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1、半导体三极管和放大电路第1页，本讲稿共53页第第14章章 二极管和晶体管二极管和晶体管14.3 14.3 半导体二极管半导体二极管14.4 稳压二极管稳压二极管14.5 半导体三极管半导体三极管14.2 PN14.2 PN结结结结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第2页，本讲稿共53页 本章要求：本章要求：本章要求：本章要求：1.1.理解理解理解理解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
2、电流放大作用；电流放大作用；电流放大作用；电流放大作用；2.了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工了解二极管、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；作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；3.3.会分析含有二极管的电路。会分析含有二极管的电路。第第14章章 二极管和晶体管二极管和晶体管第3页，本讲稿共53页 学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，对器学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，对器学会用工程观
3、点分析问题，就是根据实际情况，对器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，以便件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似，以便件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似，以便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。用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。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，就不对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，就不对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，就不对电路进行分析计算时，只要能满
4、足技术指标，就不要过分追究精确的数值。要过分追究精确的数值。要过分追究精确的数值。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、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、技术指标和正确使对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正确使对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正确使对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正确使用方法，不要过分
5、追究其内部机理。讨论器件的目的在于应用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件的目的在于应用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件的目的在于应用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件的目的在于应用。用。用。用。第4页，本讲稿共53页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：(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
6、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，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
7、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，导电能力显著增强第5页，本讲稿共53页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，称为本征半完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。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
8、子，称为价电子价电子。Si Si Si Si价电子价电子第6页，本讲稿共53页 Si Si Si Si价电子价电子 价电子在获得一定能量（温价电子在获得一定能量（温价电子在获得一定能量（温价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣度升高或受光照）后，即可挣度升高或受光照）后，即可挣度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为脱原子核的束缚，成为脱原子核的束缚，成为脱原子核的束缚，成为自由电自由电子子（带负电），同时共价键中（带负电），同时共价键中（带负电），同时共价键中（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为留下一个空位，称为留下一个空位，称为留下一个空位，称为空穴空穴（带（带（带
9、（带正电）正电）正电）正电）。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来填在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填在外电场的作用下，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，其结果相当于空穴的补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（
10、相当于正电荷的移动）。运动（相当于正电荷的移动）。运动（相当于正电荷的移动）。运动（相当于正电荷的移动）。第7页，本讲稿共53页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，在半导体中将出现两部分当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分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电流电流电流 (1)(1)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)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
11、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,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。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。
12、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。第8页，本讲稿共53页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大量掺杂后自由电子数目大量掺杂后
13、自由电子数目大量掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这增加，自由电子导电成为这增加，自由电子导电成为这增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，种半导体的主要导电方式，种半导体的主要导电方式，种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或称为电子半导体或称为电子半导体或称为电子半导体或N N型半导型半导型半导型半导体。体。体。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
14、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）,形成杂质形成杂质形成杂质形成杂质半导体。半导体。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。第9页，本讲稿共53页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
15、，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 Si Si Si Si 在在在在 P 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载流子，自由电子是少数载流载流子，自由电子是少数载流子。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 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。第10页，本讲稿共53页 1.1.在杂质半导体中多子的数量与在杂
16、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、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.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.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.不变、不变、不变、不变、c.c.增多）。增多）。增多）。增多）。a abc 4.4.在外加电压的作用下，在外加电压的作
17、用下，在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，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第11页，本讲稿共53页14.2 PN结结14.2.1 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 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
18、，漂移运动内电场越强，漂移运动内电场越强，漂移运动内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电荷越强，而漂移使空间电荷越强，而漂移使空间电荷越强，而漂移使空间电荷区变薄。区变薄。区变薄。区变薄。扩散的结果使扩散的结果使空间电荷区变宽。空间电荷区变宽。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第
19、12页，本讲稿共53页14.2.2 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，正向电流较大，正结变窄，正向电流较大，正结变窄，正向电流较
20、大，正结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，向电阻较小，向电阻较小，向电阻较小，PNPN结处于导通状态。结处于导通状态。内电场内电场PN+第13页，本讲稿共53页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）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+第14页，本讲稿共53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 内电场被加内电场被加强，
21、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，PNPN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，PNPN结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。结
22、处于截止状态。内电场内电场内电场内电场P PN N+第15页，本讲稿共53页14.3 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(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、正结面积大、正结面积大、正结面积大、正向电流大、结电向电流大、结电向电流大、结电向电流大、结电容大，用于工频容大，用于工频容大，用于工频容大，用
23、于工频大电流整流电路。大电流整流电路。大电流整流电路。大电流整流电路。(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。用于集成电路制作工艺中。PNPN结结面积可大可小，用于结结面积可大可小，用于结结面积可大可小，用于结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。高频整流和开关电路中。高频整流和开关电路中。高频整流和开关电路中。第16页，本讲稿共53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(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
24、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 12 半导体二极管的结构和符号半导体二极管的结构和符号 14.3 半导体二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第17页，本讲稿共53页14.3.2 伏安特性伏安特性硅管硅管硅管硅管0.5V0.5V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 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
25、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。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 0.60.8V锗锗锗锗0 0.20.3V.20.3VUI死区电压死区电压PN+PN+反向电流反向电流在一定电压在一定电压范围内保持范围内保持常数。常数。第18页，本讲稿共53页14.3.3 主要参数主要参数1.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平均电流。平均
26、电流。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 URWM 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U UBR的一半或三分之二。二极的一半或三分之二。二极的一半或三分之二。二极的一半或三分之二。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。管击穿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I IRMRM 指二极管加最高反向工作电压时的反向电流
27、。反向电指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电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，流大，说明管子的单向导电性差，流大，说明管子的单向导电性差，流大，说明管子的单向导电性差，I IRM受温度的影响，温度受温度的影响，温度受温度的影响，温度受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小越高反向电流越大。硅管的反向电流较小越高反向电流越大。硅管的反向电流较小越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电锗管的反向电锗管的反向电锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。流较大，为硅管的几十到几百倍
28、。流较大，为硅管的几十到几百倍。流较大，为硅管的几十到几百倍。第19页，本讲稿共53页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、阴极接负二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负 ）时，时，时，时，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，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。电流较大。电流较大。电流较大。2.二极管加反向电压（反向偏置，
29、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，反向二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，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。电流很小。电流很小。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
30、向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。电流愈大。第20页，本讲稿共53页 二极管电路分析举例二极管电路分析举例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：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 V V阳阳阳阳 VV阴阴阴阴或或或或 UD为正为正(正向偏置正向偏置正向偏置正向偏置 )，二极管
31、导通，二极管导通，二极管导通，二极管导通若若 V V阳阳 VVV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，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1：取取取取 B B 点作参考点，断点作参考点，断点作参考点，断点作参考点，断开二极管，分析二极管开二极管，分析二极管开二极管，分析二极管开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。阳极和阴极的电位。阳极和阴极的电位。阳极和阴极的电位。在这里，二极管
32、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+第22页，本讲稿共53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。V V1 1阳阳阳阳 =6 V6 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 V
33、U UD1=6V=6V，UD2=12V=12V UD2D2 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，UABAB =0 V例例2: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6 V6 V流过流过流过流过 D D2 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，D2 起起钳位作用，钳位作用，D D1起隔起隔起隔起隔离作用。离作用。离作用。离作用。BD16V1
34、2V3k AD2UAB+第23页，本讲稿共53页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=8V=8V u ui 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，可看作开路 u uo o=u ui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。8V8V例例例例3 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、整流、检波、整流、检波、整流、检波、限幅、钳位、开限幅、钳位、开限幅、钳位、开限幅、钳位、开关、元件保护
35、、关、元件保护、关、元件保护、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。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 V8 VD D8V8VR Ru uo ou ui i+第24页，本讲稿共53页14.4 稳压二极管稳压二极管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 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，但其两端电压变化但其两端电压变化很小，利用此特性，很
36、小，利用此特性，稳压管在电路中可稳压管在电路中可起稳压作用。起稳压作用。_+UIO第25页，本讲稿共53页3.主要参数主要参数(1)(1)稳定电压稳定电压稳定电压稳定电压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)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)动态电阻动态电阻动态电阻
37、动态电阻(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 IZM(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 PZM=U UZ IZMZMrZ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。第26页，本讲稿共53页14.5 半导体三极管半导体三极管14.5.1 基本结构基本结构晶体管的结构晶体管的结构(a)平面型；平面型；(b)合金型合金型BEP型硅型硅N型硅型硅二氧化碳保护膜二氧化碳保护膜铟球铟球N型锗型锗N型硅型硅CBEC
38、PP铟球铟球(a)(b)第27页，本讲稿共53页14.5 半导体三极管半导体三极管晶体管的结构示意图和表示符号晶体管的结构示意图和表示符号晶体管的结构示意图和表示符号晶体管的结构示意图和表示符号(a)NPN(a)NPN型晶体管；型晶体管；型晶体管；型晶体管；(a)NNCEBPCETBIBIEIC(b)BECPPNETCBIBIEIC(b)PNP(b)PNP型晶体管型晶体管型晶体管型晶体管CE发射区发射区发射区发射区集电区集电区集电区集电区基区基区基区基区集电结集电结集电结集电结发射结发射结发射结发射结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BCE发射区发射区发射区
39、发射区集电区集电区集电区集电区基区基区基区基区P发射结发射结发射结发射结P集电结集电结集电结集电结N集电极集电极集电极集电极发射极发射极发射极发射极基极基极基极基极B第28页，本讲稿共53页基区：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 CNNP基极基极发射极发射极集电极集电极结构特点：结构特点：集电区：集电区：面积最大面积最大第29页，本讲稿共53页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三极管放大的外部条件三极
40、管放大的外部条件B BEC CN NN NP P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 V VC C V VB EBRBE EC CRC第30页，本讲稿共53页晶体管电流放大的实验电路晶体管电流放大的实验电路 设设设设 E EC C=6 V，改改改改变变变变可可可可变变变变电电电电阻阻阻阻 R RB,则则则则基基基基极极极极电电电电流流流流 I IB B、集集集集电电电电极电流极电流极电流极电流 I IC C 和发射极电流和
41、发射极电流和发射极电流和发射极电流 I IE 都发生变化，测量结果如下表：都发生变化，测量结果如下表：都发生变化，测量结果如下表：都发生变化，测量结果如下表：2.2.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作用mA AVVmAICECIBIERB+UBE+UCE EBCEB3DG100第31页，本讲稿共53页晶体管电流测量数据晶体管电流测量数据晶体管电流测量数据晶体管电流测量数据IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.100.0010.0010.701.502.303.103.950.001
42、0,UBC UBE。Q Q2 2Q Q1 1大大放放区区第40页，本讲稿共53页IC/mAUCE/V100 A 80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB=0(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(UBC 0),),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)。(ICEO
43、0.001mA)0.001mA)截止区截止区截止区截止区第41页，本讲稿共53页IC/mAUCE/V100 A 80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB=0(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 IB B I IC C，发射结处于正向偏置，发射结处于正向偏置，集电结也处于正集电结也处于正偏。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UCES CES 0.3V 0.3V，锗管锗管锗管锗管UCES CES 0.1V 0.1V。IC UCC/RC。当当 UCE 0)，晶体管工作于饱和状态。晶体管工
44、作于饱和状态。饱饱饱饱和和和和区区区区第42页，本讲稿共53页晶体管三种工作状态的电压和电流晶体管三种工作状态的电压和电流(a)放大放大+UBE 0 ICIB+UCE UBC 0+(b)截止截止IC 0 IB=0+UCE UCC UBC 0 IB+UCE 0 UBC 0+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
45、用用外外，还还有有开开关关作用。作用。第43页，本讲稿共53页 0 0.1 0.5 0.1 0.6 0.7 0.2 0.3 0.3 0.1 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/V UBE/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 主要参数主要参数 表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体管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。的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。第44页，本讲稿共53页14
46、.5.4 主要参数主要参数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，注意：注意：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距并且距并且ICE0 较小的情况下，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20 200之间。之间。之间。之间。由于晶体管的输出
47、特性曲线是非线性的，只有由于晶体管的输出特性曲线是非线性的，只有在特性曲线的近于水平部分，在特性曲线的近于水平部分，在特性曲线的近于水平部分，在特性曲线的近于水平部分，IC C随随随随I IB B成正比变化，成正比变化，值才可认为是基本恒定的。值才可认为是基本恒定的。第45页，本讲稿共53页例：在例：在例：在例：在U UCECE=6 V时，时，时，时，在在在在 Q Q1 1 点点点点I IB B=40=40 A,A,IC=1.5mA=1.5mA；在在在在 Q Q2 2 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
48、般作近似处理：=。I IB B=0=02020 A A4040 A A6060 A A8080 A A100100 A A3 36 6I IC C/mmA A1 12 23 34 4U UCE CE/V/V9 912120 0Q Q1 1Q Q2 2在在在在 Q Q1 1 点，有点，有点，有点，有由由由由 Q Q1 1 和和和和Q Q2 2点，得点，得点，得点，得第46页，本讲稿共53页2.集集集集-基极反向截止电流基极反向截止电流 I ICBO I ICBOCBO是由少数载流子的漂是由少数载流子的漂是由少数载流子的漂是由少数载流子的漂移运动所形成的电流，受移运动所形成的电流，受移运动所形成的
49、电流，受移运动所形成的电流，受温度的影响大。温度的影响大。温度的影响大。温度的影响大。温度温度温度温度I ICBOCBO ICBO A+EC3.3.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也相也相也相也相应增加。应增加。应增加。应增加。三极管的温度特性三极管的温度特性三极管的温度特性三极管的温度特性较差。较差。较差。较差。第47页，本讲稿共
50、53页4.4.集电极最大允许电流集电极最大允许电流 ICMCM5.5.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 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，当值的下降，当值的下降，当值的下降，当 值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为 I ICMCM。当集当集射极之间的电压射极之间的电压UCE CE 超过一定的数值时，三超过一定的数值时，三超过