模擬電子技術(shù)教案

模擬電子技術(shù)教案

第一章半導(dǎo)體二極管及其基本應(yīng)用

教學(xué)目標(biāo)1、掌握半導(dǎo)體二極管的基本概念及基本知識(shí)

2、掌握半導(dǎo)體二極管的特征和特性

3、了解半導(dǎo)體二極管的幾個(gè)主要參數(shù)

4、掌握半導(dǎo)體二極管的兩個(gè)模型及其應(yīng)用

5、了解半導(dǎo)體二極管的應(yīng)用電路及幾種特殊的二極管。

6,掌握二極管應(yīng)用電路的測(cè)試

教材分析重點(diǎn)：1、半導(dǎo)體二極管的幾個(gè)特征及其它的特性

2、半導(dǎo)體二極管的兩個(gè)模型及其應(yīng)用，并會(huì)測(cè)試二極管應(yīng)用電路。

課時(shí)安排8課時(shí)

1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí).....................2課時(shí)

1.2二極管的特性及主要參數(shù)...............2課時(shí)

1.3二極管的基本應(yīng)用.....................1課時(shí)

1.4特殊二極管...........................1課時(shí)

1.5二極管應(yīng)用電路的測(cè)試.................1課時(shí)

復(fù)習(xí)課...................................1課時(shí)

1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)

教學(xué)目標(biāo)1、了解本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體的基本概念及其形成。

2、了解PN結(jié)的形成

3、掌握PN結(jié)的兩個(gè)特性。

教材分析重點(diǎn)：PN結(jié)的兩個(gè)特性——單向?qū)щ娦院蛽舸┨匦?/p>

授課類(lèi)型新授課

教學(xué)方法講授法

課時(shí)安排2課時(shí)

組織教學(xué)應(yīng)到人，實(shí)到人

教學(xué)過(guò)程

導(dǎo)入：

什么是導(dǎo)體？什么是絕緣體？那么介入這兩者之間的是什么呢？這就

是我們這章要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，半導(dǎo)體二極管及其基本應(yīng)用，我們首先來(lái)學(xué)習(xí)一

下半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)。

自然界中的物質(zhì)，按其導(dǎo)電能力可分為三大類(lèi)：導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體。

半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。

半導(dǎo)體材料如：硅Si錯(cuò)Ge和硅化線GaAs,其中硅應(yīng)用得最廣泛。

半導(dǎo)體的特點(diǎn)：

①熱敏性

②光敏性

③摻雜性

1.1.1本征半導(dǎo)體

1、概念：純凈的單晶半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。

其中應(yīng)于制造半導(dǎo)體器件的純硅和楮都是晶體，它們同屬于四價(jià)元素。共價(jià)

鍵內(nèi)的兩個(gè)電子由相鄰的原子各用一個(gè)價(jià)電子組成，稱為束縛電子。圖1.1

所示為硅和楮的原子結(jié)構(gòu)和共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。

共價(jià)鍵

圖1.1硅和楮的原子結(jié)構(gòu)和共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)

2、本征激發(fā)和兩種載流子——自由電子和空穴

溫度越高，半導(dǎo)體材料中產(chǎn)生的自由電子便越多。束縛電子脫離共價(jià)

鍵成為自由電子后，在原來(lái)的位置留有一個(gè)空位，稱此空位為空穴。

本征半導(dǎo)體中，自由電子和空穴成對(duì)出現(xiàn)，數(shù)目相同。圖1.2所示

為本征激發(fā)所產(chǎn)生的電子空穴對(duì)。

圖1.2本征激發(fā)所產(chǎn)生的空穴和自由電子

如圖1.3所示，空穴（如圖中位置1）出現(xiàn)以后，鄰近的束縛電子（如

圖中位置2）可能獲取足夠的能量來(lái)填補(bǔ)這個(gè)空穴，而在這個(gè)束縛電子的位置

又出現(xiàn)一個(gè)新的空位，另一個(gè)束縛電子（如圖中位置3）又會(huì)填補(bǔ)這個(gè)新的空

位，這樣就形成束縛電子填補(bǔ)空穴的運(yùn)動(dòng)。為了區(qū)別自由電子的運(yùn)動(dòng)，稱此

束縛電子填補(bǔ)空穴的運(yùn)動(dòng)為空穴運(yùn)動(dòng)。

3、結(jié)論

（1）半導(dǎo)體中存在兩種載流子，一種是帶負(fù)電的自由電子，另一種是

帶正電的空穴，它們都可以運(yùn)載電荷形成電流。

（2）本征半導(dǎo)體中，自由電子和空穴相伴產(chǎn)生，數(shù)目相同。

（3）一定溫度下，本征半導(dǎo)體中電子空穴對(duì)的產(chǎn)生與復(fù)合相對(duì)平衡，

電子空穴對(duì)的數(shù)目相對(duì)穩(wěn)定。

（4）溫度升高，激發(fā)的電子空穴對(duì)數(shù)目增加，半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力增強(qiáng)。

空穴的出現(xiàn)是半導(dǎo)體導(dǎo)電區(qū)別導(dǎo)體導(dǎo)電的一個(gè)主要特征。

1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體

在本征半導(dǎo)體中加入微量雜質(zhì)，可使其導(dǎo)電性能顯著改變。根據(jù)摻入雜

質(zhì)的性質(zhì)不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體分為兩類(lèi)：電子型（N型）半導(dǎo)體和空穴型（P

型）半導(dǎo)體。

1、N型半導(dǎo)體

在硅（或錯(cuò)）半導(dǎo)體晶體中，摻入微量的五價(jià)元素，如磷（P）、神（As）

等，則構(gòu)成N型半導(dǎo)體。

五價(jià)的元素具有五個(gè)價(jià)電子，它們進(jìn)入由硅（或錯(cuò)）組成的半導(dǎo)體晶體

中，五價(jià)的原子取代四價(jià)的硅（或楮）原子，在與相鄰的硅（或錯(cuò)）原子組

成共價(jià)鍵時(shí)，因?yàn)槎嘁粋€(gè)價(jià)電子不受共價(jià)鍵的束縛，很容易成為自由電子，

于是半導(dǎo)體中自由電子的數(shù)目大量增加。自由電子參與導(dǎo)電移動(dòng)后，在原來(lái)

的位置留下一個(gè)不能移動(dòng)的正離子，稱施主離子，其中自由電子為多數(shù)載流

子，空穴為少數(shù)載流子。半導(dǎo)體仍然呈現(xiàn)電中性，但與此同時(shí)沒(méi)有相應(yīng)的空

穴產(chǎn)生，如圖1.4所示。

圖1.4N型半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)

2、P型半導(dǎo)體

在硅（或錯(cuò)）半導(dǎo)體晶體中，摻入微量的三價(jià)元素，如硼（B）、錮（In）

等，則構(gòu)成P型半導(dǎo)體。

三價(jià)的元素只有三個(gè)價(jià)電子，在與相鄰的硅（或錯(cuò)）原子組成共價(jià)鍵時(shí),

由于缺少一個(gè)價(jià)電子，在晶體中便產(chǎn)生一個(gè)空位，鄰近的束縛電子如果獲取

足夠的能量，有可能填補(bǔ)這個(gè)空位，使原子成為一個(gè)不能移動(dòng)的負(fù)離子，稱

為受主離子。其中空穴為多子，自由電子為少子。半導(dǎo)體仍然呈現(xiàn)電中性，

但與此同時(shí)沒(méi)有相應(yīng)的自由電子產(chǎn)生，如圖1.5所示。

圖1.5P型半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)

P型半導(dǎo)體中，空穴為多數(shù)載流子（多子），自由電子為少數(shù)載流子（少

子）。P型半導(dǎo)體主要靠空穴導(dǎo)電。

注意：

雜質(zhì)離子雖然帶電荷，但不能移動(dòng)，因此它不是載流子；雜質(zhì)半導(dǎo)體中

雖然有一種載流子占多數(shù)，但整個(gè)半導(dǎo)體仍呈電中性。

雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能主要取決于多子濃度，多子濃度主要取決于摻雜

濃度。少子濃度與本征激發(fā)有關(guān)，因此對(duì)溫度敏感，其大小隨溫度的升高而

增大。

1.1.3PN結(jié)

一、PN結(jié)的形成

多數(shù)載流子因濃度上的差異而形成的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，如圖1.6所示。

P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體

一一o一

一

一一????

O

.????

????

圖1.6P型和N型半導(dǎo)體交界處載流子的擴(kuò)散

由于空穴和自由電子均是帶電的粒子，所以擴(kuò)散的結(jié)果使P區(qū)和N區(qū)原

來(lái)的電中性被破壞，在交界面的兩側(cè)形成一個(gè)不能移動(dòng)的帶異性電荷的離子

層，稱此離子層為空間電荷區(qū)，這就是所謂的PN結(jié)，如圖1.7所示。在空間

電荷區(qū)，多數(shù)載流子已經(jīng)擴(kuò)散到對(duì)方并復(fù)合掉了，或者說(shuō)消耗盡了，因此又

稱空間電荷區(qū)為耗盡層。

空間電荷區(qū)

P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體

?°0°十?十.

e°o°

e°o0?i1

內(nèi)電場(chǎng)

圖1.7PN結(jié)的形成

空間電荷區(qū)出現(xiàn)后，因?yàn)檎?fù)電荷的作用，將產(chǎn)生一個(gè)從N區(qū)指向P區(qū)

的內(nèi)電場(chǎng)。內(nèi)電場(chǎng)的方向，會(huì)對(duì)多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)起阻礙作用。同時(shí)，

內(nèi)電場(chǎng)則可推動(dòng)少數(shù)載流子（P區(qū)的自由電子和N區(qū)的空穴）越過(guò)空間電荷

區(qū)，進(jìn)入對(duì)方。少數(shù)載流子在內(nèi)電場(chǎng)作用下有規(guī)則的運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。度

移運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的方向相反。無(wú)外加電場(chǎng)時(shí)，通過(guò)PN結(jié)的擴(kuò)散電流等于

漂移電流，PN結(jié)中無(wú)電流流過(guò)，PN結(jié)的寬度保持一定而處于穩(wěn)定狀態(tài)。

二、PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

如果在PN結(jié)兩端加上不同極性的電壓，PN結(jié)會(huì)呈現(xiàn)出不同的導(dǎo)電性能。

（1）PN結(jié)外加正向電壓

PN結(jié)P端接高電位，N端接低電位，稱PN結(jié)外加正向電壓，又稱

PN結(jié)正向偏置，簡(jiǎn)稱為正偏，如圖1.8所示。

一一???

一一十????

??

一一十?

十??

內(nèi)電場(chǎng)

外電場(chǎng)

圖1.8PN結(jié)加正向電壓

PN結(jié)正偏時(shí)，外電場(chǎng)使P區(qū)的多子空穴向PN結(jié)移動(dòng)，并進(jìn)入空間電荷

區(qū)和部分負(fù)離子中和；同樣，N區(qū)的多子電子也向PN結(jié)移動(dòng)，并進(jìn)入空間電

荷區(qū)和部分正離子中和。因此空間電荷量減少，PN結(jié)變窄，這時(shí)內(nèi)電場(chǎng)減弱,

擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)將大于漂移運(yùn)動(dòng)，多子的擴(kuò)散電流通過(guò)回路形成正向電流。當(dāng)外加

正向電壓增加到一定值后，正向電流將顯著增加，此時(shí)，PN結(jié)呈現(xiàn)很小的電

阻，稱為導(dǎo)通。

（2）PN結(jié)外加反向電壓

PN結(jié)P端接低電位，N端接高電位，稱PN結(jié)外加反向電壓，又

稱PN結(jié)反向偏置，簡(jiǎn)稱為反偏，如圖1.9所示。

P區(qū)一I變寬N區(qū)

一o一o一a十?

一??

一oo一十?

.l?a;??

一O一O一???

?°

內(nèi)電場(chǎng)

外電場(chǎng)

圖1.9PN結(jié)加反向電壓

PN結(jié)反偏時(shí)，外電場(chǎng)使P區(qū)的空穴和N區(qū)的電子向離開(kāi)PN結(jié)的方向移

動(dòng)，空間電荷區(qū)變寬。反向電流幾乎不隨外加電壓而變化，故又稱為反向飽

課堂小結(jié)和電流。此時(shí)，PN結(jié)呈現(xiàn)很大的電阻，稱為截止。

PN結(jié)的單向?qū)щ娦允侵窹N結(jié)外加正向電壓時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)，外加反向

布置作業(yè)電壓時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)。

課后總結(jié)三、PN結(jié)的擊穿特性

當(dāng)加于PN結(jié)兩端的反向電壓增大到一定值時(shí)，PN結(jié)的反向電流將隨反

向電壓的增加而急劇增大，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿。

PN結(jié)的反向擊穿有雪崩擊穿和齊納擊穿兩種機(jī)理。雪崩擊穿發(fā)生在摻雜

教學(xué)目標(biāo)度較低的PN結(jié)中，這種PN結(jié)的阻擋層寬，因碰撞而電離的機(jī)會(huì)多。由高濃

度摻雜材料制成的PN結(jié)中耗盡區(qū)寬度很窄，即使反向電壓不高也容易在很窄

的耗盡區(qū)中形成很強(qiáng)的電場(chǎng)，將價(jià)電子直接從共價(jià)鍵中拉出來(lái)產(chǎn)生電子一空

穴對(duì)，致使反向電流急劇增加，這種擊穿稱為齊納擊穿。

教材分析一般認(rèn)為反向擊穿電壓超過(guò)6V主要為雪崩擊穿，低于6V為齊納擊穿。

本節(jié)課重點(diǎn)掌握兩個(gè)問(wèn)題，一個(gè)是本征半導(dǎo)體的三個(gè)特征，一個(gè)是PN

授課類(lèi)型結(jié)的兩個(gè)特性。對(duì)于P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的形成及其PN結(jié)的形成做了

教學(xué)方法解就可以。

課時(shí)安排P51.1.31.1.4

組織教學(xué)

教學(xué)過(guò)程

1.2二極管的特性及主要參數(shù)

1、掌握二極管的結(jié)構(gòu)及其符號(hào)

2、了解半導(dǎo)體二極管的幾種類(lèi)型

3、了解二極管的伏安特性

4、掌握二極管的幾個(gè)主要參數(shù)和溫度對(duì)二極管特性的影響

重點(diǎn)：二極管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)，二極管的幾個(gè)主要參數(shù)

難點(diǎn)：二極管的伏安特性

新授課

講授法

2課時(shí)

應(yīng)到人，實(shí)到人

1.2.1二極管的結(jié)構(gòu)

在PN結(jié)兩端各引出一根電極引線，然后用外殼封裝起來(lái)就構(gòu)成了半導(dǎo)

體二極管。由P區(qū)引出的電極稱為正極（或陽(yáng)極），由N區(qū)引出的電極稱負(fù)極

（或陰極）。VD是二極管的文字符號(hào)，箭頭方向表示正向電流的流通方向。

VD

O—-O

正極負(fù)極

圖1.10二極管的符號(hào)

半導(dǎo)體二極管同PN結(jié)一樣具有單向?qū)щ娦?。二極管按半導(dǎo)體材料的不

同可以分為硅二極管、楮二極管和碑化線二極管等?？煞譃辄c(diǎn)接觸型、面接

觸型和平面型二極管三類(lèi)，如圖1.11所示。

圖1.11不同結(jié)構(gòu)的各類(lèi)二極管

上面是按照PN結(jié)的面積大小來(lái)分的。其中點(diǎn)接觸型的不能承受大的電

流和高的反向電壓，由于極間電容很小，所以這類(lèi)管子適用于高頻電路；面

接觸型的PN結(jié)面積大，可承受較大的電流，但極間電容較大，這類(lèi)器件適應(yīng)

于低頻電路，主要用于整流電路。

1.2.2二極管的伏安特性

二極管兩端的電壓U及其流過(guò)二極管的電流I之間的關(guān)系曲線，稱為二

極管的伏安特性。

1）正向特性

二極管外加正向電壓時(shí)，電流和電壓的關(guān)系稱為二極管的正向特性。如

圖1.12所示，當(dāng)二極管所加正向電壓比較小時(shí)（0<U<Uth）,二極管上流經(jīng)的

電流為0,管子仍截止，此區(qū)域稱為死區(qū)，Uth稱為死區(qū)電壓（門(mén)坎電壓）。

硅二極管的死區(qū)電壓約為0.5V,錯(cuò)二極管的死區(qū)電壓約為0.1V。

//m▲A

正

10-向

特

性

5-

5R-801-40

反

/sO0.40.8UN

向fa,

擊反向特性---—―

穿死區(qū)

特

性

圖1.12二極管的伏安特性曲線

2）反向特性

二極管外加反向電壓時(shí)，電流和電壓的關(guān)系稱為二極管的反向特性。由

圖1.12可見(jiàn)，二極管外加反向電壓時(shí)，反向電流很?。↖^-IS）,而且在相當(dāng)

寬的反向電壓范圍內(nèi)，反向電流幾乎不變，因此，稱此電流值為二極管的反

向飽和電流。

（3）反向擊穿特性

從圖1.12可見(jiàn)，當(dāng)反向電壓的值增大到時(shí)，反向電壓值稍有增大，

反向電流會(huì)急劇增大，稱此現(xiàn)象為反向擊穿，U叫為反向擊穿電壓。利用二

極管的反向擊穿特性，可以做成穩(wěn)壓二極管，但一般的二極管不允許工作在

反向擊穿區(qū)。

1.2.3二極管的溫度特性

二極管是對(duì)溫度非常敏感的器件。實(shí)驗(yàn)表明，隨溫度升高，二極管的正

向壓降會(huì)減小，正向伏安特性左移，即二極管的正向壓降具有負(fù)的溫度系數(shù)

（約為-2mV/℃）；溫度升高，反向飽和電流會(huì)增大，反向伏安特性下移，溫

度每升高10C,反向電流大約增加一倍。圖1.13所示為溫度對(duì)二極管伏安特

性的影響。

圖1.13溫度對(duì)二極管特性曲線的影響

1.2.4二極管的主要參數(shù)

（1）最大整流電流〃

最大整流電流0是指二極管長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)，允許通過(guò)二極管的最大正

課堂小結(jié)

布置作業(yè)向電流的平均值。

課后總結(jié)

（2）最高反向工作電壓

允許加在二極管兩端的最大反向電壓，通常規(guī)定為擊穿電壓的一半。

（3）反向飽和電流。

教學(xué)目標(biāo)

它是指管子沒(méi)有擊穿時(shí)的反向電流值。其值愈小，說(shuō)明二極管的單向?qū)?/p>

電性愈好。

教材分析

（4）最高工作頻率九

授課類(lèi)型

教學(xué)方法

指保證二極管單向?qū)щ娮饔玫淖罡吖ぷ黝l率。當(dāng)工作頻率超過(guò)九時(shí)，二極管

課時(shí)安排

組織教學(xué)的單向?qū)щ娦阅芫蜁?huì)變差，甚至失去單向?qū)щ娦浴?/p>

教學(xué)過(guò)程本節(jié)課重點(diǎn)掌握二極管的伏安特性和它的幾個(gè)主要參數(shù)。

P81.2.3

1.3二極管的基本應(yīng)用

1、掌握二極管的理想模型和恒壓降模型

2、了解二極管的應(yīng)用電路，包括門(mén)電路、整流電路和限幅電路

3、了解二極管的直流電阻和交流電阻

重點(diǎn)二極管的兩個(gè)模型，并掌握解題方法

新授課

講授法

1課時(shí)

應(yīng)到人，實(shí)到人

在電路分析中，二極管常用模型來(lái)等效。二極管工作在大信號(hào)范圍可用

理想模型或恒壓降模型來(lái)等效，工作在小信號(hào)范圍可用小信號(hào)模型來(lái)等效。

一、理想模型

二極管正向偏置時(shí)導(dǎo)通，電壓降為零；反向偏置時(shí)截止，電流為零；反

向擊穿電壓為無(wú)窮大的理想特性，伏安特性可用下面的方法表示：

1M

圖1.3.1理想二極管模型

（a）伏安特性曲線（b）符號(hào)（c）等效電路模型

二、恒壓降模型

圖1.3.2二極管恒壓降模型

(a)特性曲線的折線近似(b)等效電路模型

當(dāng)考慮二極管導(dǎo)通時(shí)正向壓降的影響，二極管特性曲線用兩端直線來(lái)逼

近，稱為特性曲線折線近似。兩端直線在處轉(zhuǎn)折，為導(dǎo)通電壓。

二極管兩端電壓小于時(shí)電流為零，大于后，二極管導(dǎo)通，管壓降

為UD⑹，由此可得二極管的恒壓降模型。通常對(duì)于硅管U。的)取0.7V,楮管

取0.2V。顯然這種等效模型更接近于實(shí)際二極管的特性。

例1.3.1二極管電路如圖所示，二極管為硅管，R=2KO,試用二極管的理

想模型和恒壓降模型求出力。=2丫和％°=10V時(shí)回路電流/。和輸出電壓

解：將二極管用模型代入，可分別作出等效電路圖。

⑴yDD=2V

Uo=%=2匕/。=勿%=2%長(zhǎng)。=lmA

〃=%-US=(2-0.7)V=L3V

/。="/J3%KQ=665〃M

⑴％=10M

U。==1OV,/0=—=‘"'A

Uo=VDD-UD(on)=(10-0.7W=9.3V

1。="%=9.3%m=4.65mA

說(shuō)明：勿。越大，的影響就越小。如果電壓源遠(yuǎn)大于二極管的管壓降時(shí),

可采用理想二極管模型，將略去，直接進(jìn)行電路的計(jì)算，所得到的結(jié)果

與實(shí)際值誤差不大，如果是電源電壓較低時(shí)，采用恒壓降模型較為合理。

例1.3.2教復(fù)雜的硅二極管電路如圖1.3.4所示，試求電路中電流3/2"。和輸

出電壓的值。

/v"畤°

吟2V

解：由于%所以，二極管承受正向偏置電壓而導(dǎo)通，從而使得

〃。=%小一°a㈤=（15—0.7）=14.3V

由此不難求得

,Uo14.3V“

In=——==4.8mA

°RL3KQ

,U-V14.3-12c,

課堂小結(jié)/=_oo_DnDm2=------=2.3mA

2R1KQ

I}=4-/2=(4.8+2.3)=7.imA

布置作業(yè)1.3.2二極管應(yīng)用電路舉例

課后總結(jié)一、二極管門(mén)電路（略）

數(shù)字電路已講

二、整流電路

利用二極管的單向?qū)щ娦詫⒔涣麟娮優(yōu)橹绷麟?，稱為整流。

三、限幅電路

在電子電路中，為了限制輸出電壓的幅度，常利用二極管構(gòu)成限幅電路。

教學(xué)目標(biāo)

1.3.3二極管的直流電阻和交流電阻

（學(xué)生自學(xué)）

教材分析本節(jié)課重點(diǎn)掌握二極管的兩個(gè)模型，并會(huì)利用模型進(jìn)行電路的分析和

計(jì)算，了解二極管的應(yīng)用電路，會(huì)分析即可。至于二極管的直流電阻和交流

授課類(lèi)型電阻同學(xué)自學(xué)。

教學(xué)方法P241.4.1

課時(shí)安排

組織教學(xué)

教學(xué)過(guò)程

1.4特殊二極管

1、了解穩(wěn)壓二極管的特征及主要參數(shù)

2、會(huì)利用穩(wěn)壓二極管的電路進(jìn)行計(jì)算

3、掌握穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管和變?nèi)荻O管的電路符號(hào)

重點(diǎn)：幾種二極管的電路符號(hào)

難點(diǎn)：穩(wěn)壓電路的計(jì)算

新授課

講授法

1課時(shí)

應(yīng)到人，實(shí)到人

二極管種類(lèi)很多，常用有普通二極管、穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管、光電

二極管和變?nèi)荻O管等。

1.4.1穩(wěn)壓二極管

一、穩(wěn)壓二極管的特性及主要參數(shù)

穩(wěn)壓二極管是一種特殊的面接觸型硅二極管，正常情況下穩(wěn)壓二極管

工作在反向擊穿區(qū)，由于曲線很陡，反向電流在很大范圍內(nèi)變化時(shí)，端電壓

變化很小，因而具有穩(wěn)壓作用。

圖1.4.1穩(wěn)壓二極管伏安特性曲線和符號(hào)

只要反向電流不超過(guò)其最大穩(wěn)定電流，就不會(huì)形成破壞性的熱擊穿。

因此，在電路中應(yīng)與穩(wěn)壓二極管串聯(lián)適當(dāng)阻值的限流電阻。

穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)有：

(1)穩(wěn)定電壓Uz。它是指當(dāng)穩(wěn)壓管中的電流為規(guī)定值時(shí)，穩(wěn)壓管在電路中

其兩端產(chǎn)生的穩(wěn)定電壓值。

(2)穩(wěn)定電流/z。它是指穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)時(shí)，穩(wěn)壓管中流過(guò)的電流，

有最小穩(wěn)定電流和最大穩(wěn)定電流，Zmax之分。

(3)最大耗散功率與M和最大工作電流/ZM。是保證管子不被熱擊穿而規(guī)定

的極限參數(shù)，由管子允許的最高溫度決定，與M=/ZMUZ。

(4)動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻是穩(wěn)壓范圍內(nèi)電壓變化量與相應(yīng)的電流變化量之

比，即

（5）電壓溫度系數(shù)C.

電壓溫度系數(shù)指溫度每增加1度時(shí)，穩(wěn)定電壓的相對(duì)變化量，即

r7=--^xlOO%

zAT

二、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路

課本例題141（略）

三、應(yīng)用穩(wěn)壓管應(yīng)注意的問(wèn)題

①穩(wěn)壓管穩(wěn)壓時(shí)，一定要外加反向電壓，保證管子工作在反向擊穿區(qū)。

當(dāng)外加的反向電壓值大于或等于UZ時(shí)，才能起到穩(wěn)壓作用；若外加的電壓

值小于UZ,穩(wěn)壓二極管相當(dāng)于普通的二極管使用。

②在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，一定要配合限流電阻的使用，保證穩(wěn)壓管中流

過(guò)的電流在規(guī)定的范圍之內(nèi)。

1.4.2發(fā)光二極管與光電二極管

一、發(fā)光二極管

發(fā)光二極管是一種光發(fā)射器件，英文縮寫(xiě)是LED。此類(lèi)管子通常由錢(qián)

（Ga）、碑（As）、磷（P）等元素的化合物制成，管子正向?qū)?，?dāng)導(dǎo)通電

流足夠大時(shí)，能把電能直接轉(zhuǎn)換為光能，發(fā)出光來(lái)。目前發(fā)光二極管的顏色

有紅、黃、橙、綠、白和藍(lán)6種，所發(fā)光的顏色主要取決于制作管子的材料,

例如用神化線發(fā)出紅光，而用磷化錢(qián)則發(fā)出綠光。其中白色發(fā)光二極管是新

型產(chǎn)品，主要應(yīng)用在手機(jī)背光燈、液晶顯示器背光燈、照明等領(lǐng)域。

發(fā)光二極管工作時(shí)導(dǎo)通電壓比普通二極管大，其工作電壓隨材料的不同

而不同，一般為L(zhǎng)7V?2.4V。普通綠、黃、紅、橙色發(fā)光二極管工作電壓約

為2V；白色發(fā)光二極管的工作電壓通常高于2.4V；藍(lán)色發(fā)光二極管的工作電

壓一般高于3.3V。發(fā)光二極管的工作電流一般在2mA?25mA的范圍。

發(fā)光二極管應(yīng)用非常廣泛，常用作各種電子設(shè)備如儀器儀表、計(jì)算機(jī)、

電視機(jī)等的電源指示燈和信號(hào)指示等，還可以做成七段數(shù)碼顯示器等。發(fā)光

二極管的另一個(gè)重要用途是將電信號(hào)轉(zhuǎn)為光信號(hào)。普通發(fā)光二極管的外形和

符號(hào)如圖1.4.2所示。

圖1.4.2發(fā)光二極管的符號(hào)和外形

二、光電二極管

光電二極管又稱為光敏二極管，它是一種光接受器件，其PN結(jié)工作在反

偏狀態(tài)，可以將光能轉(zhuǎn)換為電能，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。圖143所示為光電二極管

的基本電路和符號(hào)。

夕

課堂小結(jié)-------

樂(lè)川&一-

布置作業(yè)符號(hào)

課后小結(jié)

U

教學(xué)目標(biāo)

基本電路

圖1.4.3光電二極管的基本電路和符號(hào)

教材分析

1.4.3變?nèi)荻O管

授課類(lèi)型此種管子是利用PN結(jié)的電容效應(yīng)進(jìn)行工作的，它工作在反向偏置狀態(tài)，

教學(xué)方法當(dāng)外加的反偏電壓變化時(shí)，其電容量也隨著改變。

課時(shí)安排-------->1--------

組織教學(xué)

教學(xué)過(guò)程-II-

圖1.4.4變?nèi)荻O管的電路符號(hào)

本節(jié)課重點(diǎn)學(xué)習(xí)幾種特殊的二極管，需要掌握它們的電路符號(hào)，穩(wěn)壓二

極管的幾個(gè)工作參數(shù)以及穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿區(qū)，利用了二極管的反

向擊穿特性。

例1.4.1和P161.4.1

1.5二極管應(yīng)用電路的測(cè)試

1、掌握半導(dǎo)體器件型號(hào)命名方法

2、掌握二極管的選用知識(shí)

3、掌握二極管的識(shí)別與檢測(cè)方法

重點(diǎn)：掌握二極管識(shí)別與檢測(cè)方法和半導(dǎo)體器件型號(hào)命名方法

難點(diǎn)：二極管的識(shí)別與檢測(cè)

新授課

講授法、實(shí)驗(yàn)法

1課時(shí)

應(yīng)到人，實(shí)到人

1.5.1二極管使用基本知識(shí)

一、半導(dǎo)體器件型號(hào)命名方法（摘自國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB249-74）

1、半導(dǎo)體器件的型號(hào)由五個(gè)部分組成

第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分

用漢語(yǔ)拼音字母表示

規(guī)格號(hào)

用阿拉伯?dāng)?shù)字表示序號(hào)

用漢語(yǔ)拼音字母表示器件的類(lèi)型

用漢語(yǔ)拼音字母表示器件的材料和極性

用阿拉伯?dāng)?shù)字表示器件的電極數(shù)目

2、型號(hào)組成部分的符號(hào)及其意義

（略）

二、二極管參數(shù)選錄

（略）

三、二極管選用知識(shí)

具體選用普通二極管時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）所選用二極管在使用時(shí)不能超過(guò)它的極限參數(shù)，特別注意不要超過(guò)最大

整流電流和最高反向工作電壓，并留有適當(dāng)?shù)挠嗔俊?/p>

（2）盡量選用反向電流、正向壓降小的管子。

（3）二極管的型號(hào)應(yīng)根據(jù)使用場(chǎng)合不同來(lái)確定。

1.5.2技能訓(xùn)練項(xiàng)目

一、二極管的識(shí)別與檢測(cè)

1.二極管極性的判定

將紅、黑表筆分別接二極管的兩個(gè)電極，若測(cè)得的電阻值很?。◣浊W

以下），則黑表筆所接電極為二極管正極，紅表筆所接電極為二極管的負(fù)極；

若測(cè)得的阻值很大（幾百千歐以上），則黑表筆所接電極為二極管負(fù)極，紅表

筆所接電極為二極管的正極，如圖151所示。

課堂小結(jié)

課后作業(yè)

課后總結(jié)圖1.5.1二極管的測(cè)試

測(cè)正向阻值時(shí)，黑表筆相連的是二極管的正極，紅表筆接的是二極管的

負(fù)極（萬(wàn)用表內(nèi)置電阻檔時(shí)，黑表筆連接表內(nèi)電池正極，紅表筆連接表內(nèi)電

池負(fù)極）。測(cè)反向電阻時(shí)，正好相反。

2.二極管好壞的判定

（1）若測(cè)得的反向電阻很大（幾百千歐以上），正向電阻很?。◣浊W

以下），表明二極管性能良好。

（2）若測(cè)得的反向電阻和正向電阻都很小，表明二極管短路，已損壞。

（3）若測(cè)得的反向電阻和正向電阻都很大，表明二極管斷路，已損壞。

二極管的材料及二極管的質(zhì)量好壞，也可以從其正反阻值中判斷出來(lái)。

一般硅材料二極管的正向電阻為幾千歐，而錯(cuò)材料二極管的正向電阻為幾百

歐。判斷二極管的好壞，關(guān)鍵是看它有無(wú)單向?qū)щ娦阅?，正向電阻越小，?/p>

向電阻越大的二極管質(zhì)量越好。如果一個(gè)二極管正反電阻值相差不大，則必

為劣質(zhì)管。如果正反阻值都是無(wú)窮大或是零，則二極管內(nèi)部已斷路或被擊穿

斷路。

本節(jié)課重點(diǎn)掌握二極管的測(cè)試方法，知道紅黑表筆該如何接算是正接和

反接。并會(huì)識(shí)別二極管的型號(hào)。

P23、1.5.1

本章小結(jié)

1、半導(dǎo)體有自由電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電。本征半導(dǎo)體的載流子由本

征激發(fā)產(chǎn)生，電子和空穴成對(duì)出現(xiàn)，其濃度隨溫度升高而增加，在常溫下，

其載流子濃度很低，導(dǎo)電能力很弱。雜質(zhì)半導(dǎo)體的多子主要由摻雜產(chǎn)生，濃

度很大且基本不受溫度影響，少子由本征激發(fā)產(chǎn)生。雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能

主要由多子濃度決定，因此比本征半導(dǎo)體大大改善。本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)

元素雜質(zhì)，則稱為N型半導(dǎo)體，N型半導(dǎo)體中電子是多子，空穴是少子。本

征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)元素雜質(zhì)，則稱為P型半導(dǎo)體，P型半導(dǎo)體中空穴是多

子，電子是少子。

2、PN結(jié)也稱耗盡層，它是構(gòu)成半導(dǎo)體器件的核心，其主要特性是單向?qū)щ?/p>

性，即PN結(jié)正向偏置時(shí)導(dǎo)通，呈現(xiàn)很小的電阻，形成較大的正向電流；反向

偏置時(shí)截止，呈現(xiàn)很大的電阻，反向電流近似為零。當(dāng)反偏電壓超過(guò)反向擊

穿電壓值后，PN結(jié)被反向擊穿，單向?qū)щ娦员黄茐摹?/p>

3、硅二極管的導(dǎo)通電壓是0.7V,錯(cuò)管是0.2V。普通二極管在大信號(hào)狀態(tài)，

可將二極管等效為理想二極管，即正偏時(shí)導(dǎo)通，電壓降為零，相當(dāng)于理想開(kāi)

關(guān)閉合；反偏時(shí)截止，電流為零，相當(dāng)于理想開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。將這一特性稱為二

極管的開(kāi)關(guān)特性。實(shí)用中采用恒壓降模型較為合理。利用二極管的單向?qū)щ?/p>

性可構(gòu)成開(kāi)關(guān)電路、整流電路、限幅電路等。

4、通過(guò)技能訓(xùn)練了解二極管的使用知識(shí)，學(xué)會(huì)二極管電路的測(cè)試技能非常重

要，特別注意自學(xué)能力和獨(dú)立工作能力的提高。

標(biāo)題第二章半導(dǎo)體三極管及其基本應(yīng)用

教學(xué)目標(biāo)1、掌握晶體管及其場(chǎng)效應(yīng)管的電路符號(hào)及其工作原理

2、了解半導(dǎo)體三極管的伏安特性

3、掌握半導(dǎo)體三極管工作狀態(tài)的判斷：放大、截止、飽和

4、掌握晶體管的基本放大電路及其分析方法。

5、了解場(chǎng)效應(yīng)管及其根據(jù)圖示法判斷其場(chǎng)效應(yīng)管的類(lèi)型。

6、了解三極管的幾個(gè)基本參數(shù)

7、掌握晶體管應(yīng)用電路的測(cè)試

教材分析重點(diǎn)：半導(dǎo)體三極管的工作狀態(tài)的判斷

難點(diǎn)：半導(dǎo)體三極管的伏安特性及其晶體管基本放大電路的分析方

法。

課時(shí)安排8課時(shí)

2.1晶體管的特性與參數(shù).........................2課時(shí)

2.2晶體管的基本應(yīng)用..........................2課時(shí)

2.3場(chǎng)效應(yīng)管及其基本應(yīng)用......................2課時(shí)

2.4晶體管基本應(yīng)用電路的測(cè)試...................1課時(shí)

復(fù)習(xí)課.........................................1課時(shí)

教學(xué)目標(biāo)2.1晶體管的特性與參數(shù)

1、掌握半導(dǎo)體三極管的分類(lèi)和結(jié)構(gòu)與符號(hào)。

2、了解電流放大原理一一內(nèi)部條件和外部條件

3、掌握晶體管的伏安特性

4、掌握晶體管的輸出特性：放大區(qū)、截止區(qū)和飽和區(qū)，并會(huì)分析電

路工作在哪種狀態(tài)。

教材分析5、了解晶體管的幾個(gè)主要參數(shù)。

重點(diǎn)：晶體管的伏安特性，并會(huì)判斷工作在哪一種狀態(tài)。

授課類(lèi)型難點(diǎn)：晶體管的伏安特性

教學(xué)方法新授課

課時(shí)安排講授法

組織教學(xué)2課時(shí)

教學(xué)過(guò)程應(yīng)到人，實(shí)到人

半導(dǎo)體三極管具有開(kāi)關(guān)和放大作用。分雙極型和單極型兩種類(lèi)

型，其中，雙極型半導(dǎo)體三極管稱為晶住萱（BJT）,它有自由電子和

空穴兩種載流子參與導(dǎo)電,所以稱為雙極型三極管;單極型半導(dǎo)體三

極管稱場(chǎng)效應(yīng)管,簡(jiǎn)稱FET,是一種利用電場(chǎng)效應(yīng)控制輸出電流的半

導(dǎo)體器件，它由一種載流子（多子）參與導(dǎo)電,故稱為單極型半導(dǎo)體

三極管。

晶體管是通過(guò)一定的工藝將兩個(gè)PN結(jié)相結(jié)合所構(gòu)成的器件。按

照制造材料的不同，分為硅管和褚管；按照結(jié)構(gòu)不同，分為NPN型

管和PNP型管。

2.1.1晶體管的工作原理

集電區(qū)

集電結(jié)

Jc

發(fā)射結(jié)

Je

發(fā)射區(qū)

C

b—|^VT

e

NPN型三極管結(jié)構(gòu)與符號(hào)

圖2.1.1NPN型結(jié)構(gòu)示意圖及其電路符號(hào)

半導(dǎo)體由三層半導(dǎo)體制成，中間是一塊很薄的P型半導(dǎo)體，稱

為基區(qū)；兩邊各有一塊N型半導(dǎo)體，其中高摻雜的一塊（標(biāo)N+）稱

為發(fā)射區(qū)，另一塊稱為集電區(qū)；從各區(qū)引出的電極相應(yīng)地稱為基極、

發(fā)射極和集電極，分別用B、E、C表示。當(dāng)兩塊不同類(lèi)型的半導(dǎo)體

結(jié)合在一起時(shí)，其交界會(huì)形成PN結(jié)，因此晶體管有兩個(gè)PN結(jié)：發(fā)

射區(qū)與基區(qū)之間的稱為發(fā)射結(jié)，集電區(qū)與基區(qū)之間的稱為集電結(jié)。

符號(hào)中發(fā)射極上的箭頭方向，表示發(fā)射結(jié)正偏時(shí)電流的流向。

三極管制作時(shí)，通常它們的基區(qū)做得很?。◣孜⒚椎綆资⒚祝?

且摻雜濃度低；發(fā)射區(qū)的雜質(zhì)濃度則比較高；集電區(qū)的面積則比發(fā)射

區(qū)做得大，這是三極管實(shí)現(xiàn)電流放大的內(nèi)部條件。

三極管可以是由半導(dǎo)體硅材料制成，稱為硅三極管；也可以由情

材料制成，稱為錯(cuò)三極管。

集電區(qū)

集電結(jié)

Jc

基極

b發(fā)射結(jié)

Je

發(fā)射區(qū)

b-|^VT

e

PNP型三極管結(jié)構(gòu)與符號(hào)

圖2.1.2PNP型晶體管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)

三極管從應(yīng)用的角度講，種類(lèi)很多。根據(jù)工作頻率分為高頻管、

低頻管和開(kāi)關(guān)管；根據(jù)工作功率分為大功率管、中功率管和小功率管。

常見(jiàn)的三極管外形如圖2.1.3所示。

圖2.1.3晶體管的幾種外形

結(jié)論：晶體管的發(fā)射區(qū)摻雜濃度很高，基區(qū)很薄且摻雜濃度很低，集

電區(qū)摻雜濃度較低但集電結(jié)面積很大。這是晶體管起到放大作用所必

須具備的內(nèi)部條件。

二、電流放大原理

晶體管要起放大作用，除了內(nèi)部條件，還必須滿足發(fā)射結(jié)正偏、

集電結(jié)反偏的偏置條件。

1、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

要實(shí)現(xiàn)三極管的電流放大作用，首先要給三極管各電極加上正

確的電壓。三極管實(shí)現(xiàn)放大的外部條件是：其發(fā)射結(jié)必須加正向電壓

（正偏），而集電結(jié)必須加反向電壓（反偏）。為了了解三極管的電流

分配原則及其放大原理，首先做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)電路如圖2.1.4所示。

在電路中，要給三極管的發(fā)射結(jié)加正向電壓，集電結(jié)加反向電壓，保

證三極管能起到放大作用。改變可變電阻Rb的值，則基極電流〃、

集電極電流，C和發(fā)射極電流4都發(fā)生變化，電流的方向如圖中所示。

圖2.1.4三極管電流放大的實(shí)驗(yàn)電路

由實(shí)驗(yàn)及測(cè)量結(jié)果可以得出以下結(jié)論。

（1）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的每一列數(shù)據(jù)均滿足關(guān)系：7￡=/c+/e;此結(jié)果符

合基爾霍夫電流定律。

（2）每列數(shù)據(jù)都有小IB,而且有I,與〃的比值近似相等，大約等

于50。

（3）對(duì)表中任兩列數(shù)據(jù)求心和人變化量的比值，結(jié)果仍然近似相等，

約等于50o

（4）從表中可知，當(dāng)，=0（基極開(kāi)路）時(shí)，集電極電流的值很小，

稱此電流為三極管的穿透電流穿透電流/麾。越小越好。

2.三極管實(shí)現(xiàn)電流分配的原理

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論可以用載流子在三極管內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)解釋。

圖2.1.5為三極管內(nèi)部載流子的傳輸與電流分配示意圖。

圖2.1.5三極管內(nèi)部載流子的傳輸與電流分配示意圖

通常發(fā)射結(jié)所在的回路稱為晶體管的輸入回路，集電結(jié)所在的回

路稱為晶體管的輸出回路，圖中發(fā)射極E為輸入、輸出回路的公共端,

這種連接方式稱為共發(fā)射極接法，相應(yīng)的電路稱為共發(fā)射極電路。

（1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射自由電子，形成發(fā)射極電流右。

（2）自由電子在基區(qū)與空穴復(fù)合，形成基極電流兒。

（3）集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的自由電子，形成集電極電流心。

Ic，〃的比值反映了晶體管的電流放大能力，通常用參數(shù)耳表示，即

萬(wàn)4

IB

萬(wàn)稱為晶體管的共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)，當(dāng)晶體管制成后，》的

值也就確定了，7lo

B

1E=Q+0）IBBIC

上述分析中未考慮由集電區(qū)的少子空穴和基區(qū)少子電子漂移運(yùn)動(dòng)形

成的集電結(jié)反向飽和電流心8。，因?yàn)樗苄。酝ǔ？梢院雎圆挥?jì)。

I一/

‘C'CBO

B=

1B+【CBO

與〃的關(guān)系修正為

，c=BlB+(1+0)IcBO=BlB+【CEO

，CEO=(1+B)1CBO

3、結(jié)論

(1)要使三極管具有放大作用，發(fā)射結(jié)必須正向偏置，而集電結(jié)必

須反向偏置。

(2)一般有8>>1；通常認(rèn)為夕

(3)三極管的電流分配及放大關(guān)系式為：

【E=+1B

【C—BlB

2.1.2晶體管的伏安特性

晶體管的伏安特性是指晶體管的極電流與極電壓之間的函數(shù)關(guān)

系。

一、輸入特性

輸入特性描述uCE為某一常數(shù)時(shí)，晶體管的輸入電流iB與輸入電

壓“踮之間的函數(shù)關(guān)系，即

ZB=/(“BE)J『常數(shù)

(1)晶體管輸入特性與二極管特性類(lèi)似，在發(fā)射結(jié)電壓“即大于死區(qū)

電壓時(shí)才導(dǎo)通，導(dǎo)通后"座近似為常數(shù)。

(2)當(dāng)“BE從0增大為IV時(shí)，曲線要右移，而當(dāng)“CENW后，曲線

重合為同一根線。在實(shí)際使用中，多數(shù)情況下滿足“CE2IV,硅管的

死區(qū)電壓為0.5V,導(dǎo)通電壓約為0.6?0.8V,通常取0.7V。

對(duì)于褚管，則死區(qū)電壓約為0.1V,導(dǎo)通電壓約為0.2?0.3V,通常取

0.2Vo

UBE/V

2.1.6輸入特性

二、輸出特性

輸出特性描述為某一常數(shù)，晶體管的輸出電流法與輸出電壓“6

之間的函數(shù)關(guān)系，即

ZC=/(“CE)%=常數(shù)

通常劃分為放大、飽和和截止三個(gè)工作區(qū)域。

圖2.1.7輸出特性

一般把三極管的輸出特性分為3個(gè)工作區(qū)域，下面分別介紹。

①截止區(qū)

三極管工作在截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

(a)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均反向偏置；

(b)若不計(jì)穿透電流，c￡0，有及近似為°；

(c)三極管的集電極和發(fā)射極之間電阻很大，三極管相當(dāng)于

一個(gè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。

②放大區(qū)

圖2.1.7中，輸出特性曲線近似平坦的區(qū)域稱為放大區(qū)。三

極管工作在放大狀態(tài)時(shí)，具有以下特點(diǎn)：

(a)三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置；

(b)基極電流〃微小的變化會(huì)引起集電極電流心較大的變

化，有電流關(guān)系式：Ic=/3IB；

(c)對(duì)NPN型的三極管，有電位關(guān)系：UC>UB>UE；

(d)對(duì)NPN型硅三極管，有發(fā)射結(jié)電壓UBE；對(duì)NPN

型錯(cuò)三極管，有

③飽和區(qū)

三極管工作在飽和狀態(tài)時(shí)具有如下特點(diǎn)：

(a)三極管的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均正向偏置；

(b)三極管的電流放大能力下降，通常有心<尸乙；

(c)UCE的值很小，稱此時(shí)的電壓為三極管的飽和壓降，

用UCES表示。一般硅三極管的約為03V,褚三極管的約為

0.1V；

(d)三極管的集電極和發(fā)射極近似短接，三極管類(lèi)似于一個(gè)

開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。

三極管作為開(kāi)關(guān)使用時(shí)，通常工作在截止和飽和導(dǎo)通狀態(tài)；

作為放大元件使用時(shí)，一般要工作在放大狀態(tài)。

三、PNP型晶體管的伏安特性

PNP型管工作電壓極性的接法和電流流向均與NPN型管電路的

相反；PNP型楮管的伏安特性曲線與NPN型硅管的曲線相似，差別

主要是導(dǎo)通電壓大小不同、電壓極性相反。

例221某晶體管處于放大狀態(tài)，用萬(wàn)用表的直流電壓檔測(cè)得三個(gè)電

極對(duì)地電位為3V、2、3V、5V,試判斷此管的三個(gè)電極，并說(shuō)明是

NPN型管還是PNP型管，是硅管還是錯(cuò)管。

解：當(dāng)晶體管處于放大狀態(tài)時(shí)，必定滿足發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏，

因此三個(gè)電極的電位大小對(duì)NPN型管為%>匕>%,對(duì)PNP型管為

匕■<%<%，所以中間電位者為基極B,故3V對(duì)應(yīng)基極B。由

3-2.3=0.7V,可知，2.3V對(duì)應(yīng)發(fā)射極E,5V則對(duì)應(yīng)集電極C,為NPN

型硅管。

2.1.3晶體管的主要參數(shù)

晶體管的主要參數(shù)有電流放大系數(shù)、極間反向電流、極限參數(shù)

等，前兩者反映了管子性能的優(yōu)劣，后者表示了管子的安全工作范圍，

它們是選用晶體管的依據(jù)。

一、電流放大系數(shù)

電流放大系數(shù)反映晶體管的電流放大能力，常用的是共發(fā)射極電

流放大系數(shù)。

下4

lB

共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)

在目前的多數(shù)應(yīng)用中，兩者基本相等且為常數(shù)，因此一般可混用。

將基極作為輸入和輸出回路的公共端，稱為共基極接法，其輸出

電流變化量加。和輸入電流變化量之比，稱為共基極交流電流方法

系數(shù)，用a表示，即

M

a=--r

4

a值小于1而接近于1,一般在0.98以上。

二、極間反向電流

①集電極基極間的反向飽和電流/或。

是發(fā)射極開(kāi)路時(shí)流過(guò)集電結(jié)的反向飽和電流。

②集電極發(fā)射極間的穿透電流/感。

/星。是基極開(kāi)路，C、E之間加上正偏電壓時(shí)，從集電極直通到發(fā)射

極的電流，稱為穿透電流。ICEO=Q+B)1CBO

展0、/CB。均隨溫度的上升而增大，其值越小，受溫度影響就越小，

晶體管的溫度穩(wěn)定性越好。硅管的/星。、/圍。遠(yuǎn)小于錯(cuò)管的，因此實(shí)

用中多用硅管。

三、極限參數(shù)

①集電極最大允許電流

②集電極最大允許功率損耗不M

③反向擊穿電壓

U

當(dāng)晶體管的工作點(diǎn)位于心<小，CE<5BRKEO，?<PCM時(shí)的區(qū)域

內(nèi)時(shí)，管子能安全工作，因此稱該區(qū)域?yàn)榘踩ぷ鲄^(qū)。

圖2.1.8晶體管的安全工作區(qū)

四、溫度對(duì)晶體管特性的影響

同二極管一樣，三極管也是一種對(duì)溫度十分敏感的器