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1、1青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III5.1 PN结及其单导游电性结及其单导游电性5.2 半导体二极管半导体二极管5.3 稳压二极管稳压二极管5.6 光电器件光电器件常用半导体器件常用半导体器件第第 5 章章5.4 半导体三极管半导体三极管5.5 绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管2青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III本章学习目的本章学习目的l了解电子和空穴两种载流子及分散运动和漂移运动的概念。了解电子和空穴两种载流子及分散运动和漂移运动的概念。l掌握掌握PNPN结的单导游电性。结的单导游电性。l掌握
2、二极管的伏安特性、主要参数及主要运用场所。掌握二极管的伏安特性、主要参数及主要运用场所。l掌握稳压管的稳压作用、主要参数及运用。掌握稳压管的稳压作用、主要参数及运用。 l了解三极管的任务原理、特性曲线、主要参数、放大作用了解三极管的任务原理、特性曲线、主要参数、放大作用和开关作用。和开关作用。l会分析三极管的三种任务形状。会分析三极管的三种任务形状。l了解场效应管的恒流、夹断、变阻三种任务形状，了解场了解场效应管的恒流、夹断、变阻三种任务形状，了解场效应管的运用。效应管的运用。3青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III5.1 PN结及其单导游电性结
3、及其单导游电性5.1.1 半导体根底知识半导体根底知识导导 体体: 自然界中很容易导电的物质自然界中很容易导电的物质.例如金属。例如金属。绝缘体：电阻率很高的物质，几乎不导电绝缘体：电阻率很高的物质，几乎不导电;如橡皮、如橡皮、陶瓷、塑料和石英等。陶瓷、塑料和石英等。半导体：导电特性处于导体和绝缘体之间的物质，半导体：导电特性处于导体和绝缘体之间的物质， 例如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等例如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等半导体的特点半导体的特点当受外界热和光的作用时，它的导电才干明显变化。当受外界热和光的作用时，它的导电才干明显变化。往纯真的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电才干
4、往纯真的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电才干明显改动。明显改动。4青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III1. 本征半导体本征半导体GeSi本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理纯真的半导体。如：硅和锗纯真的半导体。如：硅和锗1最外层四个价电子。最外层四个价电子。2共价键构造共价键构造+4+4+4+4共价键共用电子对共价键共用电子对+4表示除去价电子后的原子表示除去价电子后的原子5青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为
5、束缚电子，常温下束缚电子很难脱中，称为束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自在电子，因此本征半导体中离共价键成为自在电子，因此本征半导体中的自在电子很少，所以本征半导体的导电才的自在电子很少，所以本征半导体的导电才干很弱。干很弱。构成共价键后，每个原子的最外层电构成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定构造。子是八个，构成稳定构造。共价键有很强的结合力，共价键有很强的结合力，使原子规那么陈列，构成晶体。使原子规那么陈列，构成晶体。+4+4+4+46青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III3在绝对在绝对0度和没有度和没有外界激发时外界激
6、发时,价电子完价电子完全被共价键束缚着，本全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运征半导体中没有可以运动的带电粒子即载流动的带电粒子即载流子，它的导电才干为子，它的导电才干为0，相当于绝缘体。，相当于绝缘体。+4+4+4+44在热或光激发在热或光激发下，使一些价电子获下，使一些价电子获得足够的能量而脱离得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为共价键的束缚，成为自在电子，同时共价自在电子，同时共价键上留下一个空位，键上留下一个空位，称为空穴。称为空穴。+4+4+4+4空空穴穴束缚束缚电子电子自在自在电子电子7青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III在其它
7、力的作用下，空在其它力的作用下，空穴吸引临近的电子来填穴吸引临近的电子来填补，这样的结果相当于补，这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴的空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的挪迁移相当于正电荷的挪动，因此可以以为空穴动，因此可以以为空穴是载流子。是载流子。+4+4+4+45自在电子和空穴的运动构成电流自在电子和空穴的运动构成电流8青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III可见因热激发而出现的自在电子和空穴是可见因热激发而出现的自在电子和空穴是同时成对出现的，称为电子空穴对。同时成对出现的，称为电子空穴对。9青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实
8、验教学中心电工电子技术电工电子技术III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中存在数量相等的两种载流本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自在电子和空穴。子，即自在电子和空穴。温度越高温度越高载流子的浓度越高载流子的浓度越高本征半导本征半导体的导电才干越强。体的导电才干越强。本征半导体的导电才干取决于载流子的本征半导体的导电才干取决于载流子的浓度。浓度。归纳归纳10青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III2. 杂质半导体杂质半导体杂质半导体使某种载流子浓度大大添加。杂质半导体使某种载流子浓度大大添加。在本征半导体中掺入某些微量杂质。
9、在本征半导体中掺入某些微量杂质。1N型半导体型半导体在硅或锗晶体四价中掺入少量的五价元素磷，在硅或锗晶体四价中掺入少量的五价元素磷，使自在电子浓度大大添加。使自在电子浓度大大添加。多数载流子多子：电子。取决于掺杂浓度；多数载流子多子：电子。取决于掺杂浓度；少数载流子少子：空穴。取决于温度。少数载流子少子：空穴。取决于温度。11青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III+4+4+5+4N型半导体型半导体多余电子多余电子磷原子磷原子12青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III2P型半导体型半导体在硅或锗晶体四
10、价中掺入少量的三价元素硼，在硅或锗晶体四价中掺入少量的三价元素硼，使空穴浓度大大添加。使空穴浓度大大添加。多数载流子多子：空穴。取决于掺杂浓度；多数载流子多子：空穴。取决于掺杂浓度；少数载流子少子：电子。取决于温度。少数载流子少子：电子。取决于温度。+4+4+3+4空穴空穴硼原子硼原子13青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III归纳归纳3、杂质半导体中起导电作用的主要是多子。、杂质半导体中起导电作用的主要是多子。4、N型半导体中电子是多子，空穴是少子；型半导体中电子是多子，空穴是少子； 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
11、是少子。1、杂质半导体中两种载流子浓度不同，分为多数、杂质半导体中两种载流子浓度不同，分为多数载流子和少数载流子简称多子、少子。载流子和少数载流子简称多子、少子。2、杂质半导体中多数载流子的数量取决于掺杂、杂质半导体中多数载流子的数量取决于掺杂浓度，少数载流子的数量取决于温度。浓度，少数载流子的数量取决于温度。5 5、杂质半导体对外并不显示电性。、杂质半导体对外并不显示电性。14青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III杂质半导体的表示表示法杂质半导体的表示表示法P型半导体型半导体+N型半导体型半导体15青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实
12、验教学中心电工电子技术电工电子技术III5.1.2 PN 结的构成结的构成在同一片半导体基片上，分别制造在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和型半导体和N型半导体，经过载流子的分散，在它们的交界面型半导体，经过载流子的分散，在它们的交界面处就构成了处就构成了PN结。结。 因浓度差因浓度差 多子的分散运动多子的分散运动由杂质离子构成空间电荷区由杂质离子构成空间电荷区 空间电荷区构成内电场空间电荷区构成内电场 内电场促使少子漂移内电场促使少子漂移 内内电电场场阻阻止止多多子子分分散散16青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术IIIP型半导体型半导体N型
13、半导体型半导体+分散运动内电场E漂移运动空间电荷区空间电荷区PN结处载流子的运动结处载流子的运动17青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III分散的结果是使空间电分散的结果是使空间电荷区逐渐加宽。荷区逐渐加宽。漂移运动漂移运动P型半导体型半导体N型半导型半导体体+分散运动分散运动内电场内电场EPN结处载流子的运动结处载流子的运动内电场越强，就使内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移运动越强，而漂移使空间电荷区漂移使空间电荷区变薄。变薄。18青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III漂移运动漂移运动P型半导体型
14、半导体N型半导体型半导体+分散运动分散运动内电场内电场EPN结处载流子的运动结处载流子的运动所以分散所以分散和漂移这和漂移这一对相反一对相反的运动最的运动最终到达平终到达平衡，相当衡，相当于两个区于两个区之间没有之间没有电荷运动，电荷运动，空间电荷空间电荷区的厚度区的厚度固定不变。固定不变。19青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III+空间空间电荷电荷区区N型区型区P型区型区20青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III 1 PN结加正向电压时的导电情况结加正向电压时的导电情况 外加的正向电压有外加的正向
15、电压有一部分降落在一部分降落在PN结结区，方向与区，方向与PN结内结内电场方向相反，减弱电场方向相反，减弱了内电场。于是了内电场。于是,内内电场对多子分散运动电场对多子分散运动的妨碍减弱，分散电的妨碍减弱，分散电流加大。分散电流远流加大。分散电流远大于漂移电流，可忽大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响，略漂移电流的影响，PN结呈现低阻性。结呈现低阻性。21青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III 2. PN结加反向电压时的导电情况结加反向电压时的导电情况 外加的反向电压有一部分降落外加的反向电压有一部分降落在在PN结区，方向与结区，方向与PN结内电结
16、内电场方向一样，加场方向一样，加强了内电场。内电场对多强了内电场。内电场对多子分散运动的妨碍加强，子分散运动的妨碍加强，分散电流大大减小。此时分散电流大大减小。此时PN结区的少子在内电场的结区的少子在内电场的作用下构成的漂移电流大作用下构成的漂移电流大于分散电流，可忽略分散于分散电流，可忽略分散电流，电流，PN结呈现高阻性。结呈现高阻性。 在一定的温度条件下，在一定的温度条件下，由本征激发决议的少子浓由本征激发决议的少子浓度是一定的，故少子构成度是一定的，故少子构成的漂移电流是恒定的，根的漂移电流是恒定的，根本上与所加反向电压的大本上与所加反向电压的大小无关，这个电流也称为小无关，这个电流也称
17、为反向饱和电流。反向饱和电流。 22青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III空间电荷区中没有载流子。空间电荷区中没有载流子。空间电荷区中内电场妨碍多子空间电荷区中内电场妨碍多子 P中的中的空穴、空穴、N中的电子中的电子 的分散运动。的分散运动。 P中的电子和中的电子和N中的空穴都是少子，中的空穴都是少子，数量有限，因此由它们构成的漂移电流数量有限，因此由它们构成的漂移电流很小。很小。空间电荷区中内电场推进少子空间电荷区中内电场推进少子 P中的中的电子、电子、N中的空穴中的空穴 的漂移运动。的漂移运动。23青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子
18、实验教学中心电工电子技术电工电子技术III5.1.3 PN结的单导游电性结的单导游电性 PN结加正向电压正向偏置：结加正向电压正向偏置： P区区接电源的正极、接电源的正极、N区接电源的负极。区接电源的负极。PN结加反向电压反向偏置：结加反向电压反向偏置： P区区接电源的负极、接电源的负极、N区接电源的正极。区接电源的正极。24青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术IIIPN结正向偏置结正向偏置+内电场内电场外电场外电场变薄变薄PN+_内电场被减弱，内电场被减弱，多子的分散加多子的分散加强强可以构成较大可以构成较大的的分散电流。分散电流。I正正25青岛大
19、学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术IIIPN结反向偏置结反向偏置+内电场内电场外电场外电场变厚变厚NP+_内电场被被加内电场被被加强，多子的分强，多子的分散受抑制。少散受抑制。少子漂移加强，子漂移加强，但少子数量有但少子数量有限，只能构成限，只能构成较小的反向电较小的反向电流。流。I反反26青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术IIIPN结的单导游电性结的单导游电性正向特性正向特性反向特性反向特性归纳归纳P+，N-，外电场减弱内电场，结导通，外电场减弱内电场，结导通，I大；大；I的大小与外加电压有关；的大小与外加
20、电压有关；P-，N+，外电场加强内电场，结不通，外电场加强内电场，结不通，I反很小；反很小；I反的大小与少子的数量有关，与反的大小与少子的数量有关，与温度有关；温度有关；27青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III5.2 半导体二极管半导体二极管5.2.1 根本构造根本构造PN结结 + 管壳和引线管壳和引线PN阳极阳极阴极阴极符号：符号：VD28青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III半导体二极管半导体二极管29青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III半导体
21、二极管半导体二极管30青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III半导体二极管半导体二极管31青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III5.2.2 伏安特性伏安特性UI死区电压死区电压 硅管硅管0.6V,锗管锗管0.2V导通压降导通压降: 硅硅管管0.60.7V,锗锗管管0.20.3V。反向击穿电反向击穿电压压U(BR)正向特性：正向特性：EVDI反向特性：反向特性：EVDI反反U死区电死区电压，导通；压，导通；UI I反很小，与温度反很小，与温度有关；有关；U 击穿电击穿电压，击穿导通；压，击穿导通；I 3
22、2青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III5.2.3 主要参数主要参数1.最大整流电流最大整流电流 IOM2.最大反向任务电压最大反向任务电压URM二极管长期运用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。二极管长期运用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。二极管正常任务时允许接受的最大反向任务电压。手册上给二极管正常任务时允许接受的最大反向任务电压。手册上给出的最高反向任务电压出的最高反向任务电压URM普通是普通是UBR的一半。的一半。3. 最大反向电流最大反向电流 IRM指二极管加反向峰值任务电压时的反向电流。反向电流指二极管加反向峰值任务电压时的反
23、向电流。反向电流大，阐明管子的单导游电性差，因此反向电流越小越好。大，阐明管子的单导游电性差，因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。硅管的反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要大几十到几百倍。反向电流较小，锗管的反向电流要大几十到几百倍。33青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III1. 理想二极管理想二极管U 0，VD导通；导通；UD=0，I取决于外电路；相当于一取决于外电路；相当于一个闭合的开关个闭合的开关EVDIUDEIUU 0，VD截止；截止；I=0， UD负值取决于外电负
24、值取决于外电路；相当于一个断开的开路；相当于一个断开的开关关EVDI反反UDEI反反U5.2.4 运用举例运用举例34青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III2.二极管的运用二极管的运用电路如图示：知电路如图示：知E=5V， ui=10sin t VRVDEuiuO解：解： 此类电路的分析方法：此类电路的分析方法：当当D的阳极电位高于阴极电位时，的阳极电位高于阴极电位时，D导通，将导通，将D作为一短道路；作为一短道路；当当D的阳极电位低于阴极电位时，的阳极电位低于阴极电位时，D截止，将截止，将D作为一断开的开关；作为一断开的开关；将二极管看成理想二
25、极管将二极管看成理想二极管ui tuO t10V5V5V削波削波例例1求：求： uO的波形的波形35青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术IIIRRLuiuRuotttuiuRuo设设 =RC tp，求，求uo的波形的波形tp例例2 236青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III电路如图示：知电路如图示：知 VA=3VVB=0V 求：求：VF=？解：解： 此类电路的分析方法：此类电路的分析方法：将二极管看成理想二极管。将二极管看成理想二极管。当几个二极管共阳极或共阴极衔接时，接受当几个二极管共阳极或共阴极衔
26、接时，接受正向电压高的二极管先导通。正向电压高的二极管先导通。VDB通，通， VF=0VRVDAAVDBB+12VF箝位箝位隔离隔离例例3 337青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III5.3 稳压二极管稳压二极管UIUZIZIZmax UZ IZ曲曲线线越越陡，陡，电电压压越越稳稳定。定。1.构造和符号：构造同二极管构造和符号：构造同二极管2.伏安特性：伏安特性：稳压值稳压值同二极管同二极管VDZ稳压稳压误差误差+-+-38青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III3.主要参数主要参数1稳定电压稳定电压
27、 UZ2动态电阻动态电阻ZZIUZrdd=3稳定电流稳定电流IZ、最大、最小稳定电流、最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。4最大允许功耗最大允许功耗UIUZIZminIZmax39青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III4.稳压管与二极管的主要区别稳压管与二极管的主要区别稳压管运用在反向击穿区稳压管运用在反向击穿区 二极管运用在正向区；二极管运用在正向区；稳压管比二极管的反向特性更陡。稳压管比二极管的反向特性更陡。40青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III 稳压二极管在任稳压二极管在任务时应反接
28、，并串务时应反接，并串入一只电阻。入一只电阻。电阻的作用一是起限流作用，以维护稳压管；电阻的作用一是起限流作用，以维护稳压管；其次是当输入电压或负载电流变化时，经过该其次是当输入电压或负载电流变化时，经过该电阻上电压降的变化，取出误差信号以调理稳电阻上电压降的变化，取出误差信号以调理稳压管的任务电流，从而起到稳压作用。压管的任务电流，从而起到稳压作用。UO VDZRRL+41青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III知图示电路中，知图示电路中，UZ=6VUZ=6V，最小，最小稳定电流稳定电流IZmin=5mAIZmin=5mA，最大稳，最大稳定电流定
29、电流IZmax=25mAIZmax=25mA，负载电阻，负载电阻RL=600 RL=600 ，求限流电阻，求限流电阻R R的取的取值范围。值范围。RIRUO VDZRLILIDZ+UI=10V解：解：由：由：得：得：uiOuiIZUZIZM例例4 442青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III5. 4 半导体三极管半导体三极管5.4.1 三极管的根本构造三极管的根本构造NPN型型PNP型型BEC基极基极发射极发射极集电极集电极NNPPPNBEC发射极发射极集电极集电极基极基极43青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电
30、工电子技术III基区：较薄，基区：较薄，掺杂浓度低掺杂浓度低集电区：集电区：面积较大面积较大发射区：掺发射区：掺杂浓度较高杂浓度较高BEC基极基极发射极发射极集电极集电极NNP44青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术IIIBEC基极基极发射极发射极集电极集电极NNP发射结发射结集电结集电结45青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III1. 放大形状放大形状BECNNPEBRBEcRC5.4.2 三极管的任务原理三极管的任务原理放大的条件：发射结正偏，集电结反偏放大的条件：发射结正偏，集电结反偏EB保证发射结
31、正偏，保证发射结正偏，ECEB保证集电结反偏。保证集电结反偏。46青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III进入进入P区的电子区的电子少部分与基区少部分与基区的空穴复合，的空穴复合，构成电流构成电流IB ，多数分散到，多数分散到集电结。集电结。BECNNPEBRBEc发射结正发射结正偏，发射偏，发射区电子不区电子不断向基区断向基区分散，构分散，构成发射极成发射极电流电流IE。IEIBRCIB47青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III从基区分从基区分散来的电散来的电子作为集子作为集电结的少电结的少子，漂移
32、子，漂移进入集电进入集电结而被搜结而被搜集，构成集，构成IC。BECNNPEBRBEcIEICIBICRCIB48青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术IIIIC与与IB之比称为电流放大倍之比称为电流放大倍数数静态电流放大系数：静态电流放大系数：动态电流放大系数：动态电流放大系数：通常：通常：49青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术IIIBECIBIEICNPN型三极管型三极管BECIBIEICPNP型三极管型三极管留留意意！只需：发射结正偏，集电结反偏，晶体管只需：发射结正偏，集电结反偏，晶体管才干任务在放
33、大形状。内部条件是制造时才干任务在放大形状。内部条件是制造时使基区薄且掺杂浓度低，发射区掺杂浓度使基区薄且掺杂浓度低，发射区掺杂浓度远高于集电区。远高于集电区。50青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III2. 饱和形状饱和形状当三极管的当三极管的UCEUBE时，时，BC结处于正向偏置，此时，结处于正向偏置，此时，即使再添加即使再添加IB，IC也不会也不会添加了。添加了。 饱和形状饱和形状饱和的三极饱和的三极管相当于一管相当于一个闭合的开个闭合的开关关3. 截止形状截止形状当三极管的当三极管的UBEIC，UCE 0.3V称称为饱和区。为饱和区。55青
34、岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术IIIIC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域中此区域中 : IB=0,IC=ICEO,UBE0， UCE UBE 发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏IC = IB 电流放大作用电流放大作用UBE0， UCE 0时时UGS足够大时足够大时UGSUTH感应出足够感应出足够多电子，这里多电子，这里以电子导电为以电子导电为主出现主出现N型的型的导电沟道。导电沟道。感应出电子感应出电子UTH称为开启电称为开启电压压71青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电
35、工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术IIIPNNGSDUDSUGSUGS较小时，较小时，导电沟道相当导电沟道相当于电阻将于电阻将D-S衔接起来，衔接起来，UGS越大此电越大此电阻越小。阻越小。72青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III5.5.2 加强型加强型N沟道沟道MOS管的特性曲线管的特性曲线0IDUGSVT跨导：跨导： UGS对对ID的控制才干的控制才干当漏源间电压当漏源间电压U DS 坚持一定值时，漏极电流坚持一定值时，漏极电流ID与栅源极与栅源极电压电压UGS的关系曲线。的关系曲线。1. 转移特性转移特性73青岛大学电工电子实验教
36、学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III当栅源间电压当栅源间电压UGS UTH 并坚持一定值时，漏极电流并坚持一定值时，漏极电流ID与漏源极电压与漏源极电压U DS的关系曲线的关系曲线IDU DS0UGS=3VUGS=4VUGS=5V区：区：UDS较小时较小时ID随随UDS的添加而添的添加而添加，相当于一个可变加，相当于一个可变电阻电阻可变电阻区可变电阻区区：区：UDS较大时较大时ID只随只随UGS的变化而的变化而变化，变化， UGS一定时，一定时， 相当于一个压控恒流相当于一个压控恒流源源恒流区恒流区2. 输出特性曲线输出特性曲线74青岛大学电工电子实验教学中心青岛大
37、学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III耗尽型耗尽型N沟道沟道MOS管的特性曲线管的特性曲线耗尽型的耗尽型的MOS管管UGS=0时就有导电沟道，加时就有导电沟道，加反向电压才干夹断。反向电压才干夹断。转移特性曲线转移特性曲线0IDUGSUoff夹断电压夹断电压75青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III输出特性曲线输出特性曲线IDU DS0UGS=0UGS0不论栅不论栅源电压正、负或源电压正、负或0都能控制漏极都能控制漏极电流，但普通任务在负栅电流，但普通任务在负栅源电压形状源电压形状76青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验
38、教学中心电工电子技术电工电子技术III P沟道绝缘栅场效应管的任务原理和特性沟道绝缘栅场效应管的任务原理和特性与与N沟道场效应管完全一样，两者只是在任沟道场效应管完全一样，两者只是在任务时所加电压的极性不同，当然，产生电流务时所加电压的极性不同，当然，产生电流的方向也不同。的方向也不同。即：即：P沟道加强型场效应管在沟道加强型场效应管在UGS 0时时 导通导通77青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III5.6 光电器件光电器件1.发光二极管与光电二极管发光二极管与光电二极管1发光二极管发光二极管LED 发光器件发光器件构造：由能发光的化合物半导体资
39、料制形成构造：由能发光的化合物半导体资料制形成PN结结功能：将电能转换成光能。功能：将电能转换成光能。任务原理：任务原理：PN结加正向电压导通时，发光；结加正向电压导通时，发光；PN结加反向电压截止时，不发光。结加反向电压截止时，不发光。导通电压：导通电压：1 2V导通电流：几导通电流：几 几十毫安，须接限流电阻几十毫安，须接限流电阻78青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III留意：光电二极管任务在反向形状！留意：光电二极管任务在反向形状！2光电二极管光电二极管受光器件受光器件功能：将光能转换成电能。功能：将光能转换成电能。任务原理：光照时，产生随
40、光照强度而添加的反向电流；任务原理：光照时，产生随光照强度而添加的反向电流；无光照时，反向电流很小。无光照时，反向电流很小。79青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III留意：光电三极管任务时，发射结正偏，集留意：光电三极管任务时，发射结正偏，集电结反偏！电结反偏！3光电三极管光电三极管受光器件受光器件功能：将光能转换成电能，且有电流放大作用。功能：将光能转换成电能，且有电流放大作用。任务原理：无光照时，暗电流为任务原理：无光照时，暗电流为 IC=1+ ICBO；有光照时，光电流为有光照时，光电流为 IC=1+ IL 。IL为光照时流过集电结的反向电
41、流。为光照时流过集电结的反向电流。E-C+80青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III特点：输入输出电气隔离，抗干扰才干强；特点：输入输出电气隔离，抗干扰才干强； 传输信号失真小，任务稳定可靠。传输信号失真小，任务稳定可靠。4光电耦合器光电耦合器功能：由光将输入端的电信号传送到输出端。功能：由光将输入端的电信号传送到输出端。任务原理：任务原理： 输入端加电信号输入端加电信号 发光二极管发光发光二极管发光光电三极管受光产生电流输出光电三极管受光产生电流输出+-CE81青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术II
42、I第第5 5章小结提纲章小结提纲一、一、PNPN结的单导游电性结的单导游电性二、二极管二、二极管三、稳压管三、稳压管四、三极管四、三极管正导游通：正导游通：反向截止：反向截止：构造、伏安特性、主要参数、特点、运用构造、伏安特性、主要参数、特点、运用构造、伏安特性、主要参数、特点、运用构造、伏安特性、主要参数、特点、运用构造、伏安特性、主要参数、特点、运用构造、伏安特性、主要参数、特点、运用82青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心电工电子技术电工电子技术III六、光电器件六、光电器件特点、运用特点、运用七、集成电路七、集成电路第第5 5章小结提纲章小结提纲五、绝缘栅型场效应管五、绝缘栅型场效应管根本构造、任务原理、特性曲线根本构造、任务原理、特性曲线 特点特点
