第1章 半导体二极管和三极管优秀课件.ppt

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1、第1章 半导体二极管和三极管第1页，本讲稿共54页1半导体的导电特性第1章 电路的基本概念和基本定律半导体二极管2半导体三极管4稳压二极管3第2页，本讲稿共54页1.半导体的导电特性1.1.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、绝缘体与半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。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，如橡胶、陶：不能导电或导电能力很差的物体，如橡胶、陶瓷、玻璃、塑料等。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

2、导体和绝缘体之间的物体。第3页，本讲稿共54页1.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，还有化合物半导，此外，还有化合物半导体体砷化镓砷化镓GaAsGaAs等。等。硅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价电电子子。内层电子和原子核合在一起称为惯性核。第4页，本讲稿共54页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(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：

3、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

4、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5页，本讲稿共54页1.半导体的导电特性2.2.2.2.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

5、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。第6页，本讲稿共54页1.半导体的导电特性本征半导体的导电机理 Si Si Si Si价电子空穴自由电子 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

6、的束缚，成为挣脱原子核的束缚，成为自由电自由电子子（带负电），同时共价键中留下（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为一个空位，称为空穴空穴（带正电）。（带正电）。本征激发：本征激发：温度愈高，晶体中产生的自由电子、温度愈高，晶体中产生的自由电子、空穴愈多。空穴愈多。第7页，本讲稿共54页1.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：(1

7、)(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。第8页

8、，本讲稿共54页1.半导体的导电特性第9页，本讲稿共54页1.半导体的导电特性3.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。Si Si Si Si多余电子磷原子在常温下即可变为自由电子失去一个电子变为正离子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

9、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型型型型半导体半导体半导体半导体。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载流自由电子是多数载流自由电子是多数载流自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。子，空穴是少数载流子。子，空穴是少数载流子。子，空穴是少数载流子。第10页，本讲稿共54页1.半导体的导电特性 Si Si Si SiB硼原子接受一个接受一个电子变为电子变为负离子负离子空穴 因三价杂

10、质原子在与硅原子形成因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子而在共共价键时，缺少一个价电子而在共价键中留下一个空穴。价键中留下一个空穴。掺杂后空穴数目大量增加，空穴导掺杂后空穴数目大量增加，空穴导掺杂后空穴数目大量增加，空穴导掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，电成为这种半导体的主要导电方式，电成为这种半导体的主要导电方式，电成为这种半导体的主要导电方式，称为称为称为称为空穴半导体或空穴半导体或空穴半导体或空穴半导体或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

11、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。第11页，本讲稿共54页1.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：

12、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第12页，本讲稿共54页1.半导体的导电特性 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

13、.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

14、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：第13页，本讲稿共54页+1.半导体的导电特性4 PN结多子的扩散运动多子的扩散运动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型半导体型半导体型半导体型半导体N N 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，而漂移使空间电荷区变薄。荷区变薄。扩散的结果使空间电荷区变宽。空间电荷区也称空间电荷区也称PNPN结结 扩

15、散和漂移这一扩散和漂移这一扩散和漂移这一扩散和漂移这一对相反的运动最对相反的运动最对相反的运动最对相反的运动最终达到动态平衡，终达到动态平衡，终达到动态平衡，终达到动态平衡，空间电荷区的厚空间电荷区的厚空间电荷区的厚空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+第14页，本讲稿共54页1.半导体的导电特性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（1 1 1 1）PNPNPNPN结加正向电压（正向偏置）结加正向电压（正向偏置）结加正向电压（正向偏置）结加正向电压（正向偏置）P接正、N接负 PN 结正偏结正偏PN 结正向导通外电场与内

16、电场方向相反利于扩散PN 结变窄产生较大的扩散电流 I正扩散 漂移外部电源不断提供电荷第15页，本讲稿共54页1.半导体的导电特性（2 2 2 2）PNPNPNPN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）P P接负、接负、接负、接负、N N接正接正接正接正 PN 结反偏结反偏PN 结反向截止外电场与内电场方向相同利于漂移漂移 扩散PN 结变厚产生较小的反向电流 I反 第16页，本讲稿共54页1.半导体的导电特性 PNPNPNPN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，结变窄，正

17、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，PNPNPNPN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。PNPNPNPN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，PNPNPNPN结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。结论PNPNPNPN结具有单向导电性。结具有单向导电性。结具有单向导电性。结具有单向导电

18、性。第17页，本讲稿共54页2.半导体二极管1 基本结构PN阳极阴极两层半导体两层半导体 一个一个PN结结按PN结分点接触型面接触型金属触丝阳极引线N型锗片阴极引线外壳(a )点接触型铝合金小球N型硅阳极引线PN结金锑合金底座阴极引线(b )面接触型第18页，本讲稿共54页2.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、结电容结面积小、结电容结面积小、结电容结面积小、结电容小、正向电流小。小、正向电流小。小、正向电流小。小、正向电流小。用于检波和变频等用于检波和变频等用于检波和变频等用于检波和变频等高频电

19、路。高频电路。高频电路。高频电路。结面积大、正向结面积大、正向结面积大、正向结面积大、正向电流大、结电容大，电流大、结电容大，电流大、结电容大，电流大、结电容大，用于工频大电流整用于工频大电流整用于工频大电流整用于工频大电流整流电路。流电路。流电路。流电路。按材料分硅管锗管按用途分普通管整流管第19页，本讲稿共54页2.半导体二极管2 伏安特性二极管电流与电压之间的关系UIOAABB硅锗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温度增加，温度增加，曲线

20、左移曲线左移反向：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温度增加，温度增加，曲线下移曲线下移第20页，本讲稿共54页2.半导体二极管2 伏安特性二极管电流与电压之间的关系UIOAABB硅锗半导体二极管的伏安特性UIOUDUIO(a)(a)近似特性近似特性 (b)(b)理想特性理想特性第21页，本讲稿共54页2.半导体二极管3 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：最高反向工作电压：最高反向工作电压(4)(4)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

21、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。二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。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。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚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，甚向击穿电压的一半或三分

22、之二。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。至过热而烧坏。至过热而烧坏。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。反向电流越小，说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。明管子的单向导电性越好。明管子的单向导电性越好。明管子的单向导电性越好。第22页，本讲稿共54页2.半导体二极管4 4 4 4 二极管的单向导电性二极管的单向导电性二极管的单向导电性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

23、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，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流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。较大。较大。较大。2.2.2.2.二极管加反向电压（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）时二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负

24、、阴极接正）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，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。流很小。流很小。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，失去单向导电性。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。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。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。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。

25、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。第23页，本讲稿共54页2.半导体二极管5 5 5 5 选择二极管的一般原则选择二极管的一般原则选择二极管的一般原则选择二极管的一般原则1.1.1.1.要求导通后正向压降小时选要求导通后正向压降小时选要求导通后正向压降小时选要求导通后正向压降小时选锗管锗管锗管锗管，要求反向电流小时选，要求反向电流小时选，要求反向电流小时选，要求反向电流小时选硅管硅管硅管硅管。2.2.2.2.要求工作电流大时选要求工作电流大时选要求工作电流大时选要求工作电流大时选面接触型面接触型面接触型面接触型，要求工作频率

26、高时选，要求工作频率高时选，要求工作频率高时选，要求工作频率高时选点点点点接触型接触型接触型接触型。3.3.3.3.要求反向击穿电压高时选要求反向击穿电压高时选要求反向击穿电压高时选要求反向击穿电压高时选硅管硅管硅管硅管。4.4.4.4.要求温度特性好时选要求温度特性好时选要求温度特性好时选要求温度特性好时选硅管硅管硅管硅管。第24页，本讲稿共54页2.半导体二极管二极管电路分析：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截导通截止止整流、限幅、钳位、开关、元件保护、温度补偿等。整流、限幅、钳位、开关、元件保护、温度补偿等。分析方法分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电

27、位的高低或所加电将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压压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。二极管起钳位作用二极管起钳位作用 第27页，本讲稿共54页2.半导体二极管求求：

28、UABBD16V12V3kAD2UAB+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，分析点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。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第28页，本讲稿共54页2

29、.半导体二极管当VA=3V，VB=0V时，分析输出端的电位VY。+6VRDAVAVBVYDB-6VRDAVAVBVYDB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第29页，本讲稿共54页2.半导体二极管当当Us 分别为分别为 2 V、4 V，而，而 ui

30、 分别为分别为3 V、3 sintV时，试画出时，试画出 uo 的的波形。波形。第30页，本讲稿共54页3.稳压二极管1 1 1 1 符号符号符号符号 _+2 2 2 2 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反向电压反向电压稳压管反向击穿后，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，但其两端电压变化很大，但其两端电压变化很大，但其两端电压变化很大，但其两端电压变化很小，利用此特性，变化很小，利用此特性，变化很小，利用此特性，变化很小，利用此特性，稳压管在电路中可起稳压稳压管在电路中可起稳压稳压

31、管在电路中可起稳压稳压管在电路中可起稳压作用。作用。作用。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第31页，本讲稿共54页3.稳压二极管3 3 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 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)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

32、化1 1 1 1 C C 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。(4)(4)(4)(4)稳定电流稳定电流稳定电流稳定电流I I I IZ Z Z Z指稳压管工作在稳压状态的参考电流。指稳压管工作在稳压状态的参考电流。指稳压管工作在稳压状态的参考电流。指稳压管工作在稳压状态的参考电流。第32页，本讲稿共54页3.稳压二极管4 4 4 4 稳压管稳压电路稳

33、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管正向偏置的稳电管正向偏置时，相当于一个普通二极管正向偏置的稳电管正向偏置时，相当于一个普通二极管正向偏置的稳电管正向偏置时，相当于一个普通二极管正向偏置的情况。情况。情况。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，稳压管截止，可视为开稳压管的稳定电压时，稳压管截止，可视为开稳压管的稳定电压时，稳压管截止，可视为开稳压管的稳定电压时，稳压管截止，可视为开

34、路。路。路。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，并且流过稳压管稳压管的稳定电压，并且流过稳压管稳压管的稳定电压，并且流过稳压管稳压管的稳定电压，并且流过稳压管的电流满足一定要求时，稳压管稳压。的电流满足一定要求时，稳压管稳压。的电流满足一定要求时，稳压管稳压。的电流满足一定要求时，稳压管稳压。第33页，本讲稿共54页3.稳压二极管 稳压二极管的稳定电压稳压二极管的稳定电压UZ=5V，正向压降忽略不计。当输入电压，正向压降忽略不计。当输入电压Ui 分分别为别为 直流直流10 V、3 V、-5V时，求输出电压时，求输

35、出电压UO；若；若 ui =10sin tV，试画，试画出出 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=0V第34页，本讲稿共54页3.稳压二极管ui=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第35页，本讲稿共54页4.半导体三极

36、管1 1 1 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第36页，本讲稿共54页4.半导体三极管结构特点：基区：最薄，掺杂浓度最低发射区：掺杂浓度最高发射结集电结：面积大BECNNP基极发射极集电极集

37、电区：面积最大第37页，本讲稿共54页4.半导体三极管2 工作状态（1 1）晶体管中电流的分配）晶体管中电流的分配三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件:BECNNPEBRBECRC发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏PNP：VCVBVBVE第38页，本讲稿共54页4.半导体三极管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IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.100.0010.701.502.303.103.950.0010.721.542.363.184.05结论结论:三电极电流关系三电极电流关系：IE=IB+IC IC IB，IC

38、 IE IC IB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的电流放大作用。电流放大作用。第39页，本讲稿共54页4.半导体三极管（2）晶体管中载流子运动过程BECNNPEBRBECIEIBEICEICBO 基区空穴基区空穴向发射区的向发射区的扩散可忽略。扩散可忽略。发射结正偏，发发射结正偏，发射区电子不断向基射区电子不断向基区扩散，形成发射区扩散，形成发射极电流极电流I IE E。进入进入P P区的电区的电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，形成电流成电流I IBE BE，多，多数扩散到集电

39、结。数扩散到集电结。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集，形成集，形成I ICECE。集电结反偏，集电结反偏，有少子形成的有少子形成的反向电流反向电流I ICBOCBO。第40页，本讲稿共54页4.半导体三极管（2）晶体管中载流子运动过程UccUBBRBRCBEC第41页，本讲稿共54页4.半导体三极管I IC C=I ICECE+I ICBO CBO I ICECEICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOI IB B=I IBEBE-I ICBO CBO I IBEBE I ICECE 与与与与I

40、IBE BE 之比称为共发射极直之比称为共发射极直之比称为共发射极直之比称为共发射极直流电流放大倍数流电流放大倍数流电流放大倍数流电流放大倍数若若若若I IB B=0,=0,则则则则 I IC C I ICE0CE0第42页，本讲稿共54页4.半导体三极管3 特性曲线 测量晶体管特性的实验线路ECICEBmAAVUCEUBERBIBV+输入回路输入回路输出回路输出回路发射极是输入回路、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第43页，本讲稿共54页4.半导体三极管三极管输入特性曲线第44页，本讲稿共54页4.半导体三极管结论(1)(1)(1)(1)输入特性是

41、发射结的正向特性，它是一条非线性曲线输入特性是发射结的正向特性，它是一条非线性曲线输入特性是发射结的正向特性，它是一条非线性曲线输入特性是发射结的正向特性，它是一条非线性曲线。(2)(2)(2)(2)只有当加在发射结的电压大于死区电压时，晶体管才会只有当加在发射结的电压大于死区电压时，晶体管才会只有当加在发射结的电压大于死区电压时，晶体管才会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。出现基极电流。出现基极电流。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

42、硅管的发射结电压U U U UBEBEBEBE=0.6=0.6=0.6=0.60.7V,PNP0.7V,PNP0.7V,PNP0.7V,PNP型型型型锗管的发射结电压锗管的发射结电压锗管的发射结电压锗管的发射结电压U U U UBEBEBEBE=-0.2=-0.2=-0.2=-0.2-0.3V-0.3V-0.3V-0.3V。第45页，本讲稿共54页4.半导体三极管三极管输出特性曲线第46页，本讲稿共54页4.半导体三极管晶体管的工作状态第47页，本讲稿共54页4.半导体三极管(1)(1)(1)(1)放大区放大区放大区放大区在放大区有在放大区有在放大区有在放大区有I IC C=I IB B ，也

43、，也，也，也称为线性区，具有恒流特性。称为线性区，具有恒流特性。称为线性区，具有恒流特性。称为线性区，具有恒流特性。在放大区，发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏在放大区，发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏在放大区，发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏在放大区，发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置，晶体管工作于放大状态。置，晶体管工作于放大状态。置，晶体管工作于放大状态。置，晶体管工作于放大状态。结论（2 2 2 2）截止区）截止区）截止区）截止区I IB B 00以下区域为以下区域为以下区域为以下区域为截止区，有截止区，有截止区，有截止区，有I IC C 0 0 。在截止区发射结处于反向

44、偏置，集电结处于反向偏置，晶体管工作在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反向偏置，晶体管工作在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反向偏置，晶体管工作在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反向偏置，晶体管工作于截止状态。于截止状态。于截止状态。于截止状态。（3 3 3 3）饱和区）饱和区）饱和区）饱和区当当当当U UCECE U UBEBE时，时，时，时，晶体管工作于饱和状态。晶体管工作于饱和状态。晶体管工作于饱和状态。晶体管工作于饱和状态。在饱和区，在饱和区，在饱和区，在饱和区，发射结处于正发射结处于正发射结处于正发射结处于正向偏置，向偏置，向偏置，向偏置，集电结也处于正集电结也处于正集电

45、结也处于正集电结也处于正偏。偏。偏。偏。第48页，本讲稿共54页4.半导体三极管4 4 4 4 主要参数主要参数主要参数主要参数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：和和和和 的含义不同，但在特性曲线近于平行等距并且的含义不同，但在特性曲线近于平行等距并且的含义不同，但在特性曲线近于平行等距并且的含义不同，但在特性曲线近于平行等距

46、并且I I I ICE0 CE0 CE0 CE0 较小的情况下，两者数值接近。较小的情况下，两者数值接近。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20202020200200200200之间。之间。之间。之间。第49页，本讲稿共54页4.半导体三极管在在在在U U U UCECECECE=6V=6V=6V=6V时，在时，在时，在时，在Q Q Q Q1 1 1 1点点点点I I I IB B B B=40=40=40=40 A,A,A,A,I I I IC C C C=1.5mA=1.5mA=1.5mA=1.5mA

47、；在在在在Q Q Q Q2 2 2 2点点点点I I I IB B B B=60=60=60=60 A,A,A,A,I I I IC C C C=2.3mA=2.3mA=2.3mA=2.3mA。I IB B=0=02020 A A4040 A A6060 A A8080 A A100100 A A3 36 6I IC C(mmA )A )1 12 23 34 4U UCECE(V)(V)9 912120 0在在在在Q Q Q Q1 1 1 1点，有点，有点，有点，有由由由由Q Q Q Q1 1 1 1和和和和Q Q Q Q2 2 2 2点，得点，得点，得点，得在以后的计算中，一般作近似处理：在

48、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：在以后的计算中，一般作近似处理：=。Q Q Q Q1 1 1 1Q Q Q Q2 2 2 2第50页，本讲稿共54页4.半导体三极管集集集集-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 I I ICBOCBOCBOCBO I ICBOCBO是由少数载流子的漂移运是由少数载流子的漂移运动所形成的电流，受温度的影动所形成的电流，受温度的影响大。响大。温度温度I ICBOCBO A+EC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反向截止电流(穿透电流穿透电流穿透电流穿透电流)I I I ICE

49、OCEOCEOCEOAICEOIB=0+I ICEOCEO受温度的影响大。受温度的影响大。温度温度I ICEOCEO，所以所以I IC C也相应增也相应增加。加。三极管的温度特性较差。三极管的温度特性较差。第51页，本讲稿共54页4.半导体三极管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I I I ICMCMCMCM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 U U U(BR)CEO(BR)CEO(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 I I IC C C C上升会导致三极管的上升会导致三极管的上

50、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 值下降到正常值下降到正常值下降到正常值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为值的三分之二时的集电极电流即为值的三分之二时的集电极电流即为值的三分之二时的集电极电流即为I I I ICMCMCMCM。当集当集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 U U UCE CE CE CE 超过一定的数值时，三极管就会被击穿。超过一定的数值时，三极管就会被击穿。超过一定的数值时，三极管就会被击穿。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手册上给出的数值是手册上给出的数值是手册上