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1、第九章 常用半导体器件,第一节 PN结及其单向导电性 第二节 半导体二极管 第三节 特殊二极管 第四节 晶体管,第一节 PN结及其单向导电性,半导体基本知识 PN结,一、半导体的导电特点,1.半导体材料,物质分为导体、半导体、绝缘体，半导体是4价元素。,半导体材料的特点： 半导体的导电能力受光和热影响 T 导电能力 光照导电能力 纯净的半导体掺入杂质导电性会大大增强。,+4,纯净的、具有晶体结构的半导体称为本征半导体。 本征半导体中的载流子 自由电子 () 空 穴 （+）,2. 本征半导体,空穴与电子成对出现并可以复合。,3. 杂质半导体,N型半导体 掺五价元素，如磷，自由电子数多于空穴数，自
2、由电子数是多子。,P型半导体 掺三价元素，如硼， 空穴数多于自由电子数，空穴是多子。,4扩散电流与漂移电流 载流子由于浓度差异而形成运动所产生的电流叫扩散电流。 在电场作用下，载流子定向运动而形成的电流叫漂移电流。,1. PN结的形成,二、 PN结,扩散运动,空间电荷区,削弱内电场,漂移运动,内电场,动态平衡,电荷区空间,外电场方向与内电场方向相反 空间电荷区(耗尽层)变薄 扩散漂移 导通电流很大 ,呈低阻态,2. PN结的单向导电性,加正向电压（正偏） P（+） N（）,外电场与内电场相同 耗尽层加厚 漂移扩散 形成反向电流IR，很小。呈高阻态,N,加反向电压（反偏）P（） N（+）,第二节
3、 半导体二极管,半导体二极管的伏安特性 半导体二极管的主要参数,一、半导体二极管的伏安特性,+,P区阳极 N区阴极,阳极,阴极,1. 正向特性 死区电压 硅管 0.5V 锗管 0.1V 正向导通电压 硅管 0.7V 锗管 0.3V,2. 反向特性 反向饱和电流很小，可视为开路， 反向电压过高，电流急增，二极管发生击穿。,VD,二、半导体二极管的主要参数,1. 最大整流电流 IF 二极管允许通过的最大正向平均电流。 2. 最高反向工作电压 URM 保证二极管不被击穿允许加的最大反向电压。 3. 最大反向饱和电流 IR 室温下，二极管加最高反向电压时的反向电流，与温度有关。,例：如图，E5V，二极
4、管正向压降忽略不计，画出 uo波形。,E,VD,ui,uO,10,ui (V),t,ui E VD截止 uo =E,ui E VD导通 uo = ui,5,5,利用二极管的单向导电性可对输出信 号起限幅作用。,例：二极管组成电路如图，设二极管导通电压为0.3V，试求输出电压UF 。,+3V,UF,12V,R,0V,VD1,VD2,3 0 12V,VD1率先导通， UF30.32.7V,VD2截止,解：,第三节 特殊二极管,稳压管,稳压管是一种特殊的二极管，具有稳定电压的作用。,稳压管工作于反向击穿区。 特点：电流变化大，电压变化小。,一、稳压原理,稳压管：）加正向电压时同二极管 ）加反向电压时
5、使其击穿后稳压,VS,稳定电压UZ 正常工作下，稳压管两端电压。 同一型号的稳压管分散性较大。 稳定电流 IZ 正常工作下的参考电流。 大小由限流电阻决定。 动态电阻rZ rZ =U/I rZ 越小，稳压效果越好。,二、稳压管参数,例：如图，已知UZ=10V，负载电压UL（ ） （） 5 （）10 （）15 （）20,温度系数u 温度改变1，稳压值改变的百分比。 其值可正，可负。,A,UL,例：已知ui = 6sint，UZ =3V，画输出波形。,稳压管的工作条件 （）必须工作在反向击穿状态 （）电路中应有限流电阻，以保证反向电流不超过允许范围。,3,3,第四节 晶体管,晶体管的基本结构和类型
6、 晶体管的电流分配和放大原理 晶体管的特性曲线 晶体管的主要参数 温度对晶体管的影响,一、晶体管的基本结构和类型,基区,集电区,发射区,基极,集电极,发射极,集电结,发射结,NPN型,VT,PNP型,特点：发射区参杂浓度很大， 基区薄且浓度低， 集电结面积大。,VT,二、晶体管的电流分配和放大原理,放大条件 （）内部特点决定 发射区产生大量载流子 基区传送载流子 集电区收集载流子,（）外部条件 发射结正偏，集电结反偏,RB,RC,EB,EC,N,N,P,发射区电子,发射结正偏 利于发射区发射电子,基区,集电结反偏利于集电区收集电子,集电区,2. 电流分配,RB,EB,RC,EC,基极电流很小的
7、变化，将引起集电极电流一个很大的变化。,直流放大系数,交流放大系数,1. 输入特性曲线,三、三极管特性曲线,IBf (UBE) UCE =常数,发射结、集电结正偏，两个二极管正向并联。,集电结反偏，IB 减小 UCE 1 IB 变化很小，与 UCE = 1 曲线重合。,2输出特性曲线,饱和区,截止区,放大区,截止区 IB0 ，IC0 ，UBE0 发射结反偏，集电结反偏。,放大区 ICIB 发射结正偏，集电结反偏。,饱和区 UCEUBE ，发射结、集电结正偏。,2极间反向电流 ICBO：发射极开路，基极与集电极间的反向饱和电流，受温度影响大。 ICEO：基极开路，集电极与发射极间的穿透电流。,四
8、、三极管主要参数,1 放大倍数,集电极最大电流ICM IC ICM 集电极发射极反向击穿电压UCEO 基极开路，加在集电极和发射极间的最大允许工作电压。 UCE UCEO 集电极最大允许功耗PCM ICUCE PCM,3极限参数,五、温度对晶体管的影响,温度对ICEO、ICBO的影响 ICEO、 ICBO 随温度上升急剧增加，温度每升高10， ICBO约增加一倍。 温度对锗管的影响比较大。 温度对 的影响 温度增加， 随之增加 。 3. 温度对 UBE 的影响 温度增加， UBE 随之减少 。,例：有三只三极管，分别为 锗管150，ICBO2A； 硅管100，ICBO1A； 硅管40，ICEO41A；试从和温度稳定性选择一只最佳的管子。,解：, 值大，但ICBO也大，温度稳定性较差； 值较大，ICBO1A，ICEO101 A ； 值较小，ICEO41A， ICBO1A。 、 ICBO相等，但 的 较大，故 较好。,
