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1、 （半导体器件） 2013年2月26日 二极管的导电特性： 二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的 正极流入，负极流出。 1、正向特性 在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会 导通，这种连接方式，称为正向偏置。必须说明，当加在二极管两端的正向电压 很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电 压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压”，锗管约为0.2V，硅管约为0.6V）以 后，二极管才能直正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为 0.3V，硅管约为0.7V），称为二极管的“正向压降”。 2、反向特
2、性 在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中 几乎没有电流流过，二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。二极 管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。当二极 管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向 导电特性，这种状态称为二极管的击穿。 二极管的主要参数: 1、额定正向工作电流：是指二极管长期连续工作时 允许通过的最大正向电流值。 2、最高反向工作电压：加在二极管两端的反向电压 高到一定值时，会将管子击穿，失去单向导电能 力。为了保证使用安全，规定了最高反向工作电 压值。例如，IN4001二极管反向耐压
3、为50V， IN4007反向耐压为1000V。 3、反向电流：反向电流是指二极管在规定的温度和 最高反向电压作用下，流过二极管的反向电流。 反向电流越小，管子的单方向导电性能越好。 二极管的应用: 1、整流 利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方 向的脉动直流电。 2、开关 二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通 的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断 开的开关。利用二极管的开关特性，可以组成各种逻辑电路。 3、限幅 二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管 为0.3V）。利用这一特性，在电路中作为限幅元
4、件，可以把信号幅度 限制在一定范围内。 4、继流二极管 在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。 5、检波二极管 在收音机中起检波作用。 6、变容二极管 几乎所有晶体管都可以作为芯片元件买到(见 图6-9和6-10)，包括饱和开关，通用的放大管 ，RF放大管和功率开关。使用没有外壳晶体 管的缺点之一是没法事先进行全性能测试，将 其分类。作为一个例子，2N2222晶体管芯片 来自2N型的大族。该大族全部使用相同的基 本制造工艺。用筛选和测试分级为从商用等级 到军用等级的部件。在混合电路使用没有封壳 的芯片时，混合电路制造商必须依赖室温下圆 片直流探针测试结果区分芯片的好坏，不能进 行交
5、流参数和动态参数测试.所以不能完全保 证电性能。 双极型半导体三极管（亦称为晶体管）一般有三 个电极（即三个引出脚），按工作性质亦分为高、低 频晶体三极管；大功率、中功率和小功率晶体三极管 ；用作信号放大用的三极管和用做开关的三极管。按 材料分有锗半导体三极管和硅半导体三极管，由于硅 三极管工作稳定性较好，所以现在大部分三极管都是 用硅材料做的。下面是一些三极管的外型。 大功 率低 频三 极管 中功 率低 频三 极管 小功 率高 频三 极管 一、晶体管结构简介一、晶体管结构简介 1. 1.晶体管一般由晶体管一般由NPNNPN和和 PNPPNP两种结构组成两种结构组成 双极型晶体管双极型晶体管(
6、BJT)(BJT) 一、晶体管结构简介一、晶体管结构简介 2.2.晶体管有三个区晶体管有三个区: : N集电区 N P基区 e e 发发 射射 极极 b b 基基 极极 c c 集集 电电 极极 发射区发射区 管芯结构剖面图管芯结构剖面图 基区基区(P):(P):很薄很薄, ,空穴浓度较空穴浓度较 小小引出基极引出基极b.b. 发射区发射区(N):(N):与基区的接触与基区的接触 面较小面较小引出发射极引出发射极e.e. 集电区集电区(N):(N):与基区的接触与基区的接触 面较大面较大引出集电极引出集电极c. c. 1. 1.晶体管一般由晶体管一般由NPNNPN和和 PNPPNP两种结构组成
7、两种结构组成 以以NPNNPN型晶体型晶体 管为例。管为例。 双极型晶体管双极型晶体管(BJT)(BJT) 一、晶体管结构简介一、晶体管结构简介 基区基区(P):(P):很薄很薄, ,空穴浓度较空穴浓度较 小小引出基极引出基极b.b. 发射区发射区(N):(N):与基区的接触与基区的接触 面较小面较小引出发射极引出发射极e.e. 集电区集电区(N):(N):与基区的接触与基区的接触 面较大面较大引出集电极引出集电极c. c. 1. 1.晶体管一般由晶体管一般由NPNNPN和和 PNPPNP两种结构组成两种结构组成 注意：发射极的符注意：发射极的符 号带箭头。号带箭头。 PNP型 EC B EC
8、 B NPN型 半导体三极管电路符号半导体三极管电路符号 2.2.晶体管有三个区晶体管有三个区: : 双极型晶体管双极型晶体管(BJT)(BJT) 双极型晶体管双极型晶体管(BJT)(BJT) 一、晶体管结构简介一、晶体管结构简介 1. 1.晶体管一般由晶体管一般由NPNNPN和和 PNPPNP两种结构组成两种结构组成 PNP型 EC B EC B NPN型 半导体三极管电路符号半导体三极管电路符号 NPN NPN与与PNPPNP管具有几乎等同的特性，只不过各电极管具有几乎等同的特性，只不过各电极 端的电压极性和电流流向不同而已。端的电压极性和电流流向不同而已。 2.2.晶体管有三个区晶体管有
9、三个区: : 很显然很显然 ， 三极管有两个三极管有两个 PNPN结，发射区与基区间的称结，发射区与基区间的称 为发射结，集电区与基区间的为发射结，集电区与基区间的 叫集电结。叫集电结。 双极型晶体管双极型晶体管(BJT)(BJT) NNP 空穴空穴电子电子 e c b IB IEIC ICBO IEN I I EPEP IBN 电流方向电流方向 1. 1.晶体管各晶体管各PNPN结电压连结电压连 接的一般特性接的一般特性 顾名思义：发射区的作顾名思义：发射区的作 用是发射电用是发射电 子子, ,集电区的作集电区的作 用是收集电子用是收集电子, ,下面以下面以NPNNPN 型三极管型三极管 为
10、例分析为例分析 载流子载流子 ( (即电子和空穴即电子和空穴) )在晶体管内在晶体管内 部的传输情况。部的传输情况。 二、晶体管的电流分配二、晶体管的电流分配 与放大作用与放大作用 发射结发射结集电结集电结 发射极发射极 集电极集电极 基极基极 发射结必须处于发射结必须处于正向正向 偏置偏置目的削弱发射结目的削弱发射结 集电结必须处于集电结必须处于反向反向偏偏 置置目的增强集电结目的增强集电结 VEEVCC+ + ICN 连接连接BJTBJT各极间电压的一般特性各极间电压的一般特性 晶体管的电流分配晶体管的电流分配 晶体管的放大作用晶体管的放大作用 双极型晶体管双极型晶体管(BJT)(BJT)
11、 NNP 空穴空穴电子电子 e c b IB IEIC ICBO IEN I I EPEP IBN 电流方向电流方向 VEEVCCVCC+ + ICN 发射结必须处于发射结必须处于正向正向 偏置偏置目的削弱发射结目的削弱发射结 集电结必须处于集电结必须处于反向反向偏偏 置置目的增强集电结目的增强集电结 二、晶体管的电流分配二、晶体管的电流分配 与放大作用与放大作用 分析集射结电分析集射结电 场方向知场方向知 , , 反向反向 偏置有利于收集偏置有利于收集 在基区的电子在基区的电子 1. 1.晶体管各晶体管各PNPN结电压连结电压连 接的一般特性接的一般特性 发射结变薄有发射结变薄有 利于发射区
12、的电利于发射区的电 子向基区扩散子向基区扩散 连接连接BJTBJT各极间电压的一般特性各极间电压的一般特性 晶体管的电流分配晶体管的电流分配 晶体管的放大作用晶体管的放大作用 双极型晶体管双极型晶体管(BJT)(BJT) 二、晶体管的电流分配二、晶体管的电流分配 与放大作用与放大作用 NNP 空穴空穴电子电子 e c b IB IEIC ICBO IEN I I EPEP IBN 电流方向电流方向 2.2.晶体管的电流分配晶体管的电流分配 发射极电流发射极电流I I E E : :主要由发射区的主要由发射区的 电子扩散电子扩散(I (IEN EN) )而成 而成, ,亦有极少数的亦有极少数的
13、由基区向发射区扩散由基区向发射区扩散 的空穴电流的空穴电流 (I (I EPEP) )。 。 I I E E =I =IEN EN+I +IEP EP I I ENEN VEEVCCVCC+ + ICN 注意电流方向：电流方注意电流方向：电流方 向与电子移动方向相反向与电子移动方向相反, ,与与 空穴移动方向相同。空穴移动方向相同。 1. 1.晶体管各晶体管各PNPN结电压连结电压连 接的一般特性接的一般特性 晶体管的电流分配晶体管的电流分配 晶体管的放大作用晶体管的放大作用 双极型晶体管双极型晶体管(BJT)(BJT) 二、晶体管的电流分配二、晶体管的电流分配 与放大作用与放大作用 NNP
14、空穴空穴电子电子 e c b IB IEIC ICBO IEN I I EPEP IBN 电流方向电流方向 基极电流基极电流I I B B : : 基极电流主要由基基极电流主要由基 区的空穴区的空穴 与从发射区扩散与从发射区扩散 过来的过来的 电子复合而成。同时电源电子复合而成。同时电源V VEE EE又不 又不 断地从基区中把电子拉走断地从基区中把电子拉走, , 维持基维持基 区有一定数量的空穴。区有一定数量的空穴。 VEEVCCVCC+ + ICN 2.2.晶体管的电流分配晶体管的电流分配 1. 1.晶体管各晶体管各PNPN结电压连结电压连 接的一般特性接的一般特性 由于基区有少由于基区有
15、少 量空穴量空穴, ,所以从发所以从发 射区扩散过来的射区扩散过来的 电子在基区会被电子在基区会被 复合掉一些复合掉一些, ,形成形成 基极电流。基极电流。 晶体管的电流分配晶体管的电流分配 晶体管的放大作用晶体管的放大作用 双极型晶体管双极型晶体管(BJT)(BJT) 二、晶体管的电流分配二、晶体管的电流分配 与放大作用与放大作用 NNP 空穴空穴电子电子 e c b IB IEIC ICBO IEN I I EPEP IBN 电流方向电流方向 集电极电流集电极电流I I C C : :集电极电流主要集电极电流主要 由集电结收集从发射区扩散至基由集电结收集从发射区扩散至基 区的电子而成区的电
16、子而成(I (ICN CN) )。 。亦有由于基亦有由于基 区和集电区的少子漂移作用而区和集电区的少子漂移作用而产产 生的很小的反向饱和电流生的很小的反向饱和电流I ICBO CBO。 。 VEEVCC I I C C =I =ICN CN+I +ICBO CBO I I CNCN VCC+ + ICN 由于基区空穴的复合作用由于基区空穴的复合作用 , , 集电区收集的电子数会比发射集电区收集的电子数会比发射 区扩散的电子数要小一些区扩散的电子数要小一些 , , 即即 集电极电流集电极电流I I C C 比发射极电流比发射极电流 I I E E 要小一些。要小一些。 2.2.晶体管的电流分配晶体管的电流分配 1. 1.晶体管各晶体管各PNPN结电压连结电压连 接的一般特性接的一般特性 晶体管的电流分配晶体管的电流分配 晶体管的放大作用晶体管的放大作用 双极型晶体管
