第1章--半导体二极管和三极管.ppt

第一章第一章 半导体二极管和三极管半导体二极管和三极管1.1.1.1.理解理解理解理解PNPNPNPN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。2.2.2.2.了解半导体二极管的基本类型、伏安特性和了解半导体二极管的基本类型、伏安特性和主要参数，了解二极管的整流作用、钳位作用主要参数，了解二极管的整流作用、钳位作用和限幅作用。和限幅作用。3.3.3.3.了解稳压二极管的主要特性及其稳压作用。了解稳压二极管的主要特性及其稳压作用。4.4.4.4.了解双极型晶体管的基本类型、特性曲线和了解双极型晶体管的基本类型、特性曲线和主要参数，理解晶体管的三种工作状态。主要参数，理解晶体管的三种工作状态。基本要求：基本要求：1半导体的导电特性半导体的导电特性第一章第一章 电路的基本概念和基本定律电路的基本概念和基本定律半导体二极管半导体二极管2半导体三极管半导体三极管4稳压二极管稳压二极管31.1.半导体的导电特性半导体的导电特性1.11.1物质的导电性物质的导电性自然界中的物质按照导电能力可分为导体、绝缘自然界中的物质按照导电能力可分为导体、绝缘体与半导体。体与半导体。导体导体：导电能力良好的物体，如银、铜、铁等。导电能力良好的物体，如银、铜、铁等。绝缘体绝缘体：不能导电或导电能力很差的物体，如橡：不能导电或导电能力很差的物体，如橡 胶、陶瓷、玻璃、塑料等。胶、陶瓷、玻璃、塑料等。半导体半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。：导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。1.1.半导体的导电特性半导体的导电特性 典型的元素半导体有典型的元素半导体有硅硅SiSi和和锗锗GeGe，此外，还有化合，此外，还有化合物半导体物半导体砷化镓砷化镓GaAsGaAs等。等。硅原子硅原子锗原子锗原子硅硅和和锗锗最最外外层层轨轨道道上上的的四四个个电电子子称称为为价电子价电子。1.1.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、三极管和晶闸管等）。体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。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1.1.半导体的导电特性半导体的导电特性1.21.21.21.2本征半导体本征半导体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。Si Si Si Si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。1.1.半导体的导电特性半导体的导电特性本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理 Si Si Si Si价电子价电子空穴空穴自由电子自由电子 价电子在获得一定价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，能量（温度升高或受光照）后，挣脱原子核的束缚，成为挣脱原子核的束缚，成为自由自由电子电子（带负电），同时共价键（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为中留下一个空位，称为空穴空穴（带正电）。（带正电）。本征激发：本征激发：温度愈高，晶体中产生的自由温度愈高，晶体中产生的自由电子、空穴愈多。电子、空穴愈多。1.1.半导体的导电特性半导体的导电特性(5)(5)当半导体两端加上外电压时，载流子定向运动当半导体两端加上外电压时，载流子定向运动 （漂移运动），在半导体中将出现两部分电流（漂移运动），在半导体中将出现两部分电流 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 价电子递补空穴价电子递补空穴 空穴电流空穴电流结论：结论：(1)(1)半导体有半导体有两种载流子两种载流子:（负）电子、（正）空穴。（负）电子、（正）空穴。(2)(2)自由电子和自由电子和空穴成对地产生，同时又不断复合。在一定温度空穴成对地产生，同时又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到下，载流子的产生和复合达到动态平衡动态平衡，半导体中载流子便维持，半导体中载流子便维持一定的数目。一定的数目。(3)(3)载流子的数量少，故导电性能很差。载流子的数量少，故导电性能很差。(4)(4)载流子的数量受温度影响较大，温度高数量就多。载流子的数量受温度影响较大，温度高数量就多。所以，温所以，温度对半导体器件性能影响很大。度对半导体器件性能影响很大。1.1.半导体的导电特性半导体的导电特性1.31.3杂质半导体杂质半导体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）,形成杂形成杂形成杂形成杂质半导体。质半导体。质半导体。质半导体。Si Si Si Si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失去一个电子个电子变为正变为正离子离子p+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，自由电子导电成为增加，自由电子导电成为增加，自由电子导电成为增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方这种半导体的主要导电方这种半导体的主要导电方这种半导体的主要导电方式，称为式，称为式，称为式，称为电子半导体或电子半导体或电子半导体或电子半导体或N N N N型半导体型半导体型半导体型半导体。掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素掺入五价元素在在在在N N 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数自由电子是多数自由电子是多数自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。载流子，空穴是少数载流子。载流子，空穴是少数载流子。载流子，空穴是少数载流子。1.1.半导体的导电特性半导体的导电特性 Si Si Si SiB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 因三价杂质原子在与硅原子因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价形成共价键时，缺少一个价电子而在共价键中留下一个电子而在共价键中留下一个空穴。空穴。掺杂后空穴数目大量增加，掺杂后空穴数目大量增加，掺杂后空穴数目大量增加，掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的空穴导电成为这种半导体的空穴导电成为这种半导体的空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为主要导电方式，称为主要导电方式，称为主要导电方式，称为空穴半空穴半空穴半空穴半导体或导体或导体或导体或P P P P型半导体型半导体型半导体型半导体。掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素无论无论无论无论N N N N型或型或型或型或P P 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。1.1.半导体的导电特性半导体的导电特性(1)N 型半导体（电子型半导体）型半导体（电子型半导体）形成：向本征半导体中掺入少量的形成：向本征半导体中掺入少量的 5 价元素价元素特点：特点：（a）含有）含有大量的电子大量的电子多多数载流数载流子子 （b）含有）含有少量的空穴少量的空穴少少数载流数载流子子(2)P 型半导体（空穴型半导体）型半导体（空穴型半导体）形成：向本征半导体中掺入少量的形成：向本征半导体中掺入少量的 3 价元素价元素特点：特点：（a）含有）含有大量的空穴大量的空穴多多数载流数载流子子 （b）含有）含有少量的电子少量的电子少少数载流数载流子子 1.1.1.1.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.a.a.掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.b.b.温度）有关。温度）有关。温度）有关。温度）有关。2.2.2.2.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.a.a.掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.b.b.温度）有关。温度）有关。温度）有关。温度）有关。3.3.3.3.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.a.a.减少、减少、减少、减少、b.b.b.b.不变、不变、不变、不变、c.c.c.c.增多）。增多）。增多）。增多）。a a a ab b b bc c c c 4.4.4.4.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 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 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.a.a.电子电流、电子电流、电子电流、电子电流、b.b.b.b.空穴电流）空穴电流）空穴电流）空穴电流）b b b ba a a a思考题：思考题：1.1.4 PN4 PN4 PN4 PN结的形成及其单向导电性结的形成及其单向导电性结的形成及其单向导电性结的形成及其单向导电性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区扩散的结果使空间电荷区变宽。变宽。空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结结 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PN结的单向导电性结的单向导电性 （1 1）PN 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，正向电流较结变窄，正向电流较结变窄，正向电流较结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，大，正向电阻较小，大，正向电阻较小，大，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+（2 2）PN 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+PN PN 结变宽结变宽结变宽结变宽 （2 2）PN 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，反向电流随温度升高而增加。温度越高少子的数目越多，反向电流随温度升高而增加。温度越高少子的数目越多，反向电流随温度升高而增加。温度越高少子的数目越多，反向电流随温度升高而增加。+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，反结变宽，反向电流较小，反结变宽，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，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+2.2.半导体二极管半导体二极管2.1 2.1 基本结构基本结构PN阳阳极极阴阴极极两层半导体两层半导体 一个一个PN结结按结面积分按结面积分点接触型点接触型面接触型面接触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2.2.半导体二极管半导体二极管(1)(1)(1)(1)点接触型点接触型点接触型点接触型(2)(2)(2)(2)面接触型面接触型面接触型面接触型结面积小、结电结面积小、结电结面积小、结电结面积小、结电容小、正向电流容小、正向电流容小、正向电流容小、正向电流小。用于检波和小。用于检波和小。用于检波和小。用于检波和变频等高频电路。变频等高频电路。变频等高频电路。变频等高频电路。结面积大、正结面积大、正结面积大、正结面积大、正向电流大、结电向电流大、结电向电流大、结电向电流大、结电容大，用于工频容大，用于工频容大，用于工频容大，用于工频大电流整流电路。大电流整流电路。大电流整流电路。大电流整流电路。按材料分按材料分硅管硅管锗管锗管按用途分按用途分普通管普通管整流管整流管2.2.半导体二极管半导体二极管2.2 2.2 伏安特性伏安特性二极管电流与电压之间的关系二极管电流与电压之间的关系UIOAABB硅硅锗锗半导体二极管的伏安特性半导体二极管的伏安特性正向：死区（正向：死区（OA 段）段）:硅管约硅管约 0.5 V，锗管约锗管约 0.2 V；正向导通区正向导通区:硅管约硅管约 0.7 V，锗管约，锗管约0.3 V反向：截止区（反向：截止区（OB 段）段）:I 近似为近似为 0；击穿区击穿区:管子被击穿管子被击穿2.2.半导体二极管半导体二极管2.2 2.2 伏安特性伏安特性二极管电流与电压之间的关系二极管电流与电压之间的关系UIOAABB硅硅锗锗半导体二极管的伏安特性半导体二极管的伏安特性UIOUDUIO(a)(a)近似特性近似特性 (b)(b)理想特性理想特性2.3 2.3 主要参数主要参数（1 1）I IOMOM：最大整流电流最大整流电流最大整流电流最大整流电流（2 2）UR M：最高反向工作电压：最高反向工作电压（3 3）IRM：最大反向电流：最大反向电流二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电 流。流。流。流。是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般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的一半或三分之二。二极管击穿后是二极管反向击穿电压的一半或三分之二。二极管击穿后是二极管反向击穿电压的一半或三分之二。二极管击穿后是二极管反向击穿电压的一半或三分之二。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流越小，说明管子的单向导电性越好。流越小，说明管子的单向导电性越好。流越小，说明管子的单向导电性越好。流越小，说明管子的单向导电性越好。小结：二极管的单向导电性小结：二极管的单向导电性小结：二极管的单向导电性小结：二极管的单向导电性（1 1 1 1）二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接）二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接）二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接）二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负）时，负）时，负）时，负）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较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。小，正向电流较大。小，正向电流较大。小，正向电流较大。（2 2 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）时，接正）时，接正）时，接正）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，失去单）外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单）外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单）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。向导电性。向导电性。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。二极管电路分析：先二极管电路分析：先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分析方法分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压低或所加电压U UD D的正负。的正负。若若 V阳阳 V阴阴或或 UD为正，二极管导通为正，二极管导通若若 V阳阳 Vb，D导通，导通，uo=u2；u2 负半周，负半周，VaV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，UAB=6V否则，否则，UAB低于低于6V一个管压降一个管压降，为为6.3或或6.7V 取取 B 点作参考点，断开二点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极管，分析二极管阳极和阴极的电位。极的电位。例例3：求：求：UAB=？流过？流过 D2 的电流，的电流，D1承受反向电压。承受反向电压。BD16V12V3k AD2UAB+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 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。V1阳阳=6 V，V2阳阳=0 V，V1阴阴=V2阴阴=12 VUD1=6V，UD2=12V UD2 UD1 D2 优先导通优先导通，钳位，使钳位，使 D1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，UAB=0 V流过流过 D2 的电流为的电流为D D D D1 1 1 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例例4 4：当：当VA=3V，VB=0V时，分析输出端的电位时，分析输出端的电位VY。+6V+6VR RD DA AV VA AV VB BV VY YD DB B-6V6VR RD DA AV VA AV VB BV VY YD DB B理想二极管：理想二极管：VY=VB=0V UDB UDA DB 优先导通，优先导通，DA截止。截止。锗二极管：锗二极管：VY=VB+UD=0.3V 硅二极管：硅二极管：VY=VB+UD=0.7V UDAUDB DA 优先导通，优先导通，DB截止。截止。理想二极管：理想二极管：VY=VA=3V 锗二极管：锗二极管：VY=VA-UD=2.7V 硅二极管：硅二极管：VY=VA UD=2.3V作业P18：1-3，1-5电工技术试验安排电工技术试验安排时间时间：第七周周三第二大节（采矿第七周周三第二大节（采矿09-1班班）第七周周三第三大节（采矿第七周周三第三大节（采矿09-2班班）第七周周三第四大节（采矿第七周周三第四大节（采矿09-3班班）第七周周五第二大节（采矿第七周周五第二大节（采矿09-4班班）第八周周三第二大节（采矿第八周周三第二大节（采矿09-5班班）第八周周三第四大节（采矿第八周周三第四大节（采矿09-6班班）地点地点：一号实验楼一号实验楼421 1.1.1.1.班长负责将电子档打印为纸质文档，保证每班长负责将电子档打印为纸质文档，保证每班长负责将电子档打印为纸质文档，保证每班长负责将电子档打印为纸质文档，保证每人一份。人一份。人一份。人一份。2.2.2.2.进进进进实验室不得大声喧哗，不得嬉闹，注意安实验室不得大声喧哗，不得嬉闹，注意安全。全。3.3.3.3.在实验室不允许玩手机，不允许吃喝，注意在实验室不允许玩手机，不允许吃喝，注意保持实验室的整洁卫生保持实验室的整洁卫生 。4.4.4.4.实验完成后认真写实验报告，实验报告纸由实验完成后认真写实验报告，实验报告纸由班长负责统一在五楼杜老师处购买，每人五张。班长负责统一在五楼杜老师处购买，每人五张。要求：要求：3.3.稳压二极管稳压二极管 符号符号符号符号 _+3.1 3.1 3.1 3.1 伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性UZIZIZM UZ IZUIO稳压管正常工作时加稳压管正常工作时加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反向电压反向电压稳压管反向击穿后，电稳压管反向击穿后，电稳压管反向击穿后，电稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两端流变化很大，但其两端流变化很大，但其两端流变化很大，但其两端电压变化很小，利用此电压变化很小，利用此电压变化很小，利用此电压变化很小，利用此特性，稳压管在电路中特性，稳压管在电路中特性，稳压管在电路中特性，稳压管在电路中可起稳压作用。可起稳压作用。可起稳压作用。可起稳压作用。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3.2 3.2 3.2 3.2 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 U U UZ Z Z 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）动态电阻）动态电阻）动态电阻）动态电阻r rZ Z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。（3 3 3 3）稳定电流）稳定电流）稳定电流）稳定电流I I I IZ Z Z Z是指某种稳压管进入反向击穿工作区所必需的参是指某种稳压管进入反向击穿工作区所必需的参是指某种稳压管进入反向击穿工作区所必需的参是指某种稳压管进入反向击穿工作区所必需的参考电流，通常该电流为考电流，通常该电流为考电流，通常该电流为考电流，通常该电流为5mA,5mA,5mA,5mA,稳压管的实际电流大于稳定稳压管的实际电流大于稳定稳压管的实际电流大于稳定稳压管的实际电流大于稳定 电流时，稳压性能较好。电流时，稳压性能较好。电流时，稳压性能较好。电流时，稳压性能较好。3.3 3.3 3.3 3.3 稳压管稳压电路稳压管稳压电路稳压管稳压电路稳压管稳压电路（1 1 1 1）稳电管正向偏置时，相当于一个普通二极稳电管正向偏置时，相当于一个普通二极稳电管正向偏置时，相当于一个普通二极稳电管正向偏置时，相当于一个普通二极管正向偏置的情况。管正向偏置的情况。管正向偏置的情况。管正向偏置的情况。（2 2 2 2）稳压管反向偏置时稳压管反向偏置时稳压管反向偏置时稳压管反向偏置时当外加反向电压当外加反向电压当外加反向电压当外加反向电压小于小于小于小于稳压管的稳定电压时，稳稳压管的稳定电压时，稳稳压管的稳定电压时，稳稳压管的稳定电压时，稳压管截止，可视为开路。压管截止，可视为开路。压管截止，可视为开路。压管截止，可视为开路。当外加反向电压当外加反向电压当外加反向电压当外加反向电压大于或等于大于或等于大于或等于大于或等于稳压管的稳定电压，稳压管的稳定电压，稳压管的稳定电压，稳压管的稳定电压，并且流过稳压管的电流满足一定要求时，稳压管并且流过稳压管的电流满足一定要求时，稳压管并且流过稳压管的电流满足一定要求时，稳压管并且流过稳压管的电流满足一定要求时，稳压管稳压。稳压。稳压。稳压。例：稳压二极管的例：稳压二极管的稳定电压稳定电压UZ=5V，正向压降忽略不计，正向压降忽略不计。当输入电压当输入电压Ui 分别为分别为 直流直流10 V、3 V、-5V时，求（时，求（1）输）输出电压出电压UO；（；（2）若）若 ui =10sin tV，试画出，试画出 uo 的波形。的波形。DZRuoui+Ui=10V：DZ 工作在反向击穿区，稳压，工作在反向击穿区，稳压，UO=UZ=5VUi=3V：DZ 反向截止，反向截止，UO=Ui=3VUi=-5V：DZ 工作在正向导通状态，工作在正向导通状态，UO=0Vui=10sintV：ui正半周，当正半周，当ui UZ，DZ 反向击穿，反向击穿，uO=5V当当ui UZ，DZ 反向截止，反向截止，uO=uiui负半周，负半周，DZ 正向导通，正向导通，uO=0Vui10V5V（2）若）若 ui =10sin tV，uo 的波形如下：的波形如下：DZRuoui+4.4.半导体三极管半导体三极管4.1 4.1 4.1 4.1 基本结构基本结构基本结构基本结构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NPNNPNNPNNPN型型型型B BE EC CPNPPNPPNPPNP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NNP符号：符号：符号：符号：BECIBIEICBECIBIEICNPNNPNNPNNPN型三极管型三极管型三极管型三极管PNPPNPPNPPNP型三极管型三极管型三极管型三极管4.4.半导体三极管半导体三极管结构特点：结构特点：基区：最薄，基区：最薄，掺杂浓度最低掺杂浓度最低发射区：掺发射区：掺杂浓度最高杂浓度最高发射结发射结集电结：面积大集电结：面积大BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极集电区：集电区：尺寸最大尺寸最大4.2 电流分配和放大原理电流分配和放大原理4.2.1.4.2.1.三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 发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端 共发射极电路共发射极电路ICEBmA AVUCEUBERBIBECV+IE 4.2.24.2.2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用一个微小电流的变化去用一个微小电流的变化去用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化，是控制一个较大电流的变化，是控制一个较大电流的变化，是控制一个较大电流的变化，是CCCSCCCS器件器件器件器件。4.2.3 4.2.3 4.2.3 4.2.3 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结电子作为集电结的少子，漂移进的少子，漂移进的少子，漂移进的少子，漂移进入集电结而被收入集电结而被收入集电结而被收入集电结而被收集，形成集，形成集，形成集，形成I I I ICECECECE。集电结反偏，集电结反偏，集电结反偏，集电结反偏，有少子形成的有少子形成的有少子形成的有少子形成的反向电流反向电流反向电流反向电流I I I ICBOCBOCBOCBO。4.2.3 4.2.3 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ICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBO 可见，集电极电流可见，集电极电流可见，集电极电流可见，集电极电流I IC C是由是由是由是由I ICBO CBO 与与与与 I ICE CE 两部分组成的两部分组成的两部分组成的两部分组成的，I IB B是由是由是由是由I ICBOCBO和和和和I IBEBE两部分组成的，晶两部分组成的，晶两部分组成的，晶两部分组成的，晶体管的体管的体管的体管的放大放大放大放大是因是因是因是因I ICECE远大于远大于远大于远大于I IBE BE，其比值为其比值为其比值为其比值为(常用公式常用公式常用公式常用公式)4.3 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，是部载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。分析放大电路的依据。为什么要研究特性曲线：为什么要研究特性曲线：为什么要研究特性曲线：为什么要研究特性曲线：1 1 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 2 2）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的电路电路电路电路 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发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端 共发射极电路共发射极电路输入回路输入回路输出回路输出回路 测量晶体管特性的实验线路测量晶体管特性的实验线路测量晶体管特性的实验线路测量晶体管特性的实验线路ICEBmA AVUCEUBERBIBECV+4.3.14.3.1输入特性输入特性输入特性输入特性IB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1VO特点特点特点特点:非线性非线性非线性非线性死区电压：硅死区电压：硅死区电压：硅死区电压：硅管管管管0.50.50.50.5V V，锗管，锗管，锗管，锗管0.20.20.20.2V V。正常工作时发射结电压：正常工作时发射结电压：正常工作时发射结电压：正常工作时发射结电压：NPNNPN型硅管型硅管型硅管型硅管 U UBE BE 0.60.7V 0.60.7VPNPPNP型锗管型锗管型锗管型锗管 U UBE BE 0.3V 0.3V结论结论:（1 1 1 1）输入特性是发射结的正向特性，它是一条输入特性是发射结的正向特性，它是一条输入特性是发射结的正向特性，它是一条输入特性是发射结的正向特性，它是一条非线性曲线非线性曲线非线性曲线非线性曲线。（2 2 2 2）只有当加在发射结的电压大于死区电压时，）只有当加在发射结的电压大于死区电压时，）只有当加在发射结的电压大于死区电压时，）只有当加在发射结的电压大于死区电压时，晶体管才会出现基极电流。晶体管才会出现基极电流。晶体管才会出现基极电流。晶体管才会出现基极电流。（3 3 3 3）正常工作时，正常工作时，正常工作时，正常工作时，NPNNPNNPNNPN型硅管的发射结电压型硅管的发射结电压型硅管的发射结电压型硅管的发射结电压 U U U UBEBEBEBE=0.6=0.6=0.6=0.60.7V,0.7V,0.7V,0.7V,PNPPNPPNPPNP型锗管的发射结电压型锗管的发射结电压型锗管的发射结电压型锗管的发射结电压U U U UBEBEBEBE=-0.3V=-0.3V=-0.3V=-