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1、,第四章 常用半导体器件,第二节 晶体三极管,第一节 晶体二极管,Company Logo,晶体二极管,Company Logo,晶体二极管的单向导电性,晶体二极管的内部结构是由P型半导体和N型半导体用特殊工艺加工而成，它的核心是一个PN结。 二极管的两根引脚分别称为正极（阳极）和负极（阴极），正极由P型半导体一侧引出，对应二极管符号中三角形底边一端；负极由N型半导体一侧引出，对应二极管符号中短竖线一端。,Company Logo,晶体二极管的单向导电性,Company Logo,如图4-2a 所示，当开关S闭合时，指示灯发光，说明当晶体二极管正极接高电位，负极接低电位时，导电性能良好，电路中
2、有电流流过，称为二极管“导通”状态。,晶体二极管的单向导电性,Company Logo,如图4-2b 所示，当开关S闭合时，指示灯不发光，说明当晶体二极管正极接低电位，负极接高电位时，导电性能极差，电路中无电流流过，称为二极管“截止”状态。 结论: 晶体二极管加一定的正向电压时导通，加反向电压时截止，这一导电特性，称为二极管的单向导电性。,晶体二极管的单向导电性,Company Logo,二极管的伏安特性,晶体二极管两端的电压和流过二极管电流的关系称为二极管的伏安特性。,Company Logo,1. 正向特性 曲线起始阶段，当正向电压较小时，正向电流极小（几乎没有），二极管呈现很大的电阻，处
3、于截止状态，这一部分称为死区，相应的电压值称为门坎电压或死区电压：硅管约为0.5 V，锗管约为 0.2 V。 (2) 当正向电压超过门坎电压时，电流随电压的上升而急剧增大，二极管电阻变得很小，进入导通状态。正向电流IF与电压VF呈非线性关系，二极管两端正向压降近于定值，称为导通电压：硅管约为0.7V，锗管约为0.3V。,二极管的伏安特性,Company Logo,2. 反向特性 曲线起始阶段，二极管反向电流很小，而且在很大范围内不随反向电压的变化而变化，称为反向饱和电流（锗管大于硅管）。 (2) 当反向电压增加到一定数值时，反向电流急剧增加，称为反向电击穿，简称反向击穿，此时的电压称为反向击穿
4、电压。 (3) 普通二极管反向击穿后，若不限制反向击穿电流，将由电击穿转变为热击穿烧毁PN结，造成二极管永久性损坏。,二极管的伏安特性,Company Logo,二极管的主要参数,1.最大整流电流IFM 二极管允许通过的最大正向工作电流平均值。当实际电流超过该值时，二极管会因过热而损坏。 2.最高反向工作电压VRM 二极管允许承受的反向工作电压峰值。通常采用二极管反向击穿电压的一半或三分之一。 3.反向漏电流IR 规定的反向电压和环境温度下测得的二极管反向电流值。反向电流愈小，二极管的单向导电性愈好。,Company Logo,晶体三极管,Company Logo,晶体三极管的结构与分类,三极
5、管的核心是两个联系着的PN结，如图4-6b所示。它将三极管分成三个区域：发射区、基区和集电区。由这三个区各引出一个电极，分别称为发射极、基极和集电极，依次用字母E、B、C表示。集电区与基区交界处的PN结称为集电结，发射区与基区交界处的PN结称为发射结。,Company Logo,晶体三极管的结构与分类,Company Logo,晶体管的电流放大作用,1.晶体管的工作电压 晶体三极管的基本作用是放大电信号，工作时通常在它的发射结加正向电压，集电结加反向电压。如图4-7所示是两种结构的晶体三极管双电源接线图，两类三极管外部电路所接电源极性正好相反。图中加在基极和发射极之间的电压叫偏置电压，一般硅管
6、为0.50.8V，锗管为0.10.3V；加在集电极和发射极之间的电压一般是几伏到几十伏。,Company Logo,2.晶体管的电流放大作用 晶体管电流分配关系：发射极电流等于集电极电流与基极电流之和，即 IE=IC+IB 由于基极电流很小，可认为发射极电流与集电极电流近似相等，即 IEIC,晶体管的电流放大作用,Company Logo,2.晶体管的电流放大作用 (2)晶体管电流放大作用：当基极电流IB从0.01mA变为0.02mA时，集电极电流IC从0.56mA变为1.14mA，二者变化量之比为,晶体管的电流放大作用,Company Logo,交流: 直流: 一般情况下，同一只晶体管的 比
7、略小，但二者很接近。工程中统一用 表示，即,或,晶体管的电流放大作用,Company Logo,晶体管的工作状态,1.放大状态 晶体管处于放大状态的条件是发射结正偏，集电结反偏。如图4-9所示为NPN型晶体管放大状态电流、电压示意图。此时晶体管的集电极电流IC受基极电流IB的控制，具有电流放大作用，管内各极间电流关系为： IE=IC+IB 电位值分布: VC VB VE,Company Logo,2.饱和状态 晶体管处于饱和状态的条件是发射结正偏，集电结也正偏。如图4-10所示为NPN型晶体管饱和状态电流、电压示意图。此时晶体管的集电极电流IC不再随基极电流IB的增大而增大，IB已失去对IC的
8、控制，不具有电流放大作用。晶体管饱和时的VCE值称为饱和压降，记作VCES，硅管约为0.3V，锗管约为0.1V。 电位值分布：VB VC VE,晶体管的工作状态,Company Logo,3.截止状态 晶体管处于截止状态的条件是发射结反偏或两端电压为零。如图4-11所示为NPN型晶体管截止状态电流、电压示意图。处于截止状态的晶体管，各极电流IB、IC、IE都为零或极小，晶体管不具有电流放大作用。 电位值分布： VC VE VB,晶体管的工作状态,Company Logo,晶体管的主要参数,1.电流放大系数 电流放大系数是表征晶体管电流放大能力的参数。通常晶体管的值在20200之间，值太小，电流
9、放大作用差；值太大，工作性能不稳定，常用值在60100之间。 2.穿透电流ICEO 基极开路（IB0）时，集电极与发射极之间的反向电流称为穿透电流。 ICEO随温度的升高而增大，ICEO越小，晶体管的性能越稳定。硅管的ICEO比锗管小得多，所以硅管的温度稳定性比锗管好。 3.集电极最大允许电流ICM 晶体管正常工作时集电极所允许的最大电流。当集电极电流超过ICM时，晶体管的参数（如电流放大系数）将显著下降，并容易造成损坏。 4.集电极最大允许耗散功率PCM 晶体管最大允许平均功率。当晶体管集电结两端电压与通过电流的乘积超过此值时，晶体管会因过热而损坏。 5.反向击穿电压VCEO 基极开路时，集电极和发射极之间的最大允许电压。当电压超过此值时，晶体管将发生电击穿，若电击穿导致热击穿会损坏晶体管。,
