模拟电子技术基础--第1章--常用半导体器件.pptx

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1、第1章 常用半导体器件v1.1 半导体基础知识v1.2 半导体二极管作业v 1.2（一个二极管的计算，二极管的直流模型）v 1.3（一个二极管的计算，二极管的直流模型）v 1.4（二极管的交流模型）v 1.6（稳压管的计算）1.1 半导体基础知识一、本征半导体二、杂质半导体三、PN结的形成及其单向导电性五、PN结的电容效应四、PN结的电流方程和伏安特性一、本征半导体 导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。无杂质 稳定的结构本征半导体是纯洁的晶体结构的半导体。1、什么是半导体？什么是本征半导体？导体铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。绝缘

2、体惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导电。半导体硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。2、本征半导体的结构由于热运动，具有足够能量的价电子挣脱共价键的束缚而成为自由电子自由电子的产生使共价键中留有一个空位置，称为空穴 自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。共价键 一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高，热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对的浓度加大。束缚电子外加电场方向空穴直接描述束缚电子的运动不太方便用我们假想的（自然界不存在的）、带正电的、与束缚电子反方

3、向运动的那么一种粒子来描述束缚电子的运动比较方便，这种粒子起名叫做“空穴”载流子 外加电场时，带负电的自由电子和带正电的空穴均参与导电，且运动方向相反。由于载流子数目很少，故导电性很差。温度升高，热运动加剧，载流子浓度增大，导电性增强。热力学温度0K时不导电。3、本征半导体中的两种载流子运载电荷的粒子称为载流子。半导体导电的两个方面v 自由电子的运动v 束缚电子的运动与金属导电相比，金属导电只有自由电子的运动，因为金属没有共价键，而半导体有共价键,所以有两个方面半导体中的载流子v自由电子v空穴本征半导体中的自由电子和空穴成对出现本征半导体的特性：（1）热敏特性（2）光敏特性（3）搀杂特性三种方

4、式都可使本征半导体中的载流子数目增加，导电能力增强，但是并不是当做导体来使用，因为与导体相比，导电能力还差得远。二、杂质半导体 1、N型半导体磷（P）杂质半导体主要靠多数载流子导电。掺入杂质越多，多子浓度越高，导电性越强，实现导电性可控。多数载流子 空穴比未加杂质时的数目多了？少了？为什么？自由电子是多子，空穴是少子 2、P型半导体硼（B）多数载流子 P型半导体主要靠空穴导电，掺入杂质越多，空穴浓度越高，导电性越强，在杂质半导体中，温度变化时，载流子的数目变化吗？少子与多子变化的数目相同吗？少子与多子浓度的变化相同吗？空穴是多子，自由电子是少子 杂质半导体虽然比本征半导体中的载流子数目要多得多

5、，导电能力增强，但是也并不能象导体那样被用来传导电能，而是用来形成PN结v电流的参考方向的定义v电流的真实方向的定义P区N区P区N区载流子由于浓度的差异而产生的运动称为扩散运动。在扩散的过程中，在交界面处自由电子和空穴复合。自由电子和空穴复合出现内电场。三、PN结的形成及其单向导电性P区 N区 P区 N区P区 N区P区P区 N区P区 N区扩散运动=漂移运动时到达动态平衡1.交界面出现自由电子、空穴的浓度差异P 区N 区空穴多自由电子少空穴少自由电子多P 区空穴（多子）向N 区扩散N 区自由电子（多子）向P 区扩散同时进行2.扩散的过程中自由电子和空穴复合，留下不能移动的杂质离子，形成内电场3.

6、内电场的出现使少数载流子向对方漂移N 区空穴（少子）向P 区漂移P 区自由电子（少子）向N 区漂移同时进行4.刚开始,扩散运动大于漂移运动,最后,扩散运动等于漂移运动,到达动态平衡扩散运动多子从浓度大向浓度小的区域扩散,称扩散运动扩散运动产生扩散电流。扩散电流的真实方向是从P区指向N区的。漂移运动少子在电场的作用下向对方漂移,称漂移运动。漂移运动产生漂移电流。漂移电流的真实方向是从N区指向P 区的。动态平衡扩散电流=漂移电流，PN结内总电流=0。PN 结稳定的空间电荷区又称高阻区 也称耗尽层v载流子从浓度大向浓度小的区域扩散,称扩散运动。形成的电流称为扩散电流。v扩散电流的真实方向：P指向Nv

7、电流的参考方向的定义v电流的真实方向的定义v少子在内电场的作用下产生的运动称为漂移运动。形成的电流称为漂移电流。v漂移电流的真实方向：N指向 PP区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；P区的电位低于N区的电位，称为加反向电压，简称反偏；PN结正偏、反偏的定义PN结加正向电压导通：耗尽层变窄，扩散运动加剧，由于外电源的作用，形成扩散电流，PN结处于导通状态。PN结加反向电压截止：耗尽层变宽，阻止扩散运动，有利于漂移运动，形成漂移电流。由于电流很小，故可近似认为其截止。PN结具有单向导电性线性电阻具有双向导电性四、PN结的电流方程和伏安特性v PN结两端的电压与流过PN结电流的关系式五

8、、PN结的电容效应1.势垒电容 PN结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发生变化，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。2.扩散电容 PN结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载流子的浓度及其梯度均有变化，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：结电容不是常量！假设PN结外加电压频率高到一定程度，则失去单向导电性！1.2 半导体二极管一、二极管的结构二、二极管的伏安特性及电流方程三、二极管的等效电路四、二极管的主要参数五、稳压二极管 一、二极管的结构将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。点接触型：结面积小，结电容小故结允许的电流小

9、最高工作频率高面接触型：结面积大，结电容大故结允许的电流大最高工作频率低平面型：结面积可小、可大小的工作频率高大的结允许的电流大规定二极管的端电压uD的参考方向和二极管的电流iD的参考方向 二、二极管的伏安特性及电流方程参考方向的选取共有四种可能，本教材中选择其中的一种。线性电阻参考方向的选取只有两种可能：关联、非关联。因为双向导电（a）硅二极管2CP10 的伏安特性曲线（b）锗二极管2AP15 的伏安特性曲线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称为伏安特性v 死区电压Uth 硅二极管的死区电压一般为0.5V，锗二极管的死区电压一般为0.1V。v 硅二极管正向导通电压约为0

10、.7V，锗二极管正向导通电压约为0.2V。v反向击穿电压UBR。温度对二极管的伏安特性的影响v 当温度升高时，二极管的伏安特性曲线左移。当温度降低时，二极管的伏安特性曲线右移。二极管的电阻v（一）二极管的直流电阻rD二极管两端的直流电压UD与直流电流ID之比就是二极管的直流电阻rD。非线性电阻Q 点处的直流电阻rD是连接Q 点与坐标原点的直线的斜率的倒数。v（二）二极管的交流电阻rd在工作点Q 附近，二极管两端电压的变化量和与之对应的电流变化量之比就是二极管的交流电阻rd。非线性电阻非线性电阻的直流电阻和交流电阻不同线性电阻的直流电阻和交流电阻相同 交流电阻rd的大小也是随工作点Q 的变化而变

11、化的，工作点的电流越大，rd就越小。rd=26mv/ID(mA)五、二极管的主要参数v(一)最大整流电流IF 二极管长期连续工作时，允许通过的最大正向平均电流。v(二)反向击穿电压UBR 二极管反向电流急剧增加时对应的反向电压值称为反向击穿电压UBR。v(三)最大反向工作电压URM 指管子允许施加的反向电压最大值。UBR=2URMv(四)反向电流IR 在室温下，在规定的反向电压下的反向电流值。硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极管在微安(A)级。三、二极管的等效电路v（一）二极管的直流电阻rD二极管两端的直流电压UD与直流电流ID之比就是二极管的直流电阻rD。非线性电阻Q 点处的直流

12、电阻rD是连接Q 点与坐标原点的直线的斜率的倒数。二极管（非线性）的电阻的定义v（二）二极管的交流电阻（动态电阻）rd在工作点Q 附近，二极管两端电压的变化量和与之对应的电流变化量之比就是二极管的交流电阻rd。非线性电阻非线性电阻的直流电阻和交流电阻不同线性电阻的直流电阻和交流电阻相同 交流电阻rd的大小也是随工作点Q 的变化而变化的，工作点的电流越大，rd就越小。rd=26mv/ID(mA)二极管的模型（等效电路）v（一）直流模型（1）直流理想模型（2）直流恒压降模型（3）直流折线模型（4）直流指数模型v（二）交流小信号模型v（1）直流理想模型v（2）直流恒压降模型 v（3）直流折线模型v（

13、4）直流指数模型模型越来越准确，但是计算越来越复杂直流模型用在直流电源作用的电路中（一）直流模型（1）直流理想模型v正偏时导通，管压降为0V，电流决定于外电路。反偏时截止，电流为0，两端电压决定于外电路（2）直流恒压降模型管子导通后,管压降认为是恒定的,典型值为0.7V。（硅二极管）（锗二极管将0.7V变为0.2V）（3）直流折线模型管压降不是恒定的,而是随电流的增加而增加。（硅二极管）0.5V是二极管的死区电压（锗二极管将0.5V变为0.1V）（4）直流指数模型（二）交流小信号模型（小信号模型）注意：二极管的交流模型用在交流小信号电源作用的电路中小：能够把曲线看成直线，而误差能够忍受应用举例

14、v 一、用二极管直流模型来分析电路v 二、用二极管交流模型来分析电路二极管在某个电路中可以这样来使用：1、当作非线性电阻来使用，即所有时间内全部在正向导通区2、当作开关来使用，即某段时间内导通，某段时间内截止3、当作开关来使用，即在所有时间内均导通 4、当作开关来使用，即在所有时间内均截止 5、当作小电压稳压器件来使用，即所有时间内全部在正向导通区6、当作大电压稳压器件来使用，即所有时间内全部在反向击穿区（一）用二极管直流模型来分析电路v 例1 求电路的ID和UD，已知R=10K在两种情况下计算:（1）UDD=10V（2）UDD=1V 解:1)二极管使用直流理想模型（1）UDD=10V 时首先

15、：将原始电路中的二极管用它的理想模型代替，得到右侧的电路然后：判断理想二极管的状态（导通或截止）。方法：将理想二极管断开，求阳极和阴极的电位差，假设0,则理想二极管正向导通；假设0，则理想二极管反向截止；在此题目中理想二极管正向导通，用理想的导线代替二极管因为只有直流电压源作用，所以使用直流模型。（硅二极管典型值）2）二极管使用直流恒压降模型首先：将原始电路中的二极管用它的直流恒压降模型代替，得到右侧的电路然后：判断理想二极管的状态（导通或截止）。方法：将理想二极管断开，求阳极和阴极的电位差，假设0,则理想二极管正向导通；假设0，则理想二极管反向截止在此题目中理想二极管正向导通，用理想的导线代

16、替二极管（硅二极管典型值）设3)二极管使用直流折线模型首先：将原始电路中的二极管用它的直流折线模型代替，得到右侧的电路然后：判断理想二极管的状态（导通或截止）。方法：将理想二极管断开，求阳极和阴极的电位差，假设0,则理想二极管正向导通；假设0，则理想二极管反向截止在此题目中理想二极管正向导通，用理想的导线代替二极管1)二极管使用直流理想模型理想模型（2）VDD=1V 时首先：将原始电路中的二极管用它的理想模型代替，得到右侧的电路然后：判断理想二极管的状态（导通或截止）。方法：将理想二极管断开，求阳极和阴极的电位差，假设0,则理想二极管正向导通；假设0，则理想二极管反向截止在此题目中理想二极管正

17、向导通，用理想的导线代替二极管（硅二极管典型值）2）二极管使用直流恒压降模型首先：将原始电路中的二极管用它的直流恒压降模型代替，得到右侧的电路然后：判断理想二极管的状态（导通或截止）。方法：将理想二极管断开，求阳极和阴极的电位差，假设0,则理想二极管正向导通；假设0，则理想二极管反向截止在此题目中理想二极管正向导通，用理想的导线代替二极管（硅二极管典型值）设3)二极管使用直流折线模型首先：将原始电路中的二极管用它的直流折线模型代替，得到右侧的电路然后：判断理想二极管的状态（导通或截止）。方法：将理想二极管断开，求阳极和阴极的电位差，假设0,则理想二极管正向导通；假设0，则理想二极管反向截止在此

18、题目中理想二极管正向导通，用理想的导线代替二极管VDD=10V 时 VDD=1V 时1)二极管使用直流理想模型理想模型2）二极管使用直流恒压降模型VDD=10V 时VDD=1V 时（硅二极管典型值）（硅二极管典型值）3)二极管使用直流折线模型VDD=10V 时VDD=1V 时当电源电压远大于二极管管压降的情况下，恒压降模型就可以取得比较合理的结果当电源电压较低时，就必须使用折线模型才可以取得比较合理的结果理想模型计算最简单，但是误差最大此题目中，二极管当作开关来使用，即在所有时间内均导通(一)用二极管直流模型来分析电路 例2 限幅电路电路如图：输入正弦波，分析输出信号波形。R=1K，VREF=

19、3V求（1）当=0V、4V、6V 时，求输出电压值（2）当 时输出电压的波形 解：（1）当=0V、4V、6V 时，求输出电压值首先：考虑选用何种二极管的模型？因为只有直流电压源作用，所以使用直流模型。考虑到输入电压不高，且有VREF=3V，因此作用于二极管两端的电压不高，所以要选用折线模型才能满足题目的精度要求将原始电路中的二极管用它的直流折线模型代替，得到右侧的电路然后：判断理想二极管的状态（导通或截止）。方法：将理想二极管断开，求阳极和阴极的电位差，假设0,则理想二极管正向导通；假设0，则理想二极管反向截止1）当=0V 时，求输出电压值理想二极管截止，支路断开2）当=4V 时，求输出电压值

20、理想二极管导通，用理想导线代替3）当=6V 时，求输出电压值理想二极管导通，用理想导线代替（2）当 时输出电压的波形 虽然 是一个交流电压源，但是对二极管来说，并不是小信号，所以二极管仍然采用直流模型，交流电压源可以看成为某个瞬时值的直流电压源理想二极管被反偏，处于截止状态理想二极管导通，理想导线代替此题目中二极管当作开关来使用，即某段时间内导通，某段时间内截止假设输入为正弦信号，二极管采用理想模型，画输入信号和输出信号的波形如下图。例3 电路如下图，已知R=10k，VREF=10V，求当输入电压ui为正弦波时电阻两端电压的波形，二极管两端电压的波形。例4 低电压稳压电路直流电压源UI的正常值

21、为10V，R=10K，假设UI变化1V 时，问相应的硅二极管电压（即输出电压）的变化如何？解（1）求静态工作点，画出直流通路，二极管采用直流模型（2）画交流通路，二极管采用交流模型（这时的信号是小信号）讨论1.V2V、5V、10V时二极管中的直流电流各为多少？2.假设输入电压的有效值为5mV，则上述各种情况下二极管中的交流电流各为多少？V 较小时应实测伏安特性，用图解法求ID。QIDV5V时，V=10V时，uD=V-iR讨论V2V，ID2.6mAV5V，ID 21.5mAV10V，ID 50mA在伏安特性上，Q点越高，二极管的动态电阻越小！例5 有两个二极管的开关电路此题目中，二极管当作开关来

22、使用，即在所有时间内均导通，或者在所有时间内均截止 设二极管是理想的，判断两个二极管的状态，并求输出电压Uo解题思路v 1、将二极管从电路中拿走，在此电路的基础上求两个二极管的阳极和阴极之间的电位差v 2、两个二极管的阳极和阴极之间的电位差共有三种情况：1）均小于0 2）均大于0 3）一个为正，另一个为负v 3、根据不同的情况做出判断：1）均小于0：立即得出结论，两个二极管均截止 2）均大于0：这其中会有一大一小，可以得出结论，大的那个二极管一定导通，小的那个状态不定，需要做进一步的判断。大的那个二极管导通后用理想的导线代替，这时整个电路就转化成了只有一个二极管的电路，按照例3 的方法继续判断

23、，从而得出最后的结论。3）一个为正，另一个为负：正的那个二极管一定导通，负的那个状态不定，需要做进一步的判断。正的那个二极管导通后用理想的导线代替，这时整个电路就转化成了只有一个二极管的电路，按照例3 的方法继续判断，从而得出最后的结论。UO=5V 例1-6 单相半波整流电路 例1-7 单相全波整流电路 例1-8 单相桥式整流电路 四、二极管的主要参数v 最大整流电流IF：最大平均值v 最大反向工作电压UR：最大瞬时值v 反向电流 IR：即ISv 最高工作频率fM：因PN结有电容效应结电容为扩散电容（Cd）与势垒电容（Cb）之和。扩散路程中电荷的积累与释放空间电荷区宽窄的变化有电荷的积累与释放

24、五、稳压二极管1.伏安特性进入稳压区的最小电流不至于损坏的最大电流 由一个PN结组成，反向击穿后在一定的电流范围内端电压基本不变，为稳定电压。2.主要参数稳定电压UZ、稳定电流IZ最大功耗PZM IZM UZ动态电阻rzUZ/IZ稳压原理：在反向击穿时，电流在很大范围内变化时，只引起很小的电压变化。正向局部与一般二极管相同稳压管稳压时必须工作在反向电击穿状态。当反向电压加到一定值时，反向电流急剧增加，产生反向击穿。v(1)稳定电压UZ：在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。v(2)动态电阻rZ：rZ=U Z/I Z，rZ 愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡。v(3)最小稳定工作电

25、流Izmin：保证稳压管击穿所对应的电流，假设IZIzmin 则不能稳压。v(4)最大稳定工作电流Izmax：电流超过Izmax稳压管会因功耗过大而烧坏。稳压二极管的主要参数v（5）额定功耗PZM：PZM等于稳压二极管的稳定电压UZ与最大稳定工作电流Izmax的乘积。稳压二极管的功耗超过此值时，会因PN 结的温度过高而损坏。对于一只具体的稳压二极管，可以通过其PZM的值，求出Izmax的值。v 已知例图所示电路中稳压管的稳定电压UZ6V，最小稳定电流IZmin5mA，最大稳定电流IZmax25mA。v（1）分别计算UI为10V、15V、35V 三种情况下输出电压UO的值；v（2）假设UI35V

26、 时负载开路，则会出现什么现象?为什么？稳压管的计算v例10 已知稳压二极管稳压电路中，输入电压Ui为13V，最小稳定工作电流Izmin=5mA，额定功耗PZM=200mW，稳定电压UZ=5V；负载电阻RL=250，计算限流电阻R 的取值范围。解：答案中详细的步骤v对RL应用欧姆定律，端电压与电流的参考方向为关联的，所以 最大稳定工作电流对结点A 应用KCL定律，有 限流电阻R 的最小值限流电阻R 的最大值。限流电阻的取值Rv例11 在例10中，输入电压Ui为1214V，其余参数完全相同，计算限流电阻R 的取值范围。解：Rv例12 在例11 中，假设负载电阻RL在200300 之间变化，其它参

27、数一样，要求电路提供给负载电阻的电压仍为5V，再求限流电阻的值。解：R光电二极管是有光照射时会产生电流的二极管。其结构和一般的二极管基本相同 它利用光电导效应工作，PN结工作在反偏状态，当光照射在PN结上时，束缚电子获得光能变成自由电子，产生电子空穴对，在外电场的作用下形成光电流。D应在反压状态工作 发光二极管是将电能转换成光能的特殊半导体器件，它只有在加正向电压时才发光。光光 电电 二二 极极 管管发发 光光 二二 极极 管管LED显示器abcdfgabcdefgabcdefg+5V共阳极电路共阴极电路操作端为高电平对应二极管发光操作端为低电平对应二极管发光e半导体二极管图片半导体二极管图片

28、半导体二极管图片第1章 常用半导体器件v 1.3 晶体三极管（双极型三极管）作业v 1.9v 1.10v 1.12v 1.131.3 双极型三极管v一、双极型三极管的结构简介v二、放大状态下BJT的电流分配与操作关系v三、BJT的特性曲线 v四、BJT在三个状态下的特点v五、判断BJT工作状态的解题思路v六、BJT的主要参数一、双极型三极管的结构简介v 1 个PN 结:二极管,单向导电性,开关作用,非线性电阻v 2 个PN 结:三极管,电流操作作用,开关作用v 3 个PN 结:晶闸管,可控整流 BJT是通过一定的工艺，将两个PN结结合在一起的器件。由于两个PN结之间的相互影响，使BJT表现出不

29、同于单个PN结的特性而具有电流放大作用，从而使PN结的应用发生了质的飞跃。BJT的应用:(1)在模拟电路中作为放大元件(2)在数字电路中作为开关元件 一、晶体管的结构和符号小功率管中功率管大功率管为什么有孔？半导体三极管的结构有两种类型:NPN型和PNP型。两种类型的三极管发射结(Je)集电结(Jc)基极，用B 或b表示（Base）发射极，用E 或e 表示（Emitter）；集电极，用C 或c 表示（Collector）。发射区集电区基区三极管符号 结构特点(对NPN PNP型均适用)v 发射区的掺杂浓度最高；v 集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；v基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且

30、掺杂浓度最低。两个PN 结,每个有正偏和反偏两种状态,组合起来,共有4种状态:发射结正偏,集电结反偏:放大区，在模拟放大电路中使用发射结正偏,集电结正偏:饱和区发射结反偏,集电结反偏:截止区发射结反偏,集电结正偏:倒置状态,基本上没有什么用处在数字电路中使用二、放大状态下BJT的电流分配与操作关系1、要使三极管具有电流放大作用所必须提供的条件：外部条件：外加直流电压源保证发射结正偏，集电结反偏。内部条件:发射区的掺杂浓度最高；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺 杂浓度最低。2、三极管具有电流放大作用时在三极管内部载流子的传输过程（以NPN管为例介绍）

31、（1）发射区向基区注入自由电子（对NPN 管子为自由电子，对PNP 管子为空穴）发射结正偏发射区多子向基区扩散，形成发射极电子电流InE基区多子向发射区扩散,小，可忽略漂移运动很弱，可忽略发射极电流IE=InE（2）自由电子在基区扩散与复合（对NPN 管子为自由电子，对PNP 管子为空穴）在基区内自由电子继续向集电结方向扩散 一局部与基区空穴复合，形成基极复合电流 IB 绝大局部扩散到集电结边缘三极管制成后二者分配比例就已经确定（3）集电区收集从发射区扩散过来的载流子（对NPN 管子为自由电子，对PNP 管子为空穴）集电结反偏发射区扩散过来的自由电子向集电区漂移集电区自身的少子向基区漂移基区自

32、身的少子向集电区漂移扩散运动难以进行形成集电极电子电流Inc形成反向饱和电流ICBO 集电极电流IC=Inc+ICBO基极电流IB=IB-ICBO 以上看出，三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)参与导电，故称为双极型三极管或BJT(Bipolar Junction Transistor)。3、电流分配关系根据传输过程可知 IC=InC+ICBOIB=IB-ICBO通常 IC ICBOIE=IB+IC(1)共基极直流电流放大系数(2)共射极直流电流放大系数 综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。实现这一传输过程的两个条件是：（1）内部条件

33、：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。BJT的电流分配与放大(称为操作更适宜)原理小结：半导体三极管的型号第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、C硅PNP管、D硅NPN管 第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管用字母表示材料用字母表示器件的种类用数字表示同种器件型号的序号用字母表示同一型号中的不同规格三极管国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：3DG110B5/13/2023三、BJT的特性曲线BJT 非线性器件，所以电压、电流之间的关系只能用曲线才能描述清楚从使用三极管的角度看，了解特性曲线比

34、了解内部载流子的运动更重要，所以我们现在作为使用者，而不是制造者，我们要对特性曲线进行更深入的分析，而内部载流子的运动规律可以帮助我们解释为什么特性曲线是这样。特性曲线的分类输入特性曲线输出特性曲线共射接法特性曲线共基接法特性曲线共集接法特性曲线NPN 管特性曲线PNP 管特性曲线我们只研究NPN 共射 特性曲线（输入、输出）规定电压和电流的参考方向如下图：注意电压变量、电流变量的写法：小写的字母，大写的下标 iB=f(uBE)uCE=constiC=f(uCE)iB=const iB=f(uBE)uCE=const(2)当uCE1V时，uCB=uCE-uBE0，集电结已进入反偏状态，开始收集

35、电子，基区复合减少，同样的uBE下iB减小，特性曲线右移。(1)当uCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。（饱和区）1、NPN共射输入特性曲线NPN共射输入特性曲线的特点描述v（1）当uCE=0V 时，相当于正向偏置的两个二极管并联，所以与PN 结的正向特性相似v（2）uCE1V 的特性曲线比uCE=0V 的右移。原因：uCE1V 时集电结反偏，集电结吸引自由电子的能力增强，从发射区注入的自由电子更多地流向集电区，对应于相同的uBE（即发射区发射的自由电子数一定），流向基极的电流减小，曲线右移v（3）uCE1V 与uCE=1V 的曲线非常接近，可以近似认为重合v（4）有一段死区v（5）

36、非线性特性v（6）温度上升，曲线左移v（7）陡峭上升局部可以近似认为是直线，即iB与uBE成正比，线性区v（8）放大状态时，NPN 的uBE=0.7V,PNP 的uBE=-0.2V为什么UCE增大曲线右移？对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。为什么像PN结的伏安特性？为什么UCE增大到一定值曲线右移就不明显了？输入特性饱和区：iC明显受uCE操作的区域，该区域内，一般uCE0.3V(硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。iC=f(uCE)iB=const2、NPN共射输出特性曲线截止区：iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的

37、下方。此时，uBE小于死区电压。放大区：iC平行于uCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。输出特性是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下?对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。为什么uCE较小时iC随uCE变化很大？为什么进入放大状态曲线几乎是横轴的平行线？饱和区放大区截止区NPN共射输出特性曲线的特点描述v 截止区:的区域:三个电极上的电流为0,发射结和集电结均反偏,相当于开关翻开,在数字电路中作为开关元件的一个状态。饱和区：直线上升和弯曲的局部，发射结电压0.7V(硅管)或0.2V(锗管)；发射结和集电结均正偏,相当于开关闭合,在数字电路中作为开关元件的一个

38、状态。放大区：曲线近似水平的区域，曲线随uCE增加略有上翘，基区宽度调制效应，发射结 正偏,集电结反偏。集电极电流主要决定于基极电流。四、BJT在三个状态下的特点v 截止区:三极管的三个电极所在的支路中的电流为0,任意两个极之间的电压是多少，决定于外电路，满足电路方程。v 饱和区：NPN的uBE=0.7V,PNP的uBE=-0.2V，没有，三极管的三个电极所在的支路中的电流决定于外电路，满足电路方程。v 放大区：NPN的uBE=0.7V,PNP的uBE=-0.2V，有，三极管的三个电极所在的支路中的电流决定于外电路，满足电路方程。v 方法一v 方法二五、判断BJT工作状态的解题思路饱和区:发射

39、结正偏，集电结正偏截止区：发射结反偏，集电结反偏或：UBE0.5V（Si)|UBE|0.2V（Ge)放大区:发射结正偏，集电结反偏但是用这种判据不方便方法一方法二：1、把三极管从电路中拿走，在此电路拓扑结构下求三极管的发射结电压：假设发射结反偏或零偏或小于死区电压值：则三极管截止.假设发射结正偏：则三极管可能处于放大状态或处于饱和状态，需要进一步判断。进入步骤22、把三极管放入电路中，电路的拓扑结构回到从前；假设三极管处于临界饱和状态（三极管既可以认为是处于饱和状态也可以认为是处于放大状态，在放大区和饱和区的交界区域，此时三极管既有饱和时的特征UCES=0.3V 又有放大的特征IC=IB）,求

40、此时三极管的集电极临界饱和电流ICS，进而求出基极临界饱和电流IBS。ICS是三极管的集电极可能流过的最大电流（在三极管状态改变的前提下，VCC和RC保持不变）3、在原始电路拓扑结构基础上，求出三极管的基极支路中实际流动的电流iB4、比较iB和IBS的大小:假设iB IBS，则三极管处于饱和状态;或者 IB ICS假设iB IBS，则三极管处于放大状态；或者 IB ICS例题:判断下面电路中三极管的状态例题1 Rb=2k,RC=2K,VCC=12V例题2 Rb=20k,RC=2K,VCC=12V，=50例题3 Rb=200k,RC=2K,VCC=12V，=50例1图例2、3图例题1 Rb=2k

41、,RC=2K,VCC=12V例题2 Rb=20k,RC=2K,VCC=12V，=50比较iB和IBS的大小：iB IBS，所以三极管处于饱和状态 例题3 Rb=200k,RC=2K,VCC=12V，=50比较iB和IBS的大小：iB IBS，所以三极管处于放大状态 如何改变三极管的状态v 只要改变iB和IBS的比较关系即可v 保持IBS不变，通过改变Rb可改变iB v 或保持iB 不变，通过改变RC可改变IBS六、BJT的主要参数BJT的主要参数(1)共发射极直流电流放大系数1.电流放大系数(2)共发射极交流电流放大系数 uCE=const(3)共基极直流电流放大系数(4)共基极交流电流放大系

42、数 uCB=const 2.极间反向电流(1)集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开路时，集电结的反向饱和电流。BJT的主要参数(2)集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO=（1+）ICBO ICEOBJT的主要参数 即输出特性曲线IB=0那条曲线所对应的Y坐标的数值。ICEO也称为集电极发射极间穿透电流。温度变化对ICBO的影响 温度变化对输入特性曲线的影响 温度变化对 的影响温度对三极管的影响1.温度变化对输入特性曲线的影响温度T 输入特性曲线左移90C 90C25C温度T 输入特性曲线右移这条直线只决定于VCC和Rb，与温度无关对于基本共射电路来说，当温度升高时，VBE下降，

43、IB升高,比方说 IB=41uA2.温度变化对ICBO的影响温度T 输出特性曲线上移温度T 输入特性曲线下移ICEO=（1+）ICBOICEO直流负载线只决定于VCC和Rc，与温度无关90C虚线25C，实线3.温度变化对 的影响温度每升高1 C，要增加0.5%1.0%温度T 输出特性曲线族间距增大直流负载线只决定于VCC和Rb，与温度无关90C虚线25C，实线25C，实线IB=40uA90C虚线IB=41uA温度T 输入特性曲线族间距减小特别注意：当温度升高时，三极管的特性曲线要上升，而对于基本共射放大电路来说，IB不但不减小，反而上升，使Q 点进一步升高。总之：ICBO ICEO T VBE

44、 IB IC 特别注意：当温度升高时，三极管的特性曲线要上升，而对于基本共射放大电路来说，IB不但不减小，反而上升，使Q点进一步升高。所以要在直流通路上想方法，在环境温度升高时，电路的拓扑结构在电路定律的约束下，强制将IB电流降低，从而使三极管的Q 点降下来。主要参数 直流参数：、ICBO、ICEOc-e间击穿电压最大集电极电流最大集电极耗散功率，PCMiCuCE平安工作区 交流参数：、fT（使 1的信号频率）极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO谢谢观看/欢送下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH