晶体管基础知识精选PPT.ppt

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1、第第1章章半导体器件半导体器件关于晶体管基础知识关于晶体管基础知识第1页，讲稿共133张，创作于星期二一、半导体的基础知识P69_倒四行倒四行物体根据导电能力的强弱可分为导体、半导体和绝缘体三大类。凡凡容容易易导导电电的的物物质质（如如金金、银银、铜铜、铝铝、铁铁等等金金属属物物质质）称称为为导体；不容易导电的物质（如玻璃、橡胶、塑料、陶瓷等）称为绝缘体；导导电电能能力力介介介介于于于于导体和绝缘体之间的物质（如硅、锗、硒等）称为半半半半导导导导体体体体。半导体之所以得到广泛的应用，是因为它具有热敏性、光敏性、掺杂性等特殊性能。第2页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件

2、1、P型、型、N型半导体型半导体 本征半导体是一种纯净的半导体晶体。常用的半导体材料是单晶硅（Si）和单晶锗（Ge）。半导体硅和锗都是4价元素，其原子结构如图1(a)，(b)所示。一、一、PN结结第3页，讲稿共133张，创作于星期二图1：半导体的原子结构示意图（a）硅原子；（b）锗原子；（c）简化模型第4页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件 本征半导体晶体结构示意图如图2所示。由图2可见，各原子间整齐而有规则地排列着，使每个原子的4个价电子不仅受所属原子核的吸引，而且还受相邻4个原子核的吸引，每一个价电子都为相邻原子核所共用，形成了稳定的共价键结构。每个原子核最外层等

3、效有8个价电子，由于价电子不易挣脱原子核束缚而成为自由电子，因此，本本征征半导体导电能力较差半导体导电能力较差。第5页，讲稿共133张，创作于星期二图2单晶硅的共价键结构第6页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件 但但是是，如如果果能能从外界获得一定的能量（如如光照、温温升升等等），有有些些价电子就会挣脱共价键的束缚而成为自由电子，在共价键中留下一个空位，称称为为“空穴”。空空穴穴的的出出现现使使相相邻邻原原子子的的价价电电子子离离开开它它所所在在的的共共价价键键来来填填补补这这个个空空穴穴，同同时时，这这个个共共价价键键又又产产生生了了一一个个新新的的空空穴穴。这这个

4、个空空穴穴也也会会被被相相邻邻的的价价电电子子填填补补而而产产生生新新的的空空穴穴，这这种种电电子子填填补补空空穴穴的的运运动动相相当当于于带带正正电电荷荷的的空空穴穴在在运运动动，并并把把空穴看成一种带正电荷的载流子。空空穴穴越越多多，半半导导体体的的载载流流子子数数目目就就越越多多，因因此此形成的电流就越大。形成的电流就越大。第7页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件 在本征半导体中，空穴与电子是成对出现的，称为电子空穴对。其自由电子和空穴数目总是相等的。本本征征半半导导体体在在温温度度升升高高时时产产生生电电子子空穴对的现象称为本征激发。温度越高，产生的电子空空穴

5、穴对对数数目目就就越越多多，这这就就是是半导体的半导体的热敏性热敏性热敏性热敏性。在半半半半导导导导体体体体中中中中存存存存在在在在着着着着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两两两两种种种种载载载载流流流流子子子子，而导导体体中中只只有有自自由由电电子子这这一一种种载载流流子子，这是半导体与导体的不同之处。在本征半导体中掺入微量的杂质元素，就会使半导体的导电性能发生显著改变。根据掺入杂质元素掺入杂质元素的性质不同，杂质半导体可分为P型半导体型半导体和和N N型半导体型半导体型半导体型半导体两大类。第8页，讲稿共133张，创作于星期二.P型半导体型半导体 P型型半半导导体体

6、是是在在本本征征半半导导体体硅硅（或或锗锗）中中掺掺入入微微量量的的3价价元元元元素素素素（如如硼硼、铟铟等等）而而形形成成的的。因因杂杂质质原原子子只只有有3个价电子，它与周围硅原子组成共价键时，缺少1 1个电子，因此在晶体中便产生一个空穴，当相邻共价键上的电子受热激发获得能量时，就有可能填补这个空穴，使硼原子成为不能移动的负离子，而原来硅原子的共价键因缺少了一个电子，便形成了空空穴穴，使使得得整整个个半半半半导导导导体体体体仍仍呈呈呈呈中中中中性性性性，如图3 3所示。综上所述，在掺入杂质后，载流子的数目都有相当程度的增综上所述，在掺入杂质后，载流子的数目都有相当程度的增综上所述，在掺入杂

7、质后，载流子的数目都有相当程度的增综上所述，在掺入杂质后，载流子的数目都有相当程度的增加。因而对加。因而对加。因而对加。因而对半导体半导体半导体半导体掺杂掺杂掺杂掺杂是改变半导体是改变半导体是改变半导体是改变半导体导电性能导电性能导电性能导电性能的有效方法。的有效方法。第9页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件图3P P型半导体型半导体型半导体型半导体的共价键结构第10页，讲稿共133张，创作于星期二 在P型型半半导导体体中，原来的晶体仍会产生电子空穴对，由于杂质的掺入，使得空空穴穴数目远远大大于于自由电子数目，成为多数载流子(简称多多子子)，而自由电子则为少数载流子(

8、简称少子)。则P型半导体以空穴导电为主型半导体以空穴导电为主。.N型半导体型半导体 N N型型半半导导体体是是在在本本征征半半导导体体硅硅中中掺掺入入微微量量的的5价价价价元元素素（如如磷磷、砷砷、镓镓等等）而而形形成成的的，杂杂质质原原子子有有5个个价价电电子子与与周周围围硅硅原原子子结结合合成成共共价价键键时时，多多出出1 1个价电子，这个多余的价电子易成为自由电子，如图4所示。所示。第11页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件图4N N型半导体型半导体型半导体型半导体的共价键结构第12页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件半导体的分类半导体

9、的分类zzP(空穴空穴）型（3 3价价价价元素元素元素元素）zz1、按、按掺入杂质元素掺入杂质元素掺入杂质元素掺入杂质元素的性质分的性质分半导体半导体zzN（电子电子电子电子）型（5 5价价价价元素元素元素元素）zz 硅硅硅硅zz2、按按基片材料基片材料分 半导体半导体半导体半导体zz 锗锗锗锗第13页，讲稿共133张，创作于星期二2、PN结结及其单向导电性及其单向导电性.PN结结的形成的形成P80-第四段第四段在同一块半导体基片的两边分别形成N型和P型半导体，它们的交界面附近会形成一个很薄很薄的空间电荷区电荷区，称其为PN结。PN结的形成过程如图5所示。第14页，讲稿共133张，创作于星期二

10、图5PN结结的形成（a）多子扩散示意图；（b）PN结的形成第15页，讲稿共133张，创作于星期二.PNPN结的单向导电性结的单向导电性1 1）PNPN结正向偏置结正向偏置导通导通导通导通 给给PN结结加加上上电电压压，使使电电压压的的正正极极接接P P区区，负极接N N区区（即即正正向向连连接接或或正正向向偏偏置置），如如图图6（a）所所示示。由由于于PNPN结是高阻区，而P区与N N区电阻很小，因而外加电压几乎全部落在PN结结上上。由由图图可可见见，外外电电场场将将推推动动P P区区多多子子（空空穴穴）向向右右扩扩散散，与与原原空空间间电电荷荷区区的的负负离离子子中中和和，推推动动N区区的的

11、多多子子（电电子子）向向左左扩扩散散与与原原空空间间电电荷荷区区的的正正离离子子中中和和，使使空空间间电电荷荷区区变变薄薄，打打破破了了原原来来的的动动态态平平衡衡。同同时时电电源源不不断断地地向向P区区补补充充正正电电荷荷，向向N N区区补补充充负负电电荷荷，其其结结果果使使电电路路中中形形成成较较大大的的正正向向电电流流，由由P P区区流流向向N区区。这这时时PN结结对对外外呈呈现现较较小小的的阻值，处于阻值，处于正向导通状态正向导通状态正向导通状态正向导通状态。第16页，讲稿共133张，创作于星期二图6PNPN结结结结的单向导电性（a）正向连接;（b）反向连接第17页，讲稿共133张，创

12、作于星期二2 2）PN结反向偏置结反向偏置结反向偏置结反向偏置截止截止将将将将PNPN结结结结按按按按图图图图6 6（b b）所所所所示示示示方方方方式式式式连连连连接接接接（称称称称PNPN结结结结反反反反向向向向偏偏偏偏置置置置）。由由由由图图图图可可可可见见见见，外外外外电电电电场场场场方方方方向向向向与与与与内内内内电电电电场场场场方方方方向向向向一一一一致致致致，它它它它将将将将N N区区区区的的的的多多多多子子子子（电电电电子子子子）从从从从PNPN结结结结附附附附近近近近拉拉拉拉走走走走，将将将将P P区区区区的的的的多多多多子子子子（空空空空穴穴穴穴）从从从从PNPN结结结结附

13、附附附近近近近拉拉拉拉走走走走，使使使使PNPN结结结结变变变变厚厚厚厚，呈呈呈呈现现现现出出出出很很很很大大大大的的的的阻阻阻阻值值值值，且且且且打打打打破破破破了了了了原原原原来来来来的的的的动动动动态态态态平平平平衡衡衡衡，使使使使漂漂漂漂移移移移运运运运动动动动增增增增强强强强。由由由由于于于于漂漂漂漂移移移移运运运运动动动动是是是是少少少少子子子子运运运运动动动动，因因因因而而而而漂漂漂漂移移移移电电电电流流流流很很很很小小小小；若若若若忽忽忽忽略略略略漂漂漂漂移移移移电电电电流流流流，则则则则可可可可以以以以认认认认为为为为PNPN结截止。结截止。结截止。结截止。综上所述综上所述:

14、PNPN结结结结正正正正向向向向偏偏偏偏置置置置(加加正正向向电电压压P P区区接接电电源源正正极极）时时，正正向向电电流流很很大大，PNPN结结结结导导导导通通通通；PNPNPNPN结结反反向向偏偏置置时时，反反向向电电流流很很小小，PNPNPNPN结截止，这就是结截止，这就是结截止，这就是结截止，这就是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。第18页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件2.半导体二极管半导体二极管把PN结用管壳封装，然后在P区和N区分别向外引出一个电极，即可构成一个二极管。二极管是电子技术中最基本的半导体器件之

15、一。根据其用途分有检波管、开关管、稳压管和整流管等。硅高频检波管开关管稳压管整流管发光二极管电子工程实际中，二极管应用得非常广泛，上图所示即为各类二极管的部分产品实物图。第19页，讲稿共133张，创作于星期二二、二、晶体二极管晶体二极管 1.1.晶体二极管的结构和分类晶体二极管的结构和分类晶体二极管的结构和分类晶体二极管的结构和分类（1 1）结构）结构）结构）结构 半半导导体体二二极极管管又又称称晶晶体体二二极极管管，简简称称二二极极管管。它它是是由由一一一一个个个个PNPN结结结结加加上上相相应应的的电电极极引引线线和和管管壳壳做做成成。箭箭头头所所指指方方向向即即电电流流方方向，也就是正向

16、导通方向。向，也就是正向导通方向。正极正极负极负极（2 2）（分类）（分类）（分类）（分类）1 1）二极管按）二极管按结构结构结构结构的不同分为的不同分为点点点点接触型和接触型和面面面面接触型接触型 点点接接触触型型二二极极管管的的结结构构，如如图图7 7（a a）所所示示。这这类类管管子子的的PNPN结结面面积积和和极极间间电电容容均均很很小小，不不能能承承受受高高的的反反向向电电压压和和大大电电流流，因因而而适适用用于于制制做做高高高高频频频频检检检检波波波波和和脉脉脉脉冲冲冲冲数数数数字字字字电电电电路路路路里里的的开开开开关关关关元元件，以及作为件，以及作为小电流的小电流的小电流的小电

17、流的整流管整流管整流管整流管。a+b-第20页，讲稿共133张，创作于星期二图7半导体二极管的结构及符号（a）点点点点接触型结构;（b）面面面面接触型结构;a）点点点点接触二极管PN结接触面积小，不能通过很大的正向电不能通过很大的正向电不能通过很大的正向电不能通过很大的正向电 流和承受较高的反向工作电压流和承受较高的反向工作电压流和承受较高的反向工作电压流和承受较高的反向工作电压，工作效率高工作效率高工作效率高工作效率高，常用来作为常用来作为常用来作为常用来作为检波检波检波检波器件器件器件器件。第21页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件图7半导体二极管的结构及符号（c

18、）集成电路中的平面型平面型平面型平面型结构;（d）图形符号第22页，讲稿共133张，创作于星期二b b）面接触型二极管或称面面结型二极管结型二极管 其结构如图7 7（b b）所所示示。这这种种二二极极管管的的PNPN结结面面面面积积积积大大大大，可承承受受较较大大的的电电流流，其其极极间间电电容容大大，因而适适用用于于整整整整流流流流，而而不不不不宜用于高频电路中宜用于高频电路中宜用于高频电路中宜用于高频电路中。图图7（c）所所示示是是硅硅工工艺艺平平面面型型二二极极管管的的结结构构图图，是是是是集集集集成成成成电路中常见的一种形式电路中常见的一种形式电路中常见的一种形式电路中常见的一种形式。

19、二极管的图形符号如图。二极管的图形符号如图7 7（d）所示。）所示。2）二极管按）二极管按基片材料基片材料的不同分为锗锗锗锗二极管和二极管和硅硅硅硅二极管。3 3）二极管按用途用途的不同分为的不同分为检波检波检波检波二极管、整流整流整流整流二极管二极管、稳压稳压二极管二极管、开关开关开关开关二极管等。第23页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件晶体二极管的分类晶体二极管的分类zz点点zz1 1、按、按结构结构分分接触（结）型接触（结）型zz面面zz锗锗zz2 2、按、按基片材料基片材料基片材料基片材料分分二极管二极管zz硅硅硅硅zz检波检波zz整流整流整流整流zz3、按

20、用途用途用途用途分稳压稳压二极管二极管zz开关开关 zz第24页，讲稿共133张，创作于星期二3、晶体二极管的特性、晶体二极管的特性_伏安特性伏安特性根根据据制制造造材材料料的的不不同同，二二极极管管可可分分为为硅硅、锗锗两两大大类类。相相应应的的伏伏安安特特性性也也分分为为两两类类。图图8（a）所所示示为为硅硅二二极极管管的的伏伏安安特特性性;图图8（b）所所示示为为锗锗二二极极管管的的伏伏安安特特性性。现现以以图图8（a）所所示示硅硅二二极极管管为为例来分析二极管的伏安特性。例来分析二极管的伏安特性。第25页，讲稿共133张，创作于星期二图8二极管的伏伏伏伏安安特性（a）硅二极管2CP6第

21、26页，讲稿共133张，创作于星期二、正向特性正向特性 0A0A段：称为段：称为“死区死区”。段：称为正向导通区。段：称为正向导通区。、反向特性0 0段：称为反向截止区。段：称为反向截止区。这时二极管呈这时二极管呈 现很高的电阻，在电路中相当于一个断开的现很高的电阻，在电路中相当于一个断开的开关，呈截止状态。开关，呈截止状态。1 1）当当二二极极管管两两端端加加反反向向时时，二二极极管管的的反反向向电电流流几几乎乎与与反向电压无关，这个电流值称为反向电压无关，这个电流值称为反向饱和电流反向饱和电流。2）当当反反向向电电压压超超过过一一定定数数值值时时，二二极极管管的的反反向向电电流流突突然然增

22、增大大，此此后后二二极极管管的的伏伏安安特特性性非非常常陡陡，二二极极管管失失去去单单向向导导电电性性，这这种种现现象象称称为为反反向向击击穿穿，此此时时的的电电压压值值称称为为反反向向击穿电压击穿电压。第27页，讲稿共133张，创作于星期二段：称为反向击穿区。当反向电压增加到一定值时，反向电流急剧加大，这种现象称为反向击穿。发生击穿时所加的电压称为反向击穿电压，记做B。这时电压的微小变化会引起电流很大的变化，表现出很好的恒压特性。同样，若对反向击穿后的电流不加以限制，PN结也会因过热而烧坏，这种情况称为热击穿。第28页，讲稿共133张，创作于星期二3.晶体二极管的主要参数晶体二极管的主要参数

23、二极管的参数是定量描述二极管性能的质量指标，只有正确理解这些参数的意义，才能合理、正确地使用二极管。.最大整流电流最大整流电流Im最大整流电流是指管子长期运行时，允许通过的最最大大正正向向平平均均电电流流。因为电流通过PN结时要引起管子发热。电流太大，发热量超过限度，就会使PN结烧坏。第29页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件.最高反向工作电压最高反向工作电压Um 1 1）、二二极极管管长长期期工工作作时时，允允许许加加到到二二极极管管两两端端的的最最高高反反向向电压。电压。2）、反向击穿电压是指反向击穿时的电压值。击穿时，反向电流剧增，使二极管的单向导电性被破坏，甚

24、至会因过热而烧坏。3 3）、一一般般手手册册上上给给出出的的最最高高反反向向工工作作电电压压约约为为击击穿穿电电压压的的一一半半，以以确确保保管管子子安安全全工工作作。例例如如2AP1最最高高反反向向工工作作电电压压规规定定为为20V，而实际反向击穿电压可大于40V。第30页，讲稿共133张，创作于星期二 4.4.特殊二极管特殊二极管特殊二极管特殊二极管 特特殊殊用用途途的的二二极极管管在在电电子子设设备备中中早早已已得得到到广广泛泛的的应应用用，这这里里简简单单介介绍绍几几种特殊用途的二极管。种特殊用途的二极管。.稳压二极管稳压二极管稳压二极管稳压二极管1 1）稳压特性）稳压特性 稳稳压压二

25、二极极管管的的伏伏安安特特性性曲曲线线、图图形形符符号号及及稳稳压压管管电电路路如如图图1010所所示示，它它的的正正向向特特性性曲曲线线与与普普通通二二极极管管相相似似，而而反反向向击击穿穿特特性性曲曲线线很很陡陡。在在正正常常情情况况下下稳稳压压管管工工作作在在反反反反向向向向击击击击穿穿穿穿区区区区，在在电电路路中中稳稳压压二二极极管管的的两两端端加加反反反反向向向向电电电电压压压压。由由于于曲曲线线很很陡陡，反反向向电电流流在在很很大大范范围围内内变变化化时时，端端电电压压变变化化很很小小，因因而而具具有有稳稳压压作作用用。图图中中的的U UB B表表示示反反向向击击穿穿电电压压，当当

26、电电流流的的增增量量 I IZ Z很很大大时时，只只引引起起很很小小的的电电压压变变化化 U UZ Z。只只要要反反向向电电流流不不超超过过其其最最大大稳稳定定电电流流，就就不不会会形形成成破破坏坏性性的的热热击击穿穿。因因此此，在在电电路路中中应应与与稳稳压压管管串串联联一一个个具具有有适适当阻值的限流电阻。当阻值的限流电阻。第31页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件图10稳压管的伏安特性曲线、图形符号及稳压管电路（a）伏安特性曲线；（b）图形符号；（c）稳压管电路稳压管稳压管稳压管稳压管工作在击穿区工作在击穿区工作在击穿区工作在击穿区时的稳定电压时的稳定电压时的稳

27、定电压时的稳定电压第32页，讲稿共133张，创作于星期二5、汽车用整流二极管：、汽车用整流二极管：P82图图5-21zz汽车交流发电机用硅整流二极管，具有一个引出极，另一个是外壳，参见教材P82图5-21zzzz 汽车用二极管分为正向二极管和反向二极管两种。正向二极管的引出端为正极，外壳为负极，通常在正向二极管正向二极管上涂有红点红点；反向二极管的引出端为负极，外壳为正极，通常在反向反向二极管二极管上涂有黑点黑点。第33页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件6、晶体二极管的简易判别用万用表测试二极管好坏及正、负极性的方法利用万用表欧姆档检查二极管是否存在单向导电性？并判

28、别其极性。选择万用表的R1k或R100欧姆档，黑表棒是表内电池正极，红表棒是内部电源负极，根据二极管正向导通、反向阻断的单向导电性，应用图示方法即可测出二极管的极性。当测得的阻值当测得的阻值当测得的阻值当测得的阻值较小较小较小较小时时时时，红表棒红表棒红表棒红表棒与之相接的那个就是与之相接的那个就是与之相接的那个就是与之相接的那个就是二极管的二极管的二极管的二极管的负极负极负极负极，反之亦反反之亦反反之亦反反之亦反。如果测量中电表偏转都很大或很小时，说明二极管已经损坏。正向导通电正向导通电阻很小。指阻很小。指针偏转大。针偏转大。反向阻断时电反向阻断时电阻很大，指针阻很大，指针基本不动。基本不动

29、。第34页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件练习练习z1、（A）具有单向导电性。zA、二极管B、三极管zC、稳压管D、电容z2、半导体二极管按（C）分z可分为锗二极管和硅二极管。zA、结构B、用途zC、基片材料D、尺寸第35页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件三极管外形图汽车点火器专用三极管汽车点火器专用三极管节能灯用三极管节能灯用三极管汽车点火器用大汽车点火器用大功率三极管功率三极管三极管三极管种类种类图图第36页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件PNPNNP想一想PN因二极管是由一因二极管是由一因二极管是由一因二

30、极管是由一个个个个PNPN结构成的，结构成的，结构成的，结构成的，若若若若再加一个再加一个再加一个再加一个PNPN结结结结能否构成三极能否构成三极能否构成三极能否构成三极管呢管呢管呢管呢？第37页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件三极管结构示意图NPN集电极集电极集电极集电极c c基极基极b发射极发射极e集电结集电结发射结发射结集电区集电区基区基区发射区发射区PPN集集集集电电电电极极极极c基极基极基极基极b发发发发射射射射极极极极e集集电电结结发射结发射结集集电电区区基基区区发发射射区区collector base Emitter 第38页，讲稿共133张，创作于星

31、期二第第1章章半导体器件半导体器件 1 1、结构：、结构：、结构：、结构：三极管三极管是由是由两两个个PNPN结结构成的构成的半导体器件半导体器件半导体器件半导体器件，内部内部有有有有两两个个PNPN结结：发射结发射结、集电结集电结集电结集电结有有有有三个区三个区：发射区发射区、基区基区基区基区、集电区集电区集电区集电区有有有有三个电极三个电极三个电极三个电极：发射极发射极发射极发射极（极极极极）、）、）、）、基极基极（极极）和）和集电极集电极（极极极极）第39页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件3 3 3 3、类型、类型、类型、类型zz 硅管硅管硅管硅管（平面型）（

32、平面型）（平面型）（平面型）zz、按、按基片材料基片材料分分zz 锗管锗管锗管锗管（合金型）（合金型）（合金型）（合金型）zz NPNNPN（硅硅硅硅管）管）zz 、按、按PNPN结组合方式结组合方式分分 型三极管型三极管型三极管型三极管 zzPNPPNP（锗锗锗锗管）管）zz 普通普通普通普通zz、按、按、按、按使用用途使用用途使用用途使用用途分分分分 开关开关开关开关 三极管三极管三极管三极管 zz 光敏光敏光敏光敏 zz 高高高高 zz 、按、按频率特性频率特性分分 频管频管频管频管 zz 低低低低zz 大大大大 zz 、按、按功率大小功率大小分分 中中中中 功率管功率管功率管功率管 z

33、z 小小小小 第40页，讲稿共133张，创作于星期二NPN型三极管型三极管箭头朝箭头朝箭头朝箭头朝外外2 2、图形符号图形符号图形符号图形符号：Pebc cbc 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bc c基区基区基区基区e基极基极基极基极NN集电极集电极集电极集电极集电结集电结发射结发射结发射极发射极发射极发射极P第41页，讲稿共133张，创作于星期二PNP型型箭头朝箭头朝箭头朝箭头朝内内 实实际际上上箭箭头头所所指指的的方方向向是是发发射射结结正正向向电电流的方向流的方向。Pebce ePNcbP+e ebc第42页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体

34、器件eb bceb bc判断正误判断正误？型三极管型三极管NPN型你都你都你都你都懂了懂了懂了懂了吗吗吗吗？第43页，讲稿共133张，创作于星期二zz结构图结构图相同相同：晶体三极管晶体三极管NPN型和型和PNP型型特点特点：cbPNPeP PN NN NNPN型型bcecbePNP型型电流方向电流方向相反相反第44页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件D2D1T3V1或或T1T2RE-+u0CERCRLVCC+R1R2uiC2+C1+NPNNPN型型型型NPNNPN型型型型PNPPNP型型型型第45页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件原由原由

35、：电路正常工作后电路正常工作后，三极管三极管三个电极的电流特性三个电极的电流特性说明说明说明说明三三三三极管具有电流放大作用极管具有电流放大作用极管具有电流放大作用极管具有电流放大作用。2、共发射极共发射极直流直流电流放大系数电流放大系数 电流放大系数电流放大系数电流放大系数的大小反映了三极管电流放大系数的大小反映了三极管放大能力的强弱。放大能力的强弱。1、共发射极共发射极交流交流电流放大系数电流放大系数指集电极电流指集电极电流变化量与基极电流变化量之比，变化量与基极电流变化量之比，其大小体现了共射其大小体现了共射接法时，三极管的放大能力。接法时，三极管的放大能力。第46页，讲稿共133张，创

36、作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件 若若若若考考考考虑虑虑虑集集集集电电电电区区区区及及及及基基基基区区区区少少少少数数数数载载载载流流流流子子子子漂漂漂漂移移移移运运运运动动动动形形形形成成成成的的的的集集集集电电电电结结结结反反反反向向向向饱饱饱饱和电流和电流和电流和电流I Icbocbo，则，则，则，则I Ic c与与与与I Ib b之间有关系之间有关系之间有关系之间有关系交流（动态）电流放大系数交流（动态）电流放大系数交流（动态）电流放大系数交流（动态）电流放大系数：式中，式中，值与值与值比较接近，且值比较接近，且便于测量，所以常用便于测量，所以常用的值来代替的值来代替值，并把值

37、，并把写成写成Ic=IbIe=Ib+IcIeIcIb直流（静态）直流（静态）直流（静态）直流（静态）电流放大系数电流放大系数：大功率低频三极管中功率低频三极管小功率高频三极管第47页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件zz三极管的三极管的电流放大作用电流放大作用是三极管是三极管最最zz基本最重要基本最重要的特性。三极管的特性。三极管电流放大的电流放大的zz实质实质是是以以微小微小的电流的电流控制控制较大较大的电流的电流，并，并zz不是真的把微小的电流放大了。不是真的把微小的电流放大了。三极管是三极管是zz一种以小控大一种以小控大、以弱控强的器件以弱控强的器件。zz三极管

38、三极管实际上实际上是一个是一个电流分配器电流分配器zz三极管处于三极管处于放大状态放大状态的的条件条件：P83第九行第九行zz发射结正偏发射结正偏，集电结反偏集电结反偏。结论结论：第48页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件z练习练习zz1 1、按制作三极管基本材料分为、按制作三极管基本材料分为、按制作三极管基本材料分为、按制作三极管基本材料分为和和和和两大类。两大类。zz2 2、三极管具有、三极管具有作用。作用。zz3 3、三极管发射极的电流等于、三极管发射极的电流等于与与之和。之和。之和。之和。zz4 4、根据、根据PN结的组合方式不同，三极管可以分为结的组合方式不

39、同，三极管可以分为结的组合方式不同，三极管可以分为结的组合方式不同，三极管可以分为 zz型和型和型两种类型。型两种类型。zz5、三极管的内部均包含三个区，分别是发射区、三极管的内部均包含三个区，分别是发射区、三极管的内部均包含三个区，分别是发射区、三极管的内部均包含三个区，分别是发射区、zz和和。zz6 6、由三极管内部引出的三个电极称为基极、由三极管内部引出的三个电极称为基极、由三极管内部引出的三个电极称为基极、由三极管内部引出的三个电极称为基极、zz和和和和。zz7 7、在三极管的两个区域的两交界面处形成两个、在三极管的两个区域的两交界面处形成两个PNPN结，结，zz分别称为分别称为分别称

40、为分别称为和和。硅管硅管锗管锗管电流放大电流放大IcIbPNPNPN集电区集电区基区基区集电极集电极发射极发射极集电结集电结发射结发射结第49页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件zz8、在三极管中在三极管中I Ie e与与I Ib b，I Ic的关系为的关系为，由于由于Ib bzz的数值远远小于的数值远远小于I Ic，若忽略，若忽略I Ib b，则，则I IcI Ie。zz9 9、（、（、（、（）三极管是由三个）三极管是由三个）三极管是由三个）三极管是由三个PN结构成的一种半导体结构成的一种半导体结构成的一种半导体结构成的一种半导体zz器件。器件。zz10、（、（）晶

41、体三极管由两个）晶体三极管由两个PNPN结组成，所以可以结组成，所以可以结组成，所以可以结组成，所以可以 zz用两只二极管构成三极管。用两只二极管构成三极管。zz1111、（、（）三极管的电压放大作用是三极管最）三极管的电压放大作用是三极管最zz基本和最重要的特性。基本和最重要的特性。zz1212、（）三极管的放大实质，三极管可把小）三极管的放大实质，三极管可把小）三极管的放大实质，三极管可把小）三极管的放大实质，三极管可把小zz电流放大成大电流电流放大成大电流电流放大成大电流电流放大成大电流。Ie=Ib+Ic第50页，讲稿共133张，创作于星期二1、晶体三极管晶体三极管的发射极发射极e箭箭头

42、头 的含义含义是什么？2、三极管的集电极集电极c和发射极发射极e 可以互换互换吗？简答：电流的方向简答：电流的方向答：不能互换答：不能互换你都你都你都你都懂了懂了懂了懂了吗吗吗吗？第51页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件zz综合测试：综合测试：zz1、（、（）三极管只有工作在放大区才有）三极管只有工作在放大区才有zzIc=Ib关系成立。关系成立。zz2、对三极管的放大实质，下面说法正确、对三极管的放大实质，下面说法正确zz的是（的是（）zzA、三极管能把小电流放大成大能量、三极管能把小电流放大成大能量zzB、三极管可把小电流放大成大电流、三极管可把小电流放大成大电流

43、zzC、三极管可用变化较小的电流去控制、三极管可用变化较小的电流去控制zz变化较大的电流变化较大的电流zzD、三极管能把小电压放大成大能量、三极管能把小电压放大成大能量C第52页，讲稿共133张，创作于星期二3、三极管的（A）是用来表示三极管的电流放大能力的参数。A、电流放大系数B、穿透电流C、最大允许电流D、反向击穿电压第53页，讲稿共133张，创作于星期二综合测试:4、三极管的电流放、三极管的电流放大作用是三极管的大作用是三极管的最基本和最重要的最基本和最重要的特性。特性。（）第54页，讲稿共133张，创作于星期二2.双极型三极管的电流放大作用晶体管芯结构剖面图晶体管芯结构剖面图e e发发

44、发发射射射射极极极极集电区集电区集电区集电区N N基区基区基区基区P P发射区发射区发射区发射区N Nb b基基基基极极极极c c集集集集电电电电极极极极晶体管实现电流放大作用的内部结构条件内部结构条件(1)发射区掺杂浓度很高，以便有足够的载流子供“发射”。(2)为减少载流子在基区的复合机会，基区做得很薄，一般为几个微米，且掺杂浓度较发射极低。(3)集电区体积较大，且为了顺利收集边缘载流子，掺杂浓度很低。可见，双极型三极管并非是两个PN结的简单组合，而是利用一定的掺杂工艺制作而成。因此，绝不能用两个二极管来代替，使用时也决不允许把发射极和集电极接反。第55页，讲稿共133张，创作于星期二第第1

45、章章半导体器件半导体器件3.半导体三极管的特性曲线及主要参数半导体三极管的特性曲线及主要参数半导体三极管的特性曲线及主要参数半导体三极管的特性曲线及主要参数.三极管的特性曲线三极管的特性曲线三极管的特性曲线是指各极电压与电流之间的关系曲线，它是三极管内部载流子运动的外部表现。从使用角度来看，外部特性显得更为重要。因为三极管的共射接法应用最广，故以NPNNPN管共射接法为例来分析三极管的特性曲线。由由于于三三极极管管有有三三个个电电极极，它它的的伏伏安安特特性性曲曲线线比比二二极极管管更更复复杂杂一一些些，工工程程上上常常用用到到的的是是它它的的输输入入特特性性和和输输出特性。出特性。第56页，

46、讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件1 1）输入特性曲线输入特性曲线输入特性曲线输入特性曲线 当当U UCECE不不变变时时，输输入入回回路路中中的的电电流流I IB B与与电电压压U UBEBE之之间间的的关关系系曲曲线线被称为输入特性，即被称为输入特性，即输入特性曲线如图18所示。第57页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件图18输入特性第58页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件 当当U Ucece=0时，三极管的输入回路相当于两个PNPN结并联，如图1919所所示示。三三极极管管的的输输入入特特性性是是两两个个正正向

47、向二二极极管管的的伏伏安特性。安特性。当当U Ucece Ubebe时，b、e两两极极之之间间加加上上正正向向电电压压。集集电电结结反反偏偏，发发射射区区注注入入基基区区的的电电子子绝绝大大部部分分漂漂移移到到集集电电极极，只只有有一一小小部部分分与与基基区区的的空空穴穴复复合合形形成成基基极极电电流流I Ib。与Uce=0=0时时相相比比，在在相相同同Ubebe条条件件下下，Ib要小得多，输入特性曲线向右移动；若U Uce继续增大，曲线继续右移。继续增大，曲线继续右移。第59页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件 当U Ucece1V1V时时，在在一一定定的的Ube条

48、条件件之之下下，集集电电结结的的反反向向偏偏压压足足以以将将注注入入到到基基区区的的电电子子全全部部拉拉到到集集电电极极，此此时时U Ucece再继续增大，再继续增大，I Ib b也变化不大，因此Ucece1V1V以以后后，不不同同U Uce值值的的各各条条输输入入特特性性曲曲线线几几乎乎重重叠叠在在一一起起。所所以以常常用用U Uce1V的的某某条条输输入入特特性性曲曲线线来来代代表表Ucece更高的情况。在实际应用中，三极管的U Ucece一一般般大于大于1V1V，因而，因而Ucece1V时的曲线更具有实际意义。时的曲线更具有实际意义。第60页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体

49、器件半导体器件 由由三三极极管管的的输输入入特特性性曲曲线线可可看看出出：三三极极管管的的输输入入特特性性曲曲线线是是非非线线性性的的，输输入入电电压压小小于于某某一一开开启启值值时时，三三极极管管不不导导通通，基基极极电电流流为为零零，这这个个开开启启电电压压又又叫叫阈阈值值电电压压。对对于于硅硅管管，其其阈阈值值电电压压约约为为0.5V0.5V，锗锗管管约约为为0.10.2V0.10.2V。当当管管子子正正常常 工工 作作 时时，发发 射射 结结 压压 降降 变变 化化 不不 大大，对对 于于 硅硅 管管 约约 为为0.60.7V，对于锗管约为，对于锗管约为0.20.3V0.20.3V。第

50、61页，讲稿共133张，创作于星期二第第1章章半导体器件半导体器件 2 2）输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线 当当I Ib b不不变变时时，输输出出回回路路中中的的电电流流I Ib b与与电电压压U Ucece之之间间的的关关系系曲曲线线称为输出特性曲线，即称为输出特性曲线，即固定一个Ib值，可得到一条输出特性曲线，改变Ib值，可得到一族输出特性曲线。以硅NPN型三极管为例，其输出特性曲线族如图20所示。在输出特性曲线上可划分三个区：放大区、截止区、饱和区。P P8383第七行第七行第七行第七行第62页，讲稿共133张，创作于星期二E/B B20C/AUCV46801234饱和