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1、下一页总目录 章目录返回上一页 第第1515章章 半导体二极管和三极管半导体二极管和三极管 一、了解一、了解PNPN结的单向导电性，三极管的电流分配和结的单向导电性，三极管的电流分配和 电流放大作用；电流放大作用； 二、了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工二、了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工 作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；作原理和特性曲线，理解主要参数的意义； 三、会分析含有二极管的电路。三、会分析含有二极管的电路。 下一页总目录 章目录返回上一页 15.1 半导体的导电特性 半导体的导电特性：半导体的导电特性： ( (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
2、敏电阻) )。 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 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 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：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 管、光敏三极管等管、光敏三极管等) )。 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 下一页总目录 章目录返回上一页 15.2 PN
3、15.2 PN结结 15.2.115.2.1 PN PN结的形成结的形成 多子的扩散运动 内电场 少子的漂移运动 浓度差 P P 型半导体型半导体N N 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，而漂移使空间动越强，而漂移使空间 电荷区变薄。电荷区变薄。 扩散的结果使 空间电荷区变宽 。 空间电荷区也称 PN 结 扩散和漂移扩散和漂移 这一对相反的这一对相反的 运动最终达到运动最终达到 动态平衡，空动态平衡，空 间电荷区的厚间电荷区的厚 度固定不变。度固定不变。 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 形成空间电荷区
4、 下一页总目录 章目录返回上一页 15.2.2 15.2.2 PNPN结的单向导电性结的单向导电性 1. PN 1. PN 结加正向电压结加正向电压（正向偏置）（正向偏置） PN 结变窄 P接正、N接负 外电场 IF 内电场被内电场被 削弱，多子削弱，多子 的扩散加强的扩散加强 ，形成较大，形成较大 的扩散电流的扩散电流 。 PN PN 结加正向电压时，结加正向电压时，PNPN结变窄，正向电流较结变窄，正向电流较 大，正向电阻较小，大，正向电阻较小，PNPN结处于导通状态。结处于导通状态。 内电场 PN + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 下一页总目录
5、章目录返回上一页 PN PN 结变宽结变宽 2. PN 2. PN 结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置） 外电场外电场 内电场被加 强，少子的漂 移加强，由于 少子数量很少 ，形成很小的 反向电流。IR P P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。 + PN PN 结加反向电压时，结加反向电压时，PNPN结变宽，反向电流较小，结变宽，反向电流较小， 反向电阻较大，反向电阻较大，PNPN结处于截止状态。结处于截止状态。 内电场内电场 P P N N + + + + + + + + + + + + + +
6、 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 下一页总目录 章目录返回上一页 阴极引线 阳极引线 二氧化硅保护层 P型硅 N型硅 ( c ) 平面型 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 图 1 12 半导体二极管的结构和符号 15.315.3 半导体二极管半导体二极管 二极管的结构示意图二极管的结构示意图 阴极阳极 ( d ) 符号 D 下一页总目录 章目录返回上一页 15.3.2 15.3.2 伏安特性伏安特性 硅管硅管0.5V,0
7、.5V, 锗管锗管0 0.1V.1V 。 反向击穿 电压U(BR) 导通压降导通压降 外加电压大于死区外加电压大于死区 电压二极管才能导通电压二极管才能导通 。 外加电压大于反向击外加电压大于反向击 穿电压二极管被击穿，穿电压二极管被击穿， 失去单向导电性。失去单向导电性。 正向特性正向特性 反向特性 特点：非线性特点：非线性 硅硅0 0.60.8V.60.8V 锗锗0 0.2.20.3V0.3V U I 死区电压死区电压 P N + P N + 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。 下一页总目录 章目录返回上一页 15.3.3 15.3.3 主要参数主要
8、参数 1. 1. 最大整流电流最大整流电流 I IOM OM 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向 平均电流。平均电流。 2. 2. 反向工作峰值电压反向工作峰值电压U URWM RWM 是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，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一般是二极管反向击穿电压U UBR BR的一半或三分之二。 的一半或三分之二。 二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。 3. 3. 反向峰值电流反向峰值电流I IRM RM 指二极管加最高反向工作电压
9、时的反向电流。反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，向电流大，说明管子的单向导电性差，I IRM RM受温度的 受温度的 影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小影响，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，为硅管的几十到几百倍。锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。 下一页总目录 章目录返回上一页 二极管二极管的单向导电性的单向导电性 1. 1. 二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴 极接负极接负 ）时，）时， 二极管处于正向导通状态，二极管正二极管处于正向导通状态，二极管
10、正 向电阻较小，正向电流较大。向电阻较小，正向电流较大。 2. 2. 二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴 极接正极接正 ）时，）时， 二极管处于反向截止状态，二极管反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。向电阻较大，反向电流很小。 3. 3. 外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失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。去单向导电性。 4. 4. 二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反 向电流愈大。向电流愈大。 下一页总目录 章目录返回上一页 两个二极管的阴极接在一起
11、两个二极管的阴极接在一起 取取 B B 点作参考点，断开二极点作参考点，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。的电位。 V V 1 1阳阳 = = 6 V6 V，V V2 2阳 阳= =0 V 0 V，V V1 1阴 阴 = = V V2 2阴 阴= = 12 V12 V U U D1D1 = 6V = 6V，U UD2 D2 =12V =12V U UD2 D2 U UD1 D1 D D 2 2 优先导通，优先导通， D D 1 1 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，U UAB AB = 0 V = 0 V 例2: D
12、 D1 1 承受反向电压为承受反向电压为6 V6 V 流过流过 D D 2 2 的电流为的电流为 求：求：U UAB AB 在这里，在这里， D D 2 2 起起 钳位作用，钳位作用， D D 1 1 起起 隔离作用。隔离作用。 B D1 6V 12V 3k A D2 UAB + 下一页总目录 章目录返回上一页 u u i i 8V 8V，二极管导通，可看作短路二极管导通，可看作短路 u u o o = 8V = 8V u u i i V VE E 集电结反偏集电结反偏 V V C C V VB B 下一页总目录 章目录返回上一页 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
13、大作用 I I B B ( (mAmA) ) I I C C ( (mAmA) ) I I E E ( (mAmA) ) 0 0 0. 0.0202 0. 0.04040. 0.0606 0. 0.08080. 0.1010 00.001.0010. 0.70701. 1.50502.30 2.303.103.103. 3.9595 00.001.0010. 0.72721. 1.54542.362.363.183.184.054.05 结论结论: : 1 1）三电极电流关系）三电极电流关系 I I E E = = I I B B + + I I C C 2 2） I I C C I I B
14、B ， I I C C I IE E 3 3） I I C C I I B B 把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变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电流放大作用。化的特性称为晶体管的电流放大作用。 实质实质: :用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的 变化，是变化，是CCCSCCCS器件器件。 下一页总目录 章目录返回上一页 3. 3. 三极管内部载流子的运动规律三极管内部载流子的运动规律 I I C C = = I ICE CE + +I I CBO CBO I I CECE IC IB B E C N N
15、P EB RB EC IE IBE ICE ICBO I I B B = = I IBE BE - - I I CBO CBO I I BEBE I ICE CE 与 与 I IBE BE 之比称为共 之比称为共 发射极电流放大倍数发射极电流放大倍数 集射极穿透电流集射极穿透电流, , 温度温度I ICEO CEO ( (常用公式常用公式) ) 若若I IB B =0, =0, 则则 I I C C I I CE0CE0 下一页总目录 章目录返回上一页 15.5.315.5.3 特性曲线特性曲线 即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内 部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是 分析放大电路的依据。 为什么要研究特性曲线：为什么要研究特性曲线： 1 1）直观地分析管子的工作状态）直观地分析管子的工作状态 2 2）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的 电路电路 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线 下一页总目录 章目录返回上一页 1. 1. 输入特性输入特性 特点特点: :非线性非线性 死区电压：死区电压： 硅管硅管0.50.5V V ，锗管锗管 0.10.1V V。 正常工作时发射结电压正常
