第10章二极管和晶体管精选文档.ppt

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1、第10章二极管和晶体管本讲稿第一页，共四十九页10.1 10.1 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：(如热敏电阻如热敏电阻)。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(如二极管、三极管等）。如二极管、三极管等）。如二极管、三极管等）。如二极管、三极管等）。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

2、变化当受到光照时，导电能力明显变化 (如光敏电如光敏电如光敏电如光敏电阻、光电二极管、光电三极管等阻、光电二极管、光电三极管等阻、光电二极管、光电三极管等阻、光电二极管、光电三极管等)。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，导电能力显著增强上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第二页，共四十九页10.1.1 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

3、纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。例如：提纯后的硅和锗材料例如：提纯后的硅和锗材料例如：提纯后的硅和锗材料例如：提纯后的硅和锗材料(四价元素）四价元素）四价元素）四价元素）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体中的共价健结构硅单晶体中的共价健结构硅单晶体中的共价健结构硅单晶体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价电子价电子上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第三页，共四十九页 Si Si Si S

4、i价电子价电子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空穴空穴 温度愈高，晶体中产生的自由电温度愈高，晶体中产生的自由电温度愈高，晶体中产生的自由电温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。子便愈多。子便愈多。子便愈多。自由电子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上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第四页，共四十九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电流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当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出

5、现两部分电流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 (1)(1)(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)(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)(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)(2)(2)温度愈高，温度愈高，温度愈高，温度愈高，载流子

6、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,半导体的导电性能愈好。半导体的导电性能愈好。半导体的导电性能愈好。半导体的导电性能愈好。温温温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。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。载流子载流子载流子载流子:自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴空穴空穴空穴,成对出现成对出现成对出现成对出现半导体本身并不带电半导体本身并不带电半导体本身并不带电半导体本身并不带电上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第五页，共四十九页10.1.2 N型半导体和型半导体和 P 型半导体型半导体1.N1.N型半导体型半导体

7、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 Si Si Si Sip+多余多余电子电子磷原子磷原子在常温下即可变在常温下即可变为自由电子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）,形成杂质半导形成杂质半导形成杂质半导形成杂质半导体。体。体。体。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

8、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。上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第六页，共四十九页10.1.2 N型半导体和型半导体和 P 型半导体型半导体2.P2.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 Si Si Si Si 在在在在 P P 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子，空穴是多数载流子，空穴是多数载流子，空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。自由电子是少数载流子。自由电子是少数载流子。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

9、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 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。上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第七页，共四十九页 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 （a.a.掺杂浓度、掺杂浓度

10、、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、b.b.不变、不变、不变、不变、c.c.增多）。增多）。增多）。增多）。ab bc 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主要是主要是 ，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）空穴电流）空穴电流）

11、b ba a上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第八页，共四十九页10.2 PN10.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性10.2.110.2.1 PNPN结的形成结的形成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 P P 型区型区型区型区N N N N 型区型区型区型区 内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电动越强，而漂移使空间电动越强，而漂移使空间电动越强，而漂移使空间电荷区变薄。荷区变薄。荷区变薄。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

12、散和漂移达扩散和漂移达扩散和漂移达扩散和漂移达到动态平衡，空间到动态平衡，空间到动态平衡，空间到动态平衡，空间电荷区的厚度固定电荷区的厚度固定电荷区的厚度固定电荷区的厚度固定不变。不变。不变。不变。+空间电荷区，即空间电荷区，即PN结结（耗尽层）（耗尽层）上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第九页，共四十九页10.2.2 PN10.2.2 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 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 PN 结变窄结变窄 P P接正、接正、N N接负接

13、负 外电场外电场I 内电场被削内电场被削内电场被削内电场被削弱，多子的扩散弱，多子的扩散弱，多子的扩散弱，多子的扩散加强，形成较大加强，形成较大加强，形成较大加强，形成较大的扩散电流。的扩散电流。的扩散电流。的扩散电流。PN PN 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，PNPNPNPN结变窄，正向电流较大，正向结变窄，正向电流较大，正向结变窄，正向电流较大，正向结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，电阻较小，电阻较小，电阻较小，PNPN结处于导通状态。结处于导通状态。内电场内电场PN+上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第十页，共四十九页2.PN 2.P

14、N 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 P P接负、接负、接负、接负、N N 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+上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第十一页，共四十九页PN PN PN PN 结变宽结变宽结变宽结变宽2.PN 2.PN 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，

15、形成很小的反形成很小的反向电流。向电流。I P P接负、接负、接负、接负、N N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 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，PNPNPNPN结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，PNPNPNPN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

16、态。内电场内电场内电场内电场P PN N+上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第十二页，共四十九页（一）基本结构（一）基本结构按材料分按材料分硅管硅管锗管锗管按结构分按结构分点接触型点接触型面接触型面接触型按用途分按用途分普通管普通管整流管整流管PN阳极阳极阴极阴极半导体二极管符号半导体二极管符号上一页上一页下一页下一页返返 回回10.3 10.3 半导体二极管半导体二极管本讲稿第十三页，共四十九页10.3 10.3 半导体二极管半导体二极管(a)(a)(a)(a)点接触型点接触型点接触型点接触型(b)(b)(b)(b)面接触型面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

17、片型锗片阴极引线阴极引线外壳外壳(a )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 )上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第十四页，共四十九页10.3.2 10.3.2 伏安特性伏安特性硅管硅管0.5V0.5V锗锗锗锗管管管管0.1V0.1V反向击穿反向击穿电压电压U(BR)导通压降导通压降 外加电压大于死区电压二外加电压大于死区电压二外加电压大于死区电压二外加电压大于死区电压二极管才能导通。极管才能导通。极管才能导通。极管才能导通。外加电压大于反向击穿电压，二外加电压大于反向击穿电压，二外加电压大于反向击穿电压，二外加电压大于反向击

18、穿电压，二极管被击穿，失去单向导电性。极管被击穿，失去单向导电性。极管被击穿，失去单向导电性。极管被击穿，失去单向导电性。正向特性正向特性反向特性反向特性特点：非线性特点：非线性特点：非线性特点：非线性硅硅硅硅0 0 0 0.60.8V锗锗锗锗0 0.20.3VUI死区电压死区电压PN+PN+反向电流反向电流在一定电压在一定电压范围内保持范围内保持常数。常数。上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第十五页，共四十九页10.3.3 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均电流。二极管长期使用时，允许流

19、过二极管的最大正向平均电流。二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。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，一般是二极管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反向击穿电压反向击穿电压反向击穿电压U U U UBRBRBRBR的一半或三分之二。的一半或三分之二。的一半或三分之二。的一半或三分之二。3.3.反向峰值电流反

20、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。反向电流大，说明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，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小管子的单向导电性差，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小管子的单向导电性差，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小管子的单向导电性差，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锗管的反向电流较大锗管的反向电流较大锗管的反向电流较大上一页上一页

21、下一页下一页返返 回回本讲稿第十六页，共四十九页二极管二极管的单向导电性小结：的单向导电性小结：1.1.1.1.二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负）时，二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负）时，二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负）时，二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负）时，二极管二极管二极管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。处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。2.2.2.2.二极管加反向电压（反向偏置，阳极

22、接负、阴极接正）时，二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正）时，二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正）时，二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正）时，二极二极二极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。管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。3.3.3.3.外加反向电压大于反向击穿电压时，二极管被击穿，失去单向导电外加反向电压大于反向击穿电压时，二极管被击穿，失去单向导电外加反向电压大于反向击穿电压时，二极管被击穿，失去单向导电外

23、加反向电压大于反向击穿电压时，二极管被击穿，失去单向导电性。性。性。性。4.4.4.4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第十七页，共四十九页 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截导通截止止否则，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0.60.8V0.6

24、0.8V锗锗锗锗0.20.20.20.2 0.3V0.3V0.3V0.3V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的高低或所加电压将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压U UD D的正的正的正的正负。负。负。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

25、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，U UABAB低于低于低于低于6V一个管压降，硅管为一个管压降，硅管为6.76.7或或或或锗管锗管锗管锗管6.3V6.3V例例1：取取取取 B B 点作参考点，断开点作参考点，断开点作参考点，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。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+上一

26、页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第十九页，共四十九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 V，V V2阳阳阳阳=0 V，V V1 1阴阴=V V2阴阴阴阴=12 VUD1=6V=6V，UD2D2=12V=12V U UD2 UD1 D2 2 优先导通，优先导通，优先导通，优先导通，D1

27、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，UAB =0 V=0 V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 的电流为的电流为的电流为的电流为求：求：求：求：UABAB 在这里，在这里，在这里，在这里，D D2 2 起钳起钳起钳起钳位作用，位作用，位作用，位作用，D D1 1起隔离起隔离起隔离起隔离作用。作用。作用。作用。BD16V12V3k AD2UAB+上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第二十页，共四十九

28、页u ui 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 8V 8V，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已知：已知：二极管是理想的，试画出二极管是理想的，试画出 uo 波形。波形。8V例例3 3：二极管起二极管起限幅限幅作用作用作用作用ui18V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 8 VD D8V8VR Ru uo ou ui i+上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第二十一页，共四十九页10.4 10.4 稳压二极管稳压二极管 1.1

29、.符号符号符号符号 UZIZIZM UZ IZ2.2.伏安特性伏安特性 稳压管正常工作稳压管正常工作时加反向电压时加反向电压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，电流变化很大，但其电流变化很大，但其两端电压变化很小，两端电压变化很小，利用此特性，稳压管利用此特性，稳压管在电路中可起稳压作在电路中可起稳压作用。用。_+UIO上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第二十二页，共四十九页3.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(反向击穿反向击穿反向击穿反向击穿)时管子两端的电压。时管子

30、两端的电压。时管子两端的电压。时管子两端的电压。(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1 1 1 1 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)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 I IZMZM(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=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

31、好。愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第二十三页，共四十九页10.5 10.5 晶体管（半导体三极管）晶体管（半导体三极管）10.5.1 基本结构基本结构晶体管的结构晶体管的结构(a)平面型；平面型；(b)合金型合金型BEP型硅型硅N型硅型硅二氧化碳保护膜二氧化碳保护膜铟球铟球N型锗型锗N型硅型硅CBECPP铟球铟球(a)(b)上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第二十四页，共四十九页10.5 10.5 晶体管晶体管晶体管的结构示意图和表示符号晶体管的结构示意图和表示符号晶体管的结构示意图和表示符号晶体管的结构示意图和表示符号(a)NPN(a)NPN型晶

32、体管；型晶体管；型晶体管；型晶体管；(a)NNCEBPCETBIBIEIC(b)BECPPNETCBIBIEIC(b)PNP(b)PNP型晶体管型晶体管型晶体管型晶体管CE发射区发射区发射区发射区集电区集电区集电区集电区基区基区基区基区集电结集电结集电结集电结发射结发射结发射结发射结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BCE发射区发射区发射区发射区集电区集电区集电区集电区基区基区基区基区P发射结发射结发射结发射结P集电结集电结集电结集电结N集电极集电极集电极集电极发射极发射极发射极发射极基极基极基极基极B上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第二十五页，共四

33、十九页基区：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：掺杂浓度最高杂浓度最高发射结发射结集电结集电结B BE EC CNNP基极基极发射极发射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：面积最大面积最大上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第二十六页，共四十九页10.5.2 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 P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

34、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 VE E集电结反偏集电结反偏 V VC C V VB B EBRBE EC CRC上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第二十七页，共四十九页晶体管电流放大的实验电路晶体管电流放大的实验电路 设设设设 EC =6 6 V V，改改改改变变变变可可可可变变变变电电电电阻阻阻阻 RB B,则则则则基基基基极极极极电电电电流流流流 IB B、集集集集电电电电极电流极电流极电流极电流 I IC 和发射极电流和发射极电流 I IE E 都发生变化，测量结果如下表：都发生变化，测量结果如下表：都发

35、生变化，测量结果如下表：都发生变化，测量结果如下表：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mA AVVmAICECIBIERB+UBE+UCE EBCEB3DG100上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第二十八页，共四十九页晶体管电流测量数据晶体管电流测量数据晶体管电流测量数据晶体管电流测量数据IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.100.0010.0010.701.502.303.103.950.001 0,UBC UBE。Q Q2 2Q Q1 1大大放放区区上一页上一页

36、下一页下一页返返 回回本讲稿第三十七页，共四十九页IC/mAUCE/V100 A 80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB=0(2)(2)截止区截止区NPN型硅管，型硅管，UBE0.5V时时,已开始截止；已开始截止；为可靠截止为可靠截止,常使常使 UBE 0。截截止止时时,集集电电结结也也处处于于反反向向偏置偏置(UBC 0),),此时：此时：IC 0,UCE UCC。IB=0 的曲线以下的区域称为截止区。的曲线以下的区域称为截止区。IB=0 时时,IC=ICEO(很小很小)。(ICEO0.001mA)0.001mA)截止区截止区截止区截止区上一页上一

37、页下一页下一页返返 回回本讲稿第三十八页，共四十九页IC/mAUCE/V100 A 80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB=0(3)(3)饱和区饱和区饱和区饱和区 在饱和区，在饱和区，在饱和区，在饱和区，I IB B I IC C，发射发射结正向偏置，结正向偏置，集电集电结正结正偏。偏。偏。偏。此时，此时，硅管硅管硅管硅管UCE 0.3V 0.3V，锗管锗管U UCECE 0.1V 0.1V。IC UCC/RC。当当 UCE 0)，晶体管工作于饱和状态。晶体管工作于饱和状态。饱饱饱饱和和和和区区区区上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第三十九页，

38、共四十九页晶体管三种工作状态的电压和电流晶体管三种工作状态的电压和电流(a)放大放大+UBE 0 ICIB+UCE UBC 0+(b)截止截止IC 0 IB=0+UCE UCC UBC 0 IB+UCE 0 UBC 0+饱饱和和时时，UCE 0，发发射射极极与与集集电电极极之之间间如如同同一一个个开开关关的接通，电阻很小；的接通，电阻很小；截截止止时时，IC 0，发发射射极极与与集集电电极极之之间间如如同同一一个个开开关关的的断断开，电阻很大。即开，电阻很大。即晶体管有放大作用外，还有开关作用。晶体管有放大作用外，还有开关作用。上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第四十页，共四十九页 0

39、0.1 0.5 0.1 0.6 0.7 0.2 0.3 0.3 0.1 0.7 0.3硅管硅管(NPN)锗管锗管(PNP)可靠截止可靠截止开始截止开始截止 UBE/V UBE/VUCE/V UBE/V 截截 止止 放大放大 饱和饱和 工工 作作 状状 态态 管管 型型晶体管结电压的典型值晶体管结电压的典型值10.5.4 主要参数主要参数 表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第四十一页，共四十九页10.5.4 主要参数主要参数1.

40、1.电流放大系数电流放大系数电流放大系数电流放大系数，直流电流放大系数直流电流放大系数直流电流放大系数直流电流放大系数交流电流放大系数交流电流放大系数交流电流放大系数交流电流放大系数当晶体管接成发射极电路时，当晶体管接成发射极电路时，当晶体管接成发射极电路时，当晶体管接成发射极电路时，注意：注意：注意：注意：和和 的含义不同，但在特性曲线近于平行等的含义不同，但在特性曲线近于平行等距并且距并且ICEO 较小的情况下，两者数值接近。较小的情况下，两者数值接近。常用晶体管的常用晶体管的常用晶体管的常用晶体管的 值在值在值在值在20 200之间。之间。之间。之间。上一页上一页下一页下一页返返 回回本

41、讲稿第四十二页，共四十九页例：在例：在例：在例：在U UCECE=6 V时，时，时，时，在在在在 Q1 1 点点I IB B=40=40 A,C C=1.5mA=1.5mA；在在在在 Q Q2 2 点点点点I IB B=60=60 A,A,I IC C=2.3mA=2.3mA。在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理：=。I IB B=0=02020 A A4040 A A6060 A A8080 A A100100 A A3 36 6I IC C/mmA A1 12 23 34 4U UCE CE/V/V9 912120 0Q Q1 1Q Q2 2在在在在 Q Q1 1

42、 点，有点，有点，有点，有由由 Q Q1 1 和和和和Q Q2 2点，得点，得点，得点，得上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第四十三页，共四十九页2.集集集集-基极反向截止电流基极反向截止电流基极反向截止电流基极反向截止电流 I ICBO I ICBOCBO是由少数载流子的漂是由少数载流子的漂是由少数载流子的漂是由少数载流子的漂移运动所形成的电流，受温移运动所形成的电流，受温移运动所形成的电流，受温移运动所形成的电流，受温度的影响大。度的影响大。度的影响大。度的影响大。温度温度温度温度I ICBOCBO ICBO A+EC3.集集集集-射极反向截止电流射极反向截止电流射极反向截止电流射极

43、反向截止电流(穿透电流穿透电流穿透电流穿透电流)I ICEO AICEOIB=0+I ICEOCEO受温度的影响大。受温度的影响大。受温度的影响大。受温度的影响大。温度温度温度温度I ICEOCEO ，所以所以所以所以I IC C也相也相也相也相应增加。应增加。应增加。应增加。三极管的温度特性较三极管的温度特性较三极管的温度特性较三极管的温度特性较差。差。差。差。上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第四十四页，共四十九页4.集电极最大允许电流集电极最大允许电流集电极最大允许电流集电极最大允许电流 ICMCM5.5.集集集集-射极反向击穿电压射极反向击穿电压射极反向击穿电压射极反向击穿电压U

44、 U(BR)CEO(BR)CEO 集电极电流集电极电流集电极电流集电极电流 I IC C上升会导致三极管的上升会导致三极管的 值的下降，当值的下降，当值的下降，当值的下降，当 值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为 I ICMCM。当集当集射极之间的电压射极之间的电压射极之间的电压射极之间的电压U UCE CE 超过一定的数值时，三极超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是管就会被击穿。手册上给出的数值是2525 C、基极开基极开路时的击穿电压路时的击

45、穿电压U(BR)(BR)CEOCEO。6.6.集电极最大允许耗散功耗集电极最大允许耗散功耗PCMCM P PCM取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过高会烧坏三极管。高会烧坏三极管。高会烧坏三极管。高会烧坏三极管。I IC U UCE CE=P PC C PCMCM 硅硅硅硅管允许结温约为管允许结温约为管允许结温约为管允许结温约为150150 C C，锗锗锗锗管约为管约为管约为管约为70 9090 C C。上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第四十五页，

46、共四十九页ICMU(BR)CEO由三个极限参数可画出三极管的安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区ICUCEOPCM安全工作区安全工作区上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第四十六页，共四十九页10.6 光电器件光电器件符号符号10.6.1 10.6.1 发光二极管发光二极管发光二极管发光二极管(LED)(LED)当发光二极管加上正向电压并有足够大的正向电流时，当发光二极管加上正向电压并有足够大的正向电流时，当发光二极管加上正向电压并有足够大的正向电流时，当发光二极管加上正向电压并有足够大的正向电流时，就

47、能发出一定波长范围的光。就能发出一定波长范围的光。就能发出一定波长范围的光。就能发出一定波长范围的光。发光二极管的发光二极管的发光二极管的发光二极管的工作电压为工作电压为1.5 3V1.5 3V，工作电流为几，工作电流为几，工作电流为几，工作电流为几 十十几几mAmA。上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第四十七页，共四十九页10.6.2 10.6.2 光电二极管光电二极管光电二极管光电二极管 光电二极管在反向电压作用下工作。光电二极管在反向电压作用下工作。光电二极管在反向电压作用下工作。光电二极管在反向电压作用下工作。当当当当无光照无光照无光照无光照时时,和普通二极管一样和普通二极管一样

48、和普通二极管一样和普通二极管一样,其其反向电流很小反向电流很小反向电流很小反向电流很小,称为暗电流。称为暗电流。称为暗电流。称为暗电流。当当当当有光照有光照有光照有光照时时时时,产生的反向电流称为光电流。产生的反向电流称为光电流。产生的反向电流称为光电流。产生的反向电流称为光电流。光电流很小光电流很小光电流很小光电流很小,一般只有几十微安一般只有几十微安一般只有几十微安一般只有几十微安,应用时必须放大。应用时必须放大。应用时必须放大。应用时必须放大。符号符号符号符号上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第四十八页，共四十九页10.6.2 10.6.2 光电晶体管光电晶体管光电晶体管光电晶体管

49、 光电晶体管用入射光照度光电晶体管用入射光照度E E的强弱来控制集电极的强弱来控制集电极的强弱来控制集电极的强弱来控制集电极电流。电流。当无光照时当无光照时当无光照时当无光照时,集电极电流集电极电流 ICEOCEO很小很小很小很小,称为暗称为暗称为暗称为暗电流。当有光照时电流。当有光照时电流。当有光照时电流。当有光照时,集电极电流称为光电流。一般集电极电流称为光电流。一般集电极电流称为光电流。一般集电极电流称为光电流。一般约为约为零点几零点几零点几零点几毫安到毫安到毫安到毫安到几几几几毫安。毫安。毫安。毫安。(b)(b)输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线(a)(a)符号符号符号符号E E=0=0E E1 1E E3 3E E4 4i iC Cu uCECEO OE E2 2I ICEOCEOP PCMCMC CE E上一页上一页下一页下一页返返 回回本讲稿第四十九页，共四十九页