫軸的平行線？飽和區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)BiCi常量CEBCUii晶體管的三個工作區(qū)域 晶體管工作在放大狀態(tài)時，輸出回路的電流晶體管工作在放大狀態(tài)時，輸出回路的電流 iC幾乎僅僅幾乎僅僅決定于輸入回路的電流決定于輸入回路的電流 iB，即可將輸出回路等效為電流，即可將輸出回路等效為電流 iB 控制的電流源控制的電流源iC 。四、溫度對晶體管特性的影響B(tài)EBBBECEO )(uiiuIT不變時，即不變時五、主要參數(shù) 直流參數(shù)：直流參

35、數(shù)： 、 、ICBO、 ICEOc-e間擊穿電壓間擊穿電壓最大集電最大集電極電流極電流最大集電極耗散功最大集電極耗散功率，率，PCMiCuCE 交流參數(shù)：交流參數(shù)：、fT（使（使1的信號頻率）的信號頻率） 極限參數(shù)：極限參數(shù)：ICM、PCM、U（BR）CEOECII1ECii討論一由圖示特性求出由圖示特性求出PCM、ICM、U（BR）CEO、。CECCMuiPCEBCUiiuCE=1V時的時的iC就是就是ICMU（BR）CEO CEUCI BEUBI特性曲線（以特性曲線（以NPN管為例）管為例）一、輸入特性曲線一、輸入特性曲線V2CE)BE(B1 UUfIV3CE)BE(B2 UUfI常常數(shù)數(shù)

36、 CE)BE(BUUfI常常數(shù)數(shù) CE)BE(BUUfI并并聯(lián)聯(lián)的的正正向向伏伏安安特特性性時時，可可視視為為兩兩個個二二極極管管0VCE UBCEI RBVBBRCVCCNNP CIBI曲曲線線右右移移下下同同一一，電電子子能能力力集集電電結(jié)結(jié)開開始始反反偏偏，收收集集,BBECE iuU常常數(shù)數(shù) CE)BE(BUUfI集電結(jié)可以把擴散到基區(qū)的電子中的大部分拉入集集電結(jié)可以把擴散到基區(qū)的電子中的大部分拉入集電區(qū)，只要電區(qū)，只要UBE不變，則即使不變，則即使UCE再增大，再增大， IB也不會也不會有明顯的改變。有明顯的改變。)7 . 0V1BECE UBCU已已經(jīng)經(jīng)反反向向偏偏置置（時時，集集

37、電電結(jié)結(jié)BCEI RBVBBRCVCCNNP CIBIBCEI RBVBBRCVCCNNP CIBI時所有曲線幾乎重合時所有曲線幾乎重合V1CE UA)(B I(V)BEU1VCE U208060400.20.40.6晶體管也存在晶體管也存在死區(qū)電壓死區(qū)電壓硅管的死區(qū)電壓約為硅管的死區(qū)電壓約為0.5V，鍺管為，鍺管為0.1V正常工作時正常工作時鍺管的發(fā)射結(jié)電壓約為鍺管的發(fā)射結(jié)電壓約為0.3V 硅管的發(fā)射結(jié)電壓約為硅管的發(fā)射結(jié)電壓約為0.7V死區(qū)電壓死區(qū)電壓A)(B I(V)BEU1VCE U208060400.20.40.6 二、輸出特性曲線二、輸出特性曲線 常常數(shù)數(shù) B)CE(CIUfI CEUCI BEUBI8060A10040200 BI(V)CEU(mA)CI102520155CEOIBCBC IIII ，1、放大區(qū)、放大區(qū)曲線族中近似曲線族中近似平行于橫軸的部分平行于橫軸的部分條件：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)反偏放放大大區(qū)區(qū)8060A10040200B I(V)CEU(mA)CI102520155CEOI00 CEOCB III時時，2、截止區(qū)、截止區(qū)曲線族中曲線族中 IB=0 以下的部分以下的部分時時，晶晶體體管管進進入入截截止止區(qū)區(qū)V5 . 0 BE UV0 BE U一一般般使使為為使使晶晶體體管管可可