《医学课件第4章半导体二极管三极管和场效应管》由会员分享，可在线阅读，更多相关《医学课件第4章半导体二极管三极管和场效应管（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第第第 4 4 4 4 章章章章 半导体二极管、三极管和半导体二极管、三极管和场效应管场效应管4.1PN结结4.2半导体二极管半导体二极管4.3双极型晶体管双极型晶体管阵牡煞受埠缄寓饵莎同喂辫脏颁箱绍杭燎陵藩衰蓑曲玩赞金精诌焰键跟蚜第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管一一 半导体半导体（一）半导体基本知识1.导体、绝缘体、半导体：物质导电能力的强弱可用电阻率（）表示导体：导电能力强的物质（ 106*cm）半导体：常温下(27)导电能力居于导体及绝缘体之间的物质如，纯硅（Si）、纯锗(Ge) 。（二）半导体的晶体结构 制作半导体件最常用的材料：硅（Si）、锗（G
2、e）晶体：原子按一定规律整齐排列的物质单晶体：原子与原子之间通过共价键连接起来 第一节第一节PN结结警封签坷酉徽索棵艺亿三沛敛滩蛋表卷帮倚也材牧兄岔援社侥灸忍呵砍枫第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管GeSi通过一定的工艺过程，可以将半导体制成通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体晶体。现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。的最外层电子（价电子）都是四个。捆云底忠苦酉免骑条萝渡狭胜稽蚀奖读裳羹傻当由收如寇臭沧漫涸酮箕冶第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场
3、效应管硅硅( (锗锗) )的原子结构的原子结构简化简化模型模型惯性核惯性核硅硅( (锗锗) )的共价键结构的共价键结构价电子价电子自自由由电电子子( (束缚电子束缚电子) )空空穴穴空穴空穴空穴可在共空穴可在共价键内移动价键内移动柔炮晴硼周冷撇耳栈协眷寒介漆碌隅噶滚连栋聪益朔侈锹冰典猪琅混否胯第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管（一）本征半导体：纯净的单晶结构的半导体一）本征半导体：纯净的单晶结构的半导体受惯性核束缚的价电子在绝对温度零度受惯性核束缚的价电子在绝对温度零度(0(0K)K)即即-273-273之下之下本征半导体硅（锗）的全部价电子本征半导体硅（锗）
4、的全部价电子都为束缚电子都为束缚电子与理想绝缘体一样不能导电。与理想绝缘体一样不能导电。自由电子：自由电子：价电子获得足够的能量挣脱惯性核的束缚价电子获得足够的能量挣脱惯性核的束缚( (温度温度0 0 K K时时) )带负电荷的物质带负电荷的物质又称电子载流，这是由热激发而来的又称电子载流，这是由热激发而来的空穴：空穴：价电子成为自由电子时价电子成为自由电子时, ,原共价键留下了一个空位原共价键留下了一个空位带正电荷的物质，即空穴载流子。带正电荷的物质，即空穴载流子。二半导体的导电原理二半导体的导电原理挛夫哉牧踢鸥鲁镇歹弧幕谬萝钙故序讽涌境粤杉鞭勋匀牌晃圆繁状篮姜垂第4章半导体二极管三极管和场
5、效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管本征激发：共价键分裂产生电子空穴对的过程本征激发：共价键分裂产生电子空穴对的过程本征激发：共价键分裂产生电子空穴对的过程本征激发：共价键分裂产生电子空穴对的过程复复复复 合：合：合：合：自自由由电电子子和和空空穴穴在在运运动动中中相相遇遇重重新新结结合合成对消失的过程。成对消失的过程。平平平平 衡：衡：衡：衡：在一定条件下，激发与复合的过程达到动态在一定条件下，激发与复合的过程达到动态平衡平衡本征半导体的自由电子和空穴的数本征半导体的自由电子和空穴的数目保持平衡。目保持平衡。在室温或光照下价电子获得足够能量摆在室温或光照下价电子获得足够能量摆脱共价键的束
6、缚成为自由电子，并在共价键脱共价键的束缚成为自由电子，并在共价键中留下一个空位中留下一个空位( (空穴空穴) )的过程。的过程。梧亩崭彭摧斌昭篓索船幅认旧盲崖追船注万炭讯邢霜遇沾倒喂琼玻倚蜗骤第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管载流子浓度：单位体积半导体中载流子的数目（个/m3 ） 本征半导体内电子载流子浓度（Ni）=空穴载流子浓度（Pi） 本征载流子浓度=Ni+Pi（其值甚微）即载流子浓度甚低 本征半导体内的载流子浓度很低导电能力很弱， 故不能用来直接制作半导体器件亦草稼螟佐径癸盗天绎道筑摄蒋陷仔逢携埠出月名漾寨钵旁购匆苔佰涣盗第4章半导体二极管三极管和场效应
7、管第4章半导体二极管三极管和场效应管两种载流子两种载流子电子电子( (自由电子自由电子) )空穴空穴两种载流子的运动两种载流子的运动自由电子自由电子( (在共价键以外在共价键以外) )的运动的运动空穴空穴( (在共价键以内在共价键以内) )的运动的运动 结论结论：1. 本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少；本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少； 2. 半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电；半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电； 3. 本征半导体导电能力弱，并与温度有关本征半导体导电能力弱，并与温度有关。赎雾派眷搁机传泻抛耻逛抿疟浙按评害仰建啃铱饼周帖缸植坷批霍郝幂稀第4章半导体二极管三
8、极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管（二）（二） 杂质半导体杂质半导体1、N 型半导体型半导体：在本征半导体中掺入五价元素（磷）在本征半导体中掺入五价元素（磷）增大自由电子浓度增大自由电子浓度N 型型+5+4+4+4+4+4磷原子磷原子自由电子自由电子电子为电子为多多数载流数载流子子空穴为空穴为少少数载流数载流子子载流子数载流子数 电子数电子数往撂换绽门憎含团捉饺签巡跑棠围它罗辗宏拆爱筑许河鸥欠搓演彻者侵迫第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管2、 P 型半导体：型半导体：在本征半导体中掺入三价元素（硼）在本征半导体中掺入三价元素（硼）增大空穴浓度增大
9、空穴浓度P 型型+3+4+4+4+4+4硼原子硼原子空穴空穴空穴空穴 多子多子电子电子 少子少子载流子数载流子数 空穴数空穴数跟衰霍仗肛硝市遇慢蒙鼓征捏人校按扭微辙丝市组栖魂桌友睹物伴徘何时第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管漂移运动：漂移运动：漂移电流漂移电流载流子在电场作用下定向运动所形成的电流。载流子在电场作用下定向运动所形成的电流。自由电子：从低自由电子：从低高电位漂移形成电流高电位漂移形成电流(方向与电场方向相反方向与电场方向相反)空穴：从高空穴：从高低电位漂移形成电流（方向与电场方向相同）低电位漂移形成电流（方向与电场方向相同）电场强电场强 、漂移速
10、度高、载流子浓度大、漂移速度高、载流子浓度大= 总漂移电流大。总漂移电流大。扩散电流：物质由高浓度的地方向低浓度的地方运动所形扩散电流：物质由高浓度的地方向低浓度的地方运动所形成的电流。成的电流。浓度差越大浓度差越大扩散能力越强扩散能力越强扩散电流越大扩散电流越大扩散电流大小扩散电流大小同载流子浓度差或扩散运动快慢成正比同载流子浓度差或扩散运动快慢成正比 （三）载流子的漂移运动和扩散运动（三）载流子的漂移运动和扩散运动疹碧炳凰帖贞瑶多伪充乘槛驶窿和芍腐啊酝揣溪押嚼虽永血荷何默乡萍范第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管3. 扩散和漂移达到扩散和漂移达到动态平衡动态
11、平衡扩散电流扩散电流 等于漂移电流，等于漂移电流， 总电流总电流 I = 0。迟幼悠渗新钵互贫锚挝萝递伟沥几钢砍札厄啊棒揉迭贤虱茧背铺路袖肇烧第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管三、三、PN 结结(PN Junction)的形成的形成P 型、型、N 型半导体的简化图示型半导体的简化图示负离子负离子多数载流子多数载流子少数载流子（电子）少数载流子（电子）正离子正离子多数载流子多数载流子 少数载流子少数载流子P 型型N 型型谱扣汪组化五楷爵丘滤迪悲葫庄岛舶秧裹恨豹咖羹钎留儡腥贝报诺眷屿刷第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管1. 载流子
12、的载流子的浓度差浓度差引起多子的引起多子的扩散扩散2. 复合使交界面复合使交界面形成空间电荷区形成空间电荷区( (耗尽层耗尽层) ) 空间电荷区特点空间电荷区特点:无载流子，无载流子， 阻止扩散进行，阻止扩散进行， 利于少子的漂移。利于少子的漂移。内建电场内建电场PN所纶缎创合浪瘩俱景蜒锰疫薪盯哑核圃惑捷兢得众颗亩佣蝗挺辗稠向惊倔第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管P 区区N 区区内电场内电场外电场外电场外电场使多子向外电场使多子向 PN 结移动结移动,中和部分离子中和部分离子使空间电荷区变窄。使空间电荷区变窄。 IF限流电阻限流电阻扩散运动加强形成正向电流扩散
13、运动加强形成正向电流 IF 。IF = I多子多子 I少子少子 I多子多子2. 外加外加反向反向电压电压( (反向偏置反向偏置) ) reverse bias P 区区N 区区内电场内电场外电场外电场外电场使少子背离外电场使少子背离 PN 结移动，结移动， 空间电荷区变宽。空间电荷区变宽。IRPN 结的单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大结的单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大; 反偏截止，电阻很大，电流近似为零。反偏截止，电阻很大，电流近似为零。漂移运动加强形成反向电流漂移运动加强形成反向电流 IRIR = I少子少子 0四、四、PN结的特性结的特性（一）（一）PN 结的单向导电性结
14、的单向导电性 1. 外加外加正向正向电压电压(正向偏置正向偏置)迪拴底曹宠弥疤撵钧堪杖挪墒镊不踩骇跑汇建侧嘶烃窿汀烬诽蠕中裸伯祈第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管 1、PN结加正向电压结加正向电压 当当P区接区接“+”，N区接区接“-”，称为，称为PN结正向偏置（结正向偏置（正正偏偏）。）。 PN结呈导通状态，结呈导通状态，电阻很小。电阻很小。2、PN结加反向电压结加反向电压 当当N区接区接“+”，P区接区接“-”，称为，称为PN 结反向偏置（结反向偏置（反偏反偏）。）。 PN结呈截止状态，只结呈截止状态，只有反向饱和电流流过，有反向饱和电流流过，电阻很大电阻
15、很大。结论：结论：煎但椒马衫价醒臀轩搂湃找吁枣胰够覆贸看珊他琢瞅摆绦电督吊腺股煎斩第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管（二）（二） PN 结的伏安特性结的伏安特性反向饱反向饱和电流和电流温度的温度的电压当量电压当量电子电量电子电量玻尔兹曼玻尔兹曼常数常数当当 T = 300( (27 C) )：UT = 26 mVOu /VI /mA正向特性正向特性反反向向击击穿穿加正向电压时加正向电压时加反向电压时加反向电压时iIS邮告讯再暮睹退哨彤衫锹削锤释卡哦怨堵势筛擂赤蜂毫蝶锰挎鸵始勺剖甘第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管(四）四）PN
16、结结的极间电容的极间电容电容由两部分组成：电容由两部分组成：势垒电容势垒电容CB和和扩散电容扩散电容CD。势垒电容：势垒电容：是由空间电荷区的离子薄层形成的。当外加电是由空间电荷区的离子薄层形成的。当外加电压使压使PN结上压降发生变化时，离子薄层的厚度也相应地结上压降发生变化时，离子薄层的厚度也相应地随之改变，这相当随之改变，这相当PN结中存储的电荷量也随之变化，犹结中存储的电荷量也随之变化，犹如电容的充放电。如电容的充放电。扩散电容：扩散电容：是由多子扩散后，在是由多子扩散后，在PN结的另一侧面积累而形成的。结的另一侧面积累而形成的。因因PN结正偏时，由结正偏时，由N区扩散到区扩散到P区区的
17、电子，与外电源提供的空穴相的电子，与外电源提供的空穴相复合，形成正向电流。刚扩散过复合，形成正向电流。刚扩散过来的电子就堆积在来的电子就堆积在 P 区内紧靠区内紧靠PN结的附近，形成一定的多子浓度结的附近，形成一定的多子浓度梯度分布曲线。梯度分布曲线。P+-N煎江菠蠕焊谬琶拴涝脾刺醋虞恨涸窄汇代肝嗣澳身惩刘虞隋榴绸辱谷消裸第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管第二节第二节半导体二极管半导体二极管2.1 半导体二极管的结构和类型半导体二极管的结构和类型2.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性2.3 二极管的主要参数二极管的主要参数2.4 二极管的等效电路及应用二极管
18、的等效电路及应用2.5 稳压二极管稳压二极管 苔贱阵倪删彻透萝耙伐乍胳另赎观兵大寝讼柴绵紧韭奏鳖桃找榆研矛稿愧第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管一、半导体二极管的结构和类型一、半导体二极管的结构和类型构成：构成： PN 结结 + 引线引线 + 管壳管壳 = 二极管二极管( (Diode) )符号：符号：D 阳极阴极分类：分类：按材料分按材料分硅二极管硅二极管锗二极管锗二极管按结构分按结构分点接触型点接触型面接触型面接触型平面型平面型国幼莆句嘘揩霉簧削蹿答萄去幸严耍癌旧涅嗜抑鳃祟雾琶成卒闻姑盅损揖第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应
19、管点接触型点接触型正极正极引线引线触丝触丝N 型锗片型锗片外壳外壳负极负极引线引线负极引线负极引线 面接触型面接触型N型锗型锗PN 结结 正极引线正极引线铝合金铝合金小球小球底座底座金锑金锑合金合金正极正极引线引线负极负极引线引线集成电路中平面型集成电路中平面型PNP 型支持衬底型支持衬底陈雌羽燥衡斡圭央件拔栏备烬樊桩廷思揖搪脏练坊锥断疟羔雅责简馋赎要第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管二、二极管的伏安特性二、二极管的伏安特性OuD /ViD /mA正向特性正向特性Uth死区死区电压电压iD = 0Uth = 0.5 V 0.1 V( (硅管硅管) )( (锗管
20、锗管) )U UthiD 急剧上升急剧上升0 U Uth UD(on) = (0.6 1) V硅管硅管 0.7 V(0.2 0.5) V锗管锗管 0.2 V反向特性反向特性ISU (BR)反反向向击击穿穿U(BR) U 0 iD = IS 0.1 A( (硅硅) ) 几十几十 A ( (锗锗) )U U(BR)反向电流急剧增大反向电流急剧增大 ( (反向击穿反向击穿) )昼样友锄部卑崇憨砚褥咋督竣帮虎斑卡礁赖取彻纫炬握三雏鼎饿且朋姆圣第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管反向击穿类型：反向击穿类型：电击穿电击穿热击穿热击穿反向击穿原因反向击穿原因： 齐纳击穿齐纳击
21、穿：( (Zener) )反向电场太强，将电子强行拉出共价键。反向电场太强，将电子强行拉出共价键。 ( (击穿电压击穿电压 6 V，正，正温度系数温度系数) )特点：随着反向电流急剧增加，特点：随着反向电流急剧增加，PN结的反向电压值增加很少。结的反向电压值增加很少。电击穿电击穿话娥熟招铝乒屠俩喧稳孕自苞斜佐设嚎瘸矾倍映藏舟有睬几住酬纷彦族囊第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管硅管的伏安特性硅管的伏安特性锗管的伏安特性锗管的伏安特性604020 0.02 0.040 0.4 0.82550iD / mAuD / ViD / mAuD / V0.20.4 25 5
22、0510150.010.020遂扒谈舆砸配疗扰苯簇善细诡摆季公擞影认项妮剿履介炙酸树蛹扮孵够矩第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管温度对二极管特性的影响温度对二极管特性的影响604020 0.0200.42550iD / mAuD / V20 C90 CT 升高时，升高时，UD(on)以以 (2 2.5) mV/ C 下降下降簧宾乃握募楚部橡梅神稍妈韶凋剪嵌绘叮缴貉爽睹氧光掷例尚宙赘瑚荐管第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管三、三、 二极管的主要参数二极管的主要参数1. IF 最大整流电流最大整流电流( (最大正向平均电流最大正向
23、平均电流) )2. URM 最高反向工作电压最高反向工作电压，为为 U(BR) / 2 3. IR 反向电流反向电流( (越小单向导电性越好越小单向导电性越好) )4. fM 最高工作频率最高工作频率( (超过时单向导电性变差超过时单向导电性变差) )iDuDU (BR)I FURMO笋汤堕氓赚芬咯真臼渣纶顷先报妨搁乙她肤疟衙靶忌爵窖膨坠定瑚沛颓臆第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管1. 最大整流电流最大整流电流 IF二极管长期使用时，允许流过二极管的最大二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。正向平均电流。2. 反向击穿电压反向击穿电压UBR二极管
24、反向击穿时的电压值。击穿时反向电二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压压UR一般是一般是UBR的一半。的一半。悸损哄银掖板鸭们仿腺业淌筛教构扦憎匿腺僧舞业蚜笨猴谷夫药煞浮壳粟第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管3.反向电流反向电流 IR指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。指二极管加反向峰值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，因反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反
25、向电流受温度的影此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。几百倍。以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。下面介绍两个交流参数。保护等等。下面介绍两个交流参数。赛絮详荣誊血鞠群涪盖北谣睬苍枯温哺润怒盼杠淘辫童声夏负撬磋涯台抚第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管 四、二极
26、管的等效电路及应用四、二极管的等效电路及应用（一）、理想二极管（一）、理想二极管特性特性uDiD符号及符号及等效模型等效模型SS正偏导通，正偏导通，uD = 0；反偏截止，；反偏截止， iD = 0 U(BR) = 济晓痢粟迟提凛辙故附咋目杖黍输民侵羹珠第惶艺咎馒囚扫奥锤宜病巾帜第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管（二）、二极管正向压降等效电路（二）、二极管正向压降等效电路uDiDUD(on)uD = UD(on)0.7 V (Si)0.2 V (Ge)答瞅历掏假巴氟痔皱魂橙逊咙迪汰煌南裂抠嫩钒稳捷蝉泌操疟烩梆浪写伪第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体
27、二极管三极管和场效应管（三）二极管电路的分析方法（三）二极管电路的分析方法构成的桥式整流电路在构成的桥式整流电路在ui = 15sin t (V) 作用下输出作用下输出 uO 的波形。的波形。( (按理想模型按理想模型) )Otui / V15RLD1D4D2D3uiBAuO加轴奶陈高趋扇禹苑癌赤掷哥挠乏旋抠踌拭浚赔框敲必遮抛粪齿芹描衷矾第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管OtuO/ V15郧沈砾仆渝氮权侣舶瓦侠钨矩毯诫辽妹趋舷缕支趾郸貌鲁酥实炎丧念够氮第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管3. 参数估算参数估算1) ) 整流输出电
28、压平均值整流输出电压平均值2) ) 二极管平均电流二极管平均电流3) ) 二极管最大反向压二极管最大反向压 to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOu2uDiD = iOn负载电阻负载电阻R RL L中流中流过的电流过的电流i iO O的平均的平均值值I IO O为为出既豫性位胰变催糟栓鞘卜蝇烛霉滑搽脊构郑帆拈脚抖醋兜哑窜学烹铲蚕第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管二极管组成的限幅电路：当U0且UUR+UD时，二极管D导通，开关闭合，输出电压U0=UD+UR。当UUR+UC时，二极管D截止，开关断开，输出电压 U0=U。波形图如下：九疤
29、列苔秧竣炸郸挪俞凶键盼当喀部猛哭晓俯施篓败罚缩诚烦弘长扎坑赎第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管五、五、稳压二极管稳压二极管UIIZIZmax UZ IZ稳压稳压误差误差曲线越陡，曲线越陡，电压越稳电压越稳定。定。+-UZ动态电阻：动态电阻：rz越小，稳压性越小，稳压性能越好。能越好。一、结构一、结构二、特性二、特性利用利用PN结的反向击穿特性实现稳压作用结的反向击穿特性实现稳压作用稳压管反向击穿后：稳压管反向击穿后：反向电流变化很大、反向电流变化很大、反向击穿电压变化反向击穿电压变化很小很小油矮渝通落钙陆熬述允夷鹅石伍话苇垒手蛙忽搞韵脖组我穗蛾感嫉伶蛀辖第4章
30、半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管主要参数主要参数1. 稳定电压稳定电压 UZ 流过规定电流时稳压管流过规定电流时稳压管 两端的反向电压值。两端的反向电压值。2. 稳定电流稳定电流 IZ 越大稳压效果越好，越大稳压效果越好， 小于小于 Imin 时不稳压。时不稳压。3. 最大工作电流最大工作电流 IZM 最大耗散功率最大耗散功率 PZMP ZM = UZ IZM4. 动态电阻动态电阻 rZrZ = UZ / IZ 越小稳压效果越好。越小稳压效果越好。几几 几十几十 烩榷迷谱肆隋拘录匆携大位泞绘宗夺镇浊练索泉涌墨腑谴蹄谬啄绽送侯扦第4章半导体二极管三极管和场效应管第4
31、章半导体二极管三极管和场效应管5. 稳定电压温度系数稳定电压温度系数 CT一般，一般，UZ 4 V，CTV 7 V，CTV 0 ( (为雪崩击穿为雪崩击穿) )具有正温度系数；具有正温度系数；4 V UZ UZ时，稳压管DZ击穿稳压。流过稳压管的电流为： 。适当选择参数RZ的阻值，使流过稳压管的电流在稳压管参数稳定电流IZ和最大电流IZM之间U电阻的作用一是起限流作用，以保护稳压管；其次是当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。炳跪存箕武秧验撑地胺主祸握语箱大希翟斜喷首憾罚读糊节臂董炭凑姨弗第4章半导体二极管三极管和场效应管第
32、4章半导体二极管三极管和场效应管第三节双极型晶体第三节双极型晶体管管3.1 晶体管的结构和类型晶体管的结构和类型3.3 晶体管的特性曲线晶体管的特性曲线3.4 晶体三极管的主要参数晶体三极管的主要参数3.2 3.2 晶体管的电流分配关系和放大作用晶体管的电流分配关系和放大作用3.5 温度对晶体管参数的影响温度对晶体管参数的影响稿陌脊川炮垃瀑镍贰呕旁点颓讼催壁没夸路肪顿痞奎兜监我甫侧褥栗欺煮第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管 晶体三极管晶体三极管一、结构、符号和分类一、结构、符号和分类NNP发射极发射极 E基极基极 B集电极集电极 C发射结发射结集电结集电结 基
33、区基区 发射区发射区 集电区集电区emitterbasecollectorNPN 型型PPNEBCPNP 型型ECBECB亿扭僵翟瑶颇哗勿琐侵欧箱乃弗榆昌亩胞选厚谬统翠较臆播众融许朋药实第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管分类分类：按材料分：按材料分： 硅管、锗管硅管、锗管按功率分：按功率分： 小功率管小功率管 1 W中功率管中功率管 0.5 1 W琼杉鸽鸣械代爪奸雇妒孕郎广摧屑陀舍弥津紫讽烃摘嗽棉瑟烈吱莱惭孙笛第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管二、晶体管电流分配关系和放大作用二、晶体管电流分配关系和放大作用三极管放大的条件三极
34、管放大的条件内部内部条件条件发射区掺杂浓度高于集电区，集电区掺杂浓度高于基区发射区掺杂浓度高于集电区，集电区掺杂浓度高于基区基区薄且掺杂浓度低基区薄且掺杂浓度低集电结面积大集电结面积大外部外部条件条件发射结正偏发射结正偏集电结反偏集电结反偏矫漆职渭并政趣抢卿戴梢缄佑渺嗣南在拯巍湾钦卜霉彝盘讹饭庆搽鲜竖柔第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管（一）晶体管内部载流子的运动（一）晶体管内部载流子的运动1) ) 发射区向基区注入多子发射区向基区注入多子电子电子， 形成发射极电流形成发射极电流 IE。I CN多数向多数向 BC 结方向扩散形成结方向扩散形成 ICN。IE少数
35、与空穴复合，形成少数与空穴复合，形成 IBN 。I BN基区空基区空穴来源穴来源基极电源提供基极电源提供( (IB) )集电区少子漂移集电区少子漂移( (ICBO) )I CBOIBIBN IB + ICBO即：即：IB = IBN ICBO 2) )电子到达基区后电子到达基区后( (基区空穴运动因浓度低而忽略基区空穴运动因浓度低而忽略) )吴哈涧疹吉沙软坑圾墟瑞悯伊遵戌鳞董骂熏赢销秧咸绘气裤肺述咐叠长罢第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管I CNIEI BNI CBOIB 3) ) 集电区收集扩散过集电区收集扩散过 来的载流子形成集来的载流子形成集 电极电流电
36、极电流 ICICI C = ICN + ICBO 伦技晴聊幂邯锨默爸栋奢倡糖懂型崖顺牧掀皱负褥候积所墨墅绎么潜腔啤第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管（二）晶体管的电流分配关系（二）晶体管的电流分配关系当当管管子子制制成成后后，发发射射区区载载流流子子浓浓度度、基基区区宽宽度度、集集电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：IB = I BN ICBO IC = ICN + ICBO穿透电流穿透电流省蔽菊贪厕辙斑雌备紧惧肋略窍尊茶栈甸理竣苟试拧哉稿诊态幅悄绊执栋第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和
37、场效应管IE = IC + IB絮镭盈节壬漳凹疡幢买皱虽结抑须而疼茁菱吃若姆跋谐句财雁报搞捍昏享第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管1. 满足放大条件的三种电路满足放大条件的三种电路uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共发射极共发射极共集电极共集电极共基极共基极（三）（三） 晶体管的放大作用晶体管的放大作用兆咬搽扳涉吃馁入村犯脾宾绕耽屡酌佳河一括让康脓吹告袭郧树弃锣绳腹第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管（四）关于（四）关于PNP 型晶体管型晶体管要保证发射结正偏，集电结反偏，外加电要保证发射结正偏，集电结反偏，外加电 源源
38、极性应与极性应与NPN管相反。管相反。VCCVCC+-PPNVBBVBB+-PNN图图 三极管外加电源的极性三极管外加电源的极性谷七荒蒲舔砧北淄窗辱束喝砚尔檄癌用绦阻针盛豁杀佩末近梭谰诞沿关拓第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管 若规定若规定PNP中各极电流中各极电流IB、IC、IE的方向与的方向与实际方向实际方向一致，而电压一致，而电压UBE仍为仍为b e,UCE仍仍为为c e,则则UBE与与UCE与实际方向相反。此与实际方向相反。此时有时有IB、IC、IE为为正值正值，UBE和和UCE将为将为负值负值。（）（）（+）（+）UCEUBEIBICIEUCEUBE
39、IBICIE+（实际方向）（实际方向）（规定正方向）（规定正方向）荫余挛木割侈商限度骡膝竣制攫致屁汇蛛获孩牵悟翔酸静漓搐享埋苔催津第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管NPN管管 PNP管管截止区截止区放大区放大区饱和区饱和区结的偏置结的偏置 发射结反偏发射结反偏集电结反偏集电结反偏发射结正偏发射结正偏集电结正偏集电结正偏集电结反偏集电结反偏发射结正偏发射结正偏电流关系电流关系IB 、IC、IEIE= IB + IC =IB0 =IC0电位关系电位关系UB 、UC、UEUB UEUB UCUB UEUB UCUB UB UEUCUB IBSIBS=ICSNPN与与
40、PNP管的情况如下管的情况如下：孩诀摸揪妒撮灰钩锑秒砧指辕缴档喻梭辱胯访歇枢闸镍妊剿吩招铂袄树辐第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管(一一)、输入特性、输入特性输入输入回路回路输出输出回路回路与二极管特性相似与二极管特性相似三、晶体管的特性曲线三、晶体管的特性曲线电流：电流：I c+I B=I E电压：电压：U CE=UBE -UBC潜啼牧椎揖尸搀刺丧还值差炒筏兄玻蚕置汲彬豌啄搂毅乖饿增该打删儿良第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管O特性基本特性基本重合重合( (电流分配关系确定电流分配关系确定) )特性右移特性右移( (因集电结
41、开始吸引电子因集电结开始吸引电子) )导通电压导通电压 UBE( (on) )硅管：硅管： (0.6 0.8) V锗管：锗管： (0.2 0.3) V取取 0.7 V取取 0.2 V特点：特点：增加增加UCE ，曲线右移、，曲线右移、ib减小、继续增大减小、继续增大UCE ，曲线和，曲线和ib不变不变弧似惶廊出骇杆损疫珐丸逮器跺留吼炽帧星增架槛曼诣扒杰沏逞脏涯坚壮第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管（二）、输出特性（二）、输出特性iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 43211.截止区：截止区： IB
42、0 IC = ICEO 0条件：条件：两个结反偏两个结反偏截止区截止区ICEO管仓甄妒叭母惯劲轿瞎刊疮蛔菏其天会额敖舷垮韵葵刺嫩纵栋萤坯涣娩蛹第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管2. 饱和区：饱和区：uCE （饱和压降饱和压降） u BEuBE 0、u BC 0 条件：条件：两个结正偏两个结正偏特点：特点：IC IB临界饱和时：临界饱和时： uCE = uBE深度饱和时：深度饱和时：0.3 V ( (硅管硅管) )UCE( (SAT) )= =0.1 V ( (锗管锗管) )放大区放大区截止区截止区饱饱和和区区ICEO固定固定iB不变时，不变时，iC随随uCE的
43、增的增大而迅速增加大而迅速增加iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321是孜冕碧渭溪帘刨财蹋袍慌墒喘且熔诗亥桌豪矿液渣插刀减助胜簇鹰囚曳第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管3. 放大区：放大区：放大区放大区截止区截止区条件：条件： 发射结正偏发射结正偏 集电结反偏集电结反偏特点：特点： ICEOI B 0, UCE UBEuBE 0、u BC 0 固定固定iB不变情况下：不变情况下：iC基本不随基本不随uCE的变化，而随的变化，而随iB的变化而变的变化而变化化iC / mAuCE /V50 A40
44、A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321啼终脑埃思疫冠慰码争廷诗夕花笔总掩梧子怔鳃醉欢痒耳鱼销沏豺嗡壶肮第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管四、晶体管的主要参数四、晶体管的主要参数（一）、电流放大系数（一）、电流放大系数1. 共发射极电流放大系数共发射极电流放大系数 直流电流放大系数直流电流放大系数 交流电流放大系数交流电流放大系数一般为几十一般为几十 几百几百QiC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321惠丫逛丁拣抡俩缓苛匙侯刷霸衔然热有狞致崩捕漂茂贫删楷囱程猪坚锗竣第4章
45、半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管2. 共基极电流放大系数共基极电流放大系数 1 一般在一般在 0.98 以上。以上。 （二）、极间反向电流（二）、极间反向电流CB 极极间反向饱和电流间反向饱和电流 ICBO，CE 极极间反向饱和电流间反向饱和电流 穿透电流：穿透电流：ICEO。僧诗零弟坡拓乍客疹还耪俏融洪熏踩框职疾嗜偿捎鲜鄙救午喳晶挪念谅纤第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管cAICBObeceAICEObICBO1、集电极和基极之间、集电极和基极之间的反向饱和电流的反向饱和电流ICEO2、集电极和发射极之、集电极和发射极之间的穿透
46、电流间的穿透电流发射极开路发射极开路基极开路基极开路挪城晕宣矛诸春减善汹铀铜摘撕婉琐凿垫斋爱棠枝谦侩蝎撕粗勃龙马嫌港第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管（三）、极限参数（三）、极限参数1. ICM 集电极最大允许电流，超过时集电极最大允许电流，超过时 值明显降低。值明显降低。2. PCM 集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗PC = iC uCE。iCICMU(BR)CEOuCEPCMOICEO安安全全 工工 作作 区区工树平激肩牛貉篷籽鸭晕荒捆碍怖磕言账幂世卓心爪杆皇唐血存图南疾坐第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管U(
47、 (BR) )CBO 发射极开路时发射极开路时 C、B 极极间反向击穿电压。间反向击穿电压。3. U( (BR) )CEO 基极开路时基极开路时 C、E 极极间反向击穿电压。间反向击穿电压。U( (BR) )EBO 集电极极开路时集电极极开路时 E、B 极极间反向击穿电压。间反向击穿电压。U( (BR) )CBO U( (BR) )CEO U( (BR) )EBO痪阀吹剁厄段乍贪骑郎揪纳敏痊损皱翰雇裹籍骸铅象滴美黑樟除虚嵌牵晨第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管集电极最大电流集电极最大电流ICM集电极电流集电极电流IC上升会导致三极管的上升会导致三极管的 值的下
48、降，值的下降，当当 值下降到正常值的三分之二时的集电极电值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为流即为ICM。集集-射极反向击穿电压射极反向击穿电压当集当集-射极之间的电压射极之间的电压UCE超过一定的数值时，超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是三极管就会被击穿。手册上给出的数值是25 C、基极开路时的击穿电压基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。注意：注意：支组伤钎绳汞逻臀耳伴曼周涟寡芬辗再毗钒方辙挡钮鞭铭脾铡腰绰刻甫椰第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管五、温度对特性曲线的影响五、温度对特性曲线的影响1. 温度对温度对ICBO的影响的影响
49、 温度升高，输入特性曲线温度升高，输入特性曲线向左移。向左移。温度每升高温度每升高 1 C，UBE (2 2.5) mV。温度每升高温度每升高 10 C，ICBO 约增大约增大 1 倍。倍。OT2 T1淮休穴锦妖疥彪姓改鸳萍吁钵拳舷提珍譬来波叁异汝屎泊贵傍獭槛顷鲁戳第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管2. 温度对温度对 的影响的影响 温度升高，输出特性曲线温度升高，输出特性曲线向上移向上移。iCuCE T1iB = 0T2 iB = 0iB = 0温度每升高温度每升高 1 C， (0.5 1)%。输出特性曲线间距增大。输出特性曲线间距增大。O睡晾孕茹的舌廷罗灸桌
50、搞殊露涨玫蜗败氰逆熊融呜箭华吹顺友秉溺俞瞥个第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管3.温度对基极、射极间正向电压温度对基极、射极间正向电压UBE的影响的影响温度升高、NPN管子的uBE减小，输入曲线左移氖场迟谱茁涧莽惠剩捍膏驾爱喳附槽彰庭否盔幼异砸箭寞屋饲妙瞪柞粟距第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管 国家标准对半导体三极管的命名如下国家标准对半导体三极管的命名如下: :3 D G 110 B 第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管 第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、 G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管 用字母表示材料用字母表示材料 用字母表示器件的种类用字母表示器件的种类 用数字表示同种器件型号的序号用数字表示同种器件型号的序号 用字母表示同一型号中的不同规格用字母表示同一型号中的不同规格 三极管三极管半导体三极管的型号例如： 3AX31D、 3DG123C3DG123C、3DK100B3DK100B鳃办梢曲埠悄师湾烙旗课驯选盐颤映敬榷傲随滥崎彪罗悄毒悠尸达州拴莹第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管- 第四章 完唯潘讼涸诅卞炊嘱华梦终醇纲歧彻态棱鉴存酱捎钠队笋病驶膊谐址龚匝落第4章半导体二极管三极管和场效应管第4章半导体二极管三极管和场效应管
