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1、第9章半导体二极管和三极管现在学习的是第1页，共57页海南风光 下篇下篇 电子技术模拟电子技术模拟电子技术 晶体管基础晶体管基础 放大电路放大电路 运算放大运算放大器电路器电路 直流电源直流电源数字电子技术数字电子技术 组合逻辑电路组合逻辑电路 时序逻辑电路时序逻辑电路现在学习的是第2页，共57页下篇下篇从从20世纪初开始，人们相继发现了真空和半导体电世纪初开始，人们相继发现了真空和半导体电子器件，以子器件，以检波检波、放大放大及及开关开关等功能为核心的等功能为核心的电子技电子技术术得到迅速发展。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来，半导体电子美国贝尔实验室发明半导体晶
2、体管以来，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、大规模和超大规模的集成电路。其应用立器件、集成电路、大规模和超大规模的集成电路。其应用领域遍及广播、通讯、测量、控制领域遍及广播、通讯、测量、控制；今天，计算机已经以；今天，计算机已经以高技术的载体进入到各个领域，为人类文明的发展树立了一座宏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。伟的里程碑。现在学习的是第3页，共57页划时代的发明划时代的发明半导体电子学半导体电子学50年年 http:/ 今天今天,听广播、看电视已成为人们日
3、常听广播、看电视已成为人们日常生活中最普通的事。个人计算机正在进入生活中最普通的事。个人计算机正在进入寻常百姓家。人们在享用现代科技成果时，寻常百姓家。人们在享用现代科技成果时，未必都能想到，就在身边的收音机、电视未必都能想到，就在身边的收音机、电视机、计算机里，曾经发生过几次翻天覆地机、计算机里，曾经发生过几次翻天覆地的大革命。的大革命。现在学习的是第4页，共57页 第一次大革命发生在第一次大革命发生在1906年。那一年，美国人德年。那一年，美国人德福雷斯特发明了真空三极管。由这种真空三极管和其福雷斯特发明了真空三极管。由这种真空三极管和其他一些元件（电阻、电容、电感等）组成放大电路，他一些
4、元件（电阻、电容、电感等）组成放大电路，可以把收音机接收的信号放大十倍、百倍乃至千倍。可以把收音机接收的信号放大十倍、百倍乃至千倍。这样，收音机就能收到更远的电台，而且音量更大、这样，收音机就能收到更远的电台，而且音量更大、音质更好。真空是靠在真空中运动的电子来实现放大音质更好。真空是靠在真空中运动的电子来实现放大的，所以人们也把它称为电子管。的，所以人们也把它称为电子管。真空管体积大、耗电多，发热量也大，寿命又不真空管体积大、耗电多，发热量也大，寿命又不够长，缺点不少。到了够长，缺点不少。到了20世纪世纪40年代，人们把收音机年代，人们把收音机和其他电子设备做得小巧些，寿命更长、可靠性更高些
5、，和其他电子设备做得小巧些，寿命更长、可靠性更高些，用真空管很难办到。于是，电子学领域里的第二次革命用真空管很难办到。于是，电子学领域里的第二次革命爆发了。爆发了。现在学习的是第5页，共57页 晶体管革命晶体管革命 在在20世纪世纪30年代，美国的贝尔实验室里有年代，美国的贝尔实验室里有3位值得位值得注意的人物：注意的人物：研究部主任默文研究部主任默文凯利、研究人员布拉顿和肖克利。凯利、研究人员布拉顿和肖克利。凯利是一位富有创见的科技管理者，凯利是一位富有创见的科技管理者，早在早在30年代中期，年代中期，他已经意识到用于电话交换机的机电继电器动作速他已经意识到用于电话交换机的机电继电器动作速度
6、太慢，如不淘汰势必影响电话技术的进步。度太慢，如不淘汰势必影响电话技术的进步。1936年，凯利明确地向肖克利表示，年，凯利明确地向肖克利表示，为了适应通信业务的为了适应通信业务的增长，电话的机械交换必将被电子交换取代。真空管增长，电话的机械交换必将被电子交换取代。真空管又存在许多致命的弱点，寻求建立在新材料、新原理又存在许多致命的弱点，寻求建立在新材料、新原理基础上的新型电子器件便成了当务之急。基础上的新型电子器件便成了当务之急。现在学习的是第6页，共57页1956年年12月月10日，肖克利、巴丁、布拉顿经过日，肖克利、巴丁、布拉顿经过20年的努年的努力终于攻克了这一难题，研制出晶体管。为此他
7、们力终于攻克了这一难题，研制出晶体管。为此他们从瑞典国王手中接过了诺贝尔物理奖的证书。他们从瑞典国王手中接过了诺贝尔物理奖的证书。他们为人类奉献的，不仅是一项伟大的技术发明，而且为人类奉献的，不仅是一项伟大的技术发明，而且是半导体物理学的划时代的新发现。是半导体物理学的划时代的新发现。晶体管的发明是电子学领域的一场革命。晶体管的发明是电子学领域的一场革命。与电子管相比，晶体管体积仅为与电子管相比，晶体管体积仅为1/100，耗电量也仅为耗电量也仅为1/100，而寿命却要长，而寿命却要长100倍倍。晶体管以咄咄逼晶体管以咄咄逼“人人”之势占领了原被电子管占领的舞之势占领了原被电子管占领的舞台，到台
8、，到50年代末，采用晶体管的收音机、电视机已比比年代末，采用晶体管的收音机、电视机已比比皆是了。皆是了。现在学习的是第7页，共57页 到到50年代末，人们越来越强烈地感到，一个个互相独立年代末，人们越来越强烈地感到，一个个互相独立的元件、器件的小型化之路，将走到尽头。这是因为：的元件、器件的小型化之路，将走到尽头。这是因为：一个复杂的电路，里面有大量的元器件，这些一个复杂的电路，里面有大量的元器件，这些“零零件件”之间要用导线连接起来。大量的导线也限制了之间要用导线连接起来。大量的导线也限制了电路体积的缩小。电路体积的缩小。在科学技术发展的关键时刻，在科学技术发展的关键时刻，往往需要富有想象力
9、的科学家创造全新的观念。往往需要富有想象力的科学家创造全新的观念。1958年，就出现了两位这样的人物：年，就出现了两位这样的人物：基尔比和诺伊斯。基尔比和诺伊斯。现在学习的是第8页，共57页 1958年年9月月12日，基尔比的第一个集成电路实验日，基尔比的第一个集成电路实验获得成功。在这一年里，获得成功。在这一年里，美国仙童公司的美国仙童公司的RN诺伊斯也诺伊斯也研制出第一块集成电路片。研制出第一块集成电路片。到今天，集成电路已走过到今天，集成电路已走过40多年的历程。多年的历程。在这在这40多年中，集成电路发生了巨大的变化。多年中，集成电路发生了巨大的变化。现在学习的是第9页，共57页先说说
10、在一个芯片上能集成多少个器件。先说说在一个芯片上能集成多少个器件。1958年，集成电路诞生时，那个芯片上只有年，集成电路诞生时，那个芯片上只有5个元器件；个元器件；1971年发明的微处理器，年发明的微处理器，上面集成了上面集成了2，300个个器件；器件；1989年英特尔公司年英特尔公司80486芯片，芯片，集成了集成了120万个万个晶体管；晶体管；今天，一个高性能的微处理器上可集成今天，一个高性能的微处理器上可集成2.5亿个亿个以上的以上的器件。器件。现在学习的是第10页，共57页再看集成电路里半导体器件的尺寸：再看集成电路里半导体器件的尺寸：1959年大约是年大约是100微米，微米，到到19
11、61年下降到年下降到25微米。微米。1984年研制的年研制的1兆位半导体存储器，线宽大约兆位半导体存储器，线宽大约1微米；微米；1990年的年的64兆位半导体存储器，线宽降至兆位半导体存储器，线宽降至0.3微米。微米。到到2004年，线宽就仅有年，线宽就仅有0.1微米了。微米了。0.1微米约为一般原子尺度的微米约为一般原子尺度的100倍，倍，集成电路与分子电路已经很接近。集成电路与分子电路已经很接近。此外，芯片的进步还表现在运算速度上。此外，芯片的进步还表现在运算速度上。时钟频率决定着芯片完成一次运算的速度。时钟频率决定着芯片完成一次运算的速度。目前，高性能微处理器运算速度高达每秒近目前，高性
12、能微处理器运算速度高达每秒近10亿次亿次现在学习的是第11页，共57页第第 9 章章半导体二极管和三极管半导体二极管和三极管现在学习的是第12页，共57页9-1.半导体的导电特性半导体的导电特性9-2.半导体二极管半导体二极管9-3.稳压管稳压管9-4.半导体三极管半导体三极管第第9章章半导体二极管和三极管半导体二极管和三极管现在学习的是第13页，共57页导体、半导体和绝缘体导体、半导体和绝缘体导体：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称为导体导体，金属一般，金属一般都是导体。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、
13、陶，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。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之间，另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为称为半导体半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。氧化物等。9-1.半导体的导电特性半导体的导电特性现在学习的是第14页，共57页半导体半导体-导电能力介于导体和半导体之间的材料。导电能力介于导体和半导体之间的材料。常见的半导体材料有硅、锗、硒及许多金属的氧化物和常见的半导体材料有硅、锗、硒及许多金属的氧化物和硫化物等。硫化物等。半导体材料多以晶体的形式存在。半导体材料多以晶体的形式存在。半导体材料的特
14、性：半导体材料的特性：1.纯净半导体的导电能力很差；纯净半导体的导电能力很差；2.温度升高温度升高导电能力增强；导电能力增强；3.光照增强光照增强导电能力增强；导电能力增强；4.掺入少量杂质掺入少量杂质导电能力增强。导电能力增强。现在学习的是第15页，共57页完全纯净、具有晶体结构的半导体完全纯净、具有晶体结构的半导体一、本征半导体最常用的半导体为硅(Si)和锗(Ge)。它们的共同特征是四价元素四价元素，每个原子最外层电子数为 4。+SiGe现在学习的是第16页，共57页完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。晶体中原子的排列方式晶体
15、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，称为价电子价电子。Si Si Si Si价电子价电子相邻原子由外层电子形成共价键共价键现在学习的是第17页，共57页 Si Si Si Si价电子价电子 价电子在获得一定能量（温度价电子在获得一定能量（温度价电子在获得一定能量（温度价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原升高或受光照）后，即可挣脱原升高或受光照）后，即可挣脱原升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为子核的束缚，成为子核的
16、束缚，成为子核的束缚，成为自由电子自由电子自由电子自由电子（带（带负电），同时共价键中留下一负电），同时共价键中留下一个空位，称为个空位，称为空穴空穴（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，晶体中产生的温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。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来填补，而在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补
17、，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当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）。于正电荷的移动）。于正电荷的移动）。于正电荷的移动）。现在学习的是第18页，共57页 当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两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部分电流 (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 (2)(2)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
18、注意：注意：(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)温度愈高，温度愈高，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半导体的导电性能也就愈半导体的导电性能也就愈半导体的导电性能也就愈好。好。好。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。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。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。在一定空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定
19、温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中温度下，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。载流子便维持一定的数目。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现在学习的是第19页，共57页 掺杂后自由电子数目大掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或方式，称为电子半导体或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 Si Si Si Sip+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
20、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）,形成杂质形成杂质半导体。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多自由电子是多自由电子是多自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。数载流子，空穴是少数载流子。数载流子，空穴是少数载流子。数载流子，空穴是少数载流子。二.N型半导体和P型半导体现在学习的是第20页，共57页 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 P P型
21、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 P 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中空穴是多数空穴是多数空穴是多数空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。载流子，自由电子是少数载流子。载流子，自由电子是少数载流子。载流子，自由电子是少数载流子。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。
22、现在学习的是第21页，共57页 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.掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.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 （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。3.3.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、b.不变、不变、c.c.增多）。增多）。a ab bc 4.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
23、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 。（a.a.电子电流、电子电流、b.空穴电流）空穴电流）空穴电流）空穴电流）b ba a思考思考思考思考现在学习的是第22页，共57页三、PN结的形成PN空间电荷区空间电荷区P区区N区区多数载流子将扩散扩散形成耗尽层；耗尽层；耗尽了载流子的交界处留下不可移动的离子形成空间电荷空间电荷区；区；（内电场）一块晶片的两边分别为P型半导体和N型半导体。内电场内电场阻碍了多子的继续扩散。现在学习的是第23页，共57页空间电荷区空间电荷区P区区N区区载流子的运动有两种形式：扩散扩散 由于载流子浓度梯度浓度
24、梯度引起的载流子从高浓度区向低浓度区的运动。漂移漂移 载流子受电场作用电场作用沿电场力方向的运动。耗尽层中载流子的扩散和漂移运动最后达到一种动态平衡，这样的耗尽层就是PN结结。PN结内电场内电场的的方向方向由N区指向P区。现在学习的是第24页，共57页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
25、。电荷区变薄。扩散的结果使空间电扩散的结果使空间电荷区变宽。荷区变宽。空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结结 扩散和漂移这扩散和漂移这扩散和漂移这扩散和漂移这一对相反的运动一对相反的运动一对相反的运动一对相反的运动最终达到动态平最终达到动态平最终达到动态平最终达到动态平衡，空间电荷区衡，空间电荷区衡，空间电荷区衡，空间电荷区的厚度固定不变。的厚度固定不变。的厚度固定不变。的厚度固定不变。+形成空间电荷区形成空间电荷区一、PN结的形成现在学习的是第25页，共57页 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）PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接
26、负接负 外电场外电场IF 内电场被削内电场被削弱，多子的弱，多子的扩散加强，扩散加强，形成较大的形成较大的扩散电流。扩散电流。PN 结加正向电压时，结加正向电压时，PN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，正向电阻较小，正向电阻较小，PN结处于导通状态。结处于导通状态。内电场内电场PN+现在学习的是第26页，共57页2.PN 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）外电场外电场外电场外电场 P P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+现在学习的是第2
27、7页，共57页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 内电场被加强，内电场被加强，少子的漂移加强，少子的漂移加强，由于少子数量很由于少子数量很少，形成很小的少，形成很小的反向电流。反向电流。IR P P接负、接负、N N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，PN结变宽，反向电流较小，反向结变宽，反向电流较小，反向结变
28、宽，反向电流较小，反向结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，电阻较大，电阻较大，电阻较大，PN结处于截止状态。结处于截止状态。内电场内电场内电场内电场P PN N+现在学习的是第28页，共57页1.点接触型点接触型点接触型点接触型2.面接触型面接触型结面积小、结电容小、结面积小、结电容小、结面积小、结电容小、结面积小、结电容小、正向电流小。用于检正向电流小。用于检正向电流小。用于检正向电流小。用于检波和变频等高频电路。波和变频等高频电路。波和变频等高频电路。波和变频等高频电路。结面积大、结面积大、正向电流大、正向电流大、结电容大，用结电容大，用于工频大电流于工频大电流整流电路。整流电路。3.平面
29、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。用于集成电路制作工艺中。PN结结面积可大可小，用结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。9-2.半导体二极管半导体二极管一一、二极管的结构和分类二极管的电路符号：二极管的电路符号：PN现在学习的是第29页，共57页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 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 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
30、 面接触型面接触型半导体二极管的结构和符号半导体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二极管的结构示意图阴极阴极阳极阳极 符号符号D现在学习的是第30页，共57页二、二极管的伏安特性二、二极管的伏安特性硅管硅管0.5V,0.5V,锗管锗管0.1V。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压外加电压大于死区电压外加电压大于死区电压外加电压大于死区电压二极管才能导通。二极管才能导通。二极管才能导通。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
31、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：非线性硅硅硅硅0 0 0 0.60.8V锗锗锗锗0 0.20.3V.20.3VUI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。现在学习的是第31页，共57页三、二极管的主要参数三、二极管的主要参数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 IOM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。均电流。2.反向工作峰值电压反向工作峰值电压URWMRWM
32、是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般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是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。二极管击穿的一半或三分之二。二极管击穿的一半或三分之二。二极管击穿的一半或三分之二。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。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IRMRM指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向
33、电流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，大，说明管子的单向导电性差，大，说明管子的单向导电性差，大，说明管子的单向导电性差，I IRM受温度的影响，温度越受温度的影响，温度越受温度的影响，温度越受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流较高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流较高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流较高反向电流越大。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。大，为硅管的几十到几百倍。大，为硅管的几十到几百倍。大，为硅管的几十到几百倍。现在学习的是第32页，共57页二极
34、管二极管的单向导电性的单向导电性 1.二极管加正向电压（正向偏置，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，二极管正向电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。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、阴极接正二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正 ）时，）时，）时，）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反二极管处于反向截止状态，二极管反
35、向电阻较大，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。向电流很小。向电流很小。向电流很小。3.3.外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去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。单向导电性。4.4.4.4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。电流愈大。现在学习的是第33页，共57页 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，正向管压降硅硅0 0.60.7V锗锗0.20.3V 分析方法：分析方法：分析方法：分析方
36、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UD的正负。的正负。若若 V V阳阳阳阳 VV阴阴或或 U UD为正为正为正为正(正向偏置正向偏置)，二极管导通二极管导通若若若若 V阳阳 VVV阴阴 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，UAB=6V例例1：取取 B 点作参考点，断点作参考点，断开二极管，分析二极管阳开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。极和阴极的电位。在
37、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+现在学习的是第35页，共57页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，断开二极管，点作参考点，断开二极管，点作参考点，断开二极管，点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。分析二极管阳极和阴极的电位。分析二极管阳极和阴极的电位。分析二极管阳极和阴极的电位。V1阳阳阳阳=6 V6 V，V V2 2阳阳=0 V=0 V，V1 1阴阴 =V2阴阴阴阴=12 VU UD1D1=6V，UD2=12V UD2D2 UD1D1 D
38、 D2 2 优先导通，优先导通，优先导通，优先导通，D1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，U UABAB =0 V例例2:D D1 1承受反向电压为承受反向电压为6 V流过流过流过流过 D2 的电流为的电流为求：求：求：求：UABAB 在这里，在这里，D2 2 起钳起钳位作用，位作用，D D1起隔离起隔离起隔离起隔离作用。作用。作用。作用。BD16V12V3k AD2UAB+现在学习的是第36页，共57页ui 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 uo o=8V=8V u ui i 8V，
39、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：二极管是理想的，试画出二极管是理想的，试画出 uo 波形。波形。8V例例例例3：二极管的用途：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、元件保钳位、开关、元件保钳位、开关、元件保钳位、开关、元件保护、温度补偿等。护、温度补偿等。护、温度补偿等。护、温度补偿等。ui18V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 VD D8V8VR
40、 Ru uo ou ui i+现在学习的是第37页，共57页 9-3.稳压管稳压管稳压管是一种特殊的面接触型二极管。稳压管是一种特殊的面接触型二极管。它在电路中常用作稳定电压的作用，故它在电路中常用作稳定电压的作用，故称为稳压管。称为稳压管。一、稳压管的图形符号：一、稳压管的图形符号：二、稳压管的伏安特性：二、稳压管的伏安特性：U(V)0.400.8-8-4I(mA)204010-20-1030-12反向正向稳压管的伏安特性曲线与普通二极管类似，只是反向曲线更陡一些。伏安特性伏安特性现在学习的是第38页，共57页UZIZIZM UZ IZ 稳压管正常工作时加稳压管正常工作时加稳压管正常工作时加
41、稳压管正常工作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 稳压管反向击穿后，电流稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两端电压变化很大，但其两端电压变化很小，利用此特性，变化很小，利用此特性，稳压管在电路中可起稳压稳压管在电路中可起稳压作用。作用。_+UIO符号符号符号符号 伏安特性伏安特性现在学习的是第39页，共57页三、三、三、三、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U UZ 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)时管子两端的电压。时管子两端的电压。时管子两端的
42、电压。时管子两端的电压。2.2.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 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。3.3.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 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 IZM5.5.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 PZM=UZ Z I IZMrZ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，稳压性能愈好愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。现在学习的是第40页，共
43、57页四、光电二极管四、光电二极管反向电流随光照强度的增加而上升。反向电流随光照强度的增加而上升。反向电流随光照强度的增加而上升。反向电流随光照强度的增加而上升。IU 照度增加照度增加符号符号符号符号发光二极管发光二极管发光二极管发光二极管有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与发光管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般二极管类似，正向电压较一般二极管高，电流为几一般二极管类似，正向电压较一般二极管高，电流为几 几十几十几十几十mAmA。光电二极管光电二极管发光二极管发光二极管现在学习
44、的是第41页，共57页 9-4 半导体三极管半导体三极管半导体三极管半导体三极管(晶体管晶体管)是最重要的一种半导体器件。广泛应是最重要的一种半导体器件。广泛应用于各种电子电路中。用于各种电子电路中。一一.基本结构基本结构晶体管最常见的结构有平面型和合金型两种。平面型都是硅管、合金型主要是锗管。它们都具有NPN或PNP的三层两结三层两结的结构，因而又有NPN和PNP两类晶体管。本节介绍晶体管的结构、特性及参数的内容。现在学习的是第42页，共57页N型硅型硅P型型N型型二氧化硅保护膜CBEN型锗铟球铟球P型P型CEB平面型结构合金型结构NNP发射结发射结集电结集电结发射区发射区集电区集电区基区基
45、区EBCNPP发射区发射区集电区集电区基区基区发射结发射结集电结集电结EBCBECBEC现在学习的是第43页，共57页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NPNNPN型型型型BECBECPNP型型P PP PN N基极基极发射极发射极集电极集电极符号：符号：符号：符号：BECIBIEICBECIBIEICNPNNPN型三极管型三极管PNP型三极管型三极管现在学习的是第44页，共57页结构特点：结构特点：基区：最薄，基区：最薄，掺杂浓度最低掺杂浓度最低发射区：掺发射区：掺杂浓度最高杂浓度最高发射结发射结集电结集电结B BE EC CN NN NP P基极基极发射极发射极集电
46、极集电极集电区：集电区：面积最大面积最大三层两结三层两结的结构现在学习的是第45页，共57页二、电流分配和放大原理二、电流分配和放大原理二、电流分配和放大原理二、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、集电结反偏 PNP PNP发射结正偏发射结正偏 VB B VE E集电结反偏集电结反偏 VC C VE集电结反偏集电结反偏 VC C V VB 现在学习的是第46页，共57页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
47、作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.100.0010.0010.701.502.303.103.950.0010.0010.721.542.363.184.05结论结论结论结论:1）三电极电流关系）三电极电流关系 IE=IB B+I IC C2）I IC C I IB，I IC IE E 3）IC C I IB B 把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为晶体管的电流放大作用。的特性称为晶体管的电流放大作用。实质实质:用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化，用一个微小电流的变化去控制一
48、个较大电流的变化，是是CCCSCCCS器件器件器件器件。现在学习的是第47页，共57页3.3.3.3.三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BECNNPEBRBECIEIBEICEICBO 基区空穴向基区空穴向基区空穴向基区空穴向发射区的扩散发射区的扩散发射区的扩散发射区的扩散可忽略。可忽略。可忽略。可忽略。发射结正偏，发射发射结正偏，发射发射结正偏，发射发射结正偏，发射区电子不断向基区扩区电子不断向基区扩区电子不断向基区扩区电子不断向基区扩散，形成发射极电流散，形成发射极电流散，形成发射极电流散，形成发射极电流I I I IE E E E。进入进入进入进入P P P P 区的电
49、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，多数扩散到，多数扩散到，多数扩散到集电结。集电结。集电结。集电结。从基区扩散来的从基区扩散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，漂移进入集电结而被收入集电结而被收入集电结而被收入集电结而被收集，形成集，形成集，形成集，形成I I I ICECECECE。集电结反偏，有集电结反偏，有集电结反偏，有
50、集电结反偏，有少子形成的反向电少子形成的反向电少子形成的反向电少子形成的反向电流流流流I I I ICBOCBOCBOCBO。现在学习的是第48页，共57页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 与与与与 IBE BE 之比称为共发之比称为共发射极电流放大倍数射极电流放大倍数集射极穿透电流集射极穿透电流,温度温度I ICEOCEO (常用公式常用公式)若若I IB=0,则则则则 IC C ICE0现