二極管和三極管匯總課件

第14章半導(dǎo)體二極管和三極管14.3半導(dǎo)體二極管14.4穩(wěn)壓二極管14.5半導(dǎo)體三極管14.2PN結(jié)14.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性第14章半導(dǎo)體二極管和三極管14.3半導(dǎo)體二極管14第14章半導(dǎo)體二極管和三極管本章要求：一、理解PN結(jié)的單向?qū)щ娦?，三極管的電流分配和電流放大作用；二、了解二極管、穩(wěn)壓管和三極管的基本構(gòu)造、工作原理和特性曲線(xiàn)，理解主要參數(shù)的意義；三、會(huì)分析含有二極管的電路。第14章半導(dǎo)體二極管和三極管本章要求：

學(xué)會(huì)用工程觀(guān)點(diǎn)分析問(wèn)題，就是根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)器件的數(shù)學(xué)模型和電路的工作條件進(jìn)行合理的近似，以便用簡(jiǎn)便的分析方法獲得具有實(shí)際意義的結(jié)果。

對(duì)電路進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)，只要能滿(mǎn)足技術(shù)指標(biāo)，就不要過(guò)分追究精確的數(shù)值。器件是非線(xiàn)性的、特性有分散性、RC的值有誤差、工程上允許一定的誤差、采用合理估算的方法。

對(duì)于元器件，重點(diǎn)放在特性、參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)和正確使用方法，不要過(guò)分追究其內(nèi)部機(jī)理。討論器件的目的在于應(yīng)用。學(xué)會(huì)用工程觀(guān)點(diǎn)分析問(wèn)題，就是根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)器件的數(shù)半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體semiconductor：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料。常見(jiàn)的半導(dǎo)體材料有硅、鍺、硒及許多金屬的氧化物和硫化物等。半導(dǎo)體材料多以晶體的形式存在。半導(dǎo)體材料的特性：純凈半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很差；溫度升高——導(dǎo)電能力增強(qiáng)；光照增強(qiáng)——導(dǎo)電能力增強(qiáng)；摻入少量雜質(zhì)——導(dǎo)電能力增強(qiáng)。半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體semiconductor：導(dǎo)電能半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性：(可做成溫度敏感元件，如熱敏電阻)。摻雜性：往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，導(dǎo)電能力明顯改變(可做成各種不同用途的半導(dǎo)體器件，如二極管、三極管和晶閘管等）。光敏性：當(dāng)受到光照時(shí)，導(dǎo)電能力明顯變化(可做成各種光敏元件，如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等)。熱敏性：當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性：(可做成溫度敏感元件，本征半導(dǎo)體完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，稱(chēng)為本征半導(dǎo)體。晶體中原子的排列方式硅單晶中的共價(jià)健結(jié)構(gòu)共價(jià)健共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子，稱(chēng)為價(jià)電子。

Si

Si

Si

Si價(jià)電子本征半導(dǎo)體完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，稱(chēng)為本

Si

Si

Si

Si價(jià)電子

價(jià)電子在獲得一定能量（溫度升高或受光照）后，即可掙脫原子核的束縛，成為自由電子（帶負(fù)電），同時(shí)共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位，稱(chēng)為空穴（帶正電）。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理這一現(xiàn)象稱(chēng)為本征激發(fā)?？昭囟扔?，晶體中產(chǎn)生的自由電子便愈多。自由電子在外電場(chǎng)的作用下，空穴吸引相鄰原子的價(jià)電子來(lái)填補(bǔ)，而在該原子中出現(xiàn)一個(gè)空穴，其結(jié)果相當(dāng)于空穴的運(yùn)動(dòng)（相當(dāng)于正電荷的移動(dòng)）。SiSiSiSi價(jià)電子價(jià)電子在獲得一定能量本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理

當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上外電壓時(shí)，在半導(dǎo)體中將出現(xiàn)兩部分電流

(1)自由電子作定向運(yùn)動(dòng)

電子電流

(2)價(jià)電子遞補(bǔ)空穴空穴電流注意：

(1)本征半導(dǎo)體中載流子數(shù)目極少,其導(dǎo)電性能很差；(2)溫度愈高，載流子的數(shù)目愈多,半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能也就愈好。所以，溫度對(duì)半導(dǎo)體器件性能影響很大。自由電子和空穴都稱(chēng)為載流子。自由電子和空穴成對(duì)地產(chǎn)生的同時(shí)，又不斷復(fù)合。在一定溫度下，載流子的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，半導(dǎo)體中載流子便維持一定的數(shù)目。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上外電壓時(shí)N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體

摻雜后自由電子數(shù)目大量增加，自由電子導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式，稱(chēng)為電子半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體。摻入五價(jià)元素

Si

Si

Si

Sip+多余電子磷原子在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€(gè)電子變?yōu)檎x子在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)（某種元素）,形成雜質(zhì)半導(dǎo)體。

在N

型半導(dǎo)體中自由電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體摻雜后自由電子數(shù)目大量增N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體

摻雜后空穴數(shù)目大量增加，空穴導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式，稱(chēng)為空穴半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體。摻入三價(jià)元素

Si

Si

Si

Si

在P型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子，自由電子是少數(shù)載流子。B–硼原子接受一個(gè)電子變?yōu)樨?fù)離子空穴無(wú)論N型或P型半導(dǎo)體都是中性的，對(duì)外不顯電性。N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體摻雜后空穴數(shù)目大量增加，空1.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中多子的數(shù)量與

（a.摻雜濃度、b.溫度）有關(guān)。2.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中少子的數(shù)量與（a.摻雜濃度、b.溫度）有關(guān)。3.當(dāng)溫度升高時(shí)，少子的數(shù)量（a.減少、b.不變、c.增多）。abc4.在外加電壓的作用下，P型半導(dǎo)體中的電流主要是

，N型半導(dǎo)體中的電流主要是。（a.電子電流、b.空穴電流）ba1.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中多子的數(shù)量與§PN結(jié)(PNjunction)不論是P型半導(dǎo)體還是N型半導(dǎo)體，都只能看做是一般的導(dǎo)電材料，不具有半導(dǎo)體器件的任何特點(diǎn)。半導(dǎo)體器件的核心是PN結(jié)，是采取一定的工藝措施在一塊半導(dǎo)體晶片的兩側(cè)分別制成P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，在兩種半導(dǎo)體的交界面上形成PN結(jié)。各種各樣的半導(dǎo)體器件都是以PN結(jié)為核心而制成的，正確認(rèn)識(shí)PN結(jié)是了解和運(yùn)用各種半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵所在?！霵N結(jié)(PNjunction)不論是P型半導(dǎo)體還是N型半PN結(jié)PN結(jié)的形成多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)少子的漂移運(yùn)動(dòng)濃度差P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。擴(kuò)散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬?？臻g電荷區(qū)也稱(chēng)PN結(jié)擴(kuò)散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－形成空間電荷區(qū)PN結(jié)PN結(jié)的形成多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)少子的漂移運(yùn)動(dòng)濃度差PPN結(jié)的單向?qū)щ娦?.PN結(jié)加正向電壓（正向偏置）PN結(jié)變窄P接正、N接負(fù)外電場(chǎng)IF內(nèi)電場(chǎng)被削弱，多子的擴(kuò)散加強(qiáng)，形成較大的擴(kuò)散電流。

PN結(jié)加正向電壓時(shí)，PN結(jié)變窄，正向電流較大，正向電阻較小，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。內(nèi)電場(chǎng)PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–PN結(jié)的單向?qū)щ娦?.PN結(jié)加正向電壓（正向偏置PN結(jié)變寬2.PN結(jié)加反向電壓（反向偏置）外電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，少子的漂移加強(qiáng)，由于少子數(shù)量很少，形成很小的反向電流。IRP接負(fù)、N接正溫度越高少子的數(shù)目越多，反向電流將隨溫度增加。–+PN結(jié)加反向電壓時(shí)，PN結(jié)變寬，反向電流較小，反向電阻較大，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。內(nèi)電場(chǎng)PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－PN結(jié)變寬2.PN結(jié)加反向電壓（反向偏置）外電場(chǎng)半導(dǎo)體二極管基本結(jié)構(gòu)(a)點(diǎn)接觸型(b)面接觸型

結(jié)面積小、結(jié)電容小、正向電流小。用于檢波和變頻等高頻電路。結(jié)面積大、正向電流大、結(jié)電容大，用于工頻大電流整流電路。(c)平面型

用于集成電路制作工藝中。PN結(jié)結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開(kāi)關(guān)電路中。半導(dǎo)體二極管基本結(jié)構(gòu)(a)點(diǎn)接觸型(b)面接觸型結(jié)陰極引線(xiàn)陽(yáng)極引線(xiàn)二氧化硅保護(hù)層P型硅N型硅(

c

)平面型金屬觸絲陽(yáng)極引線(xiàn)N型鍺片陰極引線(xiàn)外殼(

a)點(diǎn)接觸型鋁合金小球N型硅陽(yáng)極引線(xiàn)PN結(jié)金銻合金底座陰極引線(xiàn)(

b)面接觸型半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)半導(dǎo)體二極管二極管的結(jié)構(gòu)示意圖陰極陽(yáng)極(

d

)符號(hào)D陰極引線(xiàn)陽(yáng)極引線(xiàn)二氧化硅保護(hù)層P型硅N型硅(c)平面型二極管的分類(lèi)

根據(jù)制造二極管的半導(dǎo)體材料分為硅、鍺等；

根據(jù)二極管的結(jié)構(gòu)分為點(diǎn)接觸、面接觸等；

根據(jù)二極管的工作頻率分為低頻、高頻等；

根據(jù)二極管的功能分為檢波、整流、開(kāi)關(guān)、變?nèi)?、發(fā)光、光敏、觸發(fā)及隧道二極管等；

根據(jù)二極管的功率特性分為小功率、大功率二極管等；

…………二極管的分類(lèi)根據(jù)制造二極管的半導(dǎo)體材料分為硅、鍺等；半導(dǎo)體二極管的型號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下：2AP9用數(shù)字代表同類(lèi)器件的不同規(guī)格。代表器件的類(lèi)型，P為普通管，Z為整流管，K為開(kāi)關(guān)管。代表器件的材料，A為N型Ge，B為P型Ge，C為N型Si，D為P型Si。2代表二極管，3代表三極管。半導(dǎo)體二極管的型號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下：2半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片伏安特性硅管0.5V,鍺管0.1V。反向擊穿電壓U(BR)導(dǎo)通壓降

外加電壓大于死區(qū)電壓二極管才能導(dǎo)通。外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，失去單向?qū)щ娦?。正向特性反向特性特點(diǎn)：非線(xiàn)性硅0.6~0.8V鍺0.2~0.3VUI死區(qū)電壓PN+–PN–+反向電流在一定電壓范圍內(nèi)保持常數(shù)。伏安特性硅管0.5V,鍺管0.1V。反向擊穿導(dǎo)通壓降外加小技巧

二極管的簡(jiǎn)易測(cè)量

根據(jù)二極管的單向?qū)щ娦钥芍?，二極管正向電阻小，反向電阻大。利用這一特點(diǎn)，可以用萬(wàn)用表的電阻擋大致測(cè)量出二極管的好壞和正負(fù)極性小技巧二極管的簡(jiǎn)易測(cè)量根據(jù)二極管的單主要參數(shù)1.最大整流電流

IOM二極管長(zhǎng)期使用時(shí)，允許流過(guò)二極管的最大正向平均電流。2.反向工作峰值電壓URWM是保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓，一般是二極管反向擊穿電壓UBR的一半或三分之二。二極管擊穿后單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至過(guò)熱而燒壞。3.反向峰值電流IRM指二極管加最高反向工作電壓時(shí)的反向電流。反向電流大，說(shuō)明管子的單向?qū)щ娦圆?，IRM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，鍺管的反向電流較大，為硅管的幾十到幾百倍。主要參數(shù)1.最大整流電流IOM二極管長(zhǎng)期使用時(shí)，允許流過(guò)二極管的單向?qū)щ娦?.二極管加正向電壓（正向偏置，陽(yáng)極接正、陰極接負(fù)）時(shí)，二極管處于正向?qū)顟B(tài)，二極管正向電阻較小，正向電流較大。2.二極管加反向電壓（反向偏置，陽(yáng)極接負(fù)、陰極接正）時(shí)，二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)，二極管反向電阻較大，反向電流很小。

3.外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，失去單向?qū)щ娦浴?.二極管的反向電流受溫度的影響，溫度愈高反向電流愈大。二極管的單向?qū)щ娦?.二極管加正向電壓（正向偏置二極管電路分析舉例定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)導(dǎo)通截止否則，正向管壓降硅0.6~0.7V鍺0.2~0.3V分析方法：將二極管斷開(kāi)，分析二極管兩端電位的高低或所加電壓UD的正負(fù)。若V陽(yáng)>V陰或UD為正(正向偏置)，二極管導(dǎo)通若V陽(yáng)<V陰或UD為負(fù)(反向偏置)，二極管截止若二極管是理想的，正向?qū)〞r(shí)正向管壓降為零，反向截止時(shí)二極管相當(dāng)于斷開(kāi)。二極管電路分析舉例定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)導(dǎo)通截止如圖由RC構(gòu)成微分電路，當(dāng)輸入電壓ui為矩形波時(shí)，試畫(huà)出輸出電壓uo的波形。(設(shè)uc0=U0)CCRDRLuiuRuouitouRtouotoU如圖由RC構(gòu)成微分電路，當(dāng)輸入電壓ui為電路如圖，求：UABV陽(yáng)=－6VV陰=－12VV陽(yáng)>V陰二極管導(dǎo)通若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB=－6V否則，UAB低于－6V一個(gè)管壓降，為－6.3Ｖ或－6.7V例1：

取B點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開(kāi)二極管，分析二極管陽(yáng)極和陰極的電位。在這里，二極管起鉗位作用。D6V12V3k

BAUAB+–電路如圖，求：UABV陽(yáng)=－6VV兩個(gè)二極管的陰極接在一起取B點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開(kāi)二極管，分析二極管陽(yáng)極和陰極的電位。V1陽(yáng)=－6V，V2陽(yáng)=0V，V1陰=V2陰=－12VUD1=6V，UD2=12V

∵

UD2>UD1

∴D2優(yōu)先導(dǎo)通，D1截止。若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB

=0V例2:D1承受反向電壓為－6V流過(guò)D2

的電流為求：UAB在這里，D2起鉗位作用，D1起隔離作用。BD16V12V3k

AD2UAB+–兩個(gè)二極管的陰極接在一起V1陽(yáng)=－6V，V2陽(yáng)=0V，ui>8V，二極管導(dǎo)通，可看作短路uo=8V

ui<8V，二極管截止，可看作開(kāi)路uo=ui已知：二極管是理想的，試畫(huà)出uo

波形。8V例3：二極管的用途：

整流、檢波、限幅、鉗位、開(kāi)關(guān)、元件保護(hù)、溫度補(bǔ)償?shù)?。ui18V參考點(diǎn)二極管陰極電位為8VD8VRuoui++––ui>8V，二極管導(dǎo)通，可看作短路uo=8V穩(wěn)壓二極管1.符號(hào)UZIZIZM

UZ

IZ2.伏安特性穩(wěn)壓管正常工作時(shí)加反向電壓使用時(shí)要加限流電阻穩(wěn)壓管反向擊穿后，電流變化很大，但其兩端電壓變化很小，利用此特性，穩(wěn)壓管在電路中可起穩(wěn)壓作用。_+UIO穩(wěn)壓二極管1.符號(hào)U(V)0.400.8-8-4I(mA)204010-20-1030-12反向正向

穩(wěn)壓管的使用：穩(wěn)壓管工作于反向擊穿區(qū)，常見(jiàn)電路如下。UiRUoRL在電路中穩(wěn)壓管是反向聯(lián)接的。當(dāng)Ui大于穩(wěn)壓管的擊穿電壓時(shí)，穩(wěn)壓管被擊穿，電流將增大，電阻R兩端的電壓增大，在一定的電流范圍內(nèi)穩(wěn)壓管兩端的電壓基本不變，輸出電壓Ui等于Uz。U(V)0.400.8-8-4I(mA)204010-203.主要參數(shù)(1)穩(wěn)定電壓UZ

穩(wěn)壓管正常工作(反向擊穿)時(shí)管子兩端的電壓。(2)電壓溫度系數(shù)

ｕ環(huán)境溫度每變化1

C引起穩(wěn)壓值變化的百分?jǐn)?shù)。(3)動(dòng)態(tài)電阻(4)穩(wěn)定電流IZ、最大穩(wěn)定電流IZM(5)最大允許耗散功率PZM=UZIZMrZ愈小，曲線(xiàn)愈陡，穩(wěn)壓性能愈好。3.主要參數(shù)(1)穩(wěn)定電壓UZ(2)電壓光電二極管反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升。IU照度增加符號(hào)發(fā)光二極管有正向電流流過(guò)時(shí)，發(fā)出一定波長(zhǎng)范圍的光，目前的發(fā)光管可以發(fā)出從紅外到可見(jiàn)波段的光，它的電特性與一般二極管類(lèi)似，正向電壓較一般二極管高，電流為幾~幾十mA光電二極管發(fā)光二極管光電二極管反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升。IU照度增加符號(hào)

發(fā)光二極管是一種新型冷光源。由于它體積小、用電省、工作電壓低、壽命長(zhǎng)、單色性好和響應(yīng)速度快，因此，常用來(lái)作為顯示器。發(fā)光二極管是一種新型冷光源。由于它體積半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管(晶體管)是最重要的一種半導(dǎo)體器件。廣泛應(yīng)用于各種電子電路中。一.基本結(jié)構(gòu)晶體管最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)有平面型和合金型兩種。平面型都是硅管、合金型主要是鍺管。它們都具有NPN或PNP的三層兩結(jié)的結(jié)構(gòu)，因而又有NPN和PNP兩類(lèi)晶體管。其三層分別稱(chēng)為發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，并引出發(fā)射極(E)、基極(B)和集電極(C)三個(gè)電極。三層之間的兩個(gè)PN結(jié)分別稱(chēng)為發(fā)射結(jié)和集電結(jié)。本節(jié)介紹晶體管的結(jié)構(gòu)、特性及參數(shù)的內(nèi)容。半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管(晶體管)是最重要的一種半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體三極管NNP基極發(fā)射極集電極NPN型BECBECPNP型PPN基極發(fā)射極集電極符號(hào)：BECIBIEICBECIBIEICNPN型三極管PNP型三極管半導(dǎo)體三極管NNP基極發(fā)射極集電極NPN型BECBECPNPN型硅P型N型二氧化硅保護(hù)膜CBEN型鍺銦球銦球P型P型CEB平面型結(jié)構(gòu)合金型結(jié)構(gòu)NNP發(fā)射結(jié)集電結(jié)發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)EBCNPP發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié)集電結(jié)EBCBECBECN型硅P型N型二氧化硅保護(hù)膜CBEN型鍺銦球銦球P型P型CE基區(qū)：最薄，摻雜濃度最低發(fā)射區(qū)：摻雜濃度最高發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECNNP基極發(fā)射極集電極結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：集電區(qū)：面積最大基區(qū)：最薄，發(fā)射區(qū)：摻發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECNNP基極發(fā)射極集電電流分配和放大原理1.三極管放大的外部條件BECNNPEBRBECRC發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏PNP發(fā)射結(jié)正偏VB<VE集電結(jié)反偏VC<VB從電位的角度看：

NPN

發(fā)射結(jié)正偏VB>VE集電結(jié)反偏VC>VB

電流分配和放大原理1.三極管放大的外部條件BECNNPE2.各電極電流關(guān)系及電流放大作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.10<0.0010.701.502.303.103.95<0.0010.721.542.363.184.05結(jié)論:1）三電極電流關(guān)系IE=IB+IC2）IC

IB

，

IC

IE

3）

IC

IB

把基極電流的微小變化能夠引起集電極電流較大變化的特性稱(chēng)為晶體管的電流放大作用。

實(shí)質(zhì):用一個(gè)微小電流的變化去控制一個(gè)較大電流的變化，是CCCS器件。2.各電極電流關(guān)系及電流放大作用IB(mA)IC(mA)I3.三極管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律BECNNPEBRBECIEIBEICEICBO

基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴(kuò)散可忽略。發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴(kuò)散，形成發(fā)射極電流IE。

進(jìn)入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成電流IBE，多數(shù)擴(kuò)散到集電結(jié)。從基區(qū)擴(kuò)散來(lái)的電子作為集電結(jié)的少子，漂移進(jìn)入集電結(jié)而被收集，形成ICE。集電結(jié)反偏，有少子形成的反向電流ICBO。3.三極管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律BECNNPEBRBECIEI用載流子在晶體管內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)解釋上述結(jié)論。電流分配和放大原理外部條件：發(fā)射結(jié)加正向電壓；集電結(jié)加反向電壓。UBE>0,UBC<0,UBC=UBE-UCE,UBE<UCERBEC++__EBEBCNNP用載流子在晶體管內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)解釋上述結(jié)論。電流分配和放大電流分配和放大原理發(fā)射結(jié)正偏擴(kuò)散強(qiáng)E區(qū)多子（自由電子）到B區(qū)B區(qū)多子（空穴）到E區(qū)穿過(guò)發(fā)射結(jié)的電流主要是電子流形成發(fā)射極電流IEIE是由擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的1發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子，形成發(fā)射極電流IE。電流分配和放大原理發(fā)射結(jié)正偏擴(kuò)散強(qiáng)E區(qū)多子（自由電子）到B區(qū)電流分配和放大原理2電子在基區(qū)中的擴(kuò)散與復(fù)合，形成基極電流IBE區(qū)電子到基區(qū)B后，有兩種運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散IEC復(fù)合IEB同時(shí)基區(qū)中的電子被EB拉走形成IBIEB=IB時(shí)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡形成穩(wěn)定的基極電流IBIB是由復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成的RBEC++__EBEBC電流分配和放大原理2電子在基區(qū)中的擴(kuò)散與復(fù)合，形成基極電流電流分配和放大原理3集電極收集電子，形成集電極電流IC集電結(jié)反偏阻礙C區(qū)中的多子（自由電子）擴(kuò)散，同時(shí)收集E區(qū)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子有助于少子的漂移運(yùn)動(dòng)，有反向飽和電流ICBO形成集電極電流ICRBEC++__EBEBC電流分配和放大原理3集電極收集電子，形成集電極電流IC集電RBEC++__EBEBCICIBIEICBOIBEIEC電流分配和放大原理RBEC++__EBEBCICIBIEICBOIBEIEC電1、發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子電流放大作用原理——內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)規(guī)律發(fā)射結(jié)處于正向偏置，摻雜濃度較高的發(fā)射區(qū)向基區(qū)進(jìn)行多子擴(kuò)散。放大作用的內(nèi)部條件：基區(qū)很薄且摻雜濃度很低。2、電子在基區(qū)的擴(kuò)散和復(fù)合基區(qū)厚度很小，電子在基區(qū)繼續(xù)向集電結(jié)擴(kuò)散。（但有少部分與空穴復(fù)合而形成IBEIB）1、發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子電流放大作用原理——內(nèi)部載流子運(yùn)3、集電區(qū)收集擴(kuò)散電子集電結(jié)為反向偏置使內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)，對(duì)從基區(qū)擴(kuò)散進(jìn)入集電結(jié)的電子具有加速作用而把電子收集到集電區(qū)，形成集電極電流(ICEIC)。由電流分配關(guān)系示意圖可知發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入的電子電流IE將分成兩部分ICE和IBE，它們的比值為它表示晶體管的電流放大能力，稱(chēng)為電流放大系數(shù)。3、集電區(qū)收集擴(kuò)散電子集電結(jié)為反向偏置使內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)，對(duì)從基區(qū)在晶體管中，不僅IC比IB大很多；當(dāng)IB有微小變化時(shí)還會(huì)引起IC的較大變化。根據(jù)晶體管放大的外部條件，發(fā)射結(jié)必須正向偏置，集電結(jié)必須反向偏置。則對(duì)于NPN型晶體管且對(duì)于PNP型晶體管且在晶體管中，不僅IC比IB大很多；當(dāng)IB有微小變化時(shí)還會(huì)引起3.三極管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律IC=ICE+ICBO

ICEICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOIB=IBE-ICBO

IBEICE與IBE之比稱(chēng)為共發(fā)射極電流放大倍數(shù)集－射極穿透電流,溫度

ICEO

(常用公式)若IB=0,則

IC

ICE03.三極管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律IC=ICE+ICBO特性曲線(xiàn)即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線(xiàn)，是管子內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)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)。為什么要研究特性曲線(xiàn)：1）直觀(guān)地分析管子的工作狀態(tài)2）合理地選擇偏置電路的參數(shù)，設(shè)計(jì)性能良好的電路重點(diǎn)討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線(xiàn)特性曲線(xiàn)即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線(xiàn)，是管子內(nèi)部發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端共發(fā)射極電路輸入回路輸出回路測(cè)量晶體管特性的實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路ICEBmA

AVUCEUBERBIBECV++––––++發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端共發(fā)射極電路輸入回路輸輸入特性曲線(xiàn)輸入特性曲線(xiàn)當(dāng)UCE為常數(shù)時(shí)的IB與UBE之間的關(guān)系曲線(xiàn)。(參見(jiàn)右圖)00.4200.8406080UBE(V)IB(A)UCE1V3DG6的輸入特性曲線(xiàn)對(duì)硅管來(lái)說(shuō)，當(dāng)UCE1V時(shí)，集電結(jié)已處于反向偏置，發(fā)射結(jié)正向偏置所形成電流的絕大部分將形成集電極電流，但I(xiàn)B與UBE的關(guān)系依然與PN結(jié)的正向類(lèi)似。(當(dāng)UCE更小，IB才會(huì)明顯增加)硅管的死區(qū)電壓為0.5V，鍺管的死區(qū)電壓不超過(guò)0.2V。放大狀態(tài)時(shí)，硅NPN管UBE=0.6~0.7V；鍺PNP管UBE=–0.2~–0.3V。輸入特性曲線(xiàn)輸入特性曲線(xiàn)當(dāng)UCE為常數(shù)時(shí)的IB與UBE之間的1.輸入特性特點(diǎn):非線(xiàn)性死區(qū)電壓：硅管0.5V，鍺管0.1V。正常工作時(shí)發(fā)射結(jié)電壓：NPN型硅管

UBE0.6~0.7VPNP型鍺管

UBE0.2~0.3VIB(

A)UBE(V)204060800.40.8UCE1VO1.輸入特性特點(diǎn):非線(xiàn)性死區(qū)電壓：硅管0.5V，鍺管0.1輸出特性曲線(xiàn)輸出特性曲線(xiàn)是在IB為常數(shù)時(shí)，IC與UCE之間的關(guān)系曲線(xiàn)。在不同的IB下，可得到不同的曲線(xiàn)，即晶體管的輸出特性曲線(xiàn)是一組曲線(xiàn)(見(jiàn)下圖)。當(dāng)IB一定時(shí)，UCE超過(guò)約1V以后就將形成IC，當(dāng)UCE繼續(xù)增加時(shí)，IC的增加將不再明顯。這是晶體管的恒流特性。當(dāng)IB增加時(shí)，相應(yīng)的IC也增加，曲線(xiàn)上移，而且IC比IB增加得更明顯。這是晶體管的電流放大作用。IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O輸出特性曲線(xiàn)輸出特性曲線(xiàn)是在IB為常數(shù)時(shí)，IC與UCE之間的2.輸出特性IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O放大區(qū)輸出特性曲線(xiàn)通常分三個(gè)工作區(qū)：(1)放大區(qū)在放大區(qū)有IC=

IB

，也稱(chēng)為線(xiàn)性區(qū)，具有恒流特性。在放大區(qū)，發(fā)射結(jié)處于正向偏置、集電結(jié)處于反向偏置，晶體管工作于放大狀態(tài)。2.輸出特性IB=020A40A60A80A10IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O（2）截止區(qū)IB<0以下區(qū)域?yàn)榻刂箙^(qū)，有IC0

。在截止區(qū)發(fā)射結(jié)處于反向偏置，集電結(jié)處于反向偏置，晶體管工作于截止?fàn)顟B(tài)。飽和區(qū)截止區(qū)（3）飽和區(qū)

當(dāng)UCE

UBE時(shí)，晶體管工作于飽和狀態(tài)。在飽和區(qū)，

IB

IC，發(fā)射結(jié)處于正向偏置，集電結(jié)也處于正偏。

深度飽和時(shí)，硅管UCES0.3V，

鍺管UCES0.1V。IB=020A40A60A80A100A36IC(輸出特性三個(gè)區(qū)域的特點(diǎn):放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。即：IC=IB,且

IC

=

IB(2)飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。即：UCE

UBE

，

IB>IC，UCE0.3V

(3)截止區(qū)：

UBE<死區(qū)電壓，IB=0，IC=ICEO

0

輸出特性三個(gè)區(qū)域的特點(diǎn):放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。(2例：

=50，USC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k

當(dāng)USB

=-2V，2V，5V時(shí)，晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)Q位于哪個(gè)區(qū)？當(dāng)USB

=-2V時(shí)：ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEIB=0，IC=0IC最大飽和電流：Q位于截止區(qū)

例：=50，USC=12V，當(dāng)USB=-2V時(shí)：I例：

=50，USC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k

當(dāng)USB

=-2V，2V，5V時(shí)，晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)Q位于哪個(gè)區(qū)？IC<

ICmax(=2mA)，

Q位于放大區(qū)。ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEUSB

=2V時(shí)：例：=50，USC=12V，IC<ICmax(=USB

=5V時(shí):例：

=50，USC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k

當(dāng)USB

=-2V，2V，5V時(shí)，晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)Q位于哪個(gè)區(qū)？ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEQ位于飽和區(qū)，此時(shí)IC和IB

已不是倍的關(guān)系。USB=5V時(shí):例：=50，USC=12V，ICU三、主要參數(shù)前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸入輸出的公共點(diǎn)，稱(chēng)為共射接法，相應(yīng)地還有共基、共集接法。共射直流電流放大倍數(shù)：工作于動(dòng)態(tài)的三極管，真正的信號(hào)是疊加在直流上的交流信號(hào)?；鶚O電流的變化量為

IB，相應(yīng)的集電極電流變化為

IC，則交流電流放大倍數(shù)為：1.電流放大倍數(shù)和

三、主要參數(shù)前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸入輸出的公共點(diǎn)，主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)，

直流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)當(dāng)晶體管接成發(fā)射極電路時(shí)，表示晶體管特性的數(shù)據(jù)稱(chēng)為晶體管的參數(shù)，晶體管的參數(shù)也是設(shè)計(jì)電路、選用晶體管的依據(jù)。注意：和

的含義不同，但在特性曲線(xiàn)近于平行等距并且ICE0較小的情況下，兩者數(shù)值接近。常用晶體管的

值在20~200之間。主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)，直流電流放大系數(shù)交流電流放大說(shuō)明：1、靜態(tài)電流放大系數(shù)和動(dòng)態(tài)電流放大系數(shù)的意義不同，但大多數(shù)情況下近似相等，可以借用進(jìn)行定量估算。2、晶體管的輸出特性曲線(xiàn)是非線(xiàn)性的，只有在曲線(xiàn)的等距平直部分才有較好的線(xiàn)性關(guān)系，IC與IB成正比，β也可認(rèn)為是基本恒定的。3、由于制造工藝的原因，晶體管的參數(shù)具有一定的離散性，即使是同一型號(hào)的晶體管，也不可能具有完全相同的參數(shù)。常用晶體管的β值在20~100之間。近年來(lái)由于生產(chǎn)工藝的提高，β值在100~300之間的晶體管也具有很好的特性。說(shuō)明：1、靜態(tài)電流放大系數(shù)和動(dòng)態(tài)電流放大系數(shù)的意義不同，但大例：在UCE=6V時(shí)，在Q1點(diǎn)IB=40A,IC=1.5mA；

在Q2點(diǎn)IB=60A,IC=2.3mA。在以后的計(jì)算中，一般作近似處理：

=。IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)9120Q1Q2在Q1點(diǎn)，有由Q1和Q2點(diǎn)，得例：在UCE=6V時(shí)，在Q1點(diǎn)IB=40A,2.集-基極反向截止電流ICBO

ICBO是由少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)所形成的電流，受溫度的影響大。溫度

ICBO

ICBO

A+–EC3.集-射極反向截止電流(穿透電流)ICEO

AICEOIB=0+–

ICEO受溫度的影響大。溫度

ICEO，所以IC也相應(yīng)增加。三極管的溫度特性較差。2.集-基極反向截止電流ICBOICBO是由少數(shù)載流子4.集電極最大允許電流ICM5.集-射極反向擊穿電壓U(BR)CEO集電極電流IC上升會(huì)導(dǎo)致三極管的

值的下降，當(dāng)

值下降到正常值的三分之二時(shí)的集電極電流即為ICM。當(dāng)集—射極之間的電壓UCE超過(guò)一定的數(shù)值時(shí)，三極管就會(huì)被擊穿。手冊(cè)上給出的數(shù)值是25C、基極開(kāi)路時(shí)的擊穿電壓U(BR)

CEO。6.集電極最大允許耗散功耗PCMPCM取決于三極管允許的溫升，消耗功率過(guò)大，溫升過(guò)高會(huì)燒壞三極管。

PC

PCM=ICUCE

硅管允許結(jié)溫約為150C，鍺管約為70

90C。4.集電極最大允許電流ICM5.集-射極反向擊穿電壓UICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區(qū)由三個(gè)極限參數(shù)可畫(huà)出三極管的安全工作區(qū)ICUCEOICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區(qū)由三個(gè)極限晶體管參數(shù)與溫度的關(guān)系1、溫度每增加10

C，ICBO增大一倍。硅管優(yōu)于鍺管。2、溫度每升高1

C，UBE將減小–(2~2.5)mV，即晶體管具有負(fù)溫度系數(shù)。3、溫度每升高1

C，

增加0.5%~1.0%。晶體管參數(shù)與溫度的關(guān)系1、溫度每增加10C，ICBO增大一本章小結(jié)（1）半導(dǎo)體導(dǎo)電能力取決于其內(nèi)部載流子的多少，半導(dǎo)體有電子和空穴兩種載流子。本征半導(dǎo)體有熱敏特性、光敏特性、摻雜特性。在本征半導(dǎo)體中摻入相應(yīng)的雜質(zhì)，便可制成P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，它們內(nèi)部都有空穴和電子兩種載流子，其中多子是由摻雜產(chǎn)生的，少子是由本征激發(fā)產(chǎn)生的。（2）PN結(jié)是構(gòu)成各種半導(dǎo)體的基礎(chǔ)，它具有單向?qū)щ娦?。?dāng)接正向偏置時(shí)，有較大的正向電流，正向電阻較小；而接反向偏置時(shí)，反向電流很小，反向電阻很大。（3）半導(dǎo)體二極管的核心是一個(gè)PN結(jié)，它的特性與PN結(jié)基本相同。二極管的伏安特性是非線(xiàn)性的，所以是非線(xiàn)性器件。二極管的主要參數(shù)有最大整流電流、最高反向工作電壓和反向飽和電流。本章小結(jié)（4）穩(wěn)壓二極管是一種