第14章 二极管和晶体管精.ppt

第14章 二极管和晶体管第1页，本讲稿共51页第第14章章 二极管和晶体管二极管和晶体管14.3 14.3 半导体二极管半导体二极管半导体二极管半导体二极管14.4 14.4 稳压二极管稳压二极管稳压二极管稳压二极管14.5 14.5 晶体管晶体管晶体管晶体管14.2 PN14.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性结及其单向导电性结及其单向导电性14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性半导体的导电特性半导体的导电特性14.6 14.6 光电器件光电器件光电器件光电器件第2页，本讲稿共51页第第14章章 二极管和晶体管二极管和晶体管 学习电子技术，就是要掌握常用半导体器件的原理、特性，学习电子技术，就是要掌握常用半导体器件的原理、特性，以及由这些器件所组成的电子电路的分析方法。二极管与晶以及由这些器件所组成的电子电路的分析方法。二极管与晶体管是最常用的半导体器件，而体管是最常用的半导体器件，而PN结是构成各种半导体器结是构成各种半导体器件的基础。件的基础。14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性什么是半导体什么是半导体什么是半导体什么是半导体?半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。例如：硅、锗、硒以及大多数金属氧化物和硫化物例如：硅、锗、硒以及大多数金属氧化物和硫化物都是半导体。都是半导体。半导体的导电能力在不同的条件下有很大的差别。半导体的导电能力在不同的条件下有很大的差别。第3页，本讲稿共51页14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性半导体的导电特性：半导体的导电特性：半导体的导电特性：半导体的导电特性：(可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。掺杂性掺杂性掺杂性掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电 能力明显改变能力明显改变能力明显改变能力明显改变(可做成各种不同用途的半导可做成各种不同用途的半导可做成各种不同用途的半导可做成各种不同用途的半导 体器件，如二极管、晶体管和晶闸管等）。体器件，如二极管、晶体管和晶闸管等）。体器件，如二极管、晶体管和晶闸管等）。体器件，如二极管、晶体管和晶闸管等）。光敏性：光敏性：光敏性：光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化 (可做可做可做可做 成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极 管、光敏三极管等管、光敏三极管等管、光敏三极管等管、光敏三极管等)。热敏性：热敏性：热敏性：热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强当环境温度升高时，导电能力显著增强第4页，本讲稿共51页14.1.1 本征半导体本征半导体 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。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价电子价电子第5页，本讲稿共51页本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理 当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分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电流电流电流 (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 电子电流电子电流电子电流电子电流 (2)(2)价电子递补空穴价电子递补空穴价电子递补空穴价电子递补空穴 空穴电流空穴电流空穴电流空穴电流注意：注意：注意：注意：(1)(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)(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愈好。半导体的导电性能也就愈好。半导体的导电性能也就愈好。半导体的导电性能也就愈好。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。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。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自由电子和自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断空穴成对地产生的同时，又不断空穴成对地产生的同时，又不断空穴成对地产生的同时，又不断复合复合复合复合。在一。在一。在一。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体定温度下，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。中载流子便维持一定的数目。中载流子便维持一定的数目。中载流子便维持一定的数目。第7页，本讲稿共51页14.1.2 N型半导体和型半导体和 P 型半导体型半导体 掺杂后自由电子数目大量掺杂后自由电子数目大量掺杂后自由电子数目大量掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这增加，自由电子导电成为这增加，自由电子导电成为这增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，种半导体的主要导电方式，种半导体的主要导电方式，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型半导型半导型半导型半导体。体。体。体。掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素 Si Si Si Sip+多余多余电子电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）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）,形成形成形成形成杂质半导体。杂质半导体。杂质半导体。杂质半导体。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。第8页，本讲稿共51页14.1.2 N型半导体和型半导体和 P 型半导体型半导体 掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半加，空穴导电成为这种半加，空穴导电成为这种半加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称导体的主要导电方式，称导体的主要导电方式，称导体的主要导电方式，称为空穴半导体或为空穴半导体或为空穴半导体或为空穴半导体或 P P型半导型半导型半导型半导体。体。体。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 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流空穴是多数载流空穴是多数载流空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。子，自由电子是少数载流子。子，自由电子是少数载流子。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。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9页，本讲稿共51页 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、掺杂浓度、掺杂浓度、b.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.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。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.a.减少、减少、减少、减少、b.b.不变、不变、不变、不变、c.c.增多）。增多）。增多）。增多）。a ab bc c 4.4.在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，P 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.a.电子电流、电子电流、电子电流、电子电流、b.b.空穴电流）空穴电流）空穴电流）空穴电流）b ba a第10页，本讲稿共51页14.2 PN结结 PN结是通过特殊的半导体制造技术，在一块半导体基片结是通过特殊的半导体制造技术，在一块半导体基片上掺入不同的杂质，使其一边为上掺入不同的杂质，使其一边为N型半导体，另一边为型半导体，另一边为P型型半导体，其交界面便形成了半导体，其交界面便形成了PN结结。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+PN 结也称空间电荷区、或耗尽层、或内电场、或阻结也称空间电荷区、或耗尽层、或内电场、或阻挡层。挡层。第11页，本讲稿共51页14.2.1 PN PN结的形成结的形成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，漂移内电场越强，漂移内电场越强，漂移内电场越强，漂移运动越强，而漂移使运动越强，而漂移使运动越强，而漂移使运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。空间电荷区变薄。空间电荷区变薄。空间电荷区变薄。扩散的结果使空扩散的结果使空间电荷区变宽。间电荷区变宽。扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移这一对相反的这一对相反的这一对相反的这一对相反的运动最终达到运动最终达到运动最终达到运动最终达到动态平衡，空动态平衡，空动态平衡，空动态平衡，空间电荷区的厚间电荷区的厚间电荷区的厚间电荷区的厚度固定不变。度固定不变。度固定不变。度固定不变。+形成空间电荷区形成空间电荷区第12页，本讲稿共51页14.2.2 PN14.2.2 PN结的单向导电性结的单向导电性结的单向导电性结的单向导电性 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 内电场被内电场被内电场被内电场被削弱，多子削弱，多子削弱，多子削弱，多子的扩散加强，的扩散加强，的扩散加强，的扩散加强，形成较大的形成较大的形成较大的形成较大的扩散电流。扩散电流。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，PNPN结变窄，正向电流较大，结变窄，正向电流较大，结变窄，正向电流较大，结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，正向电阻较小，正向电阻较小，正向电阻较小，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13页，本讲稿共51页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 P P接负、接负、接负、接负、N 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14页，本讲稿共51页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 内电场被加内电场被加强，少子的漂强，少子的漂移加强，由于移加强，由于少子数量很少，少子数量很少，形成很小的反形成很小的反向电流。向电流。IR P P接负、接负、接负、接负、N 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。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 PN 结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，PNPN结变宽，反向电流较小，反向电结变宽，反向电流较小，反向电结变宽，反向电流较小，反向电结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，阻较大，阻较大，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15页，本讲稿共51页14.3 二极管二极管14.3.1 基本结构基本结构(a)(a)点接触型点接触型点接触型点接触型(b)(b)面接触型面接触型面接触型面接触型 结面积小、结面积小、结面积小、结面积小、结电容小、正结电容小、正结电容小、正结电容小、正向电流小。用向电流小。用向电流小。用向电流小。用于检波和变频于检波和变频于检波和变频于检波和变频等高频电路。等高频电路。等高频电路。等高频电路。结面积大、结面积大、结面积大、结面积大、正向电流大、正向电流大、正向电流大、正向电流大、结电容大，用结电容大，用结电容大，用结电容大，用于工频大电流于工频大电流于工频大电流于工频大电流整流电路。整流电路。整流电路。整流电路。(c)(c)平面型平面型平面型平面型 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，用结结面积可大可小，用结结面积可大可小，用结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。第16页，本讲稿共51页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(c)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(a )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(b )面接触型面接触型14.3 二极管二极管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(d )符号符号D第17页，本讲稿共51页14.3.2 伏安特性伏安特性硅管硅管硅管硅管0.5V,0.5V,锗锗锗锗管管管管0 0.1V.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 外加电压大于死区外加电压大于死区外加电压大于死区外加电压大于死区电压二极管才能导通。电压二极管才能导通。电压二极管才能导通。电压二极管才能导通。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：非线性特点：非线性特点：非线性硅硅硅硅0 0 0 0.60.8V.60.8V锗锗锗锗0 0.2.20.3V0.3VUI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。常数。常数。第18页，本讲稿共51页14.3.3 主要参数主要参数1.1.最大整流电流最大整流电流最大整流电流最大整流电流 I IOMOM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。均电流。均电流。均电流。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 URWMRWM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 UBRBR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。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反向峰值电流反向峰值电流I IRMRM指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流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，大，说明管子的单向导电性差，大，说明管子的单向导电性差，大，说明管子的单向导电性差，I IRMRM受温度的影响，温度受温度的影响，温度受温度的影响，温度受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小越高反向电流越大。硅管的反向电流较小越高反向电流越大。硅管的反向电流较小越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向锗管的反向锗管的反向锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。电流较大，为硅管的几十到几百倍。电流较大，为硅管的几十到几百倍。电流较大，为硅管的几十到几百倍。第19页，本讲稿共51页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、阴极二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负接负接负接负 ）时，）时，）时，）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向电二极管处于正向导通状态，二极管正向电二极管处于正向导通状态，二极管正向电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。阻较小，正向电流较大。阻较小，正向电流较大。阻较小，正向电流较大。2.2.二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正接正接正接正 ）时，）时，）时，）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向电二极管处于反向截止状态，二极管反向电二极管处于反向截止状态，二极管反向电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。阻较大，反向电流很小。阻较大，反向电流很小。阻较大，反向电流很小。3.3.3.3.外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去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。单向导电性。单向导电性。单向导电性。4.4.4.4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。电流愈大。电流愈大。电流愈大。第20页，本讲稿共51页 二极管电路分析举例二极管电路分析举例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，正向管压降否则，正向管压降否则，正向管压降硅硅硅硅0 0 0 0.60.7V.60.7V锗锗锗锗0 0.2.20.3V0.3V 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的高低或所加电压的高低或所加电压U UD D的正负。的正负。的正负。的正负。若若若若 V V阳阳阳阳 VV阴阴阴阴或或或或 U 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，二极管导通若若若若 V V阳阳阳阳 VVV阴阴阴阴 二极管导通二极管导通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否则，否则，否则，否则，U UABAB低于低于低于低于6V6V一个管压降，为一个管压降，为一个管压降，为一个管压降，为6.36.3或或或或6.7V6.7V例例1：取取取取 B B 点作参考点，断点作参考点，断点作参考点，断点作参考点，断开二极管，分析二极管阳开二极管，分析二极管阳开二极管，分析二极管阳开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。极和阴极的电位。极和阴极的电位。极和阴极的电位。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。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22页，本讲稿共51页两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起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阳阳阳阳 =6 V6 V，V V2 2阳阳阳阳=0 V=0 V，V V1 1阴阴阴阴 =V V2 2阴阴阴阴=12 V12 VU UD1D1=6V=6V，U UD2D2=12V=12V 例例2:D D1 1承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为6 V6 V流过流过流过流过 D D2 2 的电流为的电流为的电流为的电流为求：求：求：求：U UABABBD16V12V3k AD2UAB+U UD2 D2 U UD1D1 D2 D2 优先导通，优先导通，优先导通，优先导通，D1D1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，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 =0 V=0 V第23页，本讲稿共51页u ui i 8V 8V，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路 u uo o=8V=8V u ui i 8V 8V，二极管截止，可看作开路，二极管截止，可看作开路，二极管截止，可看作开路，二极管截止，可看作开路 u uo o=u ui i已知：已知：已知：已知：二极管是理想的，试画出二极管是理想的，试画出二极管是理想的，试画出二极管是理想的，试画出 u uo o 波形。波形。波形。波形。8V8V例例例例3 3：二极管的用途：二极管的用途：二极管的用途：二极管的用途：整流、检波、整流、检波、整流、检波、整流、检波、限幅、钳位、开限幅、钳位、开限幅、钳位、开限幅、钳位、开关、元件保护、关、元件保护、关、元件保护、关、元件保护、温度补偿等。温度补偿等。温度补偿等。温度补偿等。u ui i18V18V参考点参考点参考点参考点二极管阴极电位为二极管阴极电位为二极管阴极电位为二极管阴极电位为 8 V8 VD D8V8VR Ru uo ou ui i+第24页，本讲稿共51页14.4 稳压二极管稳压二极管1.1.符号符号符号符号 稳压二极管是一种特殊的面接触型二极管，稳压二极管是一种特殊的面接触型二极管，由于它与适当阻值的电阻配合后能起稳压作用，由于它与适当阻值的电阻配合后能起稳压作用，故称故称稳压二极管稳压二极管。稳压二极管工作于反向击穿状态，当反向电压稳压二极管工作于反向击穿状态，当反向电压撤去后，管子还是正常的，称撤去后，管子还是正常的，称可逆性击穿可逆性击穿。+第25页，本讲稿共51页UZIZIZM UZ IZ2.2.伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性 稳压管正常工作时稳压管正常工作时稳压管正常工作时稳压管正常工作时加反向电压加反向电压加反向电压加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，稳压管反向击穿后，稳压管反向击穿后，稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两电流变化很大，但其两电流变化很大，但其两电流变化很大，但其两端电压变化很小，利用端电压变化很小，利用端电压变化很小，利用端电压变化很小，利用此特性，稳压管在电路此特性，稳压管在电路此特性，稳压管在电路此特性，稳压管在电路中可起稳压作用中可起稳压作用中可起稳压作用中可起稳压作用UIO第26页，本讲稿共51页3.3.主要参数主要参数主要参数主要参数(1)(1)(1)(1)稳定电压稳定电压稳定电压稳定电压U UZ Z 稳压管正常工作稳压管正常工作稳压管正常工作稳压管正常工作(反向击穿反向击穿反向击穿反向击穿)时管子两端的电压。时管子两端的电压。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 1 1 C C引起引起引起引起稳压值变化的稳压值变化的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)(3)(3)动态电阻动态电阻动态电阻动态电阻(4)(4)(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 I IZMZM(5)(5)(5)(5)最大允许耗散功率最大允许耗散功率最大允许耗散功率最大允许耗散功率 P PZM ZM=U UZ Z I IZMZMrZ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27页，本讲稿共51页4.4.稳压电路稳压电路稳压电路稳压电路 U U U Ui i i i=U=U=U=UR R R R+U+U+U+UO O O O=U=U=U=UR R R R+U+U+U+UZ Z Z Z=I=I=I=IR R R RR+UR+UR+UR+UZ Z Z Z 若若若若U Ui i增增增增加加加加，则则则则U UOO有有有有增增增增加加加加的的的的趋趋趋趋势势势势，即即即即U UZ Z会会会会增增增增加加加加,I,IZ Z会会会会大大大大大大大大增增增增加加加加，使使使使I IR RR R大大大大大大大大增增增增加加加加，则则则则限限限限制制制制了了了了U UOO的的的的增增增增加加加加，维维维维持持持持不不不不变变变变，反反反反之之之之亦亦亦亦然。然。然。然。若负载增加，其稳压原若负载增加，其稳压原若负载增加，其稳压原若负载增加，其稳压原理一样。理一样。理一样。理一样。UOUiIZRDZUZIR第28页，本讲稿共51页例例例例：右右右右 图图图图 所所所所 示示示示 电电电电 路路路路，U UZ Z=8V=8V，I IZMZM=18mA=18mA，U US S=20V=20V，问问问问R=500R=500R=500R=500是否合适，应为多少？是否合适，应为多少？是否合适，应为多少？是否合适，应为多少？解：解：解：解：I=I=24mA =24mA18mA18mA 不适合。不适合。不适合。不适合。R =667R =667R =667R =667 RUS-UZ=20-850020-818US=20VRUZ=8V第29页，本讲稿共51页14.6光电器件光电器件14.6.1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，目前的发有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的发有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的发有正向电流流过时，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，它的电特性与一般光管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般光管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般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，电流为几二极管类似，正向电压较一般二极管高，电流为几二极管类似，正向电压较一般二极管高，电流为几二极管类似，正向电压较一般二极管高，电流为几 几十几十几十几十mAmA。所发出光的颜色由半导体中所掺杂质决定所发出光的颜色由半导体中所掺杂质决定,常见的红、黄、常见的红、黄、绿色掺入了磷砷化镓和磷化镓。绿色掺入了磷砷化镓和磷化镓。符号符号符号符号第30页，本讲稿共51页14.6.214.6.2光电二极管光电二极管光电二极管光电二极管 光电二极管是利用光电二极管是利用光电二极管是利用光电二极管是利用PNPN结的光敏特性结的光敏特性结的光敏特性结的光敏特性,将接收到的将接收到的将接收到的将接收到的光的变化转变为电流的变化。光的变化转变为电流的变化。光的变化转变为电流的变化。光的变化转变为电流的变化。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。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。I IU U 照度增加照度增加照度增加照度增加符号符号符号符号光电二极管光电二极管光电二极管光电二极管第31页，本讲稿共51页14.6.314.6.3光电晶体管光电晶体管光电晶体管光电晶体管 普通晶体管是用基极电流普通晶体管是用基极电流普通晶体管是用基极电流普通晶体管是用基极电流I IZ Z的大小来控制集电极电的大小来控制集电极电的大小来控制集电极电的大小来控制集电极电流，而光电晶体管是用入射光照度的强弱来控制集电流，而光电晶体管是用入射光照度的强弱来控制集电流，而光电晶体管是用入射光照度的强弱来控制集电流，而光电晶体管是用入射光照度的强弱来控制集电极电流的。极电流的。极电流的。极电流的。符号符号符号符号CE光电耦合器光电耦合器第32页，本讲稿共51页光电耦合电路光电耦合电路光电耦合电路光电耦合电路UO+5VUR1R2R3T第33页，本讲稿共51页14.5 晶体管晶体管 晶体管晶体管又称又称半导体三极管半导体三极管，是一种重要的半导体器件。，是一种重要的半导体器件。它的放大作用和开关作用引起了电子技术的飞跃发展。它的放大作用和开关作用引起了电子技术的飞跃发展。14.5.1 基本结构基本结构晶体管的结构，目前常见的有平面型和合金型两类。硅晶体管的结构，目前常见的有平面型和合金型两类。硅管主要是平面型，锗管都是合金型。管主要是平面型，锗管都是合金型。而从制造型号上，常分为而从制造型号上，常分为NPN型和型和PNP型。型。第34页，本讲稿共51页14.5.1 基本结构基本结构NNP基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极NPNNPN型型型型BECB BE EC CPNPPNP型型型型P PP PN N基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极符号：符号：符号：符号：BECIBIEICBECIBIEICNPNNPN型三极管型三极管型三极管型三极管PNPPNP型三极管型三极管型三极管型三极管第35页，本讲稿共51页基区：最薄，基区：最薄，基区：最薄，基区：最薄，掺杂浓度最低掺杂浓度最低掺杂浓度最低掺杂浓度最低发射区：掺发射区：掺发射区：掺发射区：掺杂浓度最高杂浓度最高杂浓度最高杂浓度最高发射结发射结发射结发射结集电结集电结集电结集电结B B B BE E E EC C C CN N N NN N N NP P P P基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极结构特点：结构特点：结构特点：结构特点：集电区：集电区：集电区：集电区：面积最大面积最大面积最大面积最大第36页，本讲稿共51页14.5.2 14.5.2 电流分配和放大原理电流分配和放大原理1.1.三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件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发射结正偏发射结正偏 V VB B V VE E集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏 V VC C V VE E集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏 V VC C V VB B 第37页，本讲稿共51页2.2.各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用I IB B(mA)(mA)I IC C(mA)(mA)I IE E(mA)(mA)0 00.020.020.040.040.060.060.080.080.100.100.0010.0010.700.701.501.502.302.303.103.103.953.950.0010.0010.720.721.541.542.362.363.183.184.054.05结论结论结论结论:1 1）三电极电流关系）三电极电流关系）三电极电流关系）三电极电流关系 I IE E=I IB B+I IC C2 2）I IC C I IB B ，I IC C I IE E 3 3）I IC C I IB B 把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为晶体管的电流放大作用。性称为晶体管的电流放大作用。性称为晶体管的电流放大作用。性称为晶体管的电流放大作用。实质实质实质实质:用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化，是用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化，是用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化，是用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化，是CCCSCCCS器件器件器件器件。第38页，本讲稿共51页3.3.3.3.三极管内部载流子的运动规律三极管内部载流子的运动规律三极管内部载流子的运动规律三极管内部载流子的运动规律BECNNPEBRBECIEIBEICEICBO 基区空穴基区空穴基区空穴基区空穴向发射区的向发射区的向发射区的向发射区的扩散可忽略扩散可忽略扩散可忽略扩散可忽略 发射结正偏，发射结正偏，发射结正偏，发射结正偏，发射区电子不断发射区电子不断发射区电子不断发射区电子不断向基区扩散，形向基区扩散，形向基区扩散，形向基区扩散，形成发射极电流成发射极电流成发射极电流成发射极电流I I I IE E E E。进入进入进入进入P P P P 区的电区的电区的电区的电子少部分与基区子少部分与基区子少部分与基区子少部分与基区的空穴复合，形的空穴复合，形的空穴复合，形的空穴复合，形成电流成电流成电流成电流I I I IBE BE BE BE，多，多，多，多数扩散到集电结。数扩散到集电结。数扩散到集电结。数扩散到集电结。从基区扩散来的从基区扩散来的从基区扩散来的从基区扩散来的电子作为集电结电子作为集电结电子作为集电