二极管与三极管PPT讲稿.ppt

二极管与三极管第1页，共56页，编辑于2022年，星期四7-1.半导体的导电特性半导体的导电特性7-2.半导体二极管半导体二极管7-3.稳压管稳压管7-4.半导体三极管半导体三极管第2页，共56页，编辑于2022年，星期四导体、半导体和绝缘体导体、半导体和绝缘体导体：导体：自然界中很容易导电的物质称为自然界中很容易导电的物质称为导体导体，金属一般都，金属一般都是导体。是导体。绝缘体：绝缘体：有的物质几乎不导电，称为有的物质几乎不导电，称为绝缘体绝缘体，如橡皮、陶瓷、，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。塑料和石英。半导体：半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为间，称为半导体半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。物、氧化物等。7-1.半导体的导电特性半导体的导电特性第3页，共56页，编辑于2022年，星期四半导体半导体-导电能力介于导体和半导体之间的材料。导电能力介于导体和半导体之间的材料。常见的半导体材料有硅、锗、硒及许多金属的氧化物和硫常见的半导体材料有硅、锗、硒及许多金属的氧化物和硫化物等。化物等。半导体材料多以晶体的形式存在。半导体材料多以晶体的形式存在。半导体材料的特性：半导体材料的特性：1.纯净半导体的导电能力很差；纯净半导体的导电能力很差；2.温度升高温度升高导电能力增强；导电能力增强；3.光照增强光照增强导电能力增强；导电能力增强；4.掺入少量杂质掺入少量杂质导电能力增强。导电能力增强。第4页，共56页，编辑于2022年，星期四完全纯净、具有晶体结构的半导体完全纯净、具有晶体结构的半导体一、本征半导体最常用的半导体为硅(Si)和锗(Ge)。它们的共同特征是四价元素四价元素，每个原子最外层电子数为 4。+SiGe第5页，共56页，编辑于2022年，星期四完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构共价健共价健共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为价电子价电子价电子价电子。Si Si Si Si价电子价电子相邻原子由外层电子形成共价键共价键第6页，共56页，编辑于2022年，星期四 Si Si Si Si价电子价电子 价电子在获得一定能量（温度价电子在获得一定能量（温度价电子在获得一定能量（温度价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原升高或受光照）后，即可挣脱原升高或受光照）后，即可挣脱原升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为子核的束缚，成为子核的束缚，成为子核的束缚，成为自由电子自由电子自由电子自由电子（带（带（带（带负电），同时共价键中留下一个空负电），同时共价键中留下一个空负电），同时共价键中留下一个空负电），同时共价键中留下一个空位，称为位，称为位，称为位，称为空穴空穴空穴空穴（带正电）（带正电）（带正电）（带正电）。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理这一现象称为本征激发。这一现象称为本征激发。空穴空穴温度愈高，晶体中产生的自温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。由电子便愈多。自由电子自由电子在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。的运动（相当于正电荷的移动）。第7页，共56页，编辑于2022年，星期四 当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流分电流分电流分电流 (1)(1)自由电子作定向运动自由电子作定向运动自由电子作定向运动自由电子作定向运动 电子电流电子电流 (2)(2)价电子递补空穴价电子递补空穴 空穴电流空穴电流注意：注意：注意：注意：(1)本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差；其导电性能很差；其导电性能很差；其导电性能很差；(2)温度愈高，温度愈高，温度愈高，温度愈高，载流子的数目愈多载流子的数目愈多载流子的数目愈多载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就半导体的导电性能也就愈好。愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。自由电子和自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。流子便维持一定的数目。流子便维持一定的数目。流子便维持一定的数目。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理第8页，共56页，编辑于2022年，星期四 掺杂后自由电子数目大掺杂后自由电子数目大掺杂后自由电子数目大掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为量增加，自由电子导电成为量增加，自由电子导电成为量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，这种半导体的主要导电方式，这种半导体的主要导电方式，这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或称为电子半导体或称为电子半导体或称为电子半导体或N N型半导型半导体。体。掺入五价元素掺入五价元素 Si Si Si Sip+多多余余电电子子磷原子磷原子在常温下即可在常温下即可变为自由电子变为自由电子失去一个失去一个电子变为电子变为正离子正离子在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形成杂质半形成杂质半形成杂质半形成杂质半导体。导体。导体。导体。在在在在N N 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中自由电子是多自由电子是多自由电子是多自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。数载流子，空穴是少数载流子。数载流子，空穴是少数载流子。数载流子，空穴是少数载流子。二.N型半导体和P型半导体第9页，共56页，编辑于2022年，星期四 掺杂后空穴数目大量掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或式，称为空穴半导体或 P P型半导体。型半导体。掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素 Si Si Si Si 在在在在 P 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中空穴是多数载空穴是多数载空穴是多数载空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。流子，自由电子是少数载流子。流子，自由电子是少数载流子。流子，自由电子是少数载流子。B硼原子硼原子接受一个接受一个接受一个接受一个电子变为电子变为电子变为电子变为负离子负离子负离子负离子空穴空穴无论无论N N型或型或型或型或P P型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。第10页，共56页，编辑于2022年，星期四 1.1.在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与 （a.a.掺杂浓度、掺杂浓度、b.温度）有关。温度）有关。温度）有关。温度）有关。2.2.在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与 （a.掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度）有关。温度）有关。3.3.当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量 （a.减少、减少、b.不变、不变、c.增多）。增多）。增多）。增多）。a ab bc 4.4.在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，P 型半导体中的电流型半导体中的电流型半导体中的电流型半导体中的电流主要是主要是 ，N N 型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是 。（a.电子电流、电子电流、b.空穴电流）空穴电流）b ba思考思考思考思考第11页，共56页，编辑于2022年，星期四三、PN结的形成PN空间电荷区空间电荷区P区区N区区多数载流子将扩散扩散形成耗尽层；耗尽层；耗尽了载流子的交界处留下不可移动的离子形成空间电荷区；空间电荷区；（内电场）一块晶片的两边分别为P型半导体和N型半导体。内电场内电场阻碍了多子的继续扩散。第12页，共56页，编辑于2022年，星期四空间电荷区空间电荷区P区区N区区载流子的运动有两种形式：扩散扩散 由于载流子浓度梯度浓度梯度引起的载流子从高浓度区向低浓度区的运动。漂移漂移 载流子受电场作用电场作用沿电场力方向的运动。耗尽层中载流子的扩散和漂移运动最后达到一种动态平衡，这样的耗尽层就是PN结结。PN结内电场内电场的的方向方向由N区指向P区。第13页，共56页，编辑于2022年，星期四多子的扩散运动多子的扩散运动内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差P P 型半导体型半导体型半导体型半导体N N 型半导体型半导体型半导体型半导体 内电场越强，漂移运动内电场越强，漂移运动内电场越强，漂移运动内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电荷越强，而漂移使空间电荷越强，而漂移使空间电荷越强，而漂移使空间电荷区变薄。区变薄。区变薄。区变薄。扩散的结果使空间电荷扩散的结果使空间电荷区变宽。区变宽。空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结结 扩散和漂移这扩散和漂移这扩散和漂移这扩散和漂移这一对相反的运动一对相反的运动一对相反的运动一对相反的运动最终达到动态平最终达到动态平最终达到动态平最终达到动态平衡，空间电荷区衡，空间电荷区衡，空间电荷区衡，空间电荷区的厚度固定不变。的厚度固定不变。的厚度固定不变。的厚度固定不变。+形成空间电荷区形成空间电荷区一、PN结的形成第14页，共56页，编辑于2022年，星期四 1.PN 1.PN 结加正向电压结加正向电压结加正向电压结加正向电压（正向偏置）（正向偏置）（正向偏置）（正向偏置）PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场IF 内电场被削内电场被削弱，多子的弱，多子的扩散加强，扩散加强，形成较大的形成较大的扩散电流。扩散电流。PN PN 结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较大，正结变窄，正向电流较大，正结变窄，正向电流较大，正结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，向电阻较小，向电阻较小，向电阻较小，PNPN结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态。内电场内电场PN+第15页，共56页，编辑于2022年，星期四2.PN 2.PN 结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）外电场外电场外电场外电场 P P接负、接负、N接正接正接正接正 内电场内电场内电场内电场P PN N+第16页，共56页，编辑于2022年，星期四PN PN 结变宽结变宽结变宽结变宽2.PN 2.PN 结加反向电压结加反向电压结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）外电场外电场外电场外电场 内电场被加强，内电场被加强，少子的漂移加强，少子的漂移加强，由于少子数量很由于少子数量很少，形成很小的少，形成很小的反向电流。反向电流。IR P P接负、接负、接负、接负、N接正接正接正接正 温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。+PN 结加反向电压时，结加反向电压时，PNPN结变宽，反向电流较小，反结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，向电阻较大，PNPN结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。内电场内电场内电场内电场P PN N+第17页，共56页，编辑于2022年，星期四1.1.点接触型点接触型2.面接触型面接触型结面积小、结电容小、结面积小、结电容小、结面积小、结电容小、结面积小、结电容小、正向电流小。用于检正向电流小。用于检正向电流小。用于检正向电流小。用于检波和变频等高频电路。波和变频等高频电路。波和变频等高频电路。波和变频等高频电路。结面积大、结面积大、正向电流大、正向电流大、结电容大，用结电容大，用于工频大电流于工频大电流整流电路。整流电路。3.3.平面型平面型 用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。PNPN结结面积可大可小，结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。用于高频整流和开关电路中。7-2.半导体二极管半导体二极管一一、二极管的结构和分类二极管的电路符号：二极管的电路符号：PN第18页，共56页，编辑于2022年，星期四阴极引线阴极引线阳极引线阳极引线二氧化硅保护层二氧化硅保护层P型硅型硅N型硅型硅 平面型平面型金属触丝金属触丝阳极引线阳极引线N型锗片型锗片阴极引线阴极引线外壳外壳 点接触型点接触型铝合金小球铝合金小球N型硅型硅阳极引线阳极引线PN结结金锑合金金锑合金底座底座阴极引线阴极引线 面接触型面接触型半导体二极管的结构和符号半导体二极管的结构和符号 二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的结构示意图阴极阴极阳极阳极 符号符号D第19页，共56页，编辑于2022年，星期四二、二极管的伏安特性二、二极管的伏安特性硅管硅管0.5V,锗管锗管锗管锗管0.1V。反向击穿反向击穿电压电压U(BR)导通压降导通压降导通压降导通压降 外加电压大于死区电压外加电压大于死区电压二极管才能导通。二极管才能导通。外加电压大于反向击穿外加电压大于反向击穿外加电压大于反向击穿外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去电压二极管被击穿，失去电压二极管被击穿，失去电压二极管被击穿，失去单向导电性。单向导电性。单向导电性。单向导电性。正向特性正向特性反向特性反向特性特点：非线性特点：非线性硅硅0 0.60.8V锗锗0.2.20.3VUI死区电压死区电压死区电压死区电压PN+PN+反向电流反向电流反向电流反向电流在一定电压在一定电压在一定电压在一定电压范围内保持范围内保持范围内保持范围内保持常数。常数。第20页，共56页，编辑于2022年，星期四三、二极管的主要参数三、二极管的主要参数1.1.最大整流电流最大整流电流 IOM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。电流。2.2.反向工作峰值电压反向工作峰值电压反向工作峰值电压反向工作峰值电压U URWM是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二极管反向击穿电压二极管反向击穿电压二极管反向击穿电压二极管反向击穿电压U UBR的一半或三分之二。二极管击穿的一半或三分之二。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。3.3.反向峰值电流反向峰值电流IRM指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，电流大，说明管子的单向导电性差，I IRM受温度的影响，受温度的影响，受温度的影响，受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。向电流较大，为硅管的几十到几百倍。向电流较大，为硅管的几十到几百倍。向电流较大，为硅管的几十到几百倍。第21页，共56页，编辑于2022年，星期四二极管二极管的单向导电性的单向导电性 1.1.二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负 ）时，）时，）时，）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。向电流较大。向电流较大。向电流较大。2.二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正正）时，）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。大，反向电流很小。3.3.外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。导电性。导电性。导电性。4.4.4.4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。愈大。愈大。愈大。第22页，共56页，编辑于2022年，星期四 二极管电路分析举例二极管电路分析举例 定性分析：定性分析：判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态导通导通截止截止否则，正向管压降否则，正向管压降硅硅0 0.60.7V锗锗0.20.3V 分析方法：分析方法：分析方法：分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位将二极管断开，分析二极管两端电位将二极管断开，分析二极管两端电位将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压的高低或所加电压U UD的正负。的正负。的正负。的正负。若若 V V阳阳 VV阴阴或或或或 UD D为正为正为正为正(正向偏置正向偏置正向偏置正向偏置 )，二极管导通二极管导通二极管导通二极管导通若若 V阳阳阳阳 VV阴阴 二极管导通二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，U UABAB=6V6V例例1：取取取取 B B 点作参考点，断开点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。和阴极的电位。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。D6V12V3k BAUAB+第24页，共56页，编辑于2022年，星期四两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起取取 B B 点作参考点，断开二极管，点作参考点，断开二极管，点作参考点，断开二极管，点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。分析二极管阳极和阴极的电位。分析二极管阳极和阴极的电位。分析二极管阳极和阴极的电位。V V1 1阳阳=6 V，V V2阳阳=0 V=0 V，V V1阴阴=V V2 2阴阴阴阴=12 V12 VUD1D1=6V，UD2D2=12V=12V U UD2D2 U UD1D1 D D2 2 优先导通，优先导通，优先导通，优先导通，D1 1截止。截止。截止。截止。若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，U UAB=0 V=0 V例例2:D D1承受反向电压为承受反向电压为6 V流过流过流过流过 D D2 的电流为的电流为求：求：UAB 在这里，在这里，D2 起起钳位作用，钳位作用，D D1 1起隔起隔起隔起隔离作用。离作用。离作用。离作用。BD16V12V3k AD2UAB+第25页，共56页，编辑于2022年，星期四ui 8V 8V，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路 u uo=8V ui 8V 0 时时:u20 时时D1,D4导通导通D2,D3截止截止电流通路电流通路:a D1RLD4bu2 0，0 ()0，UD(UD=0.7V)0，0 ()正向恒压源正向恒压源关键是判断二极管关键是判断二极管是导通还是截止是导通还是截止第36页，共56页，编辑于2022年，星期四例例1：+ui-i+uo-uitT/2TuOtT/2T二极管导通：二极管导通：二极管截止：二极管截止：第37页，共56页，编辑于2022年，星期四例例2：5VuitT/2TuotT/2T5V二极管导通：二极管导通：二极管截止：二极管截止：+ui-+uo-+-5V第38页，共56页，编辑于2022年，星期四例例3：求求I1，I2 IO UO15VUS1US2RUORL3K1KI2I1IO+-12V-+故二极管导通故二极管导通IO=15/3=5mAI2=(15-12)/1=3mAI1=I2+IO=8mAD开路：开路：IO=12/(1+3)=3mAUO=15V第39页，共56页，编辑于2022年，星期四 7-3.稳压管稳压管稳压管是一种特殊的面接触型二极管。稳压管是一种特殊的面接触型二极管。它在电路中常用作稳定电压的作用，故它在电路中常用作稳定电压的作用，故称为稳压管。称为稳压管。一、稳压管的图形符号：一、稳压管的图形符号：二、稳压管的伏安特性：二、稳压管的伏安特性：U(V)0.400.8-8-4I(mA)204010-20-1030-12反向正向稳压管的伏安特性曲线与普通二极管类似，只是反向曲线更陡一些。伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性第40页，共56页，编辑于2022年，星期四UZIZIZM UZ IZ 稳压管正常工作时加稳压管正常工作时加反向电压反向电压使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻 稳压管反向击穿后，电流稳压管反向击穿后，电流稳压管反向击穿后，电流稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两端电压变变化很大，但其两端电压变变化很大，但其两端电压变变化很大，但其两端电压变化很小，利用此特性，稳压化很小，利用此特性，稳压化很小，利用此特性，稳压化很小，利用此特性，稳压管在电路中可起稳压作用。管在电路中可起稳压作用。管在电路中可起稳压作用。管在电路中可起稳压作用。_+UIO符号符号符号符号 伏安特性伏安特性第41页，共56页，编辑于2022年，星期四三、三、三、三、主要参数主要参数主要参数主要参数1.1.稳定电压稳定电压稳定电压稳定电压UZ Z 稳压管正常工作稳压管正常工作(反向击穿反向击穿)时管子两端的电压。时管子两端的电压。2.2.2.2.电压温度系数电压温度系数电压温度系数电压温度系数 环境温度每变化环境温度每变化环境温度每变化环境温度每变化1 1 C引起引起稳压值变化的稳压值变化的百分数百分数百分数百分数。3.3.动态电阻动态电阻动态电阻动态电阻4.4.稳定电流稳定电流稳定电流稳定电流 I IZ Z、最大稳定电流、最大稳定电流、最大稳定电流、最大稳定电流 IZMZM5.5.最大允许耗散功率最大允许耗散功率 P PZM=UZ IZMrZ愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。第42页，共56页，编辑于2022年，星期四四、光电二极管四、光电二极管反向电流随光照强度的增加而上升。反向电流随光照强度的增加而上升。IU 照度增加照度增加符号符号符号符号发光二极管发光二极管有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一发光管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般二极管类似，正向电压较一般二极管高，电流为几般二极管类似，正向电压较一般二极管高，电流为几 几几几几十十十十mA。光电二极管光电二极管光电二极管光电二极管发光二极管发光二极管第43页，共56页，编辑于2022年，星期四半导体三极管半导体三极管又叫晶体三极管，通常简称为三极管又叫晶体三极管，通常简称为三极管或晶体管。它是放大电路最基本的元件之一。或晶体管。它是放大电路最基本的元件之一。7.47.4半导体三极管半导体三极管一一.三极管结构示意图及符号三极管结构示意图及符号1.NPN型型集电结集电结发射结发射结发射区发射区基区基区集电区集电区发射极发射极基极基极集电极集电极结构示意图结构示意图符号符号第44页，共56页，编辑于2022年，星期四2.PNP型型集电结集电结发射结发射结发射区发射区基区基区集电区集电区发射极发射极基极基极集电极集电极结构示意图结构示意图符号符号第45页，共56页，编辑于2022年，星期四N型硅型硅P型型N型型二氧化硅保护膜CBEN型锗铟球铟球P型P型CEB平面型结构合金型结构第46页，共56页，编辑于2022年，星期四 为了保证三极管有电流放大作用，为了保证三极管有电流放大作用，三极管在制造时三极管在制造时有以下特点：有以下特点：(1)基区很薄，基区很薄，(几微米到几十微米厚几微米到几十微米厚),且掺杂浓度低。且掺杂浓度低。(2)发射区掺杂浓度比基区和集电区高得多。发射区掺杂浓度比基区和集电区高得多。(3)集电结的面积比发射结大。集电结的面积比发射结大。PNP和和NPN两两种种类类型型的的三三极极管管，按按选选用用半半导导体体材材料料的的不不同同，又又有有硅硅管和锗管之分。管和锗管之分。二、三极管的电流放大作用二、三极管的电流放大作用C CB B(静态电流放大系数静态电流放大系数)(1)(1)三极管各极之间的电流分配关系是三极管各极之间的电流分配关系是 E E=C C+B B C C C CB B (动态电流放大系数动态电流放大系数)B B 为了实现三极管的电流放大作用，为了实现三极管的电流放大作用，必须必须:三极管的发射结加正向电压，三极管的发射结加正向电压，三极管的集电结加反向电压。三极管的集电结加反向电压。第47页，共56页，编辑于2022年，星期四电流分配和放大原理电流分配和放大原理三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件B BEC CN NN NP PEBRBE EC CRC发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏 PNPPNP发射结正偏发射结正偏 V VB BVE集电结反偏集电结反偏 VC C VE集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏 VC CV VB 第48页，共56页，编辑于2022年，星期四三、三、特性曲线特性曲线即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部载即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析放大电路的依据。放大电路的依据。为什么要研究特性曲线？为什么要研究特性曲线？1.1.直观地分析管子的工作状态。直观地分析管子的工作状态。直观地分析管子的工作状态。直观地分析管子的工作状态。2.2.合理地选择偏置电路的参数，合理地选择偏置电路的参数，合理地选择偏置电路的参数，合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的电路。设计性能良好的电路。重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线第49页，共56页，编辑于2022年，星期四三极管特性曲线三极管特性曲线1.输入特性输入特性U UCECE为常数时，为常数时，I IB B 与与U UBEBE的关系曲线的关系曲线（同二极管同二极管）输入特性曲线分为：输入特性曲线分为：死区死区 非线性区非线性区 线性区线性区死区电压死区电压:硅管硅管0.5V,锗管锗管0.1V工作压降：工作压降：硅管硅管:UBE 0.7V,锗管锗管:UBE 0.2V左右左右第50页，共56页，编辑于2022年，星期四2.输出特性曲线输出特性曲线截止区截止区C接近零的区域，相当接近零的区域，相当B=0的曲线的下方。的曲线的下方。此时，此时，发射结反偏，发射结反偏，集电结反偏。集电结反偏。饱和区饱和区C受受CE显著显著控制的区域，该区控制的区域，该区域内域内CE 的数值较的数值较小，一般小，一般CE0.7 V此时此时发射结正偏，发射结正偏，集电结正偏集电结正偏或反偏或反偏电压很小电压很小。放大区放大区C平行于平行于CE轴的区域，曲线基本平行等距。轴的区域，曲线基本平行等距。此时，此时，发射结正偏，发射结正偏，集电结反偏，集电结反偏，第51页，共56页，编辑于2022年，星期四 四、三极管主要参数四、三极管主要参数集电结最大允许承受的功率集电结最大允许承受的功率 使用时应保证：使用时应保证：UCEICPCM。5、集电极最大允许功耗、集电极最大允许功耗PCM集电极电流集电极电流IC超过一定数值时，三极管的超过一定数值时，三极管的值将显著下值将显著下降。降。值下降到额定值的值下降到额定值的2/3时的集电极电流时的集电极电流4、集电极最大允许电流、集电极最大允许电流ICM基极开路时基极开路时,加在集加在集(电电-发发)射极之间的最大允许电压射极之间的最大允许电压三极管使用时三极管使用时,若若UCEUCE(BR)，将导致三极管击穿损坏。，将导致三极管击穿损坏。3、集射极反向击穿电压、集射极反向击穿电压UCE(BR)基极开路时基极开路时,集电极与发射极之间的反向电流集电极与发射极之间的反向电流 2、穿透电流、穿透电流ICEO三极管的电流放大能力的参数。一般在三极管的电流放大能力的参数。一般在20200之间之间 1、电流放大倍数、电流放大倍数 三极管的参数用来表示管子的性能，是选用三极管的参数用来表示管子的性能，是选用三极管的依据。三极管的依据。其主要参数有下面几个。其主要参数有下面几个。第52页，共56页，编辑于2022年，星期四晶体管参数与温度的关系晶体管参数与温度的关系1、温度每增加、温度每增加10 C C，ICBO增大一倍。硅管优于锗管。增大一倍。硅管优于锗管。2 2、温度每升高、温度每升高、温度每升高、温度每升高 1 C C，UBEBE将减小将减小 (2(22.5)mV，即晶体管具有负温度系数。即晶体管具有负温度系数。即晶体管具有负温度系数。即晶体管具有负温度系数。3 3、温度每升高、温度每升高、温度每升高、温度每升高 1 1 C，增加增加 0.5%1.0%0.5%1.0%。截止截止放大放大饱和饱和发射结发射结反偏反偏正偏正偏正偏正偏集电结集电结反偏反偏反偏反偏正偏正偏各态偏置情况各态偏置情况第53页，共56页，编辑于2022年，星期四例题例题：设三极管处于放大状态，测得各脚对地的电位如下图，试设三极管处于放大状态，测得各脚对地的电位如下图，试判断管型（判断管型（NPN或或PNP）、材料（硅或锗），并确定）、材料（硅或锗），并确定B、E、C极。极。序号U1U2U3管型材料 E B CA00.3-5B822.7C-25-2.3D-10-2.3-3第54页，共56页，编辑于2022年，星期四判断方法判断方法：(1)在三个电极电压中判断有无电压差为在三个电极电压中判断有无电压差为0.2-0.3V或或0.6-0.7V，从而确定材料和，从而确定材料和C极；极；（2）如）如C极电压最高，则为极电压最高，则为NPN，最低则为最低则为PNP。（3）确定）确定B、E极。极。序号U1U2U3管型材料 E B CA00.3-5B822.7C-25-2.3D-10-2.3-3PNP锗U2U1U3NPN硅U2U3U1NPN锗U3U1U2PNP硅U2U3U1已知放大已知放大状态状态第55页，共56页，编辑于2022年，星期四例题例题：已知一已知一NPN三极管在电路中的各极电压如下：试判三极管在电路中的各极电压如下：试判断其工作状态。断其工作状态。放大截止饱和已知类型已知类型第56页，共56页，编辑于2022年，星期四