二极管和晶体管终稿精.ppt

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1、二极管和晶体管终稿第1页，本讲稿共59页1.1.本课程的性质本课程的性质本课程的性质本课程的性质2.2.特点特点特点特点3.3.教学目标教学目标教学目标教学目标 4.4.学习方法学习方法学习方法学习方法 5.5.成绩评定成绩评定成绩评定成绩评定 实验：实验：实验：实验：10%10%平时：平时：平时：平时：10%10%考试：考试：考试：考试：80%80%6.6.教材教材教材教材 前言前言电工学电工学(第六版第六版)下册下册 电子技术电子技术 秦曾煌秦曾煌 主编主编高等教育出版社高等教育出版社 2004.7 2004.7前言前言第2页，本讲稿共59页一些基本概念一些基本概念在在在在电电电电子子子子

2、技技技技术术术术中中中中，被被被被传传传传递递递递、加加加加工工工工和和和和处处处处理理理理的的的的信信信信号号号号可可可可以以以以分分分分为为为为两两两两大大大大类：类：类：类：模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号和和和和数字信号数字信号数字信号数字信号模模模模拟拟拟拟信信信信号号号号：在在在在时时时时间间间间上上上上和和和和幅幅幅幅度度度度上上上上都都都都是是是是连连连连续续续续变变变变化化化化的的的的信信信信号号号号，称为模拟信号，例如正弦波信号、心电信号等。称为模拟信号，例如正弦波信号、心电信号等。称为模拟信号，例如正弦波信号、心电信号等。称为模拟信号，例如正弦波信号、心电信号等。数字信号

3、数字信号数字信号数字信号：在时间和幅度上均不连续的信号。：在时间和幅度上均不连续的信号。：在时间和幅度上均不连续的信号。：在时间和幅度上均不连续的信号。模拟电路模拟电路模拟电路模拟电路：工作信号为模拟信号的电子电路。：工作信号为模拟信号的电子电路。：工作信号为模拟信号的电子电路。：工作信号为模拟信号的电子电路。数字电路数字电路数字电路数字电路：工作信号为数字信号的电子电路：工作信号为数字信号的电子电路：工作信号为数字信号的电子电路：工作信号为数字信号的电子电路。前言前言第3页，本讲稿共59页主要内容主要内容 半导体二极管和晶体管半导体二极管和晶体管半导体二极管和晶体管半导体二极管和晶体管 基本

4、放大电路基本放大电路基本放大电路基本放大电路 集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器 电子电路中的反馈电子电路中的反馈电子电路中的反馈电子电路中的反馈 直流稳压电源直流稳压电源直流稳压电源直流稳压电源电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术 门电路和组合逻辑电路门电路和组合逻辑电路门电路和组合逻辑电路门电路和组合逻辑电路 触发器和时序逻辑电源触发器和时序逻辑电源触发器和时序逻辑电源触发器和时序逻辑电源 存储器和可编程逻辑器件存储器和可编程逻辑器件存储器和可编程逻辑器件存储器和可编程逻辑器件 模拟量和数字量的转换模拟量和数字量的转换模拟量和数字量的转换模拟量和数字量的转

5、换*现代通信技术现代通信技术现代通信技术现代通信技术前言前言第4页，本讲稿共59页第第14章章 二极管和晶体管二极管和晶体管 内容主要有：内容主要有：内容主要有：内容主要有：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 PNPN结的形成及单向导电性结的形成及单向导电性结的形成及单向导电性结的形成及单向导电性 半半半半导导导导体体体体器器器器件件件件的的的的基基基基本本本本结结结结构构构构、工工工工作作作作原原原原理理理理、主主主主要要要要特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线、主主主主要要要要参参参参数的意数的意数的意数的意义义义义 晶体管的晶体管的晶体管的晶体管的电电电电流分配

6、和放大作用流分配和放大作用流分配和放大作用流分配和放大作用 光光光光电电电电器件的工作原理器件的工作原理器件的工作原理器件的工作原理 半半半半导导导导体器件体器件体器件体器件主要包括：主要包括：主要包括：主要包括：半半半半导导导导体二极管（包括体二极管（包括体二极管（包括体二极管（包括稳压稳压稳压稳压管）管）管）管）晶体管晶体管晶体管晶体管 光光光光电电电电器件器件器件器件第第1414章章 二极管和晶体管二极管和晶体管第5页，本讲稿共59页14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性物质根据其导电性能分为物质根据其导电性能分为物质根据其导电性能

7、分为物质根据其导电性能分为 导导导导 体体体体：导电能力良好的物质。：导电能力良好的物质。：导电能力良好的物质。：导电能力良好的物质。绝缘体绝缘体绝缘体绝缘体：导电能力很差的物质。：导电能力很差的物质。：导电能力很差的物质。：导电能力很差的物质。半半半半导导导导体体体体：是是是是一一一一种种种种导导导导电电电电能能能能力力力力介介介介于于于于导导导导体体体体和和和和绝绝绝绝缘缘缘缘体体体体之之之之间间间间的的的的物物物物质质质质，如如如如硅、锗、硒、砷化镓及一些硫化物和氧化物硅、锗、硒、砷化镓及一些硫化物和氧化物硅、锗、硒、砷化镓及一些硫化物和氧化物硅、锗、硒、砷化镓及一些硫化物和氧化物。半导

8、体的导电能力具有独特的性质。半导体的导电能力具有独特的性质。半导体的导电能力具有独特的性质。半导体的导电能力具有独特的性质。温度升高温度升高温度升高温度升高时，纯净的半导体的导电能力显著增加；时，纯净的半导体的导电能力显著增加；时，纯净的半导体的导电能力显著增加；时，纯净的半导体的导电能力显著增加；纯净的半导体纯净的半导体纯净的半导体纯净的半导体受到光照受到光照受到光照受到光照时，导电能力明显提高；时，导电能力明显提高；时，导电能力明显提高；时，导电能力明显提高；在在在在纯纯纯纯净净净净半半半半导导导导体体体体材材材材料料料料中中中中加加加加入入入入微微微微量量量量的的的的“杂杂杂杂质质质质”

9、元元元元素素素素，它它它它的的的的电电电电 导率就会成千上万倍地增长。导率就会成千上万倍地增长。导率就会成千上万倍地增长。导率就会成千上万倍地增长。半导体为什么具有以上的导电性质？半导体为什么具有以上的导电性质？半导体为什么具有以上的导电性质？半导体为什么具有以上的导电性质？第6页，本讲稿共59页1.1.半导体的晶体结构半导体的晶体结构半导体的晶体结构半导体的晶体结构 原子的组成：原子的组成：原子的组成：原子的组成：带正电的带正电的带正电的带正电的原子核原子核原子核原子核 若干个围绕原子核运动的带负电的若干个围绕原子核运动的带负电的若干个围绕原子核运动的带负电的若干个围绕原子核运动的带负电的电

10、子电子电子电子 且整个原子呈且整个原子呈且整个原子呈且整个原子呈电中性。电中性。电中性。电中性。半导体器件的材料：半导体器件的材料：半导体器件的材料：半导体器件的材料：硅硅硅硅（Silicon-SiSilicon-Si）：四四四四价价价价元元元元素素素素，硅硅硅硅的的的的原原原原子子子子序序序序数数数数是是是是1414，外外外外层层层层有有有有4 4个个个个电子。电子。电子。电子。锗锗锗锗（Germanium-GeGermanium-Ge）：也也也也是是是是四四四四价价价价元元元元素素素素，锗锗锗锗的的的的原原原原子子子子序序序序数数数数是是是是3232，外层也是，外层也是，外层也是，外层也是

11、4 4个个个个电子。电子。电子。电子。14.1.1 14.1.1 14.1.1 14.1.1 本征半导体本征半导体本征半导体本征半导体14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性第7页，本讲稿共59页简化原子结构模型如图简化原子结构模型如图简化原子结构模型如图简化原子结构模型如图4 4-1(-1(a a)的简化形式。的简化形式。的简化形式。的简化形式。+4惯性核惯性核价电子价电子图图14-1(a)硅和锗的简化原子模型硅和锗的简化原子模型14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性第8页，本讲稿共59页图14-1晶体共价键结构平面示意图+4+4+4+4+4+4+4+4+4共价键单

12、晶半导体结构特点单晶半导体结构特点单晶半导体结构特点单晶半导体结构特点 共价键共价键共价键共价键:由相邻两个原子各拿出一个价电子组成价电子对所由相邻两个原子各拿出一个价电子组成价电子对所由相邻两个原子各拿出一个价电子组成价电子对所由相邻两个原子各拿出一个价电子组成价电子对所构成的联系。构成的联系。构成的联系。构成的联系。图图图图14-114-1是晶体共价键结构的平面示意图。是晶体共价键结构的平面示意图。是晶体共价键结构的平面示意图。是晶体共价键结构的平面示意图。14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性第9页，本讲稿共59页2.2.半导体的导电原理半导体的导电原理 本征半导体（本征半

13、导体（本征半导体（本征半导体（Intrinsic SemiconductorIntrinsic Semiconductor）纯纯纯纯净净净净的的的的、结结结结构构构构完完完完整整整整的的的的单单单单晶晶晶晶半半半半导导导导体体体体，称称称称为为为为本本本本征征征征半半半半导体。导体。导体。导体。物物物物质质质质导导导导电电电电能能能能力力力力的的的的大大大大小小小小取取取取决决决决于于于于其其其其中中中中能能能能参参参参与与与与导导导导电电电电的的的的粒子粒子粒子粒子载流子的多少载流子的多少载流子的多少载流子的多少。本本本本征征征征半半半半导导导导体体体体在在在在绝绝绝绝对对对对零零零零度度度

14、度（T T=0=0K K相相相相当当当当于于于于T T=273273）时时时时，相当于相当于相当于相当于绝缘体绝缘体绝缘体绝缘体。在室温条件下，本征半导体便具有一定的导电能力。在室温条件下，本征半导体便具有一定的导电能力。在室温条件下，本征半导体便具有一定的导电能力。在室温条件下，本征半导体便具有一定的导电能力。14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性第10页，本讲稿共59页半半半半导导导导体体体体中的中的中的中的载载载载流子流子流子流子自由自由自由自由电电电电子子子子空穴（空穴（空穴（空穴（HoleHole）价价价价电电电电子子子子挣挣挣挣脱脱脱脱共共共共价价价价键键键键的的的的

15、束束束束缚缚缚缚成成成成为为为为自自自自由由由由电电电电子子子子的的的的同同同同时时时时，在在在在原原原原来来来来的共价的共价的共价的共价键键键键位置上留下了一个空位，位置上留下了一个空位，位置上留下了一个空位，位置上留下了一个空位，这这这这个空位叫做个空位叫做个空位叫做个空位叫做空穴。空穴。空穴。空穴。空穴带正电荷。空穴带正电荷。空穴带正电荷。空穴带正电荷。14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性第11页，本讲稿共59页在在在在本本本本征征征征半半半半导导导导体体体体中中中中，激激激激发发发发出出出出一一一一个个个个自自自自由由由由电电电电子子子子，同同同同时时时时便便便便产产产

16、产生生生生一一一一个个个个空空空空穴穴穴穴。电电电电子子子子和和和和空空空空穴穴穴穴总总总总是是是是成成成成对对对对地地地地产产产产生生生生，称称称称为为为为电电电电子子子子空穴对空穴对空穴对空穴对。半半半半导导导导体体体体中中中中共共共共价价价价键键键键分分分分裂裂裂裂产产产产生生生生电电电电子子子子空空空空穴穴穴穴对对对对的的的的过过过过程程程程叫叫叫叫做做做做本本本本征征征征激激激激发发发发。产生本征激发的条件：加热、光照及射线照射。产生本征激发的条件：加热、光照及射线照射。产生本征激发的条件：加热、光照及射线照射。产生本征激发的条件：加热、光照及射线照射。半导体中存在半导体中存在半导体

17、中存在半导体中存在 载流子的载流子的载流子的载流子的产生产生产生产生过程过程过程过程 载流子的载流子的载流子的载流子的复合复合复合复合过程过程过程过程实实实实验验验验表表表表明明明明，在在在在一一一一定定定定的的的的温温温温度度度度下下下下，电电电电子子子子浓浓浓浓度度度度和和和和空空空空穴穴穴穴浓浓浓浓度度度度都保持一个定值都保持一个定值都保持一个定值都保持一个定值.14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性第12页，本讲稿共59页空空空空 穴穴穴穴 的的的的运运运运 动动动动 实实实实质质质质 上上上上 是是是是价价价价 电电电电 子子子子填填填填 补补补补 空空空空穴穴穴穴 而

18、而而而 形形形形成的。成的。成的。成的。BA空穴自由电子图14-2晶体共价键结构平面示意图+4+4+4+4+4+4+4+4+4C共价键14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性第13页，本讲稿共59页14.1.2 14.1.2 N N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 (杂质半导体杂质半导体)掺入了掺入了掺入了掺入了“杂质杂质杂质杂质”的半导体称为的半导体称为的半导体称为的半导体称为“杂质杂质杂质杂质”半导体半导体半导体半导体。常用的杂质元素常用的杂质元素常用的杂质元素常用的杂质元素 三价的硼、铝、铟、镓三价的硼、铝、铟、镓三价的硼、铝、铟、镓三价的硼、铝、铟

19、、镓 五价的砷、磷、锑五价的砷、磷、锑五价的砷、磷、锑五价的砷、磷、锑杂质半导体分为：杂质半导体分为：杂质半导体分为：杂质半导体分为：N 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。N型半导体型半导体 在本征半在本征半在本征半在本征半导导导导体中加入微量的五价元素，体中加入微量的五价元素，体中加入微量的五价元素，体中加入微量的五价元素，可使半可使半可使半可使半导导导导体中自由体中自由体中自由体中自由电电电电子子子子浓浓浓浓度大度大度大度大为为为为增加，形成增加，形成增加，形成增加，形成N N型半型半型半型半导导导导体体体体(电电电电子半子半子半子半导导导导

20、体体体体)。14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性第14页，本讲稿共59页图14-3 N型半导体晶体结构示意图+4+4+4+4+4+4+4+4+4共价键掺入五价原子在室温下 就 可以 激 发成 自 由电子掺入五价原子占据Si原子位置14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性第15页，本讲稿共59页 P P型半导体型半导体型半导体型半导体在在在在本本本本征征征征半半半半导导导导体体体体中中中中加加加加入入入入微微微微量量量量的的的的三三三三价价价价元元元元素素素素，可可可可使使使使半半半半导导导导体体体体中的空穴中的空穴中的空穴中的空穴浓浓浓浓度大度大度大度大为为为为增加

21、，形成增加，形成增加，形成增加，形成P P型半型半型半型半导导导导体。体。体。体。空位A图14-4 P型半导体晶体结构示意图+4+4+4+4+4+3+4+4+4共价键空位吸引邻近原子空位吸引邻近原子的价电子填充，从的价电子填充，从而留下一个空穴。而留下一个空穴。在在P型半导体中，型半导体中，空空穴数等于负离子数与穴数等于负离子数与自由电子数之和自由电子数之和，空，空穴带正电，负离子和自穴带正电，负离子和自由电子带负电，整块半由电子带负电，整块半导体中正负电荷量相等，导体中正负电荷量相等，保持电中性。保持电中性。14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性第16页，本讲稿共59页综综上所

22、述：上所述：(1)(1)本本本本征征征征半半半半导导导导体体体体中中中中加加加加入入入入五五五五价价价价杂杂杂杂质质质质元元元元素素素素，便便便便形形形形成成成成N N型型型型半半半半导导导导体体体体。N N型型型型半半半半导导导导体体体体中中中中，电电电电子子子子是是是是多多多多数数数数载载载载流流流流子子子子，空空空空穴穴穴穴是是是是少少少少数数数数载载载载流流流流子子子子，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。，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。(2)(2)本本本本征征征征半半半半导导导导体体体体中中中中加加加加入入入入三三三三价价价价杂杂杂杂

23、质质质质元元元元素素素素，便便便便形形形形成成成成P P型型型型半半半半导导导导体体体体。其其其其中中中中空空空空穴穴穴穴是是是是多多多多数数数数载载载载流流流流子子子子，电电电电子子子子是是是是少少少少数数数数载载载载流流流流子子子子，此此此此外外外外还还还还有有有有不参加导电的负离子。不参加导电的负离子。不参加导电的负离子。不参加导电的负离子。(3)(3)杂杂杂杂质质质质半半半半导导导导体体体体中中中中，多多多多数数数数载载载载流流流流子子子子浓浓浓浓度度度度决决决决定定定定于于于于杂杂杂杂质质质质浓浓浓浓度度度度，少少少少数载流子由本征激发产生，其浓度与温度有关数载流子由本征激发产生，其

24、浓度与温度有关数载流子由本征激发产生，其浓度与温度有关数载流子由本征激发产生，其浓度与温度有关。14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性第17页，本讲稿共59页14.2 PN结及其单向导电特性结及其单向导电特性PNPN结：结：结：结：是是是是指指指指在在在在P P型型型型半半半半导导导导体体体体和和和和N N型型型型半半半半导导导导体体体体的的的的交交交交界界界界处处处处形形形形成成成成的的的的空空空空间间间间电荷区。电荷区。电荷区。电荷区。PNPN结是构成多种半导体器件的基础。结是构成多种半导体器件的基础。结是构成多种半导体器件的基础。结是构成多种半导体器件的基础。二二二二极极极

25、极管管管管的的的的核核核核心心心心是是是是一一一一个个个个PNPN结结结结；三三三三极极极极管管管管中中中中包包包包含含含含了了了了两两两两个个个个PNPN结结结结。14.2 PN14.2 PN结及其单向导电特性结及其单向导电特性第18页，本讲稿共59页如图所示，如图所示，电源的正极接电源的正极接P区，负极接区，负极接N区，这种接法区，这种接法叫做叫做PN结加正向电压或正结加正向电压或正向偏置。向偏置。PN结导通，产生结导通，产生正向电流正向电流14.2 PN14.2 PN结及其单向导电特性结及其单向导电特性 PNPN结外加正向电压结外加正向电压结外加正向电压结外加正向电压 第19页，本讲稿共

26、59页 PNPN结外加反向电压结外加反向电压结外加反向电压结外加反向电压 如如如如图图图图所所所所示示示示，电电电电源源源源的的的的正正正正极极极极接接接接N N区区区区，负负负负极极极极接接接接P P区区区区，这这这这种种种种接接接接法法法法叫叫叫叫做做做做PNPN结加反向电压或反向偏置结加反向电压或反向偏置结加反向电压或反向偏置结加反向电压或反向偏置。PNPN结截止产生反向小电流结截止产生反向小电流结截止产生反向小电流结截止产生反向小电流14.2 PN14.2 PN结及其单向导电特性结及其单向导电特性第20页，本讲稿共59页14.3 二极管二极管1.基本基本结构结构在在在在PNPN结结结结

27、上上上上加加加加上上上上引引引引线线线线和和和和封封封封装装装装，就就就就成成成成为为为为一一一一个个个个二二二二极极极极管管管管。二二二二极极极极管管管管按按按按结结结结构构构构分分分分有有有有点点点点接接接接触触触触型型型型、面面面面接接接接触触触触型型型型和和和和平平平平面面面面型型型型三三三三大大大大类。类。类。类。(1)(1)点接触型二极管点接触型二极管点接触型二极管点接触型二极管(a)点接触型 二极管的结构示意图14.3 14.3 二极管二极管第21页，本讲稿共59页 (3)(3)平面型二极管平面型二极管平面型二极管平面型二极管 (2)(2)面接触型二极管面接触型二极管面接触型二极

28、管面接触型二极管(4)(4)二极管的代表符号二极管的代表符号二极管的代表符号二极管的代表符号(c)平面型(b)面接触型阳极阴极14.3 14.3 二极管二极管第22页，本讲稿共59页半导体二极管图片14.3 14.3 二极管二极管第23页，本讲稿共59页半导体二极管图片14.3 14.3 二极管二极管第24页，本讲稿共59页半导体二极管图片14.3 14.3 二极管二极管第25页，本讲稿共59页二极管的伏安特性曲线二极管的伏安特性曲线二极管的伏安特性曲线二极管的伏安特性曲线（b）2CP10-20的伏安特性曲线iD（mA）uD（V）012-100-20020406080-20-10-30（uA）

29、7520（c）2AP15的伏安特性曲线iD（mA）uD（V）00.4-40-80204080-0.2-0.1-0.3600.814.3 14.3 二极管二极管2.伏安特性伏安特性 第26页，本讲稿共59页 正向特性正向特性正向特性正向特性死区电压死区电压死区电压死区电压(oc(oc段段段段)：硅管硅管硅管硅管 0.5V 0.5V 锗管锗管锗管锗管 0.1V 0.1V线性区线性区线性区线性区(cd(cd段段段段):):硅管硅管硅管硅管 0.6V 0.6V1V1V 锗管锗管锗管锗管 0.2V 0.2V0.5V 0.5V 14.3 14.3 二极管二极管(a)二极管理论伏安特性正向特性CDoBAUB

30、RuDiD反向击穿特性反向特性 反向特性反向特性反向特性反向特性反向饱和电流反向饱和电流反向饱和电流反向饱和电流 很小很小很小很小 受温度影响大受温度影响大受温度影响大受温度影响大反向击穿电压反向击穿电压反向击穿电压反向击穿电压U UBRBR第27页，本讲稿共59页3.主要参数主要参数 最大整流电流最大整流电流IOM 反向工作峰值电压反向工作峰值电压URWM 反向峰值电流反向峰值电流I IRM14.3 14.3 二极管二极管考虑正向压降的等效电路uDiDoDUDKUDuDiDoDK理想二极管等效电路第28页，本讲稿共59页 例1 图中的R和C构成一微分电路。当输入电压u1如图 中所示时，试画出

31、输出电压u0的波形。设uc(0)=0。14.3 14.3 二极管二极管第29页，本讲稿共59页例2 在图中，输入端A的电位VA3v，B的电位VB0v，求输出端y的电位VY。电阻R接负电源12v。14.3 14.3 二极管二极管第30页，本讲稿共59页 它它它它的的的的伏伏伏伏安安安安特特特特性性性性与与与与二二二二极极极极管管管管基基基基本本本本相相相相同同同同，只只只只是是是是稳稳稳稳压压压压管管管管正正正正常常常常工工工工作作作作时时时时是是是是利利利利用特性曲线的反向击穿区。用特性曲线的反向击穿区。用特性曲线的反向击穿区。用特性曲线的反向击穿区。电电电电流流流流改改改改变变变变而而而而电

32、电电电压压压压基基基基本本本本不不不不变变变变的的的的特特特特性性性性称称称称为为为为稳稳稳稳压压压压特特特特性性性性，稳稳稳稳压压压压管管管管就就就就是是是是利利利利用这一特性工作的。用这一特性工作的。用这一特性工作的。用这一特性工作的。14.4 14.4 稳压二极管稳压二极管14.4 稳压二极管稳压二极管UIOUZIZ UZ IZIZM（b）正向反向阴极阳极（a）+-第31页，本讲稿共59页稳压管的主要参数：稳压管的主要参数：稳压管的主要参数：稳压管的主要参数：稳定电压稳定电压稳定电压稳定电压U UZ Z U UZ Z是是是是稳稳稳稳压压压压管管管管反反反反向向向向击击击击穿穿穿穿后后后后

33、稳稳稳稳定定定定工工工工作作作作的的的的电电电电压压压压值值值值。稳稳稳稳压压压压值值值值具具具具有有有有分分分分散性。散性。散性。散性。14.4 14.4 稳压二极管稳压二极管动态电动态电动态电动态电阻阻阻阻r rZ Z r rZ Z是是是是稳稳稳稳压压压压管管管管在在在在稳稳稳稳定定定定工工工工作作作作范范范范围围围围内内内内管管管管子子子子两两两两端端端端电电电电压压压压的的的的变变变变化化化化量量量量与与与与相相相相应应应应电电电电流流流流变变变变化量之比即化量之比即化量之比即化量之比即rZ越小，表示稳压作用越好。越小，表示稳压作用越好。稳定电流稳定电流稳定电流稳定电流I IZ Z 稳

34、定电流稳定电流稳定电流稳定电流I IZ Z是稳压管工作时的参考电流，稳定电压是稳压管工作时的参考电流，稳定电压是稳压管工作时的参考电流，稳定电压是稳压管工作时的参考电流，稳定电压 和动态电阻都是指在这个电流下的值。和动态电阻都是指在这个电流下的值。和动态电阻都是指在这个电流下的值。和动态电阻都是指在这个电流下的值。I IZMZM第32页，本讲稿共59页电压温度系数电压温度系数电压温度系数电压温度系数u u温温温温度度度度变变变变化化化化1 1时时时时，稳稳稳稳定定定定电电电电压压压压变变变变化化化化的的的的百百百百分分分分数数数数。它它它它是是是是表表表表示示示示稳稳稳稳压压压压管管管管温温温

35、温度度度度稳稳稳稳定定定定性的参数。性的参数。性的参数。性的参数。例例例例如如如如2CWl2CWl的的的的电电电电压压压压温温温温度度度度系系系系数数数数是是是是0.07%/0.07%/，假假假假设设设设2020时时时时稳稳稳稳定定定定电电电电压压压压U UZ Z=8V8V，那么，那么，那么，那么5050时稳压值将为时稳压值将为时稳压值将为时稳压值将为要求温度稳定性较高的场合常选用要求温度稳定性较高的场合常选用要求温度稳定性较高的场合常选用要求温度稳定性较高的场合常选用6V6V左右的管子左右的管子左右的管子左右的管子。14.4 14.4 稳压二极管稳压二极管最大允最大允最大允最大允许许许许耗散

36、功率耗散功率耗散功率耗散功率P PZMZM P PZMZM是管子不被是管子不被是管子不被是管子不被热击热击热击热击穿的最大功率穿的最大功率穿的最大功率穿的最大功率损损损损耗。耗。耗。耗。U UZ ZI IZMZM=P PZMZM第33页，本讲稿共59页稳压管的应用电路稳压管的应用电路 为了限制稳压管击穿以后的电流，使用时必须在电路为了限制稳压管击穿以后的电流，使用时必须在电路为了限制稳压管击穿以后的电流，使用时必须在电路为了限制稳压管击穿以后的电流，使用时必须在电路中串联电阻如图所示。中串联电阻如图所示。中串联电阻如图所示。中串联电阻如图所示。RzUzDzI+-U+-稳压管电路14.4 14.

37、4 稳压二极管稳压二极管 U U UZ时，稳压管击穿时，稳压管击穿 必必须须适适当当选选择择R值值，使使得得I集电区集电区集电区集电区基区；基区；基区；基区；(2)(2)(2)(2)基区必须很薄。基区必须很薄。基区必须很薄。基区必须很薄。14.5 14.5 晶体管晶体管第37页，本讲稿共59页PNP型c集电极b基极集电区PN基区发射区P集电结发射结e发射极(a)PNP型ebc14.5 14.5 晶体管晶体管第38页，本讲稿共59页14.5.2 14.5.2 电流分配和放大原理电流分配和放大原理电流分配和放大原理电流分配和放大原理 内部条件内部条件外部条件外部条件 发射结正偏，发射结正偏，集电结

38、反偏。集电结反偏。电路接法：电路接法：共射接法共射接法14.5 14.5 晶体管晶体管RbVBBVCCRciBiCbecNPNuBEuCEiEuBC+第39页，本讲稿共59页晶体管内部载流子的运动晶体管内部载流子的运动 发射区向基区扩散电子发射区向基区扩散电子发射区向基区扩散电子发射区向基区扩散电子的过程的过程的过程的过程 电子在基区扩散和复电子在基区扩散和复电子在基区扩散和复电子在基区扩散和复合过程合过程合过程合过程 集电区收集从发射区扩集电区收集从发射区扩集电区收集从发射区扩集电区收集从发射区扩散过来电子的过程散过来电子的过程散过来电子的过程散过来电子的过程 iBiCiEECEBRbNPN

39、(a)载流子运动情况iEniEpiBEiCnICBO14.5 14.5 晶体管晶体管第40页，本讲稿共59页晶体管内部载流子的运动晶体管内部载流子的运动 发射区向基区扩散电子的发射区向基区扩散电子的发射区向基区扩散电子的发射区向基区扩散电子的过程过程过程过程 电子在基区扩散和复合过程电子在基区扩散和复合过程电子在基区扩散和复合过程电子在基区扩散和复合过程 集电区收集从发射区扩散过集电区收集从发射区扩散过集电区收集从发射区扩散过集电区收集从发射区扩散过来电子的过程来电子的过程来电子的过程来电子的过程 iBEiEiCEICBOiEiBRbEBECiC(b)各极电流分配情况 晶体管中的电流14.5

40、14.5 晶体管晶体管第41页，本讲稿共59页晶体管的电流分配关系晶体管的电流分配关系晶体管的电流分配关系晶体管的电流分配关系CBEIII+=iBiEiCEICBOiEiBRbEBECiC(b)各极电流分配情况IC=bBI14.5 14.5 晶体管晶体管 IC=bBICEOCII=BI=0当 时,晶体管放大原理的本质：晶体管放大原理的本质：i iB B对对对对i iC C或或或或i iE E的控制作用的控制作用的控制作用的控制作用。第42页，本讲稿共59页 关于关于PNPPNP型晶体管型晶体管型晶体管型晶体管 PNPPNP管与管与管与管与NPNNPN管之间的差别：管之间的差别：管之间的差别：管

41、之间的差别：(1)(1)电压极性不同。电压极性不同。电压极性不同。电压极性不同。(2)(2)电流方向不同。电流方向不同。电流方向不同。电流方向不同。VBBVCCbceiCiE(a)NPN型VBBVCCbceiCiE(b)PNP型NPN型和PNP型晶体管电路的差别14.5 14.5 晶体管晶体管-+-+_UCEUBEUCEUBE第43页，本讲稿共59页14.5.3 14.5.3 特性曲线特性曲线特性曲线特性曲线晶晶晶晶体体体体管管管管特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线是是是是表表表表示示示示晶晶晶晶体体体体管管管管各各各各极极极极间间间间电电电电压压压压和和和和电电电电流流流流之之之之间间间间关系

42、的曲线。关系的曲线。关系的曲线。关系的曲线。bceiBiEiCuBCuCEuBE+-+-+-NPN型晶体管的电压和电流参考方向14.5 14.5 晶体管晶体管第44页，本讲稿共59页AVVmAiBiCEBRW1RbRW2ECuCE+uBE-+-测量NPN管共射特性曲线的电路图14.5 14.5 晶体管晶体管第45页，本讲稿共59页 输入特性曲线输入特性曲线 U UCECE为一固定值时，为一固定值时，为一固定值时，为一固定值时，I IB B和和和和U UBEBE之间的关系曲线，即之间的关系曲线，即之间的关系曲线，即之间的关系曲线，即IB(mA)UBE(V)0.20.40.60.80.020.04

43、0.060.080UCE=0V1V5V3DG4的输入特性2014.5 14.5 晶体管晶体管第46页，本讲稿共59页 u uCECE增加，特性曲线右移。增加，特性曲线右移。增加，特性曲线右移。增加，特性曲线右移。u uCECE的大小影响基区内集电结边界电子的分布。的大小影响基区内集电结边界电子的分布。的大小影响基区内集电结边界电子的分布。的大小影响基区内集电结边界电子的分布。u uCECE1V1V以后以后以后以后，特性曲线几乎重合。，特性曲线几乎重合。，特性曲线几乎重合。，特性曲线几乎重合。u uCECE1V1V以后以后以后以后，基区中集电结边界处的电子浓度很低。，基区中集电结边界处的电子浓度

44、很低。，基区中集电结边界处的电子浓度很低。，基区中集电结边界处的电子浓度很低。与二极管的伏安特性相似与二极管的伏安特性相似与二极管的伏安特性相似与二极管的伏安特性相似 u uBEBEUUr r 时时时时，i iB B=0=0；U Ur r=0.5V(Si)=0.5V(Si)U Ur r=0.1V(Ge)=0.1V(Ge)正常工作正常工作正常工作正常工作时时时时 u uBEBE=0.7V(Si)=0.7V(Si)u uBEBE=0.2V(Ge)=0.2V(Ge)14.5 14.5 晶体管晶体管输入特性有以下几个特点：输入特性有以下几个特点：输入特性有以下几个特点：输入特性有以下几个特点：当当当当

45、u uCECE=0=0时时时时，输输输输入入入入特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线与与与与二二二二极极极极管管管管的的的的正正正正向向向向伏伏伏伏安安安安特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线形状类似。形状类似。形状类似。形状类似。第47页，本讲稿共59页 输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线 I IB B为固定值时，为固定值时，为固定值时，为固定值时，I IC C和和和和U UCECE之间的关系曲线，即之间的关系曲线，即之间的关系曲线，即之间的关系曲线，即14.5 14.5 晶体管晶体管iC(mA)uCE(V)iB=00.2mA200.4mA0.6mA0.8mA1.0mA放大区饱和区10

46、02030403DG4的输出特性510 15 20 25 30 3550截止区第48页，本讲稿共59页14.5 14.5 晶体管晶体管bceIBICUBC 0UCEUBE 0+-+-+-cebIB=0IC 0UBC 0UCEUccUBE 0+-+-+-bceIBICUc/RcUBC 0UCE 0UBE 0+-+-+-（a）放大（b）截止（c）饱和放大作用，开关作用第49页，本讲稿共59页截截截截止止止止区区区区:指指i iB B00，i iC C I ICEOCEO的的工工作作区区域域。在在这这个个区区域域中中，电电流流i iC C很很小小，基基本本不不导导通通，故故称称为为截截止止区区。工工

47、作作在在截截止止区区时时，晶晶体体管管基基本本失失去去放放大大作作用用。为为使使三三极极管管可可靠靠截截止止，必必须须给给发发射射结结加加反反向向偏偏压压，使发射区不再向基区注入载流子。使发射区不再向基区注入载流子。14.5 14.5 晶体管晶体管饱饱饱饱和和和和区区区区:指指输输出出特特性性中中i iC C上上升升部部分分与与纵纵轴轴之之间间的的区区域域。饱饱和和区区特特性性曲曲线线的的特特点点是是固固定定i iB B不不变变时时，i iC C随随u uCECE的的增增加加而而迅迅速速增增大大。饱饱和和区区是是对对应应于于u uCECE较较小小（u uCECE UrUr，u uBCBC0)0

48、)。放放放放大大大大区区区区(线线线线性性性性区区区区):输输出出特特性性上上在在饱饱和和区区和和截截止止区区之之间间的的区区域域为为放放大大区区。在在这这个个区区域域里里，i iB B00，u uCECE u uBEBE00，u uBCBC0 0，i i i iB B即即发射结是正向偏置，集电结是反向偏置发射结是正向偏置，集电结是反向偏置。第50页，本讲稿共59页4.主要参数主要参数表示晶体管的各种性能指标。表示晶体管的各种性能指标。表示晶体管的各种性能指标。表示晶体管的各种性能指标。电流放大系数电流放大系数电流放大系数电流放大系数因为因为iCICEO则则 14.5 14.5 晶体管晶体管静

49、态电流(直流)放大系数动态电流(交流)放大系数第51页，本讲稿共59页（2 2）集电极）集电极）集电极）集电极-基极反向截止电流基极反向截止电流基极反向截止电流基极反向截止电流I ICBOCBOI ICBOCBO是是指指发发射射极极开开路路，集集电电极极与与基基极极之之间间加加反向电压时产生的电流。反向电压时产生的电流。AICBO(a)NPN管V14.5 14.5 晶体管晶体管第52页，本讲稿共59页（）（）（）（）集电极发射极反向集电极发射极反向集电极发射极反向集电极发射极反向截止电流截止电流截止电流截止电流I ICEOCEOI ICEOCEO是是基基极极开开路路，集集电电极极与与发发射射极

50、极间间加加电电压压时时的的集集电电极极电电流流。也称为穿透电流。也称为穿透电流。AbceICEO(a)NPN管14.5 14.5 晶体管晶体管IC IB IE=IC+IC(1+)IC第53页，本讲稿共59页（）集电极最大允许电流（）集电极最大允许电流（）集电极最大允许电流（）集电极最大允许电流I ICMCM 集集集集电电电电极极极极电电电电流流流流如如如如果果果果超超超超过过过过I ICMCM，晶晶晶晶体体体体管管管管的的的的放放放放大大大大性性性性能能能能就就就就要要要要下下下下降降降降甚甚甚甚至至至至可能可能可能可能损损损损坏。坏。坏。坏。P PCMCM、U U(BR)CEO(BR)CEO