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1、电电 工工 学学电电 子子 技技 术术 电子学发展史电子学发展史1750年，年，富兰克林富兰克林指出：雷电与摩擦生电是一回事指出：雷电与摩擦生电是一回事1785年，年，库仑库仑总结出电荷的力学定理总结出电荷的力学定理1800年，年，伏打伏打创立了电位差理论创立了电位差理论1820年，年，奥斯特奥斯特发现导线通电磁针偏转发现导线通电磁针偏转1831年，年，法拉第法拉第完成磁生电实验完成磁生电实验1865年，年，麦克斯韦麦克斯韦发表电磁理论公式发表电磁理论公式1888年，年，赫兹赫兹证明了电磁波的存在证明了电磁波的存在1896年，年，马可尼马可尼发明电报，获发明电报，获1908年诺贝尔奖年诺贝尔奖
2、1897年，年，汤姆荪汤姆荪发现电子，获发现电子，获1906年诺贝尔奖年诺贝尔奖1947年，年，萧克利、巴丁、布拉顿萧克利、巴丁、布拉顿发明晶体管，获发明晶体管，获56年诺贝尔奖年诺贝尔奖1958年，年，基尔比基尔比发明集成电路，获发明集成电路，获2000年诺贝尔奖年诺贝尔奖从从20世纪初开始，人们相继发现了真空和半世纪初开始，人们相继发现了真空和半导体电子器件，以导体电子器件，以检波检波、放大放大及及开关开关等功能为核等功能为核心的心的电子技术电子技术得到迅速发展。得到迅速发展。从从1948美国贝尔实验室发明半导体晶体管以美国贝尔实验室发明半导体晶体管以来，半导体电子器件逐步取代电子管而成为
3、应用来，半导体电子器件逐步取代电子管而成为应用电子技术的主角，经历了分立器件、集成电路、电子技术的主角，经历了分立器件、集成电路、大规模和超大规模的集成电路。其应用领域遍及大规模和超大规模的集成电路。其应用领域遍及广播、通讯、测量、控制广播、通讯、测量、控制；今天，计算机已；今天，计算机已经以高技术的载体进入到各个领域，为人类文明经以高技术的载体进入到各个领域，为人类文明的发展树立了一座宏伟的里程碑。的发展树立了一座宏伟的里程碑。电子技术由模拟电子技术和数字电子技术两部分构成。两者的区别：处理的信号电子技术基础知识包括半导体二极管、半导体三极管、场效应管、部分典型集成电路等元器件。电炉箱恒温自
4、动控制系统电炉箱恒温自动控制系统光源光源产品产品传送带传送带光电元件光电元件脉冲产生脉冲产生整整 形形十二进制十二进制计数器计数器件数件数十进制十进制计数器计数器十进制十进制计数器计数器十进制十进制计数器计数器箱数箱数译码器译码器译码器译码器译码器译码器563LED数码管数码管个位个位十位十位百位百位产产品品自自动动装装箱箱计计数数生生产产线线第第14章章 二极管和晶体管二极管和晶体管14.3 14.3 二极管二极管二极管二极管14.4 14.4 稳压二极管稳压二极管稳压二极管稳压二极管14.5 14.5 晶体管晶体管晶体管晶体管14.2 PN14.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性结及
5、其单向导电性结及其单向导电性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14.6 14.6 光电器件光电器件光电器件光电器件学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，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，对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似，对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似，对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。以便用简便的分析方法获得具有实际
6、意义的结果。以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。以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，对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，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。就不要过分追究精确的数值。就不要过分追究精确的数值。就不要过分追究精确的数值。器件是非线性的、特性有分散性、器件是非线性的、特性有分散性、器件是非线性的、特性有分散性、器件是非线性的、特性有分散性、RC RC 的值有误的值有误的值有误的值有误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。差、工程上允许一定
7、的误差、采用合理估算的方法。差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。差、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、技术指对于元器件，重点放在特性、参数、技术指对于元器件，重点放在特性、参数、技术指对于元器件，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。讨标和正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨标和正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨标和正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件的目的在于应用。论器件的目的在于应用。论器件的目的在于应用。论器件的目的在于应用。导体：导体：自然界中很容易导电的物质称为自然界中很容易导电的物质
8、称为导体导体，金属，金属一般都是导体。一般都是导体。绝缘体：绝缘体：有的物质几乎不导电，称为有的物质几乎不导电，称为绝缘体绝缘体，如橡皮，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。、陶瓷、塑料和石英。半导体：半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为之间，称为半导体半导体，如锗、硅、砷化镓和，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。一些硫化物、氧化物等。 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
9、阻可做成温度敏感元件，如热敏电阻) ) ) )。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可做成各种不同用途的半导可做成各种不同用途的半导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）。体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。体器件，如二极管、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，
10、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，导电能力明显变化 ( ( ( (可做可做可做可做 成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极 管、光敏三极管等管、光敏三极管等管、光敏三极管等管、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，导电能力显著增强为什么具有这些导电特性？为什么具有这些导电特性？这是由半导体材料的原子结构和原子之间结合方式决定
11、的这是由半导体材料的原子结构和原子之间结合方式决定的这是由半导体材料的原子结构和原子之间结合方式决定的这是由半导体材料的原子结构和原子之间结合方式决定的 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，称为本征完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。半导体。半导体。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
12、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。 Si Si Si Si价电子价电子 Si Si Si Si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）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
13、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，晶体中产温度愈高，晶体中产温度愈高，晶体中产温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。生的自由电子便愈多。生的自由电子便愈多。生的自由电子便愈多。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子在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子在外电场的作用下，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，其结果相当来
14、填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当来填补，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）。于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。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)自由电子作定向运动自由
15、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)价电子递补空穴价电子递补空穴价电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) 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) 温度愈高，温度愈高，温度愈高，温度愈高， 载流子的数目愈多载流子的数目愈多载流子的数目愈多载流子的数目愈多, ,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
16、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，在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，在一定温度下，载流子的产生和复合达
17、到动态平衡，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定的数目。半导体中载流子便维持一定的数目。半导体中载流子便维持一定的数目。半导体中载流子便维持一定的数目。14.1.2 N型半导体和型半导体和 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型半
18、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入五价元素掺入五价元素 Si Si Si Sip+多余多余电子电子磷原子磷原子在常温下即可在常温下即可变为自由电子变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）, ,形成杂质半导体。形成杂质半导体。形成杂质半导体。形成杂质半导体。 在在在在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是自由电子是自由电子是自由电子是多数载流子，空穴是少数载流多数载流子，
19、空穴是少数载流多数载流子，空穴是少数载流多数载流子，空穴是少数载流子。子。子。子。14.1.2 N型半导体和型半导体和 P 型半导体型半导体 掺杂后空穴数目大量掺杂后空穴数目大量掺杂后空穴数目大量掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这增加，空穴导电成为这增加，空穴导电成为这增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方种半导体的主要导电方种半导体的主要导电方种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或式，称为空穴半导体或式，称为空穴半导体或式，称为空穴半导体或 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 型半导
20、体中型半导体中型半导体中型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无论无论无论无论N N型或型或型或型或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：(1)本本征征半半导导体体中中有有两两种种载载流流子子导导电电，自自由由电电子子和和空空穴穴，但但载载流流子
21、子数数目目极极少少, 其其导导电电性性能能很很差差。温温度度愈愈高高，载流子的数目愈多载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。半导体的导电性能也就愈好。(2)本本征征半半导导体体中中加加入入五五价价杂杂质质元元素素，便便形形成成N型型半半导导体体。其其中中电电子子是是多多数数载载流流子子，空空穴穴是是少少数数载载流流子子，此外还有不参加导电的正离子。此外还有不参加导电的正离子。(3)本本征征半半导导体体中中加加入入三三价价杂杂质质元元素素，便便形形成成P型型半半导导体体。其其中中空空穴穴是是多多数数载载流流子子，电电子子是是少少数数载载流流子子，此外还有不参加导电的负离子。此外还有不参加导
22、电的负离子。(4)杂杂质质半半导导体体中中，多多子子浓浓度度决决定定于于杂杂质质浓浓度度，少少子子由由本征激发产生，其浓度与温度有关。本征激发产生，其浓度与温度有关。 1. 1. 在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与 （a. a. 掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度）有关。温度）有关。温度）有关。温度）有关。 2. 2. 在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与 （a. a. 掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度）有关。温度）有关
23、。温度）有关。温度）有关。 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 c 4. 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，P P 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 ，N N 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
24、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） b ba a 1. 1. 电子导电和空穴导电有什么区别？空穴电流是电子导电和空穴导电有什么区别？空穴电流是电子导电和空穴导电有什么区别？空穴电流是电子导电和空穴导电有什么区别？空穴电流是不是由自由电子递补空穴所形成的？不是由自由电子递补空穴所形成的？不是由自由电子递补空穴所形成的？不是由自由电子递补空穴所形成的？ 练习练习和思考：和思考：和思考：和思考：答：答：答：答：电子导电是指带一个电量负电荷的自由电子在电子导电是指带一个电量负电荷的自由电子在电子导电是指带一个电量负电荷的自由电子在电子导电是指带一个电量负电荷的自由
25、电子在外电场的作用下，产生定向运动形成电流的过程。外电场的作用下，产生定向运动形成电流的过程。外电场的作用下，产生定向运动形成电流的过程。外电场的作用下，产生定向运动形成电流的过程。 而空穴导电是指共价键中的价电子挣脱共价键而空穴导电是指共价键中的价电子挣脱共价键而空穴导电是指共价键中的价电子挣脱共价键而空穴导电是指共价键中的价电子挣脱共价键的束缚，填补空穴，好像空穴在运动，而形成电流的束缚，填补空穴，好像空穴在运动，而形成电流的束缚，填补空穴，好像空穴在运动，而形成电流的束缚，填补空穴，好像空穴在运动，而形成电流的过程。的过程。的过程。的过程。 空穴电流不是自由电子递补空穴所形成的，而空穴电
26、流不是自由电子递补空穴所形成的，而空穴电流不是自由电子递补空穴所形成的，而空穴电流不是自由电子递补空穴所形成的，而是共价键中的价电子递补空穴所形成的。是共价键中的价电子递补空穴所形成的。是共价键中的价电子递补空穴所形成的。是共价键中的价电子递补空穴所形成的。练习练习和思考：和思考：和思考：和思考： 2. 2. 杂质半导体中的多数载流子和少数载流子是怎杂质半导体中的多数载流子和少数载流子是怎杂质半导体中的多数载流子和少数载流子是怎杂质半导体中的多数载流子和少数载流子是怎样产生的？为什么杂质半导体中少数载流子的浓度样产生的？为什么杂质半导体中少数载流子的浓度样产生的？为什么杂质半导体中少数载流子的
27、浓度样产生的？为什么杂质半导体中少数载流子的浓度比本征载流子的浓度小？比本征载流子的浓度小？比本征载流子的浓度小？比本征载流子的浓度小？ 答：答：答：答：大量的多数载流子会与少数载流子复合，复合大量的多数载流子会与少数载流子复合，复合大量的多数载流子会与少数载流子复合，复合大量的多数载流子会与少数载流子复合，复合的数量要比本征半导体两种载流子复合的数量多，的数量要比本征半导体两种载流子复合的数量多，的数量要比本征半导体两种载流子复合的数量多，的数量要比本征半导体两种载流子复合的数量多，因此，杂质半导体的少数载流子比本征半导体的少因此，杂质半导体的少数载流子比本征半导体的少因此，杂质半导体的少数
28、载流子比本征半导体的少因此，杂质半导体的少数载流子比本征半导体的少数载流子浓度小。数载流子浓度小。数载流子浓度小。数载流子浓度小。 练习练习和思考：和思考：和思考：和思考： 3. N 3. N型半导体的自由电子多于空穴，而型半导体的自由电子多于空穴，而型半导体的自由电子多于空穴，而型半导体的自由电子多于空穴，而P P型半导体型半导体型半导体型半导体中的空穴多于自由电子，是否中的空穴多于自由电子，是否中的空穴多于自由电子，是否中的空穴多于自由电子，是否N N型半导体带负电，而型半导体带负电，而型半导体带负电，而型半导体带负电，而P P型半导体带正电？型半导体带正电？型半导体带正电？型半导体带正电
29、？ 答：答：答：答：以以以以N N型半导体为例，由于掺杂后自由电子数目大型半导体为例，由于掺杂后自由电子数目大型半导体为例，由于掺杂后自由电子数目大型半导体为例，由于掺杂后自由电子数目大量增加，当这些带负电的自由电子离开原子核后，量增加，当这些带负电的自由电子离开原子核后，量增加，当这些带负电的自由电子离开原子核后，量增加，当这些带负电的自由电子离开原子核后，原子核所在的晶格上就带生了等量的正电荷，这个原子核所在的晶格上就带生了等量的正电荷，这个原子核所在的晶格上就带生了等量的正电荷，这个原子核所在的晶格上就带生了等量的正电荷，这个电荷叫空间电荷。从整个晶体来看，它仍然是不带电荷叫空间电荷。从
30、整个晶体来看，它仍然是不带电荷叫空间电荷。从整个晶体来看，它仍然是不带电荷叫空间电荷。从整个晶体来看，它仍然是不带电的。电的。电的。电的。 空间电荷与带正电的空穴不同的是它是不能移空间电荷与带正电的空穴不同的是它是不能移空间电荷与带正电的空穴不同的是它是不能移空间电荷与带正电的空穴不同的是它是不能移动的。动的。动的。动的。不论是不论是不论是不论是P P型半导体还是型半导体还是型半导体还是型半导体还是N N型半导体，都只能看型半导体，都只能看型半导体，都只能看型半导体，都只能看做是一般的导电材料，不具有半导体器件的任何做是一般的导电材料，不具有半导体器件的任何做是一般的导电材料，不具有半导体器件
31、的任何做是一般的导电材料，不具有半导体器件的任何特点。特点。特点。特点。半导体器件的核心是半导体器件的核心是半导体器件的核心是半导体器件的核心是PNPN结，是采取一定的工结，是采取一定的工结，是采取一定的工结，是采取一定的工艺措施在一块半导体晶片的两侧分别制成艺措施在一块半导体晶片的两侧分别制成艺措施在一块半导体晶片的两侧分别制成艺措施在一块半导体晶片的两侧分别制成P P型半导型半导型半导型半导体和体和体和体和N N型半导体，在两种半导体的交界面上形成型半导体，在两种半导体的交界面上形成型半导体，在两种半导体的交界面上形成型半导体，在两种半导体的交界面上形成PNPN结。结。结。结。各种各样的半
32、导体器件都是以各种各样的半导体器件都是以各种各样的半导体器件都是以各种各样的半导体器件都是以PNPN结为核心结为核心结为核心结为核心而制成的，正确认识而制成的，正确认识而制成的，正确认识而制成的，正确认识PNPN结是了解和运用各种半导结是了解和运用各种半导结是了解和运用各种半导结是了解和运用各种半导体器件的关键所在。体器件的关键所在。体器件的关键所在。体器件的关键所在。14.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性 PN 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 型半导体型半导体型半导体型半导体N N 型半导体型半导体型半导体型
33、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，而漂移使空间动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使空间动越强，而漂移使空间电荷区变薄。电荷区变薄。电荷区变薄。电荷区变薄。 扩散的结果使空间扩散的结果使空间电荷区变宽。电荷区变宽。空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 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的这一对相反的这一对相反的这一对相反的运动最终达到运动最终达到运动最终达到运动最终达到动态平衡，空动态平衡，空动态平衡，空动态平衡，空间电荷区的厚间电荷区的厚间电荷区的厚间电荷区的厚度固定不变。度固定不变。度固定不变。度固定不变。+形成空间电
34、荷区形成空间电荷区扩散运动和漂移运动的动态平衡扩散运动和漂移运动的动态平衡扩散增强扩散增强漂移运动增强漂移运动增强内电场增强内电场增强两者平衡两者平衡PNPN结宽度基本稳定结宽度基本稳定1.1.空间电荷区中没有载流子。空间电荷区中没有载流子。2.2.空间电荷区中内电场阻碍空间电荷区中内电场阻碍P P中的空穴和中的空穴和N区区 中的电子（中的电子（都是多子都是多子）向对方运动（）向对方运动（扩散扩散运动运动）。）。3.3.P 区中的电子和区中的电子和 N区中的空穴（区中的空穴（都是少子都是少子），），数量有限，因此由它们形成的电流很小。数量有限，因此由它们形成的电流很小。注意注意: :14.2.
35、2 PN结的单向导电性结的单向导电性 1. PN 1. 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 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场IF 内电场被内电场被内电场被内电场被削弱，多子削弱，多子削弱，多子削弱，多子的扩散加强，的扩散加强，的扩散加强，的扩散加强，形成较大的形成较大的形成较大的形成较大的扩散电流。扩散电流。扩散电流。扩散电流。 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，PNPN结变窄，正向电流较结变窄，正向电流较结变窄，正向电流较结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，大
36、，正向电阻较小，大，正向电阻较小，大，正向电阻较小，PNPN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+2. PN 结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）外电场外电场外电场外电场 P P接负、接负、接负、接负、N N接正接正接正接正 内电场内电场内电场内电场P PN N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + +PN PN 结变宽结变宽结变宽结变宽2. PN 结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）外电场外电场外电场外电场 内电场被加内电场被加强，少子的漂强，少子的漂移加强，由于移加强，由于少子数量很少，少子
37、数量很少，形成很小的反形成很小的反向电流。向电流。IR P P接负、接负、接负、接负、N N接正接正接正接正 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 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，PNPN结变宽，反向电流较小，结变宽，反向电流较小，结变宽，反向电流较小，结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，反向电阻较大，反向电阻较大，反向电阻较大，PNPN结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。内
38、电场内电场内电场内电场P PN N+ + + + + + + + + + + + + + + + + + +PNPN结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻，呈现低电阻， PN PN结导通；结导通；PNPN结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，呈现高电阻，呈现高电阻， PN PN结截止。结截止。 由此可以得出结论：由此可以得出结论：PNPN结具有单向导电性。结具有单向导电性。 半导体二极管半导体二极管14.3.1 基本结构基本结构(a) (a) 点接触型点接触型点接触型点接触型(b)(b)面接触型面接触
39、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、正结电容小、正结电容小、正结电容小、正向电流小。用向电流小。用向电流小。用向电流小。用于检波和变频于检波和变频于检波和变频于检波和变频等高频电路。等高频电路。等高频电路。等高频电路。 结面积大、结面积大、结面积大、结面积大、正向电流大、正向电流大、正向电流大、正向电流大、结电容大，用结电容大，用结电容大，用结电容大，用于工频大电流于工频大电流于工频大电流于工频大电流整流电路。整流电路。整流电路。整流电路。(c) (c) 平面型平面型平面型平面型 用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。用于集成
40、电路制作工艺中。PNPN结结面积可大可小，结结面积可大可小，结结面积可大可小，结结面积可大可小，用于大功率整流和开关电路中。用于大功率整流和开关电路中。用于大功率整流和开关电路中。用于大功率整流和开关电路中。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 1 半导体二极管的结构和符号半导体二极管的结构和符号 半导体二
41、极管半导体二极管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二极管的结构示意图阴极阴极阳极阳极( d ) 符号符号D半导体二极管实物图片半导体二极管实物图片半导体二极管图片半导体二极管图片14.3.2 伏安特性伏安特性硅管硅管硅管硅管0.5V,0.5V,锗锗锗锗管管管管0.1V0.1V。反向击穿反向击穿电压电压U(BR)导通压降导通压降导通压降导通压降 外加电压大于死区电外加电压大于死区电外加电压大于死区电外加电压大于死区电压二极管才能导通。压二极管才能导通。压二极管才能导通。压二极管才能导通。 外加电压大于反向击外加电压大于反向击外加电压大于反向击外加电压大于反向击穿电压二极管被击
42、穿，穿电压二极管被击穿，穿电压二极管被击穿，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。正向特性正向特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 0 0 0锗锗锗锗0 0.2.2UI死区电压死区电压死区电压死区电压PN+PN+ 反向电流反向电流反向电流反向电流在一定电压在一定电压在一定电压在一定电压范围内保持范围内保持范围内保持范围内保持常数。常数。常数。常数。二极管二极管的单向导电性的单向导电性 1. 1. 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、阴二极管加正向电压
43、（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、阴极接负极接负极接负极接负 ）时，）时，）时，）时， 二极管处于正向导通状态，二极管正二极管处于正向导通状态，二极管正二极管处于正向导通状态，二极管正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。向电阻较小，正向电流较大。向电阻较小，正向电流较大。向电阻较小，正向电流较大。 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、阴极接正极接正极接正极接正 ）时，）时，）时，）时， 二极管处于反向截止状态，二
44、极管反二极管处于反向截止状态，二极管反二极管处于反向截止状态，二极管反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。向电阻较大，反向电流很小。向电阻较大，反向电流很小。向电阻较大，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，失外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失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。去单向导电性。去单向导电性。去单向导电性。 4. 4. 4. 4. 二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反二极管
45、的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。向电流愈大。向电流愈大。向电流愈大。 问题：问题：问题：问题： 如何判断二极管的好坏及其正负极性？如何判断二极管的好坏及其正负极性？如何判断二极管的好坏及其正负极性？如何判断二极管的好坏及其正负极性？14.3.3 主要参数主要参数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 IOMOM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. 反向工作峰值电压反向工作峰值
46、电压反向工作峰值电压反向工作峰值电压U URWMRWM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 UBRBR的一半或三分之二。的一半或三分之二。的一半或三分之二。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。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。3. 3.
47、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 IRMRM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 IRMRM受温度的受温度的受温度的受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗
48、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。二极管的电路模型二极管的电路模型 （补充）（补充）1 理想二极管：相当于开关，正向导通时，没有压降反相截止时没有电流。死区电压死区电压=0 ，正向压降，正向压降=0 2 二极管：考虑二极管的正向压降，但正向压降视为固定值。死区电压死区电压=0 .5V，正向压降，正向压降 :硅管硅管V ，锗管，锗管V3折线化模型：此时考虑二极管两端的压降在某一固定值上作微小变化时所引起的电流变化。 (a) 开 关 模 型 (b) 固 定 正 向 压
49、 降 模 型 (c) 折线化模型二极管的低频模型 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，正向管压降否则，正向管压降硅硅硅硅0 0 0 0.60.8V.60.8V锗锗锗锗0 0.20.3V.20.3V 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 UD D的正负。的正负。的正负。的正负。若若若若
50、V V阳阳阳阳 V V阴阴阴阴或或或或 U UD D为正为正为正为正( ( 正向偏置正向偏置正向偏置正向偏置 ) )，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阳阳阳阳 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 = = 6V 6V否则，否则，否则，否则， U UABAB低于低于低于低于6V6V一个管压降，为或一个管压降，为或一个管压降，为或一个管压降，为或例例1： 取取取取 B B 点作参考点，点作参考点，点作参考点
51、，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 B B 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
52、极的电位。的电位。的电位。的电位。V V1 1阳阳阳阳 = =6 V6 V，V V2 2阳阳阳阳=0 V=0 V，V V1 1阴阴阴阴 = = V V2 2阴阴阴阴= = 12 V12 VU UD1D1 = 6V = 6V，U UD2D2 =12V =12V U UD2D2 U UD1D1 D D2 2 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 = 0 V= 0 V例例2:D D1 1承受反向电压为承受反向电压为承受
53、反向电压为承受反向电压为6 V6 V流过流过流过流过 D D2 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，在这里，在这里，在这里， D D2 2 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 i 8V 8V，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 i 8V 8V，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
54、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 波形。波形。波形。波形。8V8V例例例例3 3：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 8 V 8 VD D8V8VR Ru uo ou ui i+ + + 在这里，在这里，在这里，在这里，D D 起限幅起限幅起限幅起限幅( (或削波或削波或削波或削波) ) 作用。作用。作用。作用。 复复习：(1)本本征征半半导导体体中中有有两两种种载载流流子子导导电电
55、，自自由由电电子子和和空空穴穴，但但载载流流子子数数目目极极少少, 其其导导电电性性能能很很差差。温温度度愈愈高高，载流子的数目愈多载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。半导体的导电性能也就愈好。(2)本本征征半半导导体体中中加加入入五五价价杂杂质质元元素素，便便形形成成N型型半半导导体体。其其中中电电子子是是多多数数载载流流子子，空空穴穴是是少少数数载载流流子子，此外还有不参加导电的正离子。此外还有不参加导电的正离子。(3)本本征征半半导导体体中中加加入入三三价价杂杂质质元元素素，便便形形成成P型型半半导导体体。其其中中空空穴穴是是多多数数载载流流子子，电电子子是是少少数数载载流流子子
56、，此外还有不参加导电的负离子。此外还有不参加导电的负离子。(4)杂杂质质半半导导体体中中，多多子子浓浓度度决决定定于于杂杂质质浓浓度度，少少子子由由本征激发产生，其浓度与温度有关。本征激发产生，其浓度与温度有关。(5) PN结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻，呈现低电阻，PN结导通；结导通；(6) PN结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，呈现高电阻，呈现高电阻，PN结截止。结截止。 由此可以得出结论：由此可以得出结论：PNPN结具有单向导电性。结具有单向导电性。(7) 二极管加正向电压（正向偏置
57、，阳极接正、阴极二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负接负 ）时，）时， 二极管处于正向导通状态，二极管正向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。(8) 二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正接正 ）时，）时， 二极管处于反向截止状态，二极管反向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。(9) 外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去
58、单向导电性。去单向导电性。去单向导电性。去单向导电性。(10) 二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。向电流愈大。向电流愈大。向电流愈大。 稳压二极管稳压二极管1. 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反向电压时加反向电压时加反向电压时加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 稳压管反向击穿后，稳压管反
59、向击穿后，稳压管反向击穿后，稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其电流变化很大，但其电流变化很大，但其电流变化很大，但其两端电压变化很小，两端电压变化很小，两端电压变化很小，两端电压变化很小，利用此特性，稳压管利用此特性，稳压管利用此特性，稳压管利用此特性，稳压管在电路中可起稳压作在电路中可起稳压作在电路中可起稳压作在电路中可起稳压作用。用。用。用。_+UIO3. 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 UZ 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
60、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引起引起引起引起稳压值变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 IZ 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 IZMZM(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rZ愈
61、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，曲线愈陡，稳压性能愈好。愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。 管子不致发生热击穿的最大功率损耗：管子不致发生热击穿的最大功率损耗：管子不致发生热击穿的最大功率损耗：管子不致发生热击穿的最大功率损耗： P PZM ZM = = U UZ Z I IZMZM例：例：IZ+20V通过稳通过稳压管的电流压管的电流IZ等于等于多少？多少？R是限流电阻，其是限流电阻，其值是否合适？值是否合适？ 1. 1. 利用稳压管或普通二极管的正向压降，是否也利用稳压管或普通二极管的正向压降，是否也利用稳压管或普通二极管的正向压降，是否也利用稳压管或普通二极管的
62、正向压降，是否也可以稳压？可以稳压？可以稳压？可以稳压？ 练习练习和思考：和思考：和思考：和思考：答：答：答：答：稳压管和普通二极管的正向伏安特性相同，也稳压管和普通二极管的正向伏安特性相同，也稳压管和普通二极管的正向伏安特性相同，也稳压管和普通二极管的正向伏安特性相同，也有恒压作用。即当正向电流变化时，它们两端的正有恒压作用。即当正向电流变化时，它们两端的正有恒压作用。即当正向电流变化时，它们两端的正有恒压作用。即当正向电流变化时，它们两端的正向电压变化很小。所以稳压管和普通二极管的正向向电压变化很小。所以稳压管和普通二极管的正向向电压变化很小。所以稳压管和普通二极管的正向向电压变化很小。所
63、以稳压管和普通二极管的正向压降可稳压，但稳定电压就是导通电压。硅二极管压降可稳压，但稳定电压就是导通电压。硅二极管压降可稳压，但稳定电压就是导通电压。硅二极管压降可稳压，但稳定电压就是导通电压。硅二极管可正向稳定在左右，普通锗二极管正向电压可稳定可正向稳定在左右，普通锗二极管正向电压可稳定可正向稳定在左右，普通锗二极管正向电压可稳定可正向稳定在左右，普通锗二极管正向电压可稳定在左右。在左右。在左右。在左右。 晶体管晶体管14.5.1 基本结构基本结构N型硅型硅P型型N型型二氧化硅保护膜二氧化硅保护膜CBENPN型型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NPNNP
64、N型型型型BEC符号：符号：符号：符号：BECIBIEICNPNNPN型三极管型三极管型三极管型三极管 晶体管晶体管14.5.1 基本结构基本结构N型锗型锗铟球铟球铟球铟球P型型P型型CEBPNP型型B 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：BECIBIEICPNPPNP型三极管型三极管型三极管型三极管1晶体管的电流放大作用晶体管的电流放大作用以以 NPN 型三极管为例讨论型三极管为例讨论cNNPebbec表面看表面看三极管若实三极管若实现放大，必须从现放大，必须从三极管内部结构三极管内部结构
65、和和外部所加电源外部所加电源的极性的极性来保证。来保证。不不具具备备放大作用放大作用基区：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这些结构特点是它具有电流放大作用的内在条
66、件。这些结构特点是它具有电流放大作用的内在条件。这些结构特点是它具有电流放大作用的内在条件。这些结构特点是它具有电流放大作用的内在条件。14. 5. 2 电流分配和放大原理电流分配和放大原理1. 三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件发射结正向偏置、集电结反向偏置发射结正向偏置、集电结反向偏置发射结正向偏置、集电结反向偏置发射结正向偏置、集电结反向偏置 (2) (2)对对对对 PNP PNP 型三极管型三极管型三极管型三极管 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
67、偏集电结反偏 V VC C V VB B 即即即即 V VC C V VB B V VE E 集电极电位最高集电极电位最高集电极电位最高集电极电位最高 即即即即 V VE E V VB B V VC C 发射极电位最高发射极电位最高发射极电位最高发射极电位最高 B BEC CN NN NP PEBRBE EC CRCIEICIBB BEC CP PP PN NEBRBE EC CRCIEICIB共射极放大电路共射极放大电路共射极放大电路共射极放大电路2. 各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用I IB B(mA)(mA)I IC C(mA)(mA)I IE E(mA)(mA)
68、0 00.020.020.040.040.060.060.080.080.100.100.010.010.700.701.501.502.302.303.103.103.953.950.010.010.720.721.541.542.362.363.183.184.054.05结论结论结论结论: :1 1）三电极电流关系）三电极电流关系）三电极电流关系）三电极电流关系 I IE E = = I IB B + + I IC C2 2） I IC C I IB B ， I IC C I IE E 3 3） I IC C I IB B 基极电流的微小变化基极电流的微小变化基极电流的微小变化基极电流的
69、微小变化 I IB B能够引起较大的集电极电流能够引起较大的集电极电流能够引起较大的集电极电流能够引起较大的集电极电流变化变化变化变化 I IC C, ,这就是三极管的电这就是三极管的电这就是三极管的电这就是三极管的电流放大作用。流放大作用。流放大作用。流放大作用。 B BEC CN NN NP PEBRBE EC CRCIEICIB3.3.3.3.三极管内部载流子的运动规律三极管内部载流子的运动规律三极管内部载流子的运动规律三极管内部载流子的运动规律BECNNPEBRBECIEIBEICEICBO 基区空穴基区空穴基区空穴基区空穴向发射区的向发射区的向发射区的向发射区的扩散可忽略。扩散可忽略
70、。扩散可忽略。扩散可忽略。 发射结正偏，发发射结正偏，发发射结正偏，发发射结正偏，发射区电子不断向基射区电子不断向基射区电子不断向基射区电子不断向基区扩散，形成发射区扩散，形成发射区扩散，形成发射区扩散，形成发射极电流极电流极电流极电流I I I IE E E E。进入进入进入进入P P P P 区的电子区的电子区的电子区的电子少部分与基区的空少部分与基区的空少部分与基区的空少部分与基区的空穴复合，形成电流穴复合，形成电流穴复合，形成电流穴复合，形成电流I I I IBE BE BE BE ，多数扩散到集，多数扩散到集，多数扩散到集，多数扩散到集电结。电结。电结。电结。从基区扩散来的从基区扩散
71、来的从基区扩散来的从基区扩散来的电子作为集电结电子作为集电结电子作为集电结电子作为集电结的少子，漂移进的少子，漂移进的少子，漂移进的少子，漂移进入集电区而被集入集电区而被集入集电区而被集入集电区而被集电极收集，形成电极收集，形成电极收集，形成电极收集，形成I I I ICECECECE。 集电结反偏，集电结反偏，集电结反偏，集电结反偏，有少子形成的反有少子形成的反有少子形成的反有少子形成的反向电流向电流向电流向电流I I I ICBOCBOCBOCBO。发射结正偏扩散强E区多子（自由电子）到B区B区多子（空穴）到E区穿过发射结的电流主要是电子流形成发射极电流IEIE是由扩散运动形成的1 1 发
72、射区向基区扩散电子，形成发射极电流发射区向基区扩散电子，形成发射极电流I IE E。2 电子在基区中的扩散与复合，形成基极电流电子在基区中的扩散与复合，形成基极电流IBE区电子到基区区电子到基区B后，有两种运动后，有两种运动扩散ICE复合IBE同时基区中的电子被同时基区中的电子被EB拉走形成拉走形成IBIBE=IB时达到动态平衡形成稳定的基极电流IBIB是由复合运动形成的3 集电极收集电子，形成集电极电流集电极收集电子，形成集电极电流IC集电结反偏集电结反偏阻碍C区中的多子（自由电子）扩散，同时收集E区扩散过来的电子有助于少子的漂移运动，有反向饱和电流ICBO形成集电极电流ICRBEC+_EB
73、EBCICIBIEICBOIBEICE3. 3. 三极管内部载流子的运动规律三极管内部载流子的运动规律三极管内部载流子的运动规律三极管内部载流子的运动规律IC = ICE+ICBO ICEICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOIB = IBE- ICBO IBE I ICE CE 与与与与 I IBE BE 之比称为共之比称为共之比称为共之比称为共发射极电流放大倍数发射极电流放大倍数发射极电流放大倍数发射极电流放大倍数通常定义为静态通常定义为静态通常定义为静态通常定义为静态( (直流直流直流直流) )电流放大倍数。电流放大倍数。电流放大倍数。电流放大倍数。称为动态称为动态称为
74、动态称为动态( (交流交流交流交流) )电流放大倍数。电流放大倍数。电流放大倍数。电流放大倍数。 特性曲线特性曲线 即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析放大电路的依据。分析放大电路的依据。为什么要研究特性曲线：为什么要研究特性曲线：为什么要研究特性曲线：为什么要研究特性曲线： 1 1 1 1）直观地分析管子的工作状态）直观地分析管子的工作状态）直观地分析管子的工作状态）直观地分析管子的工作状态 2 2 2 2）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的）
75、合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的电路电路电路电路 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端发射极是输入回路、输出回路的公共端 共发射极电路共发射极电路输入回路输入回路输出回路输出回路 测量晶体管特性的实验线路测量晶体管特性的实验线路测量晶体管特性的实验线路测量晶体管特性的实验线路ICEBmA AVUCEUBERBIBECV+1. 输入特性输入特性特点特点特点特
76、点: : : :非线性非线性非线性非线性死区电压：死区电压：死区电压：死区电压：硅管硅管硅管硅管V V，锗，锗，锗，锗管管管管V V。正常工作时发射结电压：正常工作时发射结电压：正常工作时发射结电压：正常工作时发射结电压： NPNNPN型硅管型硅管型硅管型硅管 U UBE BE PNPPNP型锗管型锗管型锗管型锗管 U UBE BE IB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1VO2. 输出特性输出特性IB=020 A40 A60 A80 A100 A36IC(mA )1234UCE(V)912O放大区放大区输出特性曲线通常分三个工作区：输出特性曲线通常分三个工作区：输出特性
77、曲线通常分三个工作区：输出特性曲线通常分三个工作区：(1) (1) 放大区放大区放大区放大区 在放大区，在放大区，在放大区，在放大区，发射结处发射结处发射结处发射结处于正向偏置、集电结处于正向偏置、集电结处于正向偏置、集电结处于正向偏置、集电结处于反向偏置，晶体管工于反向偏置，晶体管工于反向偏置，晶体管工于反向偏置，晶体管工作于放大状态。作于放大状态。作于放大状态。作于放大状态。 在放大区有在放大区有在放大区有在放大区有 I IC C= = I IB B ，也，也，也，也称为线性区，具有称为线性区，具有称为线性区，具有称为线性区，具有恒流特性。恒流特性。恒流特性。恒流特性。1、 的微小变化会引
78、起 的较大变化；2、 ， 是由 和 决定的。晶体管处于放大区的特征：晶体管处于放大区的特征：3、4、晶体管相当于通路。I IB B=0=02020 A A4040 A A6060 A A8080 A A100100 A A3 36 6I IC C( (mmA )A )1 12 23 34 4U UCECE(V)(V)9 91212O（2 2）截止区）截止区）截止区）截止区I IB B 0 V VB B V VE E 集电极电位最高集电极电位最高集电极电位最高集电极电位最高 V VE E V VB B V VC C 发射极电位最高发射极电位最高发射极电位最高发射极电位最高 PNPPNP型各极电位
79、：型各极电位：型各极电位：型各极电位：硅管：硅管：硅管：硅管：锗管：锗管：锗管：锗管： 1-51-5 有两个晶体管，一个管子有两个晶体管，一个管子有两个晶体管，一个管子有两个晶体管，一个管子 ；另一个管子另一个管子另一个管子另一个管子 。如果其他参数一样，。如果其他参数一样，。如果其他参数一样，。如果其他参数一样，选用哪个管子好？为什么？选用哪个管子好？为什么？选用哪个管子好？为什么？选用哪个管子好？为什么？ 1-61-6 将一将一PNPPNP型晶体管接成共发射极电路，要使它型晶体管接成共发射极电路，要使它具有电流放大作用，具有电流放大作用，E EC C和和E EB B的正负极性如何连接，为什
80、的正负极性如何连接，为什么？么？晶体管是温度不稳定器件，晶体管是温度不稳定器件，I ICEOCEO越小温度稳定性越好。越小温度稳定性越好。 ICEO= =（1+ 1+ ）I ICBOCBOECRCEBRB符号符号符号符号光的颜色视发光材料的波长而定。如采用磷砷化光的颜色视发光材料的波长而定。如采用磷砷化光的颜色视发光材料的波长而定。如采用磷砷化光的颜色视发光材料的波长而定。如采用磷砷化镓，可发出红光或黄光；如采用磷化镓，可发出绿镓，可发出红光或黄光；如采用磷化镓，可发出绿镓，可发出红光或黄光；如采用磷化镓，可发出绿镓，可发出红光或黄光；如采用磷化镓，可发出绿光。它的电特性与一般二极管类似，正向
81、电压较一光。它的电特性与一般二极管类似，正向电压较一光。它的电特性与一般二极管类似，正向电压较一光。它的电特性与一般二极管类似，正向电压较一般二极管高，般二极管高，般二极管高，般二极管高，1.53V1.53V，电流为几，电流为几，电流为几，电流为几 几十几十几十几十mAmA。发光二极管发光二极管发光二极管发光二极管 光电器件光电器件14. 6. 1 发光二极管发光二极管当在发光二极管（当在发光二极管（当在发光二极管（当在发光二极管（LEDLED）上加正向电）上加正向电）上加正向电）上加正向电压，并有足够大的正向电流时，就能发压，并有足够大的正向电流时，就能发压，并有足够大的正向电流时，就能发压
82、，并有足够大的正向电流时，就能发出可见的光。这是由于电子与空穴复合出可见的光。这是由于电子与空穴复合出可见的光。这是由于电子与空穴复合出可见的光。这是由于电子与空穴复合而释放能量的结果。而释放能量的结果。而释放能量的结果。而释放能量的结果。14.6.2 光电二极管光电二极管将光信号转换为电流信号。将光信号转换为电流信号。将光信号转换为电流信号。将光信号转换为电流信号。I IU U 照度增加照度增加照度增加照度增加符号符号符号符号光电二极管光电二极管光电二极管光电二极管光电二极管是在反向电压作用下工作。当无光照光电二极管是在反向电压作用下工作。当无光照光电二极管是在反向电压作用下工作。当无光照光
83、电二极管是在反向电压作用下工作。当无光照时，和普通二极管一样，其反向电流很小。当有光时，和普通二极管一样，其反向电流很小。当有光时，和普通二极管一样，其反向电流很小。当有光时，和普通二极管一样，其反向电流很小。当有光照时，其反向电流增大，称为光电流。照时，其反向电流增大，称为光电流。照时，其反向电流增大，称为光电流。照时，其反向电流增大，称为光电流。光电二极管光电二极管光电二极管光电二极管14.6.3 光电三极管光电三极管将光信号转换为电流信号。将光信号转换为电流信号。将光信号转换为电流信号。将光信号转换为电流信号。光电三极管是用入射光照度光电三极管是用入射光照度光电三极管是用入射光照度光电三
84、极管是用入射光照度E E来控制集电极电流。来控制集电极电流。来控制集电极电流。来控制集电极电流。符号符号符号符号光电三极管光电三极管光电三极管光电三极管CEICUCEOE5E4E3E2E1E=01 1半半导导体体材材料料中中有有两两种种载载流流子子：电电子子和和空空穴穴。电电子子带带负负电电，空空穴穴带带正正电电。在在纯纯净净半半导导体体中中掺掺入入不不同同的的杂杂质质，可以得到可以得到N N型半导体和型半导体和P P型半导体。型半导体。2 2采采用用一一定定的的工工艺艺措措施施，使使P P型型和和N N型型半半导导体体结结合合在在一一起，就形成了起，就形成了PNPN结。结。PNPN结的基本特
85、点是单向导电性。结的基本特点是单向导电性。3 3二二极极管管是是由由一一个个PNPN结结构构成成的的。其其特特性性可可以以用用伏伏安安特特性和一系列参数来描述。性和一系列参数来描述。内容小结内容小结4.4.三极管工作时，有两种载流子参与导电，称为双三极管工作时，有两种载流子参与导电，称为双极型晶体管。极型晶体管。5.5.是一种电流控制电流型的器件，改变基极电流就是一种电流控制电流型的器件，改变基极电流就可以控制集电极电流。可以控制集电极电流。6.6.特性可用输入特性曲线和输出特性曲线来描述。特性可用输入特性曲线和输出特性曲线来描述。7.7.有三个工作区：饱和区、放大区和截止区。有三个工作区：饱
86、和区、放大区和截止区。本章要求：本章要求：本章要求：本章要求：一、理解一、理解一、理解一、理解PNPN结的单向导电性，三极管的电流分配和结的单向导电性，三极管的电流分配和结的单向导电性，三极管的电流分配和结的单向导电性，三极管的电流分配和 电流放大作用；电流放大作用；电流放大作用；电流放大作用；二、了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工二、了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工二、了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工二、了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工 作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；作原理和特性
87、曲线，理解主要参数的意义；三、会分析含有二极管的电路。三、会分析含有二极管的电路。三、会分析含有二极管的电路。三、会分析含有二极管的电路。作业作业14.3.2 14.4.2 解解:14.3.5在下在下图中中,试求以下几种情况的端求以下几种情况的端电压VY,及各元件流及各元件流过的的电流流:(1)VA=10V,VB=0V;解解:(2)VA=6V,VB=5.8V;(2)VA=VB=5V;14.4.214.4.2两个稳压管两个稳压管, ,稳定电压分别为和稳定电压分别为和8.5V,8.5V,正向压正向压降都是降都是0.5V,0.5V,如果得到如果得到0.5V,3V,6V,9V0.5V,3V,6V,9V和和14V14V应如何连应如何连接接? ?解解:14.5.1 14.5.1 有两个晶体管分别接在电路中有两个晶体管分别接在电路中, ,测得它们的管脚测得它们的管脚电位如下图所示电位如下图所示: :试判断管子类型。试判断管子类型。解：解：
