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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 8V 8V，二极管截止，可看作开路二极管截止，可看作开路 u u o o = = u u i i 已知：已知： 二极管是理想的，试画出二极管是理想的，试画出 u
13、 uo o 波形。波形。 8V8V 例例3 3： 二极管的用途：二极管的用途： 整流、检波、整流、检波、 限幅、钳位、开限幅、钳位、开 关、元件保护、关、元件保护、 温度补偿等。温度补偿等。 u u i i 18V18V 参考点参考点 二极管阴极电位为二极管阴极电位为 8 8 V V D D 8V8V R R u uo o u u i i + + + + 动画 下一页总目录 章目录返回上一页 15.415.4 稳压二极管稳压二极管 1. 1. 符号符号 UZ IZ IZM UZ IZ 2. 2. 伏安特性伏安特性 稳压管正常工作稳压管正常工作 时加反向电压时加反向电压 使用时要加限流电阻使用时
14、要加限流电阻 稳压管反向击穿稳压管反向击穿 后，电流变化很大后，电流变化很大 ，但其两端电压变，但其两端电压变 化很小，利用此特化很小，利用此特 性，稳压管在电路性，稳压管在电路 中可起稳压作用。中可起稳压作用。 _ + U I O 下一页总目录 章目录返回上一页 3. 3. 主要参数主要参数 (1(1) ) 稳定电压稳定电压U UZ Z 稳压管正常工作稳压管正常工作( (反向击穿反向击穿) )时管子两端的电压。时管子两端的电压。 (2(2) ) 电压温度系数电压温度系数 环境温度每变化环境温度每变化1 1 C C引起引起稳压值变化的稳压值变化的百分数百分数。 (3(3) ) 动态电阻动态电阻
15、 (4(4) ) 稳定电流稳定电流 I IZ Z 、 、最大稳定电流最大稳定电流 I IZM ZM (5(5) ) 最大允许耗散功率最大允许耗散功率 P PZM ZM = = U UZ Z I I ZMZM r r Z Z 愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。 下一页总目录 章目录返回上一页 15.515.5 半导体三极管半导体三极管 15.15.5.1 5.1 基本结构基本结构 NNP 基极基极 发射极发射极集电极集电极 NPNNPN型型 B E C B B E E C C PNPPNP型型 P P P PN N 基极基极 发射极发射极 集电极集电极 符号：符号： B E C IB IE IC B E C IB IE IC NPNNPN型三极管型
