《第章二极管和晶体管ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第章二极管和晶体管ppt课件（74页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第1414章章 二极管和晶体管二极管和晶体管14.314.3二极管二极管二极管二极管14.414.4稳压二极管稳压二极管稳压二极管稳压二极管14.514.5晶体管晶体管晶体管晶体管14.2PN14.2PN结及其单向导电性结及其单向导电性结及其单向导电性结及其单向导电性14.114.1半导体的导电特性半导体的导电特性半导体的导电特性半导体的导电特性14.614.6光电器件光电器件光电器件光电器件第第1414章章 二极管和晶体管二极管和晶体管本章要求：本章要求：本章要求：本章要求：一、了解半导体的导电特性，本征半导体和杂质半导体中自一、了解半导体的导电特性，本征半导体和杂质半导体中自一、了解半导
2、体的导电特性，本征半导体和杂质半导体中自一、了解半导体的导电特性，本征半导体和杂质半导体中自 由电子和空穴的产生过程和数量差异及温度对半导体器由电子和空穴的产生过程和数量差异及温度对半导体器由电子和空穴的产生过程和数量差异及温度对半导体器由电子和空穴的产生过程和数量差异及温度对半导体器 件稳定性的影响。件稳定性的影响。件稳定性的影响。件稳定性的影响。二、了解二、了解二、了解二、了解PNPNPNPN结及其单向导电性。结及其单向导电性。结及其单向导电性。结及其单向导电性。三、了解二极管的结构和类型，理解二极管的伏安特性和主三、了解二极管的结构和类型，理解二极管的伏安特性和主三、了解二极管的结构和类
3、型，理解二极管的伏安特性和主三、了解二极管的结构和类型，理解二极管的伏安特性和主 要参数的意义，并对重要参数有数量级的概念。要参数的意义，并对重要参数有数量级的概念。要参数的意义，并对重要参数有数量级的概念。要参数的意义，并对重要参数有数量级的概念。四、了解稳压二极管的结构和伏安特性，会用稳压二极管组四、了解稳压二极管的结构和伏安特性，会用稳压二极管组四、了解稳压二极管的结构和伏安特性，会用稳压二极管组四、了解稳压二极管的结构和伏安特性，会用稳压二极管组 成稳压电路。成稳压电路。成稳压电路。成稳压电路。五、熟悉晶体管的内部结构和电流放大原理，理解其伏安特五、熟悉晶体管的内部结构和电流放大原理，
4、理解其伏安特五、熟悉晶体管的内部结构和电流放大原理，理解其伏安特五、熟悉晶体管的内部结构和电流放大原理，理解其伏安特 性曲线和主要参数的意义，熟悉晶体管在放大区、截止性曲线和主要参数的意义，熟悉晶体管在放大区、截止性曲线和主要参数的意义，熟悉晶体管在放大区、截止性曲线和主要参数的意义，熟悉晶体管在放大区、截止 区和饱和区工作时所需的外部条件。区和饱和区工作时所需的外部条件。区和饱和区工作时所需的外部条件。区和饱和区工作时所需的外部条件。六、了解常用光电器件的工作原理。六、了解常用光电器件的工作原理。六、了解常用光电器件的工作原理。六、了解常用光电器件的工作原理。 学会用工程观点分析问题，就是根
5、据实际情况，对学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，对学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，对学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似，以器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似，以器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似，以器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。便用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。便用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。便用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。 对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，就对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，就对电
6、路进行分析计算时，只要能满足技术指标，就对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，就不要过分追究精确的数值。不要过分追究精确的数值。不要过分追究精确的数值。不要过分追究精确的数值。 器件是非线性的器件是非线性的器件是非线性的器件是非线性的, , , ,特性有分散性、特性有分散性、特性有分散性、特性有分散性、RC RC RC RC 的值有误差、的值有误差、的值有误差、的值有误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。 对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正对于元
7、器件，重点放在特性、参数、技术指标和正对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件的目确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件的目确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件的目确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件的目的在于应用。的在于应用。的在于应用。的在于应用。14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性半导体半导体导体导体导体导体 自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一自然界中很容易导电的物质称为导体
8、，金属一 般都是导体。般都是导体。般都是导体。般都是导体。绝缘体绝缘体绝缘体绝缘体 有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡胶、有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡胶、有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡胶、有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡胶、 陶瓷、塑料和石英。陶瓷、塑料和石英。陶瓷、塑料和石英。陶瓷、塑料和石英。半导体半导体半导体半导体 导电能力处于导体和绝缘体之间的物质，称为导电能力处于导体和绝缘体之间的物质，称为导电能力处于导体和绝缘体之间的物质，称为导电能力处于导体和绝缘体之间的物质，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。
9、半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。半导体器件优点半导体器件优点半导体器件优点半导体器件优点：体积小、重量轻、输入功率小、功率：体积小、重量轻、输入功率小、功率：体积小、重量轻、输入功率小、功率：体积小、重量轻、输入功率小、功率转换效率高等。转换效率高等。转换效率高等。转换效率高等。14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性半导体的导电特性：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，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻可做成温度敏感元件，如热敏电
10、阻) ) ) )。掺杂性掺杂性掺杂性掺杂性：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能力明显改变能力明显改变 ( ( ( (可做成各种不同用途的半导体器件，如二可做成各种不同用途的半导体器件，如二可做成各种不同用途的半导体器件，如二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）。极管、三极管和晶闸管等）。极管、三极管和晶闸管等）。极管、三极管和晶闸管等）。光敏性：光敏性：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，导电能力明显变化当受到光照时
11、，导电能力明显变化当受到光照时，导电能力明显变化 ( ( ( (可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光 敏二极管、光敏三极管等敏二极管、光敏三极管等敏二极管、光敏三极管等敏二极管、光敏三极管等) ) ) )。热敏性：热敏性：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14.1.1 14.1.1 本征半导体本征半导体 完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为
12、完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本本本本征半导体。征半导体。征半导体。征半导体。晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构硅单晶中的共价健结构共价健共价健共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为共价键中的两个电子，称为价电子价电子价电子价电子。SiSiSiSi价电子价电子SiSiSiSi价电子价电子 价电子在获得一定能量价电子在获得一定能量价电子在获得一定能量价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，（温度升高或受光照）
13、后，（温度升高或受光照）后，（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成即可挣脱原子核的束缚，成即可挣脱原子核的束缚，成即可挣脱原子核的束缚，成为为为为自由电子自由电子自由电子自由电子（带负电），同（带负电），同（带负电），同（带负电），同时共价键中留下一个空位，时共价键中留下一个空位，时共价键中留下一个空位，时共价键中留下一个空位，称为称为称为称为空穴空穴空穴空穴（带正电）。（带正电）。（带正电）。（带正电）。本征半导体的导电机理：本征半导体的导电机理：本征半导体的导电机理：本征半导体的导电机理： 这一现象称为本征激发。这一现象称为本征激发。空穴空穴 温度愈高，晶体中产生温度愈高，晶体中
14、产生温度愈高，晶体中产生温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。的自由电子便愈多。的自由电子便愈多。的自由电子便愈多。自由电子自由电子 在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。当于空穴的运动（
15、相当于正电荷的移动）。动画动画2 2动画动画1 1此时整个此时整个晶体带电晶体带电吗？为什吗？为什么？么？本征半导体的导电机理：本征半导体的导电机理：本征半导体的导电机理：本征半导体的导电机理： 当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流：两部分电流：两部分电流：两部分电流：(1)(1)(1)(1)自由电子作定向运动自由电子作定向运动自由电子作定向运动自由电子作定向运动 电子电流电子电流电子电流电子电流 (2)(2)(2)(2)价电子递补空穴价电子递补空穴价电
16、子递补空穴价电子递补空穴 空穴电流空穴电流空穴电流空穴电流注意：注意：注意：注意：(1) (1) (1) (1) 本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少, , , , 其导电性能很差；其导电性能很差；其导电性能很差；其导电性能很差；(2) (2) (2) (2) 温度愈高，载流子的数目愈多温度愈高，载流子的数目愈多温度愈高，载流子的数目愈多温度愈高，载流子的数目愈多, , , ,半导体的导电性能半导体的导电性能半导体的导电性能半导体的导电性能也就愈好。也就愈好。也就愈好。也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对
17、半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。 自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。 自由电子和自由电子和自由电子和自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。空穴成对地产生的同时，又不断复合。空穴成对地产生的同时，又不断复合。空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一
18、定的数目。导体中载流子便维持一定的数目。导体中载流子便维持一定的数目。导体中载流子便维持一定的数目。14.1.2 N14.1.2 N型半导体和型半导体和P P型半导体型半导体 掺杂后自由电子数目掺杂后自由电子数目掺杂后自由电子数目掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电大量增加，自由电子导电大量增加，自由电子导电大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体电方式，称为电子半导体电方式，称为电子半导体电方式，称为电子半导体或或或或N N N N型半导体。型半导体。型半导体。型半导体。掺入五价元素掺入五价元素掺
19、入五价元素掺入五价元素SiSiSiSip+多余多余电子电子磷原子磷原子在常温下即可变在常温下即可变为自由电子为自由电子失去一个失去一个电子变为电子变为正离子正离子 在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）, , , ,形形形形成杂质半导体。成杂质半导体。成杂质半导体。成杂质半导体。 在在在在 N N N N 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中自由电子自由电子自由电子自由电子是多数载流子，空穴是少数载流是多数载流子，空穴是少数载流是多数载流子，空穴是少数载流是多数载流子，
20、空穴是少数载流子。子。子。子。14.1.2 N14.1.2 N型半导体和型半导体和P P型半导体型半导体 掺杂后空穴数目大掺杂后空穴数目大掺杂后空穴数目大掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为量增加，空穴导电成为量增加，空穴导电成为量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电这种半导体的主要导电这种半导体的主要导电这种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体方式，称为空穴半导体方式，称为空穴半导体方式，称为空穴半导体或或或或P P P P型半导体。型半导体。型半导体。型半导体。掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素掺入三价元素 Si Si Si Si 在在在在P P P P型半导体中型半导体中型半导体中型
21、半导体中空穴是多空穴是多空穴是多空穴是多数载流子，自由电子是少数载数载流子，自由电子是少数载数载流子，自由电子是少数载数载流子，自由电子是少数载流子。流子。流子。流子。B硼原子硼原子接受一个接受一个接受一个接受一个电子变为电子变为电子变为电子变为负离子负离子负离子负离子空穴空穴注意：注意：注意：注意：无论无论无论无论N N N N型或型或型或型或P P P P型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。小小 结结2. N2. N型半导体：电子是多子，其中大部分是掺杂提供型半导体：电子是多子，其中大部分是
22、掺杂提供的电子；空穴是少子，少子的迁移也能形成电流，的电子；空穴是少子，少子的迁移也能形成电流，由于数量的关系，起导电作用的主要是多子由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近近似认为多子与杂质浓度相等。似认为多子与杂质浓度相等。3. P3. P型半导体中空穴是多子，电子是少子型半导体中空穴是多子，电子是少子。1.1.本征半导体中受激发（热激发即本征激发）产本征半导体中受激发（热激发即本征激发）产生的电子和空穴成对出现，数量很少。生的电子和空穴成对出现，数量很少。4. 4. 杂质半导体：多子数（多子浓度）主要由掺杂浓杂质半导体：多子数（多子浓度）主要由掺杂浓 度决定，受温度影响较小；而少子（少
23、子浓度）度决定，受温度影响较小；而少子（少子浓度） 主要由本征激发决定，所以受温度影响较大。主要由本征激发决定，所以受温度影响较大。1.1.在杂质半导体中多子的数量主要与在杂质半导体中多子的数量主要与在杂质半导体中多子的数量主要与在杂质半导体中多子的数量主要与 （a.a.掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度温度温度温度）有关。）有关。）有关。）有关。2.2.在杂质半导体中少子的数量主要与在杂质半导体中少子的数量主要与在杂质半导体中少子的数量主要与在杂质半导体中少子的数量主要与（a.a.掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度温度温度温度）有关。）有关。）有关。）有关
24、。3.3.当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量（a.a.减少、减少、减少、减少、b.b.不变、不变、不变、不变、c.c.增多增多增多增多）。）。）。）。a ab bc c4.4.在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，PP型半导体中的电流型半导体中的电流型半导体中的电流型半导体中的电流主要是主要是主要是主要是 ，NN型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是。 （a.a.电子电流、电子电流、电子电流、电子电流、b.b.空穴电流空穴电流空穴电流空穴电流
25、） b ba a14.2 PN14.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性14.2.1 PN14.2.1 PN结的形成结的形成多子的扩散运动多子的扩散运动内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差P P P P型半导体型半导体型半导体型半导体N N N N 型半导体型半导体型半导体型半导体 内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电动越强，而漂移使空间电动越强，而漂移使空间电动越强，而漂移使空间电荷区变薄。荷区变薄。荷区变薄。荷区变薄。空间电荷区也称空间电荷区也称PNPN结。结。 扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移扩散和漂移这一对相反
26、的运这一对相反的运这一对相反的运这一对相反的运动最终达到动态动最终达到动态动最终达到动态动最终达到动态平衡，空间电荷平衡，空间电荷平衡，空间电荷平衡，空间电荷区的厚度固定不区的厚度固定不区的厚度固定不区的厚度固定不变。变。变。变。+动画动画3形成空间形成空间电荷区电荷区扩散的结果扩散的结果使空间电荷使空间电荷区变宽。区变宽。 漂移漂移 运动：运动：载流子载流子在电场在电场作用下作用下的定向的定向运动。运动。扩散运动：由于浓度差引起的非平衡载流子的运动。扩散运动：由于浓度差引起的非平衡载流子的运动。14.2.2 PN14.2.2 PN结的单向导电性结的单向导电性1.PN 1.PN 1.PN 1.
27、PN 结加正向电压结加正向电压结加正向电压结加正向电压（正向偏置）（正向偏置）（正向偏置）（正向偏置）PN PN 结变窄结变窄 P P接正、接正、N N接负接负 外电场外电场IF 内电场内电场内电场内电场被削弱，多被削弱，多被削弱，多被削弱，多子的扩散加子的扩散加子的扩散加子的扩散加强，形成较强，形成较强，形成较强，形成较大的扩散电大的扩散电大的扩散电大的扩散电流。流。流。流。 PN PN PN PN 结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，PNPNPNPN结变窄，正向电流较大，结变窄，正向电流较大，结变窄，正向电流较大，结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，正向电阻较小
28、，正向电阻较小，正向电阻较小，PNPNPNPN结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态。内电场内电场PN+动画动画4 4+2. PN 2. PN 2. PN 2. PN 结加反向电压结加反向电压结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置） P P P P接负、接负、接负、接负、N N N N接正接正接正接正 动画动画5PN PN PN PN 结变宽结变宽结变宽结变宽外电场外电场外电场外电场IR+内电场内电场内电场内电场P PN N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + 内电场内电场被加强，少被加强，少子的漂移
29、加子的漂移加强，由于少强，由于少子数量很少，子数量很少，形成很小的形成很小的反向电流。反向电流。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。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 PN PN 结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，PNPNPNPN结变宽，反向电流较小，反结变宽，反向电流较小，反结变宽，反向电流较小，反结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，向电阻较大，向电阻较大，向电阻较大，PNPNPNPN结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。结处于
30、截止状态。PN结的单向导电性结的单向导电性PN结的上述结的上述“正向导通，反向阻断正向导通，反向阻断”作用，说明它具有作用，说明它具有单单单单向向向向导电性导电性导电性导电性，PN结的单向导电性是它构成半导体器件的基础。结的单向导电性是它构成半导体器件的基础。由于常温下少数载流子的数量不多，故反向电流很小，而由于常温下少数载流子的数量不多，故反向电流很小，而且当外加电压在一定范围内变化时，反向电流几乎不随外加且当外加电压在一定范围内变化时，反向电流几乎不随外加电压的变化而变化，因此反向电流又称为电压的变化而变化，因此反向电流又称为反向饱和电流反向饱和电流。反。反向饱和电流由于很小一般可以忽略，
31、从这一点来看，向饱和电流由于很小一般可以忽略，从这一点来看，PN结结对反向电流呈对反向电流呈高阻高阻状态，也就是所谓的状态，也就是所谓的反向阻断反向阻断反向阻断反向阻断作用。作用。值得注意的是，由于本征激发随温度的升高而加剧，导致值得注意的是，由于本征激发随温度的升高而加剧，导致电子电子空穴对增多，因而反向电流将随温度的升高而成倍增空穴对增多，因而反向电流将随温度的升高而成倍增长。反向电流是造成电路噪声的主要原因之一，因此，在设长。反向电流是造成电路噪声的主要原因之一，因此，在设计电路时，必须考虑温度补偿问题。计电路时，必须考虑温度补偿问题。PN结中反向电流的讨论结中反向电流的讨论2.半导体受
32、温度和光照影响，产生半导体受温度和光照影响，产生本征激发本征激发现象而出现电子、空现象而出现电子、空穴对；同时，其它价电子又不断地穴对；同时，其它价电子又不断地“转移跳进转移跳进”本征激发出现本征激发出现的空穴中，产生价电子与空穴的的空穴中，产生价电子与空穴的复合复合。在一定温度下，电子、空。在一定温度下，电子、空穴对的激发和复合最终达到动态平衡状态。平衡状态下，半导体穴对的激发和复合最终达到动态平衡状态。平衡状态下，半导体中的载流子浓度一定，即反向电流的数值基本不发生变化。中的载流子浓度一定，即反向电流的数值基本不发生变化。1.半导体中少子的浓度虽然很低半导体中少子的浓度虽然很低，但少子对温
33、度，但少子对温度非常敏感，因此温度对半导体器件的性能影响很非常敏感，因此温度对半导体器件的性能影响很大。而多子因浓度基本上等于杂质原子的掺杂浓大。而多子因浓度基本上等于杂质原子的掺杂浓度，所以说多子的数量基本上不受温度的影响。度，所以说多子的数量基本上不受温度的影响。4.PN结的结的单向导电性单向导电性是指：是指：PN结正向偏置时，呈现的结正向偏置时，呈现的电阻很小电阻很小几乎为零几乎为零，因此多子构成的扩散电流极易通过，因此多子构成的扩散电流极易通过PN结；结；PN结反向结反向偏置时，呈现的偏置时，呈现的电阻趋近于无穷大电阻趋近于无穷大，因此电流无法通过被阻断。，因此电流无法通过被阻断。3.
34、空间电荷区的电阻率很高，是指其内电场阻碍多数载流子扩空间电荷区的电阻率很高，是指其内电场阻碍多数载流子扩散运动的作用，由于这种阻碍作用，使得扩散电流难以通过空散运动的作用，由于这种阻碍作用，使得扩散电流难以通过空间电荷区，即空间电荷区对扩散电流呈现高阻作用。间电荷区，即空间电荷区对扩散电流呈现高阻作用。学习与归纳学习与归纳学习与归纳学习与归纳14.3 14.3 二极管二极管14.3.1 14.3.1 基本结构基本结构(a) (a) (a) (a) 点接触型点接触型点接触型点接触型(b)(b)(b)(b)面接触型面接触型面接触型面接触型 结面积小、结面积小、结面积小、结面积小、结电容小、正向结电
35、容小、正向结电容小、正向结电容小、正向电流小。用于检电流小。用于检电流小。用于检电流小。用于检波和变频等高频波和变频等高频波和变频等高频波和变频等高频电路。电路。电路。电路。 结面积大、结面积大、结面积大、结面积大、正向电流大、结正向电流大、结正向电流大、结正向电流大、结电容大，用于工电容大，用于工电容大，用于工电容大，用于工频大电流整流电频大电流整流电频大电流整流电频大电流整流电路。路。路。路。(c) (c) (c) (c) 平面型平面型平面型平面型 用于集成电路制作用于集成电路制作用于集成电路制作用于集成电路制作工艺中。工艺中。工艺中。工艺中。PNPNPNPN结结面积可结结面积可结结面积可
36、结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。大可小，用于高频整流和开关电路中。大可小，用于高频整流和开关电路中。大可小，用于高频整流和开关电路中。Diode阴极引线阴极引线阳极引线阳极引线二氧化硅保护层二氧化硅保护层P型硅型硅N型硅型硅( c )平面型平面型金属触丝金属触丝阳极引线阳极引线N型锗片型锗片阴极引线阴极引线外壳外壳( a ) 点接触型点接触型铝合金小球铝合金小球N型硅型硅阳极引线阳极引线PN结结金锑合金金锑合金底座底座阴极引线阴极引线( b )面接触型面接触型图图14.3.1 14.3.1 二极管的结构和符号二极管的结构和符号 二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的结构示意图
37、二极管的结构示意图阴极阴极阳极阳极( d ) 符号符号D14.3 14.3 二极管二极管14.3.2 14.3.2 伏安特性伏安特性硅管硅管硅管硅管0.5V,0.5V,0.5V,0.5V,锗管锗管锗管锗管0.1V0.1V0.1V0.1V。反向击穿反向击穿电压电压U U(BR)(BR)导通压降导通压降 外加电压大于外加电压大于外加电压大于外加电压大于死区电压二极管死区电压二极管死区电压二极管死区电压二极管才能导通。才能导通。才能导通。才能导通。 外加电压大于反向击穿电压二外加电压大于反向击穿电压二外加电压大于反向击穿电压二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。极管被击穿，失去单向
38、导电性。极管被击穿，失去单向导电性。极管被击穿，失去单向导电性。正向特性正向特性反向特性反向特性特点：非线性特点：非线性特点：非线性特点：非线性硅硅硅硅0.60.60.60.60.8V0.8V0.8V0.8V锗锗锗锗0.20.20.20.20.3V0.3V0.3V0.3V死区电压死区电压P PN N+ +P PN 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。U UI/mAI/mAI/AI/A014.3.3 14.3.3 主要参数主要参数1. 1. 1. 1. 最大整流电流最大整流电流最大整流电流最大整流电流I I I IOMOMOMOM二极管长期使用时，允许流
39、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。平均电流。平均电流。2. 2. 2. 2. 反向工作峰值电压反向工作峰值电压反向工作峰值电压反向工作峰值电压U U U URWMRWMRWMRWM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，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 U U UBRBRBR
40、BR的一半或三分之二。二的一半或三分之二。二的一半或三分之二。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。极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。3. 3. 3. 3. 反向峰值电流反向峰值电流反向峰值电流反向峰值电流I I I IRMRMRMRM指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。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，向
41、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 I I IRMRMRMRM受温度的影受温度的影受温度的影受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小响，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。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。二极管二极管的单向导电性的单向导电性 1. 1. 1. 1.二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴二极管
42、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、阴二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向极接负）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向极接负）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向极接负）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。电阻较小，正向电流较大。电阻较小，正向电流较大。电阻较小，正向电流较大。 2. 2. 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）时，二极管处于
43、反向截止状态，二极管反向极接正）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向极接正）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向极接正）时，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。电阻较大，反向电流很小。电阻较大，反向电流很小。电阻较大，反向电流很小。 3.3.3.3.外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，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。失去单向导电性。失去单向导电性。失去单向导电性。 4. 4. 4. 4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高二极管的
44、反向电流受温度的影响，温度愈高二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。反向电流愈大。反向电流愈大。反向电流愈大。你会做吗？何谓死区电压？硅管何谓死区电压？硅管和锗管死区电压的典和锗管死区电压的典型值各为多少？为何型值各为多少？为何会出现死区电压？会出现死区电压？ 把一个把一个1.5V1.5V的干电池的干电池直接正向联接到二极直接正向联接到二极管的两端，会出现什管的两端，会出现什么问题？么问题？为什么二极管的反为什么二极管的反向电流很小且具有向电流很小且具有饱和性？当环境温饱和性？当环境温度升高时又会明显度升高时又会明显增大增大？二极管的测试二极管的测试1.1.二极管极性的判定二极管
45、极性的判定 将将红红、黑黑表表笔笔分分别别接接二二极极管管的的两两个个电电极极，若若测测得得的的电电阻阻值值很很小小（几几千千欧欧以以下下），则则黑黑表表笔笔所所接接电电极极为为二二极极管管正正极极，红红表表笔笔所所接接电电极极为为二二极极管管的的负负极极；若若测测得得的的阻阻值值很很大大（几几百百千千欧欧以以上上），则则黑黑表表笔笔所所接接电电极极为为二二极极管管负负极极，红红表表笔笔所所接接电电极极为为二二极极管管的的正正极极。（指指针针式式万万用用表表。若若为为数数字字式式万用表，其内部电源极性正好相反）万用表，其内部电源极性正好相反）2.2.二极管好坏的判定二极管好坏的判定（1 1）若
46、测得的反向电阻很大（几百千欧以上），）若测得的反向电阻很大（几百千欧以上）， 正向电阻很小（几千欧以下），表明二极管正向电阻很小（几千欧以下），表明二极管 性能良好。性能良好。（2 2）若测得的反向电阻和正向电阻都很小，表明）若测得的反向电阻和正向电阻都很小，表明 二极管短路，已损坏。二极管短路，已损坏。（3 3）若测得的反向电阻和正向电阻都很大，表明）若测得的反向电阻和正向电阻都很大，表明 二极管断路，已损坏。二极管断路，已损坏。 二极管电路分析举例二极管电路分析举例 定性分析：定性分析：判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态导通导通截止截止否则，正向管压降否则，正向管压降否则，正向管压降
47、否则，正向管压降硅硅硅硅:0.6:0.6:0.6:0.60.8V0.8V0.8V0.8V锗锗锗锗:0.2:0.2:0.2:0.20.3V0.3V0.3V0.3V 分析方法：分析方法：分析方法：分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位将二极管断开，分析二极管两端电位将二极管断开，分析二极管两端电位将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压的高低或所加电压的高低或所加电压的高低或所加电压U U U UD D D D的正负。的正负。的正负。的正负。若若若若 V V V V阳阳阳阳 VVVV阴阴阴阴 或或或或 U U U UD D D D为正为正为正为正( ( ( (正向偏置正向偏置正向偏置正
48、向偏置) ) ) )，二极管导通，二极管导通，二极管导通，二极管导通若若若若 V V V V阳阳阳阳 V V V VV阴阴阴阴 二极管导通二极管导通二极管导通二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，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 UABAB=6V6V否则，否则，否则，否则， U UABAB低于低于低于低于6V6V一个管压降，为一个管压降，为一个管压降，为一个管压降，为6.36.3或或或或6.7V6.7V例例2 2：取取取取BB点作参考点，点作参考点，点作参考点，点作参考点，断开二极管，分析二断开二极管，分析二断开二极管，分析
49、二断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电极管阳极和阴极的电极管阳极和阴极的电极管阳极和阴极的电位。位。位。位。 在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。 D6V12V3k BAUAB+两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起两个二极管的阴极接在一起取取取取BB点作参考点，断开二极点作参考点，断开二极点作参考点，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。的电位。的电位。V V1 1阳阳阳阳=6V6V，V V
50、2 2阳阳阳阳=0V=0V，V V1 1阴阴阴阴=V V2 2阴阴阴阴=12V12VU UD1D1=6V=6V，U UD2D2=12V=12V U UD2D2U UD1D1 D D22优先导通，优先导通，优先导通，优先导通， D D1 1截止。截止。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，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 UABAB =0V=0V例例3:D D1 1承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为承受反向电压为6V6V流过流过流过流过DD2 2 的电流为的电流为的电流为的电流为求：求：求：求：U UABAB 在这里
51、，在这里，在这里，在这里， D D22起起起起钳位作用，钳位作用，钳位作用，钳位作用， D D1 1起起起起隔离作用。隔离作用。隔离作用。隔离作用。 BD16V12V3k AD2UAB+u ui i8V8V，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路u uo o=8V=8V u ui i8V8V，二极管截止，可看作开路，二极管截止，可看作开路，二极管截止，可看作开路，二极管截止，可看作开路u uo o=u ui i已知：已知：已知：已知： 二极管是理想的，试画出二极管是理想的，试画出二极管是理想的，试画出二极管是理想的，试画出 u uo o
52、波形。波形。波形。波形。8V8V例例例例4 4：u ui i18V18V参考点参考点参考点参考点二极管阴极电位为二极管阴极电位为二极管阴极电位为二极管阴极电位为8V8VD D8V8VR Ru uo ou ui i+ + + 例例5 5：波形转换：波形转换tttuiuRuoRRLuiuRuo二极管的用途：二极管的用途：二极管的用途：二极管的用途：整流、检波、限幅、整流、检波、限幅、整流、检波、限幅、整流、检波、限幅、钳位、开关、元件保护、钳位、开关、元件保护、钳位、开关、元件保护、钳位、开关、元件保护、温度补偿等。温度补偿等。温度补偿等。温度补偿等。14.4 14.4 稳压二极管稳压二极管1.
53、1. 符号符号符号符号 UZIZIZM UZ IZ2.2.伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性 稳压管正常工作稳压管正常工作稳压管正常工作稳压管正常工作时加时加时加时加反向电压反向电压反向电压反向电压. . . .使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻 稳压管反向击穿稳压管反向击穿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，后，电流变化很大，后，电流变化很大，但其两端电压变化很但其两端电压变化很但其两端电压变化很但其两端电压变化很小，利用此特性，稳小，利用此特性，稳小，利用此特性，稳小，利用此特性，稳压管在电路中可起稳压管在电路中可起稳压管在电
54、路中可起稳压管在电路中可起稳压作用。压作用。压作用。压作用。_+UIO3. 3. 3. 3. 主要参数主要参数主要参数主要参数(1) (1) (1) (1) 稳定电压稳定电压稳定电压稳定电压U U U UZ Z Z Z 稳压管正常工作稳压管正常工作稳压管正常工作稳压管正常工作( ( ( (反向击穿反向击穿反向击穿反向击穿) ) ) )时管子两端的电压。时管子两端的电压。时管子两端的电压。时管子两端的电压。(2) (2) (2) (2) 电压温度系数电压温度系数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环境温度每变化环境温度每变化1 1 1 1 C C C C引起引起引起引起稳压值变
55、化的稳压值变化的稳压值变化的稳压值变化的百分数百分数百分数百分数。(3) (3) (3) (3) 动态电阻动态电阻动态电阻动态电阻(4) (4) (4) (4) 稳定电流稳定电流稳定电流稳定电流I I I IZ Z Z Z 、最大稳定电流、最大稳定电流、最大稳定电流、最大稳定电流I I I IZMZMZMZM(5) (5) (5) (5) 最大允许耗散功率最大允许耗散功率最大允许耗散功率最大允许耗散功率 P P P PZM ZM ZM ZM = = = =U U U UZ Z Z Z I I I IZMZMZMZMr rZ 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。愈小，曲
56、线愈陡，稳压性能愈好。愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。（1 1）稳压二极管正负极的判别）稳压二极管正负极的判别（2 2）稳压管稳压时，一定要外加反向电压，保）稳压管稳压时，一定要外加反向电压，保 证管子证管子工作在反向击穿区工作在反向击穿区。当外加的反向。当外加的反向 电压值大于或等于电压值大于或等于U UZ Z时，才能起到稳压作时，才能起到稳压作 用；若外加的电压值小于用；若外加的电压值小于U UZ Z，稳压二极管，稳压二极管 相当于普通的二极管使用。相当于普通的二极管使用。 （3 3） 在稳压管稳压电路中，一定要配合限流在稳压管稳压电路中，一定要配合限流 电阻的使用，保证稳压管中流过的电流电
57、阻的使用，保证稳压管中流过的电流 在规定的范围之内。在规定的范围之内。使用稳压二极管时应该注意的事项使用稳压二极管时应该注意的事项稳压管只有与适当的电阻连接才能起到稳压作用。稳压管只有与适当的电阻连接才能起到稳压作用。U/VI/AIZIZmax UZ IZUZiUIZIZULR0URR叫限流电阻，使流经稳压二极管的电流在其安全范围内。叫限流电阻，使流经稳压二极管的电流在其安全范围内。例例1：如图，已知如图，已知UZ=10V，负载电压，负载电压UL（）（）（）5（）（）10（）（）15（）（）20AVS20V15K5KUL例例2：已知已知ui=6sint，UZ=3V，画输出波形。，画输出波形。V
58、SuiuO6ui(V)t3uOt3例例3 3：两个稳压管两个稳压管, ,稳定电压分别为稳定电压分别为5.5V5.5V和和8.5V,8.5V,正向导通压降都是正向导通压降都是0.5V,0.5V,如果要得到如果要得到0.5V0.5V、3V3V、6V6V、9V9V和和14V14V稳定电压，应如何连接稳定电压，应如何连接? ?解解: :电路如下列所示，分别可以得到题意要求的稳压值：电路如下列所示，分别可以得到题意要求的稳压值：R+-UiDz10.5V+-RRDZ1Dz2Ui-3V+-+-UiRDz1Dz2+6V-+Ui-RDz1Dz2+9V-+Ui-R+14v-14.5 14.5 晶体管晶体管14.5
59、.1 14.5.1 基本结构基本结构NNP基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极NPNNPN型型型型BECB BE EC CPNPPNP型型型型P PP PN N基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极符号符号符号符号BECIBIEICBECIBIEICNPNNPN型三极管型三极管型三极管型三极管PNPPNP型三极管型三极管型三极管型三极管BaseEmitterCollectorTransistor基区：最薄，基区：最薄，基区：最薄，基区：最薄，掺杂浓度最低掺杂浓度最低掺杂浓度最低掺杂浓度最低发射区：掺发射区：掺发射区：掺发射区：掺杂浓度最高杂
60、浓度最高杂浓度最高杂浓度最高发射结发射结发射结发射结集电结集电结集电结集电结B B B BE E E EC C C CN N N NN N N NP P P P基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极结构特点：结构特点：结构特点：结构特点：集电区：集电区：集电区：集电区：面积最大面积最大面积最大面积最大14.5.2 14.5.2 电流分配和放大原理电流分配和放大原理1. 1. 1. 1. 三极管放大的外部条件：三极管放大的外部条件：三极管放大的外部条件：三极管放大的外部条件：B BEC CN NN NP PEBRBE EC CRC发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结
61、反偏发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏PNPPNP发射结正偏发射结正偏发射结正偏发射结正偏V VB B V VE E集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏V VC C V VE E集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏V VC C V VB B 为了了解三极管的电流分配原则及其放大为了了解三极管的电流分配原则及其放大原理，首先做一个实验，实验电路如图原理，首先做一个实验，实验电路如图14.5.114.5.1所示。在电路中，要给三极管的发射结加正向所示。在电路中，要给三极管的发射结加正向电压，集电结加反向电压，保证三极管能起到电压，集电结加反向电压，保证三极管能起到放大作用。改变可
62、变电阻放大作用。改变可变电阻R Rb b的值，则基极电流的值，则基极电流I IB B、集电极电流集电极电流I IC C和发射极电流和发射极电流I IE E都发生变化，电流都发生变化，电流的方向如图中所示。的方向如图中所示。 图图14.5.1三极管三极管电电流放大的流放大的实验电实验电路路由实验及测量结果可以得出以下结论由实验及测量结果可以得出以下结论: :（1 1）实验数据中的每一列数据均满足关系：）实验数据中的每一列数据均满足关系： I IE E= =I IC C+ +I IB B ；此结果符合基尔霍夫电流定律。；此结果符合基尔霍夫电流定律。（2 2）每每一一列列数数据据都都有有I IC C
63、I IB B，而而且且有有I IC C与与I IB B的的比比值值近近似似相相等等。对对表表中中任任两两列列数数据据求求I IC C和和I IB B变变化化量量的比值，结果仍然近似相等。的比值，结果仍然近似相等。I IB B(mA)(mA)I IC C(mA)(mA)I IE E(mA)(mA)0 00.020.020.040.040.060.060.080.080.100.100.0010.0010.700.701.501.502.302.303.103.103.953.950.0010,0,U UBCBC0 U UBEBE。IC/mAUCE/V100A80A60A40A20A O36912
64、42.31.5321IB=0(2) (2) (2) (2) 截止区截止区截止区截止区对对NPN型硅管，当型硅管，当UBE0.5V时时,即已即已开始截止开始截止,为使晶体为使晶体管可靠截止管可靠截止,常使常使UBE 0。截止时截止时,集集电结也处于反向偏电结也处于反向偏置置( (UBC0),),此时此时, IC 0,UCE UCC。IB=0的曲线以下的区域称为截止区。的曲线以下的区域称为截止区。IB=0时时,IC=ICEO( (很小很小) )。(ICEO0.001mA)0.001mA)截止区截止区截止区截止区IC/mAUCE/V100A80A60A40A20A O3691242.31.5321I
65、B=0(3) (3) (3) (3) 饱和区饱和区饱和区饱和区 在饱和区，在饱和区，在饱和区，在饱和区， I IBB I IC C，发射结处于正向偏发射结处于正向偏发射结处于正向偏发射结处于正向偏置，置，置，置，集电结也处于正集电结也处于正集电结也处于正集电结也处于正偏。偏。偏。偏。 深度饱和时，深度饱和时，深度饱和时，深度饱和时， 硅管硅管硅管硅管U UCESCES 0.3V0.3V，锗管锗管锗管锗管U UCESCES 0.1V0.1V。 IC UCC/RC。当当UCE 0) )，晶体管工作于饱和状态。晶体管工作于饱和状态。饱饱饱饱和和和和区区区区晶体管三种工作状态的电压和电流晶体管三种工作
66、状态的电压和电流(a)放大放大+ UBE0 ICIB+UCE UBC0+(b)截止截止IC 0IB=0+ UCE UCC UBC 0 IB+ UCE 0 UBC0+当当晶晶体体管管饱饱和和时时，UCE 0，发发射射极极与与集集电电极极之之间间如如同同一一个个开开关关的的接接通通，其其间间电电阻阻很很小小；当当晶晶体体管管截截止止时时，IC 0，发发射射极极与与集集电电极极之之间间如如同同一一个个开开关关的的断断开开，其其间间电电阻阻很很大大，可可见见，晶晶体体管管除除了了有有放放大大作作用用外，还有开关作用。外，还有开关作用。 00.10.5 0.10.60.7 0.2 0.30.3 0.1
67、0.7 0.3硅管硅管( (NPN) )锗管锗管( (PNP) ) 可靠截止可靠截止开始截止开始截止UBE/VUBE/VUCE/V UBE/V 截截 止止 放大放大 饱和饱和 工工 作作 状状 态态 管管 型型晶体管结电压的典型值晶体管结电压的典型值14.5.4 14.5.4 主要参数主要参数1.1.1.1.电流放大系数电流放大系数电流放大系数电流放大系数 ， 直流电流放大系数直流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交流电流放大系数交流电流放大系数当晶体管接成发射极电路时，当晶体管接成发射极电路时，当晶体管接成发射极电路时，当晶体管接成发射极电路时， 表
68、示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。注意：注意：注意：注意：和和和和 的含义不同，但在特性曲线近于平行等的含义不同，但在特性曲线近于平行等的含义不同，但在特性曲线近于平行等的含义不同，但在特性曲线近于平行等距并且距并且距并且距并且I ICE0CE0较小的情况下，两者数值接近。较小的情况下，两者数值接近。较小的
69、情况下，两者数值接近。较小的情况下，两者数值接近。常用晶体管的常用晶体管的常用晶体管的常用晶体管的 值在值在值在值在2020020200之间。之间。之间。之间。例：例：例：例：U UCECE=6V=6V时，时，时，时， 在在在在QQ11点点点点I IB B=40=40 A,A,I IC C=1.5mA=1.5mA； 在在在在QQ22点点点点I IB B=60=60 A,A,I IC C=2.3mA=2.3mA。在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理： = = = = 。I IB B=0=02020 A A4
70、040 A A6060 A A8080 A A100100 A A3 36 6I IC C( (mmA)A)1 12 23 34 4U UCECE(V)(V)9 912120 0QQ1 1QQ2 2在在在在QQ11点，有点，有点，有点，有由由由由QQ11和和和和QQ2 2点，得点，得点，得点，得2.2.2.2.集集集集- - - -基极反向截止电流基极反向截止电流基极反向截止电流基极反向截止电流 I I I ICBOCBOCBOCBO I ICBOCBO是由少数载流子的是由少数载流子的是由少数载流子的是由少数载流子的漂移运动所形成的电流，漂移运动所形成的电流，漂移运动所形成的电流，漂移运动所形
71、成的电流，受温度的影响大。受温度的影响大。受温度的影响大。受温度的影响大。温度温度温度温度I ICBOCBO ICBO A+EC3.3.3.3.集集集集- - - -射极反向截止电流射极反向截止电流射极反向截止电流射极反向截止电流( ( ( (穿透电流穿透电流穿透电流穿透电流) ) ) )I ICEOCEO AICEOIB=0+ I ICEOCEO受温度的影响大。受温度的影响大。受温度的影响大。受温度的影响大。温度温度温度温度I ICEOCEO ，所以所以所以所以I IC C也也也也相应增加。相应增加。相应增加。相应增加。三极管的温度三极管的温度三极管的温度三极管的温度特性较差。特性较差。特性
72、较差。特性较差。4. 4. 4. 4. 集电极最大允许电流集电极最大允许电流集电极最大允许电流集电极最大允许电流 I ICMCM5. 5. 5. 5. 集集集集- - - -射极反向击穿电压射极反向击穿电压射极反向击穿电压射极反向击穿电压U U(BR)CEO(BR)CEO 集电极电流集电极电流集电极电流集电极电流 I IC C上升会导致三极管的上升会导致三极管的上升会导致三极管的上升会导致三极管的 值的下降，值的下降，值的下降，值的下降，当当当当 值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即值下降到正常值的三分之二时的
73、集电极电流即为为为为 I ICMCM。 当集当集当集当集射极之间的电压射极之间的电压射极之间的电压射极之间的电压U UCECE超过一定的数值时，超过一定的数值时，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2525 C C、基极开路时的击穿电压基极开路时的击穿电压基极开路时的击穿电压基极开路时的击穿电压U U(BR)(BR) CEOCEO。6. 6. 6. 6. 集电极最大允许耗散功耗集电极最大允许耗散功耗集电极最大允许耗散功耗集电极最大允许耗散功耗P PCM
74、CM P PCMCM取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过高会烧坏三极管。温升过高会烧坏三极管。温升过高会烧坏三极管。温升过高会烧坏三极管。 P PC C P PCMCM= =I ICCU UCECE 硅硅硅硅管允许结温约为管允许结温约为管允许结温约为管允许结温约为150150 C C，锗锗锗锗管约为管约为管约为管约为7070 9090 C C。I IC CU UCECE=P=PCMCMICMU(BR)CEO安全工作区安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区由三个极限
75、参数可画出三极管的安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区ICUCEO晶体管参数与温度的关系晶体管参数与温度的关系晶体管参数与温度的关系晶体管参数与温度的关系1 1、温度每增加、温度每增加、温度每增加、温度每增加1010 C C，I ICBOCBO增大一倍。硅管优增大一倍。硅管优增大一倍。硅管优增大一倍。硅管优 于锗管。于锗管。于锗管。于锗管。2 2 2 2、温度每升高、温度每升高、温度每升高、温度每升高 1 1 C C，U UBEBE将减小将减小将减小将减小（2 22.5)mV2.5)mV， 即晶体管具有负温度系数。即晶体管具有负温度系数。即晶体
76、管具有负温度系数。即晶体管具有负温度系数。3 3、温度每升高、温度每升高、温度每升高、温度每升高1 1 C C， 增加增加增加增加0.5%1.0%0.5%1.0%。 晶体管的发射极和集电极是晶体管的发射极和集电极是不能互换使用的。因为发射区和不能互换使用的。因为发射区和集电区的掺杂质浓度差别较大，集电区的掺杂质浓度差别较大，如果把两个极互换使用，则严重如果把两个极互换使用，则严重影响晶体管的电流放大能力，甚影响晶体管的电流放大能力，甚至造成放大能力丧失。至造成放大能力丧失。晶体管的发射极晶体管的发射极和集电极能否互和集电极能否互换使用？为什么换使用？为什么? 晶体管在输出特性曲线的饱和晶体管在
77、输出特性曲线的饱和区工作时，区工作时，UCEUBUEPNP：UCUBUE）解：解： （1）硅管硅管、NPN管管A：基极：基极；B:发射极；发射极；C:集电极集电极（2）锗管锗管、PNP管管A:基极；基极；B:发射极发射极；C:集电极集电极例例2：有三只三极管，分别为有三只三极管，分别为锗管锗管150，ICBO2A；硅管硅管100，ICBO1A；硅管硅管40，ICEO41A；试从试从和温度稳定性和温度稳定性选择一只最佳的管子。选择一只最佳的管子。 解：解：值大，但值大，但ICBO也大，温度稳定性较差；也大，温度稳定性较差；值较大，值较大，ICBO1A，ICEO101A；值较小，值较小，ICEO4
78、1A，ICBO1A。、ICBO相等，但相等，但的的较大，故较大，故较好。较好。 发光二极管是一种能把电能直接转换成光能的固体发光元发光二极管是一种能把电能直接转换成光能的固体发光元件。发光二极管和普通二极管一样，管芯由件。发光二极管和普通二极管一样，管芯由PNPN结构成，具有结构成，具有单向导电性。单向导电性。 单个发光二极管常作为电子设单个发光二极管常作为电子设 备通断指示灯或快速光源及光电耦备通断指示灯或快速光源及光电耦 合器中的发光元件等。合器中的发光元件等。 发光二极管一般使用砷化镓、磷化发光二极管一般使用砷化镓、磷化 镓等材料制成。现有的发光二极管镓等材料制成。现有的发光二极管 能发
79、出红黄绿等颜色的光。能发出红黄绿等颜色的光。 发光管正常工作时应发光管正常工作时应正向偏置正向偏置，发光二极管的工作电压，发光二极管的工作电压为为1.51.53V3V，工作电流为几十几，工作电流为几十几mAmA。 发光管常用来作为数字电路的数码及图形发光管常用来作为数字电路的数码及图形显示的七段式或阵列器件。显示的七段式或阵列器件。实物图实物图图符号和图符号和文字符号文字符号 14.6.1 14.6.1 发光二极管发光二极管14.6 14.6 光电器件光电器件D 光电二极管也称光电二极管也称光敏光敏二极管，是将光信号变成电信号的半二极管，是将光信号变成电信号的半导体器件，其核心部分也是一个导体
80、器件，其核心部分也是一个PNPN结。光电二极管结。光电二极管PNPN结的结结的结面积较小、结深很浅，一般小于一个微米。面积较小、结深很浅，一般小于一个微米。 光电二极管同样具有单向导电光电二极管同样具有单向导电 性，光电管管壳上有一个能射入光性，光电管管壳上有一个能射入光 线的线的“窗口窗口”，这个窗口用有机玻璃，这个窗口用有机玻璃 透镜进行封闭，入射光通过透镜正透镜进行封闭，入射光通过透镜正 好射在管芯上。好射在管芯上。 光电二极管的正常工作状态是光电二极管的正常工作状态是反向偏置反向偏置。在反向电压下，。在反向电压下，无光照时，反向电流很小，称为暗电流；有光照射时，携带无光照时，反向电流很
81、小，称为暗电流；有光照射时，携带能量的光子进入能量的光子进入PNPN结，把能量传给共价键上的束缚电子，使结，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分价电子挣脱共价键的束缚，产生电子部分价电子挣脱共价键的束缚，产生电子空穴对，称光生空穴对，称光生载流子。光生载流子在反向电压作用下形成反向光电流，其载流子。光生载流子在反向电压作用下形成反向光电流，其强度与光照强度成正比。强度与光照强度成正比。D14.6.2 光电二极管光电二极管实物图实物图图符号和图符号和文字符号文字符号14.6 14.6 光电器件光电器件14.6.3 光电三极管光电三极管 光光电电三三极极管管又又叫叫光光敏敏三三极极管管，是是一一种
82、种相相当当于于在在三三极极管管的的基基极极和和集集电电极极之之间间接接入入一一只只光光电电二二极极管管的的三三极极管管，光光电电二二极极管管的的电电流流相相当当于于三三极极管管的的基基极极电电流流。从从结结构构上上讲讲，此此类类管管子子基基区区面面积积比比发发射射区区面面积积大大很很多多，光光照照面面积积大大，光光电电灵灵敏敏度度比比较较高高，因因为为具具有有电电流流放放大大作作用用，在在集集电电极极可可以以输输出很大的光电流。出很大的光电流。 光光电电三三极极管管有有塑塑封封、金金属属封封装装（顶顶部部为为玻玻璃璃镜镜窗窗口口）、陶陶瓷瓷、树树脂脂等等多多种种封封装装结结构构，引引脚脚分分为
83、为两两脚脚型型和和三三脚脚型型。一一般般两两个个管管脚脚的的光光电电三三极极管管，管管脚脚分分别别为为集集电电极极和和发发射射极极，而而光光窗窗口口则则为为基基极极。图图14.6.114.6.1所所示示为为光光电电三三极极管管的的等等效效电电路路、符号和外形。符号和外形。图图14.6.1光电三极管的符号、等效电路和外形光电三极管的符号、等效电路和外形光耦合器光耦合器 光光耦耦合合器器是是把把发发光光二二极极管管和和光光电电三三极极管管组组合合在在一一起起的的光光电电转转换换器器件件。图图14.6.214.6.2所所示示为为光耦合器的一般符号。光耦合器的一般符号。图图14.6.2光耦合器的一般符号光耦合器的一般符号第一章 小结半导体基本知识及半导体基本知识及PNPN结单向导电特性结单向导电特性二极管的伏安特性二极管的伏安特性二极管电路的分析与计算二极管电路的分析与计算稳压管参数、工作原理稳压管参数、工作原理三极管的分类、内部结构、特性曲线三极管的分类、内部结构、特性曲线三极管参数、电极判断三极管参数、电极判断
