《第-9-章--半导体二极管和三极管.教案资料.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第-9-章--半导体二极管和三极管.教案资料.ppt（58页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第第-9-9-章章-半半导体二极管和三极体二极管和三极管管.9.1 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
2、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，
3、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9.1.1 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，称为共价键中的两个电子，称为共价
4、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（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，成为自由电自由电自由电自由电子子子子（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
5、穴空穴空穴空穴（带（带（带（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，晶体中产生的自由电子便温度愈高，晶体中产生的自由电子便温度愈高，晶体中产生的自由电子便温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。愈多。愈多。愈多。自由电子自由电子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电流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当半
6、导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流 (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，载流子的数目愈多，半导体的导电性能也就愈温度愈高，载流子的数目愈多，半导体的导电性能也就愈温度愈高，
7、载流子的数目愈多，半导体的导电性能也就愈温度愈高，载流子的数目愈多，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。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。在一空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一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，半导
8、体中载定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载定温度下，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。流子便维持一定的数目。流子便维持一定的数目。流子便维持一定的数目。9.1.2 N9.1.2 N型半导体和型半导体和型半导体和型半导体和 P P 型半导体型半导体型半导体型半导体 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
9、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变在常温下即可变为自由电子为自由电子失去一个电失去一个电子变为正离子变为正离子子 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
10、中型半导体中型半导体中型半导体中自由电子是多数自由电子是多数自由电子是多数自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。载流子，空穴是少数载流子。载流子，空穴是少数载流子。载流子，空穴是少数载流子。9.1.2 N9.1.2 N型半导体和型半导体和型半导体和型半导体和 P P 型半导体型半导体型半导体型半导体 掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半加，空穴导电成为这种半加，空穴导电成为这种半加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称导体的主要导电方式，称导体的主要导电方式，称导体的主要导电方式，称为空穴半导体或为空穴半导体或为空穴半导体
11、或为空穴半导体或 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 型半导体中型半导体中型半导体中型半导体中空穴是多数载空穴是多数载空穴是多数载空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。流子，自由电子是少数载流子。流子，自由电子是少数载流子。流子，自由电子是少数载流子。B硼原子硼原子接受一个电接受一个电接受一个电接受一个电子变为负离子变为负离子变为负离子变为负离子子子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
12、外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。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。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
13、.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 a9.1.39.1.3 PNPN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
14、单向导电性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。+形成空间电荷区形成空间电荷区 用用专专门门的的制制造造工工艺艺在在同同一一块块半半导导体体单单晶晶上上，形
15、形成成 P 型型半半导导体体区区域域和和 N 型型半半导导体体区区域域，在在这这两两个个区区域域的的交交界界处处就就形形成成了一个特殊的薄层，称为了一个特殊的薄层，称为 PN 结。结。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，多子的削弱，多子的削弱，多子的削弱，多子的扩散加强，形扩散加强，形扩散加强，形扩散加强，形成较大的扩散成较大的扩散成较大的扩散成较大的扩散电流。电流。电流。电流。PN PN 结加正向电压时，结加正向
16、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，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，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+PN PN 结变宽结变宽结变宽结变宽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）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，少子数量很少，形成很小的反形成很小的反向电流。向电流。IR
17、 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。内电场内电场内电场内电场P PN N+9.2 半导体二极管
18、半导体二极管9.2.1 基本结构基本结构 将将 PN 结加上相应的电极引线和管壳，就成为半导体二极结加上相应的电极引线和管壳，就成为半导体二极管。按结构分，有点接触型和面接触型两类。管。按结构分，有点接触型和面接触型两类。点接触型点接触型表示符号表示符号正极正极负极负极金锑合金金锑合金面接触型面接触型N型锗型锗 正极引线正极引线负极引线负极引线 PN 结结底座底座铝合金小球铝合金小球引线引线触丝触丝N 型锗型锗外壳外壳9.2.2 9.2.2 伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性硅管硅管硅管硅管0.5V0.5V锗管锗管锗管锗管0 0.1V.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
19、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穿外加电压大于反向击穿外加电压大于反向击穿外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去电压二极管被击穿，失去电压二极管被击穿，失去电压二极管被击穿，失去单向导电性。单向导电性。单向导电性。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 0.60.8V.60.8V锗锗锗锗0 0.2.20.3V0.3VUI死区电压死区电压死区电压死区电压PN+PN+
20、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。在在二二极极管管上上加加反反向向电电压压时时，反反向向电电流流很很小小。但但当当反反向向电电压压增增大大至至某某一一数数值值时时，反反向向电电流流将将突突然然增增大大。这这种种现现象象称称为为击击穿穿，二二极极管管失失去去单单向向导导电电性性。产产生生击击穿穿时时的的电电压压称称为为反反向向击穿电压击穿电压 U(BR)。9.2.3 主要参数主要参数 1.最大整流电流最大整流电流 IOM 最大整流电流是指二极管长时间使用时，允许流过二极管最大整流电流是指二极管长
21、时间使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。的最大正向平均电流。2.反向工作峰值电压反向工作峰值电压 URWM 它是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是它是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是反向击穿反向击穿电压的一半或三分之二。电压的一半或三分之二。3.反向峰值电流反向峰值电流 IRM它是指二极管上加反向工作峰值电压时的反向电流值。它是指二极管上加反向工作峰值电压时的反向电流值。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
22、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。2.2.二极管加反向电压（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
23、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，失去单向导外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导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。电性。电性。电性。4.4.4.4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。大。大。大。例例 1 在
24、图中，输入电位在图中，输入电位 VA=+3 V，VB=0 V，电阻电阻 R 接负电源接负电源 12 V。求输出端电位。求输出端电位 VY。解解 因因为为 VA 高高于于VB，所所以以DA 优优先先导导通通。如如果果二二极极管管的的正正向向压压降降是是 0.3 V，则则 VY=+2.7 V。当当 DA 导通后导通后,DB 因反偏而截止。因反偏而截止。在在这这里里，DA 起起钳钳位位作作用用，将输出端电位钳制在将输出端电位钳制在+2.7 V。二二极极管管的的应应用用范范围围很很广广，主主要要都都是是利利用用它它的的单单向向导导电电性性。它它可可用用与与整整流流、检检波波、限限幅幅、元元件件保保护护
25、以以及及在在数数字字电电路路中中作作为为开关元件开关元件。DA 12VYVAVBDBR返回返回 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，正向管压降否则，正向管压降否则，正向管压降硅硅硅硅0 0 0 0.60.7V.60.7V锗锗锗锗0 0.2.20.3V0.3V 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
26、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 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 VVV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
27、或或或6.7V6.7V例例1：取取取取 B B 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
28、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 =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:
29、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，
30、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 波形。波形。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、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。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
31、极管阴极电位为 8 V8 VD D8V8VR Ru uo ou ui i+用以前的限幅flash下一节下一节上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节 补充例题补充例题 当当Us 分别为分别为 2 V、4 V，而，而 ui 分别为分别为3 V、3 V 时，试画出时，试画出 uo 的波形。的波形。半导体二极管图片9.2.3 半导体二极管的测量与选用半导体二极管的测量与选用1.二极管的测量二极管的测量 通常使用万用表欧姆档，黑表笔对应管脚为正极，通常使用万用表欧姆档，黑表笔对应管脚为正极，红表笔为负极。红表笔为负极。（1）两次测量正反向电阻相差最大，质量最好；（2）两次测量正反向电阻接近或相等
32、，失效；（3）两次测量正反向电阻无穷大，断路；（4）两次测量正反向电阻等于零，短路；2.2.选用二极管应注意：选用二极管应注意：选用二极管应注意：选用二极管应注意：9.3 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，但其两电流变化很大，但其两电流变化很大，但其两电流
33、变化很大，但其两端电压变化很小，利用端电压变化很小，利用端电压变化很小，利用端电压变化很小，利用此特性，稳压管在电路此特性，稳压管在电路此特性，稳压管在电路此特性，稳压管在电路中可起稳压作用。中可起稳压作用。中可起稳压作用。中可起稳压作用。_+UIO 稳稳压压管管是是一一种种特特殊殊的的面面接接触触型型半半导导体体硅硅二二极极管管。其其表表示示符号如下图所示。符号如下图所示。3.3.主要参数主要参数主要参数主要参数(1)(1)稳定电压稳定电压稳定电压稳定电压U UZ 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
34、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 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)动态电阻动态电阻动态电阻动态电阻(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 I IZMZM(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 PZM ZM=U UZ Z I IZMZMrZ愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好
35、。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。例例 1 图中通过稳压管的电流图中通过稳压管的电流 IZ 等于多少？等于多少？R 是是限流电阻，其值是否合适？限流电阻，其值是否合适？IZDZ+20R=1.6 k UZ=12V IZM=18 mAIZ例例 1 的图的图IZ IZM，电阻值合适。，电阻值合适。解解【课堂练习课堂练习】电路如图左，设电路如图左，设DZ1的稳定电压为的稳定电压为5V，DZ2的稳定电的稳定电压为压为7V，两管正向压降均为，两管正向压降均为0V，在正常输入，在正常输入Ui下，输出下，输出Uo的值为的值为（）。）。（1）5V （2）
36、7V （3）12V （4）0V【课堂练习课堂练习】电路如图右，设电路如图右，设DZ1的稳定电压为的稳定电压为5V，DZ2的稳的稳定电压为定电压为7V，两管正向压降均为，两管正向压降均为0V，在正常输入，在正常输入Ui下，输出下，输出Uo的值为（的值为（）。）。（1）5V （2）7V （3）6V （4）0V 1.半导体三极管：双极性三极管，简称晶体管（BJT）2.分类：（1）按频率分高频管低频管（2）按结构分NPN型PNP型（3）按材料分 Si管 Ge 管 （4）按功率分 大功率管中功率管小功率管Si 管多是NPN型，（3D系列）Ge管多是PNP型，（3A系列）9.4 半导体三极管半导体三极管9
37、.4.1 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型硅型硅二氧化硅保护膜二氧化硅保护膜铟球铟球N型锗型锗N型硅型硅CBECPP铟球铟球(a)(b)1.NPN 1.NPN 型三极管型三极管型三极管型三极管集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区NN集电极集电极 C基极基极 B发射极发射极 EP 不论平面型或合金型，都分成不论平面型或合金型，都分成 NPN 或或PNP 三层，因此三层，因此又把晶体管分为又把晶体管分为 NPN 型和型和 PNP 型两类。型两类。ECB符号符号T集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发
38、射区N集电极集电极 C发射极发射极 E基极基极 BNPPN2.PNP 2.PNP 型三极管型三极管型三极管型三极管CBET符号符号(a)NPN(a)NPN型晶体管；型晶体管；型晶体管；型晶体管；NNCEBPCETBIBIEICBECPPNETCBIBIEIC(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
39、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 NN NP 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9.4.2 电流分配和放大原理电流分配和放大原理1.1.三
40、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 P发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、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 EBRBE EC CRC9.3.2 电流分配和放大原理电流分配和放大原理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 N
41、N NP P发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、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 EBRBE EC CRCNPN型型:VCVBVEPNP型型:VCVBVE 设设设设 E EC C =6 6 V 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 B,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极极极电电电电流流流流
42、I IC C 和和和和发发发发射射射射极极极极电电电电流流流流 I IE E 都都都都发发发发生生生生变变变变化化化化，测测测测量量量量结结结结果如下表：果如下表：果如下表：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晶体管电流放大的实验电路晶体管电流放大的实验电路IB/mA 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10IC/mA 0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95IE/mA 0.001 0.72 1
43、.54 2.36 3.18 4.05晶体管电流测量数据晶体管电流测量数据结论：结论：(1)符合基尔霍夫定律符合基尔霍夫定律(2)IC 和和 IE 比比 IB 大得多。从第三列和第四列的数据可得大得多。从第三列和第四列的数据可得 这就是晶体管的电流放大作用。这就是晶体管的电流放大作用。称为共发射极静态称为共发射极静态电流电流(直流直流)放大系数。电流放大作用还体现在放大系数。电流放大作用还体现在基极电流的基极电流的少量变化少量变化 IB 可以引起集电极电流较大的变化可以引起集电极电流较大的变化 IC。式中，式中，称为称为动态电流动态电流(交流交流)放大系数放大系数+UBE ICIEIB CT E
44、 B +UCE+UBE IBIEIC CT EB +UCE(4)(4)要使晶体管起放大作用，发射结必须正向偏置，集电要使晶体管起放大作用，发射结必须正向偏置，集电要使晶体管起放大作用，发射结必须正向偏置，集电要使晶体管起放大作用，发射结必须正向偏置，集电结必须反向偏置。结必须反向偏置。结必须反向偏置。结必须反向偏置。(3)当当 IB=0(将基极开路将基极开路)时，时，IC=ICEO，表中，表中 ICEO 0UBC VB VE对于对于 PNP 型三极管应满足型三极管应满足:UEB 0UCB 0即即 VC VB 0,UBC UBE。Q Q2 2Q Q1 1大大大大放放放放区区区区IC/mAUCE/
45、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)。(ICEO0.001mA)0.001mA)截止区截止区截止区截止区IC/mAUCE/V100 A 80A 6
46、0 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB=0(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 IB B I IC C，发发发发射结处于正向偏置，射结处于正向偏置，射结处于正向偏置，射结处于正向偏置，集电集电集电集电结也处于正结也处于正结也处于正结也处于正偏。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 UCES CES 0.3V 0.3V，锗管锗管锗管锗管U UCES CES 0.1V 0.1V。IC UCC/RC。当当 UCE 0)，晶体管工作于饱和状态。晶体管工作于饱和状态。饱饱饱饱和和和和区
47、区区区 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开关的接通，其间电阻很小；个开关的接通，其间电阻很小；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。晶体管的三种工作状态如下图所示晶体管的三种工作状态如下图所示+UBE 0 ICIB+UCE(a)放大放大 UBC 0+IC 0 IB=0+UCE UCC (b)截止截止 UBC 0 IB+UCE 0 (c)饱和饱和 UB
48、C 0+管管 型型 工工 作作 状状 态态 饱和饱和 放大放大 截截 止止 UBE/V UCE/V UBE/V UBE/V 开始截止开始截止 可靠截止可靠截止硅管硅管(NPN)锗管锗管(PNP)0.7 0.3 0.3 0.1 0.6 0.7 0.2 0.3 0.5 0.1 0 0.1晶体管结电压的典型值晶体管结电压的典型值9.4.4 主要参数主要参数1.电流放大系数电流放大系数 ，当晶体管接成共发射极电路时，在静态当晶体管接成共发射极电路时，在静态(无输入信号无输入信号)时集时集电极电流与基极电流的比值称为电极电流与基极电流的比值称为静态电流静态电流(直流直流)放大放大系数系数 当晶体管工作在
49、动态当晶体管工作在动态(有输入信号有输入信号)时，基极电流的变化时，基极电流的变化量为量为 IB，它引起集电极电流的变化量为，它引起集电极电流的变化量为 IC。IC 与与 IB的比值称为的比值称为动态电流动态电流(交流交流)放大系数放大系数 在输出特性曲线近于平行等距并且在输出特性曲线近于平行等距并且 ICEO 较小的情况下较小的情况下,可近似认为可近似认为 ，但二者含义不同。，但二者含义不同。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 20020 200之间。之间。之间。之间。2.集集基极反向截止电流基极反向截止电流 ICBO ICBO 是当发射极开路时流经集电结
50、的反向电流，其值很小。是当发射极开路时流经集电结的反向电流，其值很小。3.集集射极反向截止电流射极反向截止电流 ICEO ICEO 是当基极开路是当基极开路(IB=0)时的集电极电流，也称为穿透时的集电极电流，也称为穿透电流，其值越小越好。电流，其值越小越好。4.集电极最大允许电流集电极最大允许电流 ICM 当当 值下降到正常数值的三分之二时的集电极电流，称为值下降到正常数值的三分之二时的集电极电流，称为集电极最大允许电流集电极最大允许电流 ICM。5.集集射反相击穿电压射反相击穿电压 U(BR)CEO 6.集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率 PCM 基基极极开开路路时时，加加在在集