第1章-半导体二极管和三极管讲解优秀PPT.ppt

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1、下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程第第1章章 半导体二极管和三极管半导体二极管和三极管1.1 半导体基础学问半导体基础学问1.2 半导体二极管半导体二极管1.3 晶体三极管晶体三极管下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程1.1 半导体基础学问半导体基础学问1.1.1 本征半导体本征半导体1.1.2 杂质半导体杂质半导体1.1.3 PN结的形成及其单向导电性结的形成及其单向导电性1.1.4 PN结的电容效应结的电容效应下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程 半导体的导电特性半导体的导电特性(可做成

2、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：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能 力明显变更力明显变更力明显变更力明显变更(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：当受

3、到光照时，导电实力明显变更光敏性：当受到光照时，导电实力明显变更光敏性：当受到光照时，导电实力明显变更光敏性：当受到光照时，导电实力明显变更(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、光敏晶体管等管、光敏晶体管等管、光敏晶体管等管、光敏晶体管等)。热敏性：当环境温度上升时，导电实力显著增加热敏性：当环境温度上升时，导电实力显著增加热敏性：当环境温度上升时，导电实力显著增加热敏性：当环境温度上升时，导电实力显著增加下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页

4、黑工程黑工程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价电子价电子价电子价电子:共价键中的两个电子共价键中的两个电子共价键中的两个电子共价键中的两个电子。Si Si Si Si价电子价电子本征半导体是完全纯净的、具有晶体结构的半导体。本征半导体是完全纯净的、具有晶体结构的半导体。本征半导体是完全纯净的、具有晶体结构的半导体。本征半导体是完全纯净的、具有晶体结构的半导体。共价健共价健1.本征半导体的结构本征半导体的结构1.1.1 本征半导体本征半导体下一页下一页总目录总目录 章目

5、录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程 2.本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理1.1.1 本征半导体本征半导体下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程 2.本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理1.1.1 本征半导体本征半导体下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程 Si Si Si Si这一现象称为本征激发。这一现象称为本征激发。2.本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理价电子在温度上升或受光照时获得价电子在温度上升或受光照时获得价电子在温度上升或受光照时获得价电子在温度上升或受光照时获得确定能量后，可摆脱共价键的束缚确

6、定能量后，可摆脱共价键的束缚确定能量后，可摆脱共价键的束缚确定能量后，可摆脱共价键的束缚 ，成为自由电子，成为自由电子，成为自由电子，成为自由电子(带负电带负电带负电带负电)。自由电子的产生使共价键中留有自由电子的产生使共价键中留有一个空位一个空位,称为称为空穴空穴(带正电带正电带正电带正电)。自由电子与空穴相碰同时消逝，称为复合。自由电子与空穴相碰同时消逝，称为复合。确定温度下，自由电子与空穴对的浓度确定；温度上升，热确定温度下，自由电子与空穴对的浓度确定；温度上升，热运动加剧，摆脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对的浓度运动加剧，摆脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对的浓度加大。加大。1.

7、1.1 本征半导体本征半导体价电子价电子下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程 Si Si Si Si价电子价电子 在在在在外外外外电电电电场场场场的的的的作作作作用用用用下下下下,空空空空穴穴穴穴吸吸吸吸引引引引相相相相邻邻邻邻原原原原子子子子的的的的价价价价电电电电子子子子来来来来填填填填补补补补,而而而而在在在在该该该该原原原原子子子子中中中中出出出出现现现现一一一一个个个个空空空空穴穴穴穴,其其其其结结结结果果果果相相相相当当当当于于于于空空空空穴穴穴穴的的的的运运运运动动动动(相当于正电荷的移动相当于正电荷的移动相当于正电荷的移动相当于正电荷的移动)空

8、穴空穴 2.本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理1.1.1 本征半导体本征半导体自由电子自由电子下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程 当半导体两端加上外电压时，其将出现两部分电流当半导体两端加上外电压时，其将出现两部分电流当半导体两端加上外电压时，其将出现两部分电流当半导体两端加上外电压时，其将出现两部分电流 (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自由电子和自由电子和自由电子

9、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。2.本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理运载电荷的粒子称为载流子。运载电荷的粒子称为载流子。1.1.1 本征半导体本征半导体下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程留意：留意：留意：留意：(1)(1)本征半导体中的载流子数目极少本征半导体中的载流子数目极少本征半导体中的载流子数目极少本征半导体中的载流子数目极少,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)温度对半导体器件性能影响很大。温度对半导体器件性能影响很大。温度对半导体器件性能影响很大。温

10、度对半导体器件性能影响很大。自自自自由由由由电电电电子子子子和和和和空空空空穴穴穴穴成成成成对对对对地地地地产产产产生生生生的的的的同同同同时时时时，又又又又不不不不断断断断复复复复合合合合。在在在在确确确确定定定定温温温温度度度度下下下下,载载载载流流流流子子子子的的的的产产产产生生生生和和和和复复复复合合合合达达达达到到到到动动动动态平衡态平衡态平衡态平衡,半导体中载流子便维持确定的数目。半导体中载流子便维持确定的数目。半导体中载流子便维持确定的数目。半导体中载流子便维持确定的数目。2.本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理 温度上升，热运动加剧，载流子浓度增大，导温度上升，热运动加剧，

11、载流子浓度增大，导电性增加。电性增加。热力学温度热力学温度0K时不导电。时不导电。1.1.1 本征半导体本征半导体下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程 Si Si Si Si 掺掺掺掺杂杂杂杂五五五五价价价价元元元元素素素素后后后后自自自自由由由由电电电电子子子子数数数数目目目目大大大大量量量量增增增增加加加加，成成成成为为为为多多多多数数数数载载载载流流流流子子子子,空空空空穴穴穴穴是是是是少少少少数数数数载载载载流流流流子子子子.这这这这种种种种半半半半导导导导体体体体主主主主要要要要靠靠靠靠自自自自由由由由电子导电电子导电电子导电电子导电,称称称称N N

12、型半导体。型半导体。型半导体。型半导体。p+多余多余电子电子磷原子磷原子在常温在常温下即可下即可变为自变为自由电子由电子失失去去一一个个电电子子变变为为正正 离离 子子1.1.2 杂质半导体杂质半导体 1.N 1.N型半导体型半导体型半导体型半导体杂质半导体杂质半导体杂质半导体杂质半导体:在本征半导体中掺入某种微量的杂质元素。在本征半导体中掺入某种微量的杂质元素。在本征半导体中掺入某种微量的杂质元素。在本征半导体中掺入某种微量的杂质元素。掺入杂质越多掺入杂质越多,多子浓度越高多子浓度越高,导电性越强导电性越强,实现导电性可控。实现导电性可控。空穴比未加杂质时的数目多空穴比未加杂质时的数目多了？

13、少了？为什么？了？少了？为什么？下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程N N型半导体形成过程动画演示型半导体形成过程动画演示型半导体形成过程动画演示型半导体形成过程动画演示下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程 Si Si Si Si 掺掺掺掺杂杂杂杂三三三三价价价价元元元元素素素素后后后后空空空空穴穴穴穴数数数数目目目目大大大大量量量量增增增增加加加加,成成成成为为为为多多多多数数数数载载载载流流流流子子子子,自自自自由由由由电电电电子子子子是是是是少少少少数数数数载载载载流流流流子子子子。空空空空穴穴穴穴导导导导电电电电成成成

14、成为为为为这这这这种种种种半半半半导导导导体体体体的的的的主主主主要要要要导电方式导电方式导电方式导电方式,称为称为称为称为P P型半导体。型半导体。型半导体。型半导体。B硼原子硼原子接接受受一一个个接接受受一一个个电电子子变变为为电电子子变变为为负负 离离 子子负负 离离 子子空穴空穴 杂质半导体对外不显电性杂质半导体对外不显电性杂质半导体对外不显电性杂质半导体对外不显电性,是中性的。是中性的。是中性的。是中性的。2.P 2.P型半导体型半导体型半导体型半导体 在杂质半导体中，温度变更时，载流子的数目变更吗？少子与多子变更的数目相同吗？少子与多子浓度的变更相同吗？1.1.2 杂质半导体杂质半

15、导体下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程P型半导体的形成过程动画演示型半导体的形成过程动画演示下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程 1.PN结的形成结的形成1.1.3 PN结的形成及其单向导电性结的形成及其单向导电性下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程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内电场越强内电场越强内电场越强,漂移漂移漂移漂移运动越强运动越强运动越强运动

16、越强,漂移使漂移使漂移使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+形成空间电荷区形成空间电荷区扩扩散散和和漂漂移移这这一一对对相相反反的的运运动动最最终终达达到到平平衡衡,相相当当于于两两个个区区之之间间没没有有电电荷荷运运动动,空空间间电电荷荷区区的的厚厚度固定不变。度固定不变。扩散的结果使空间电荷区变宽扩散的结果使空间电荷区变宽 1.PN结的形成结的形成1.1.3 PN结的形成及其单向导电性结的形成及其单向导电性下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程2.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（正向偏置）结加

17、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）1.1.3 PN结的形成及其单向导电性结的形成及其单向导电性下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程PN 结变窄结变窄外电场外电场IF 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,PN结变窄结变窄结变窄结变窄,扩散运动加剧扩散运动加剧,由于由于外电源的作用，形成扩散电流，外电源的作用，形成扩散电流，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。正向电流较大正向电流较大正向电流较大正向电流较大,正向电阻较小。正向电阻较小。正向电阻较小。正向电

18、阻较小。内电场内电场PN+（1 1）PN PN 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）正正 向向 电电 流流+R2.PN结的单向导电性结的单向导电性1.1.3 PN结的形成及其单向导电性结的形成及其单向导电性下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程（2 2）PN PN 结加反向电压（反向偏置）结加反向电压（反向偏置）结加反向电压（反向偏置）结加反向电压（反向偏置）2.PN结的单向导电性结的单向导电性1.1.3 PN结的形成及其单向导电性结的形成及其单向导电性下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一

19、页上一页黑工程黑工程PN PN PN PN 结变宽结变宽结变宽结变宽外电场外电场外电场外电场IR反向电流将随温度增加。反向电流将随温度增加。反向电流将随温度增加。反向电流将随温度增加。+内电场内电场内电场内电场P PN N+（2 2）PN PN 结加反向电压（反向偏置）结加反向电压（反向偏置）结加反向电压（反向偏置）结加反向电压（反向偏置）RPN PN 结结结结加加加加反反反反向向向向电电电电 压压压压 时时时时,PN,PN结结结结变变变变宽宽宽宽,阻阻阻阻挡挡挡挡扩扩扩扩散散散散运运运运动动动动,有有有有利利利利于于于于漂漂漂漂移移移移运运运运动动动动,形形形形成成成成漂漂漂漂移移移移电电电

20、电流流流流。反反反反向向向向电电电电流流流流较较较较小小小小,反反反反向向向向电电电电阻阻阻阻较较较较大大大大,处处处处于截止状态。于截止状态。于截止状态。于截止状态。2.PN结的单向导电性结的单向导电性1.1.3 PN结的形成及其单向导电性结的形成及其单向导电性下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程1.1.4 PN 结的电容效应结的电容效应1.势垒电容势垒电容 PN结外加电压变更时，空间电荷区的宽度将发生变更，有电荷的积累和释放的过程，与电容的充放电相同，其等效电容称为势垒电容Cb。势垒电容示意图势垒电容示意图下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一

21、页上一页黑工程黑工程2.扩散电容扩散电容 PN结外加的正向电压变更时,在扩散路程中载流子的浓度及其梯度均有变更,也有电荷的积累和释放的过程,其等效电容称为扩散电容Cd。结电容：结电容：结电容不是常量！若PN结外加电压频率高到确定程度，则失去单向导电性！PN结结电容一般都很小（一般为几个结结电容一般都很小（一般为几个pF几十几十pF）扩散电容示意图扩散电容示意图1.1.4 PN 结的电容效应结的电容效应下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程问题问题为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制成本征半导体，导电性能极差，又将其掺杂

22、，成本征半导体，导电性能极差，又将其掺杂，改善导电性能？改善导电性能？为什么半导体器件的温度稳定性差？是多子还为什么半导体器件的温度稳定性差？是多子还是少子是影响温度稳定性的主要因素？是少子是影响温度稳定性的主要因素？为什么半导体器件有最高工作频率？为什么半导体器件有最高工作频率？下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程2.2 半导体二极管半导体二极管2.2.1 半导体二极管的几种常见结构半导体二极管的几种常见结构2.2.2 二极管的伏安特性及电流方程二极管的伏安特性及电流方程2.2.4 二极管基本电路及其分析方法二极管基本电路及其分析方法2.2.3 二极管的主要

23、参数二极管的主要参数2.2.5 稳压二极管稳压二极管下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程2.2.1 半导体二极管的几种常见结构半导体二极管的几种常见结构将将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。结封装，引出两个电极，就构成了二极管。阴极阴极阳极阳极 电路符号电路符号D小功率二极管小功率二极管稳压二极管稳压二极管大功率二极管大功率二极管发光二极管发光二极管下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程点接触型：结面积小，结电容小，允许的正向电流小，点接触型：结面积小，结电容小，允许的正向电流小，最高工作频率高。最高工作频率高。用于检波

24、和变频等高频电路。用于检波和变频等高频电路。用于检波和变频等高频电路。用于检波和变频等高频电路。2.2.1 半导体二极管的几种常见结构半导体二极管的几种常见结构二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型三大类二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型三大类(1)(1)点接触型二极管点接触型二极管点接触型二极管点接触型二极管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 点接触型结构示意图点接触型结构示意图下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程面面接接触触型型：结结面面积积大大，结结电电容容大大，允允许许的的正正向向电电流流大大，最最高高工

25、工作作频频率率低低。用用用用于工频大电流整流电路。于工频大电流整流电路。于工频大电流整流电路。于工频大电流整流电路。平平面面型型：结结面面积积可可小小、可可大大，小小的的工工作作频频率率高高，大大的的结结允允许许的的正正向向电电流流大大。往往往往用用于于集集成成电电路路制制造造工工艺艺中中，或或用用于于高高频频整流和开关电路中。整流和开关电路中。2.2.1 半导体二极管的几种常见结构半导体二极管的几种常见结构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型硅型硅平面型结构示意图平面型结构示意图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

26、座阴极引线阴极引线 面接触型结构示意图面接触型结构示意图(3)(3)平面型二极管平面型二极管平面型二极管平面型二极管(2)(2)面接触型二极管面接触型二极管面接触型二极管面接触型二极管下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程材料材料开启电压开启电压Uon导通电压导通电压UF硅管硅管0.5V0.60.8V锗管锗管0.1V0.20.3V2.2.2 二极管的伏安特性及电流方程二极管的伏安特性及电流方程二极管的电流与其端电压的关系二极管的电流与其端电压的关系 称为伏安特性。称为伏安特性。导通导通导通导通压降压降压降压降外加电压大于外加电压大于外加电压大于外加电压大于死区电

27、压二极死区电压二极死区电压二极死区电压二极管才能导通。管才能导通。管才能导通。管才能导通。+死区电压死区电压死区电压死区电压U UONON正正正正向向向向特特特特性性性性反向特性反向特性iu(2)近似呈现为指数曲线近似呈现为指数曲线(1)有死区有死区(i0的区域的区域)1.1.正向特性正向特性正向特性正向特性(3)导通后（导通后（u大于死区电压后）大于死区电压后）u略有上升，略有上升，i急剧增大。急剧增大。U UT T=kTkT/q q下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程材料材料反向饱和电流反向饱和电流I IS S硅硅Si1A以下锗锗Ge几十A2.2.2 二极

28、管的伏安特性及电流方程二极管的伏安特性及电流方程反向击穿反向击穿电压电压U(BR)iu反向电流反向电流反向电流反向电流IRIRIRIR在确定电压范在确定电压范在确定电压范在确定电压范围内保持常数围内保持常数围内保持常数围内保持常数2.2.反向特性反向特性反向特性反向特性 (2)当当时，时，反向电流急剧增大，反向电流急剧增大，二极管发生反向击穿。二极管发生反向击穿。反向电压大于反向电压大于反向电压大于反向电压大于U U(BR)(BR),管子被击穿管子被击穿管子被击穿管子被击穿,失去单失去单失去单失去单向导电性。向导电性。向导电性。向导电性。电击穿二极管仍能正常工作，电击穿二极管仍能正常工作，热击

29、穿二极管永久性的损坏。热击穿二极管永久性的损坏。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程3.3.伏安特性受温度影响伏安特性受温度影响伏安特性受温度影响伏安特性受温度影响T（）在电流不变状况下管压降在电流不变状况下管压降u 反向饱和电流反向饱和电流IS，U(BR)T（）正向特性左移，反向特性下移正向特性左移，反向特性下移增大增大1倍倍/102.2.2 二极管的伏安特性及电流方程二极管的伏安特性及电流方程iu2080下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程2.2.3 二极管的主要参数二极管的主要参数最大整流电流最大整流电流IF：最大平均值

30、：最大平均值最大反向工作电压最大反向工作电压UR：最大瞬时值：最大瞬时值反向电流反向电流 IR：即：即IS最高工作频率最高工作频率fM：因：因PN结有电容效应结有电容效应下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程2.2.4 二极管基本电路及其分析方法二极管基本电路及其分析方法志向志向二极管二极管近似分析近似分析中最常用中最常用理想开关理想开关导通时导通时 UD0截止时截止时IR0导通时导通时UDUF截止时截止时IR0导导通通时时i与与u成成线线性关系性关系1.1.二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型

31、分析方法(1)二极管二极管u-i特性的建模特性的建模志向模型志向模型恒压降模型恒压降模型折线模型折线模型下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程 当正向工作的二极管在静态基础上有一动态信号作用时，当正向工作的二极管在静态基础上有一动态信号作用时，则可将二极管等效为一个动态电阻，也就是微变等效电路。则可将二极管等效为一个动态电阻，也就是微变等效电路。ui=0时直流电源作用时直流电源作用小信号作用小信号作用常温下（常温下（T=300K）2.2.4 二极管基本电路及其分析方法二极管基本电路及其分析方法1.1.二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法二极管

32、电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法(1)二极管二极管u-i特性的建模特性的建模小信号模型小信号模型下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程思索思索2如何推断二极管的导通与截止？如何推断二极管的导通与截止？2.2.4 二极管基本电路及其分析方法二极管基本电路及其分析方法思索思索1 分析方法分析方法分析方法分析方法:将二极管断开将二极管断开将二极管断开将二极管断开,分析二极管两端电位分析二极管两端电位分析二极管两端电位分析二极管两端电位的凹凸或所加电压的凹凸或所加电压的凹凸或所加电压的凹凸或所加电压uDuD的正负。的正负。的正负。的正负。若若若若 v

33、v阳阳阳阳 v v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 VV阴阴阴阴,二极管导通。二极管导通。二极管导通。二极管导通。解解解解:取取取取 B B 点作参考点点作参考点点作参考点点作参考点,断开二极管断开二极管断开二极管断开二极管,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。D6V12V3k BAUAB+钳位电路钳位电路钳位电路钳位电路若接受二极管的志向模型若接受二极管的志向模型若接受二极管的志向模型若接受

34、二极管的志向模型,管子视为短路管子视为短路管子视为短路管子视为短路,UAB=-6V,UAB=-6V。若接受二极管恒压降模型，则若接受二极管恒压降模型，则若接受二极管恒压降模型，则若接受二极管恒压降模型，则UAB=-6.3UAB=-6.3或或或或-6.7V-6.7V(2)模型分析法应用举例模型分析法应用举例2.2.4 二极管基本电路及其分析方法二极管基本电路及其分析方法1.1.二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程解解解解:取取取取 B B 点作参考点，

35、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，分析管子阳极和阴极的电位。分析管子阳极和阴极的电位。分析管子阳极和阴极的电位。分析管子阳极和阴极的电位。V V1 1阳阳阳阳=-6 V,=-6 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 V=-12 V钳位隔离电路钳位隔离电路D D2 2 起钳位作用起钳位作用起钳位作用起钳位作用,D D1 1起隔离作用。起隔离作用。起隔离作用。起隔离作用。BD16V12V3k AD2UAB+(2)模型分析法应用举例模型分析法应用举例2.2.4 二极管基本电路及其分析方法二极管基

36、本电路及其分析方法1.1.二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法二极管电路的简化模型分析方法例例5：电路如图所示，求：电路如图所示，求：电路如图所示，求：电路如图所示，求：U UABABD D2 2 优先导通，优先导通，优先导通，优先导通，D D1 1截止。截止。截止。截止。若接受二极管的志向模型若接受二极管的志向模型若接受二极管的志向模型若接受二极管的志向模型,D2,D2管子视为短路管子视为短路管子视为短路管子视为短路,UAB=0V,UAB=0V。若接受二极管恒压降模型，则若接受二极管恒压降模型，则若接受二极管恒压降模型，则若接受二极管恒压降模型

37、，则UAB=-0.3UAB=-0.3或或或或-0.7V-0.7V下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程 对于二极管电路对于二极管电路,可接受相对较困难的非线性电路的分析可接受相对较困难的非线性电路的分析方法。图解分析法则较简洁方法。图解分析法则较简洁,但必需已知管子但必需已知管子 u-I 特性曲线。特性曲线。例如：电路如图所示，已知二极管的例如：电路如图所示，已知二极管的u-i特性曲线、电源特性曲线、电源UCC和电阻和电阻R，求二极管两端电压，求二极管两端电压UD和流过二极管的电流和流过二极管的电流ID。解解:由电路可得由电路可得 这条斜率为这条斜率为-1/R的

38、的直线称为直线称为负载线。负载线。Q的坐标值（的坐标值（UD，ID）即为所求。）即为所求。UDIDQQ点称为电路的点称为电路的工作点。工作点。2.2.4 二极管基本电路及其分析方法二极管基本电路及其分析方法2.2.简洁二极管电路的图解分析方法简洁二极管电路的图解分析方法简洁二极管电路的图解分析方法简洁二极管电路的图解分析方法下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程UZIZIZM U IZ1.1.伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性uiO2.2.5 稳压二极管稳压二极管进入稳压区的最小电流进入稳压区的最小电流斜率？斜率？不至于损坏的最大电流不至于损坏的最大电流c.管管子

39、子反反向向击击穿穿后后在在确确定定的的电电 流流范范围围内内端端电电压压基基本本不不变变,为为稳稳定定电电压压。利利用用此此特特性性,稳稳压压管管在在电电路路中中起起稳稳压压作作用用运用时要加限流电阻运用时要加限流电阻运用时要加限流电阻运用时要加限流电阻特点特点:a.正向特性与一般管类似正向特性与一般管类似b.反向击穿特性很陡反向击穿特性很陡等效电路等效电路下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程(1)(1)(1)(1)稳定电压稳定电压稳定电压稳定电压U UZ Z 稳压管正常工作在反向击穿时管子两端的电压。稳压管正常工作在反向击穿时管子两端的电压。稳压管正常工作在

40、反向击穿时管子两端的电压。稳压管正常工作在反向击穿时管子两端的电压。(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 环境温度每变更环境温度每变更环境温度每变更环境温度每变更1 1 1 1C C C C引起稳压值变更的百分数。引起稳压值变更的百分数。引起稳压值变更的百分数。引起稳压值变更的百分数。(3)(3)(3)(3)动态电阻动态电阻动态电阻动态电阻(4)(4)(4)(4)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 IZmaxZmax、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 IZminZmin(5)(5)(5)(5)最大允许耗散功率最大允许耗散

41、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。2.2.主要参数主要参数主要参数主要参数2.2.5 稳压二极管稳压二极管下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程把一只把一只 为正的为正的管子与另一只管子与另一只 为负的管子串联为负的管子串联将两只将两只 为正为正的稳压管串联的稳压管串联(1)DZ1DZ2(2)3.3.具有温度补偿的硅稳压管具有温度补偿的硅稳压管具有温度补偿的硅稳压管具有温度补偿的硅稳压管2.

42、2.5 稳压二极管稳压二极管下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程1.3 晶体三极管晶体三极管1.3.1 晶体管的结构及类型晶体管的结构及类型1.3.2 晶体管的放大原理晶体管的放大原理1.3.3 晶体管的共射特性曲线晶体管的共射特性曲线1.3.4 晶体管的主要参数晶体管的主要参数1.3.5 温度对晶体管特性及参数的影响温度对晶体管特性及参数的影响下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程 1.3.1 晶体管的结构和类型晶体管的结构和类型1.1.晶体管的外形图晶体管的外形图晶体管的外形图晶体管的外形图下一页下一页总目录总目录 章目录章

43、目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程基极基极基极基极放射极放射极放射极放射极集电极集电极集电极集电极BEC符号：符号：符号：符号：BECIBIEICBECIBIEICNPN型型PNP型型三三 个个 极极三三 个个 区区两两个个PN结结 1.3.1 晶体管的结构和类型晶体管的结构和类型.晶体管的结构和类型晶体管的结构和类型晶体管的结构和类型晶体管的结构和类型NNPB BE EC CP 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下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程基区：最薄，基区：最薄，基区：最薄，基区：最薄，多子浓度最低多子浓

44、度最低多子浓度最低多子浓度最低放射区：多子放射区：多子放射区：多子放射区：多子浓度最高浓度最高浓度最高浓度最高放射结放射结放射结放射结集电结集电结集电结集电结B BE EC CN NN NP 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3.3.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 1.3.1 晶体管的结构和类型晶体管的结构和类型下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程1.1.晶体管放大的外部条件晶体管放大的外部条件晶体管放大的外部条件晶体管放大的外部条件B BEC CN NN NP

45、PVBBRbV VCCCCRC放射结正偏、集电结反偏放射结正偏、集电结反偏放射结正偏、集电结反偏放射结正偏、集电结反偏 PNP PNP放射结正偏放射结正偏放射结正偏放射结正偏 VBVE VBVE集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏 VCVB VCVEVBVE集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏 VCVB VCVB 1.3.2 晶体管的放大原理晶体管的放大原理下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程1.3.2 晶体管的放大原理晶体管的放大原理 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(共发射极电路共发射

46、极电路)ICVBBmA AVUCEUBERbIBVCCV+RCI IB B(mA)(mA)I IC C(mA)(mA)I IE E(mA)(mA)0 00.020.020.040.040.060.060.080.080.100.100.0010.0010.700.701.501.502.302.303.103.103.953.950.0010.0010.720.721.541.542.362.363.183.184.054.05I IE E=I IB B+I IC C2.2.电流安排及电流放大作用电流安排及电流放大作用电流安排及电流放大作用电流安排及电流放大作用I IC C I IE E I

47、IB B 把基极电流的微小变更能够引起集电极电流较大变更把基极电流的微小变更能够引起集电极电流较大变更把基极电流的微小变更能够引起集电极电流较大变更把基极电流的微小变更能够引起集电极电流较大变更的特性称为晶体管的电流放大作用。的特性称为晶体管的电流放大作用。的特性称为晶体管的电流放大作用。的特性称为晶体管的电流放大作用。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程1.3.2 晶体管的放大原理晶体管的放大原理 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(共发射极电路共发射极电路)ICVBBmA AVUCEUBERbI

48、BVCCV+RCI IB B(mA)(mA)I IC C(mA)(mA)I IE E(mA)(mA)0 00.020.020.040.040.060.060.080.080.100.100.0010.0010.700.701.501.502.302.303.103.103.953.950.001uBE，放放射射结结处处于于正正偏偏、集集电电结结处处于于反反偏偏，晶体管工作于放大状态。晶体管工作于放大状态。b.iC=iB，称为线性区。称为线性区。称为线性区。称为线性区。c.具有恒流特性具有恒流特性具有恒流特性具有恒流特性,iC与与uCE无关。无关。输输出出回回路路的的电电流流 iC几几乎乎仅仅仅

49、仅确确定定于于输输入入回回路路的的电电流流 iB,即即可可将将输输出出回回路路等等效效为为电流电流 iB 限制的电流源限制的电流源iC。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页黑工程黑工程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 91212O（2 2）截止区）截止区）截止区）截止区i iB B=0=0 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 。在截止区时在截

50、止区时在截止区时在截止区时,放射结小于开启电放射结小于开启电放射结小于开启电放射结小于开启电压且集电结处于反向偏置压且集电结处于反向偏置压且集电结处于反向偏置压且集电结处于反向偏置,晶体管晶体管晶体管晶体管工作于截止状态。工作于截止状态。工作于截止状态。工作于截止状态。截止区截止区截止区截止区NPNNPN型硅管型硅管型硅管型硅管:UBE:UBE0.5V0.5V时起先截止时起先截止时起先截止时起先截止PNNPNN型锗管型锗管型锗管型锗管:UBE:UBE-0.1V-0.1V时起先截止时起先截止时起先截止时起先截止NPNNPN型硅管型硅管型硅管型硅管:UBE0V:UBE0V时牢靠截止时牢靠截止时牢靠