《二极管和晶体管优秀PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《二极管和晶体管优秀PPT.ppt（44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、二极管和晶体管第1页，本讲稿共44页第第14章章 半导体二极管和三极管半导体二极管和三极管本章要求：本章要求：本章要求：本章要求：一、理解一、理解PN结的单向导电性结的单向导电性，三极管的电流分配和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；三、三、会分析含有二极管的电路会分析含有二极管的电路会分析含有二极管的电路会分
2、析含有二极管的电路。第2页，本讲稿共44页 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 的值有误差，工的值有误差，工的值有误差，工的值有误差，工程上允许一定的误差、采用程上允许一定的误差、采用程上允许一定的误差、采用程上允许一定的误差、采用合理估算合理估算合理估算合理估算的方法。对电路进行的方法。对电路进行的方法。对电路进行的方法。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分析计算时，只要能满足技术指标，就不要过分追究精确分析计算时，只要能满足技术指标，就不要过分追究精确分析计算时，只要能满足技术指标，就不要过分追究精确的数值。的数值。的数值。的数值。对
3、于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正确对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正确对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正确对于元器件，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。讨论器件的使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件的使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件的使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件的目的在目的在目的在目的在于应用于应用于应用于应用。学会用学会用学会用学会用工程观点分析问题工程观点分析问题，就是根据实际情况，对器，就是根据实际情况，对器，就是根据实际情况，对器，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件的数学
4、模型和电路的工作条件进行件的数学模型和电路的工作条件进行件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似合理的近似合理的近似合理的近似，以便，以便，以便，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。第3页，本讲稿共44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)。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 能力明显改变能力明显改变(
5、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）。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(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：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
6、增强第4页，本讲稿共44页14.1.1 本征半导体本征半导体 完全纯净的、具有晶体结构的完全纯净的、具有晶体结构的鍺、硅、硒鍺、硅、硒鍺、硅、硒鍺、硅、硒，称为本征，称为本征半导体。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价电子价电子第5页，本讲稿共44页 Si Si Si Si价电子价电子 价电子在获得一价电子在获得一价电子
7、在获得一价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）定能量（温度升高或受光照）定能量（温度升高或受光照）定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，后，即可挣脱原子核的束缚，后，即可挣脱原子核的束缚，后，即可挣脱原子核的束缚，成为成为成为成为自由电子自由电子（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，称时共价键中留下一个空位，称时共价键中留下一个空位，称时共价键中留下一个空位，称为为为为空穴空穴（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激发：本征激发：空穴空穴 温度愈高，晶体中产生温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。的自由电子便
8、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在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补填补填补填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运空穴的运动动（相当于正电荷的移动）。（相当于正电荷的移动）。（相当于正电荷的移动）。（相当于正电荷的移动）。第6页，本讲稿共44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l当半导体两端加上外电压时，载流子定向运动（当半导体两端加上外电压时，载流子定向运动（漂
9、移漂移漂移漂移 运动运动），在半导体中将出现两部分电流），在半导体中将出现两部分电流），在半导体中将出现两部分电流），在半导体中将出现两部分电流 (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)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
10、能也就半导体的导电性能也就半导体的导电性能也就半导体的导电性能也就愈好。所以，愈好。所以，愈好。所以，愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。温度对半导体器件性能影响很大。l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在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡动态平衡动态平衡动态平衡，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。l半导体有两种导电粒子（载流子）：半导体有两种导电粒子（载流子）：自由电子、空
11、穴自由电子、空穴第7页，本讲稿共44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掺杂后自由电子数目大掺杂后自由电子数目大掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为量增加，自由电子导电成为量增加，自由电子导电成为量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，这种半导体的主要导电方式，这种半导体的主要导电方式，这种半导体的主要导电方式，称为称为称为称为电子电子半导体或半导体或半导体或半导体或N型型型型半导半导半导半导体。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
12、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的杂质（某种元素）,形形形形成成成成杂质半导体杂质半导体杂质半导体杂质半导体。多数载流子（多数载流子（多子多子多子多子）：）：）：）：自由电子自由电子少数载流子（少数载流子（少数载流子（少数载流子（少子少子）：）：空穴空穴第8页，本讲稿共44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，称为式，称为空穴空穴半导体或半导体或半导
13、体或半导体或 P型型半导体。半导体。掺入三价元素掺入三价元素 Si Si Si Si多子：空穴多子：空穴多子：空穴多子：空穴少子：自由电子少子：自由电子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N N型或型或型或型或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。第9页，本讲稿共44页 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 （a.a.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
14、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、b.b.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、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 ，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.电子电流、电子电流、电子电流、电子电流、
15、b.空穴电流）空穴电流）b ba第10页，本讲稿共44页14.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性PN 结：结：P型半导体和型半导体和N型半导体交界面的特殊薄层型半导体交界面的特殊薄层 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）P P接正、接正、接正、接正、N接负接负 外电场外电场IFPN+多子在外电多子在外电场作用下定场作用下定向移动，形向移动，形成较大的正成较大的正向电流。向电流。PN PN 结加正向电压时，结加正向电压时，正向电阻较小，处于导通状态。正向电阻较小，处于导通状态。第11页，本讲稿共44页+2.PN 2.PN
16、 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 少子在外电场少子在外电场作用下定向移作用下定向移动，形成很小动，形成很小的反向电流。的反向电流。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，反向电阻较大，处于截止状态。反向电阻较大，处于截止状态。反向电阻较大，处于截止状态。反向电阻较大，处于截止状态。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。P PN N+IR第12页，本讲稿共44页14.3
17、半导体二极管半导体二极管14.3.1 基本结构（一个基本结构（一个基本结构（一个基本结构（一个PN结）结）结）结）(a)点接触型点接触型点接触型点接触型(b)(b)面接触型面接触型面接触型面接触型 结面积小、结面积小、结电容小、正结电容小、正向电流小。用向电流小。用于检波和变频于检波和变频等高频电路。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。(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。PNPN结结面积可大可小，用结结面积可大可小，用结结面积可大可小，用结结面积可大可小，用于高频
18、整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。第13页，本讲稿共44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14页，本讲稿共44页14.3.2 伏安特性伏安特性硅管硅管0.5V
19、,0.5V,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0 0.60.8V.60.8V锗锗锗锗0 0.20.3VUI死区电压死区电压死区电压死区电压PN+PN+反向电流在一定电压反向电流在
20、一定电压反向电流在一定电压反向电流在一定电压范围内保持常数。范围内保持常数。第15页，本讲稿共44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 IOM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。流。流。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URWMRWM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U
21、UBRBR的一半或三分之二。二极管击的一半或三分之二。二极管击的一半或三分之二。二极管击的一半或三分之二。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。3.反向峰值电流反向峰值电流IRM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
22、差，IRMRM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高反向电流越大。硅管的反向电流较小高反向电流越大。硅管的反向电流较小高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。较大，为硅管的几十到几百倍。第16页，本讲稿共44页二极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、阴极接二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负负）时，）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较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。小，正向电流较大
23、。2.2.二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正正）时，）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较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。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，温度愈高反向电流二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。愈大。愈大。愈大。第17页，本讲稿共44
24、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。若若若若 V阳阳阳阳 V阴阴阴阴或或或或 U UD D为正，二极管导通为正，二极管导通为正，二极管导通为正，二极管导通若若 V阳阳阳阳 V V V
25、阴阴阴阴，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，U UAB=6V6V否则，否则，U UAB低于低于低于低于6V6V一个管压降，为一个管压降，为6.36.3或或6.7V例例1：取取 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，分析二极管阳开二极管，分析二极管阳开二极管，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。极和阴极的电位。极和阴极的电位。二极管起二极管起二极管起二极管起钳位钳位钳位钳位作用。作用。作用。作用。D6V12V3k BAU
26、AB+解：解：第19页，本讲稿共44页 取取 B B 点作参考点，断开二点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极极管，分析二极管阳极和阴极的电位。的电位。V V1 1阳阳阳阳=6 V6 V，V V2阳阳=0 V=0 V，V V1阴阴阴阴=V V2阴阴阴阴=12 VU UD1=6V，U UD2=12V=12V UD2 U UD1D1 D2 优先导通，优先导通，优先导通，优先导通，钳位，使钳位，使钳位，使钳位，使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，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:流过流过
27、流过流过 D D2 2 的电流为的电流为求：求：UABD2：钳位作用，：钳位作用，D1：隔离作用。：隔离作用。：隔离作用。：隔离作用。BD16V12V3k AD2UAB+解：解：第20页，本讲稿共44页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 u uo=8V=8V 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 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。8V8V例例例例3：二极管的用途：二极管的用途：整流、检波、整流、检波、限幅、钳位、开限幅
28、、钳位、开关、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 8 V8 VD D8V8VR Ru uo ou ui i+解：解：第21页，本讲稿共44页14.4 稳压二极管稳压二极管1.符号符号 UZIZIZM UZ IZ2.伏安特性伏安特性 稳压管正常工作时稳压管正常工作时稳压管正常工作时稳压管正常工作时加反向电压加反向电压加反向电压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，
29、但其两电流变化很大，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第22页，本讲稿共44页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。时管子两端的电压。(2)(2)电压温度系数电压温度系数电压温度系数电
30、压温度系数 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 IZ、最大稳定电流、最大稳定电流 I IZM(5)(5)最大允许耗散功率最大允许耗散功率 P PZM=U UZ I 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23页，本讲稿共44页14.5 晶体管晶体管14.5.1 基本结构基本结构NNP基极基极发射极发射极集电极集电极集电极集电极NPN型型型型BECBECPN
31、P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：BECIBIEICBECIBIEICNPN型三极管型三极管型三极管型三极管PNP型三极管型三极管型三极管型三极管第24页，本讲稿共44页基区：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发射结发射结发射结发射结集电结：面积大集电结：面积大集电结：面积大集电结：面积大B BE EC CN NN NP P基极基极发射极发射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第25页，本
32、讲稿共44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 VE E集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏 V VC 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 第26页，本讲稿共44页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
33、流放大作用各电极电流关系及电流放大作用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: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+IC C2）I IC C I IB B ，I IC C IE 3 3）IC C I IB 把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的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。特性称为晶体管的电流放大作用。实质实质实质
34、实质:用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化，是化，是CCCSCCCS器件器件。第27页，本讲稿共44页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
35、 IE E E E。进入进入进入进入P P P P 区的电区的电区的电区的电子少部分与基区子少部分与基区子少部分与基区子少部分与基区的空穴复合，形的空穴复合，形的空穴复合，形的空穴复合，形成电流成电流成电流成电流I I I IBE BE BE BE，多，多，多，多数扩散到集电数扩散到集电数扩散到集电数扩散到集电结。结。结。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 IC
36、ECECECE。集电结反偏，集电结反偏，集电结反偏，集电结反偏，有少子形成的有少子形成的有少子形成的有少子形成的反向电流反向电流反向电流反向电流I I I ICBOCBOCBOCBO。第28页，本讲稿共44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IC=ICE+ICBO ICEICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOIB=IBE-ICBO IBE I ICE CE 与与 IBE 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 ICEO(常用公式常用公式)若若若若IB=0,=0,则则 IC ICE0第29页，本讲稿
37、共44页14.5.3 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）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）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的电路）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的电路）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的电路）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的电路 重点
38、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第30页，本讲稿共44页发射极是输入回路、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 测量晶体管特性的实验线路测量晶体管特性的实验线路输入回路输入回路输出回路输出回路ECICEBmA AVUCEUBERBIBV+第31页，本讲稿共44页1.输入特性输入特性输入特性输入特性特点特点特点特点:非线性非线性非线性非线性死区电压：硅死区电压：硅死区电压：硅死区电压：硅管管管管0.50.50.50.5V，锗，锗，锗，锗管管管
39、管0.10.10.10.1V V。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 U UBE BE 0.60.7V 0.60.7VPNPPNP型锗管型锗管型锗管型锗管 U UBE 0.2 0.2 0.3V 0.3VIB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1VO第32页，本讲稿共44页2.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：(1)(1)放大区放大区 在放大区有在放大区有在放大区有在放大区有 I IC=IB ，也
40、也称为线性区，具有恒流称为线性区，具有恒流特性。特性。条件：条件：发射结正向偏置发射结正向偏置 集电结反向偏置集电结反向偏置集电结反向偏置集电结反向偏置第33页，本讲稿共44页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）截止区）截止区）截止区）截止区IB 0 以下区域为以下区域为截止区，有截止区，有 I IC 0 0 ，U UCE U UCC。条件：条件：发射结反向偏置、集电结反向偏置发射结反向偏置、集电结反向偏置发射结反
41、向偏置、集电结反向偏置发射结反向偏置、集电结反向偏置饱饱和和区区截止区截止区截止区截止区（3 3）饱和区）饱和区 UCE UBEBE时时时时，饱和状态。饱和状态。UCE 0,IC UCC/RC C。条件：条件：发射结正向偏置发射结正向偏置 集电结正向集电结正向偏置偏置 第34页，本讲稿共44页14.5.4 主要参数主要参数1.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当晶体管接成发射极电路时，当晶体管接成发射极电路时，表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体管的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
42、是设计电路、选用晶体管的依据。参数也是设计电路、选用晶体管的依据。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 值在值在值在值在20 200之间。之间。之间。之间。第35页，本讲稿共44页2.2.集集集集-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 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，受温移运动所形成的电流，受温移运动所形成的电流，受温移运动所
43、形成的电流，受温度的影响大。度的影响大。度的影响大。度的影响大。温度温度温度温度I ICBOCBO ICBO A+EC3.集集-射极反向截止电流射极反向截止电流(穿透电流穿透电流)ICEO 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IC C也也也也相应增加。相应增加。相应增加。相应增加。三极管的温度三极管的温度特性较差。特性较差。第36页，本讲稿共44页4.4.集电极最大允许电流集电极最大允许电流 I ICM5.5.集集集集-射极反向击穿电压射极反向击穿电压U(BR)CEO 集电极电
44、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 ICM。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，三极超过一定的数值时，三极超过一定的数值时，三极超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是管就会被击穿。手册上给出的数值是管就会被击穿。手册上给出的数值是管就会被击穿。手册上给出的数值是2525 C、基极开路时的基极开路时的基极开路时的基极开路时的击穿电压击穿电压击穿电压击穿
45、电压U U(BR)CEOCEO。6.集电极最大允许耗散功耗集电极最大允许耗散功耗集电极最大允许耗散功耗集电极最大允许耗散功耗PCM PCMCM取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过高会烧坏三极管。升过高会烧坏三极管。P PC C P PCM=I IC UCE 硅硅管允许结温约为管允许结温约为150150 C C，锗锗锗锗管约为管约为7070 90 C。第37页，本讲稿共44页I ICU UCECE=P=PCMICMU(BR)CEO安全工作区安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区ICUCEO第38页，本
46、讲稿共44页晶体管参数与温度的关系晶体管参数与温度的关系晶体管参数与温度的关系晶体管参数与温度的关系1、温度每增加、温度每增加1010 C，I ICBOCBO增大一倍。硅管优增大一倍。硅管优增大一倍。硅管优增大一倍。硅管优 于锗管。于锗管。2 2、温度每升高、温度每升高 1 1 C，U UBEBE将减小将减小将减小将减小 (2(22.5)mV2.5)mV，即晶体管具有负温度系数。即晶体管具有负温度系数。3、温度每升高、温度每升高 1 C，增加增加增加增加 0.5%1.0%0.5%1.0%。第39页，本讲稿共44页例例1：U UCECE=6 V时，时，在在 Q1 点点点点I IB B=40 A,
47、I IC=1.5mA=1.5mA；在在在在 Q2 2 点点点点I IB B=60 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 )A )1 12 23 34 4U UCECE(V)(V)9 912120 0QQ1 1QQ2 2在在在在 Q1 点，有点，有由由由由 QQ1 和和Q2 2点，得点，得点，得点，得第40页，本讲稿共44页（1）V1=3.5V，V2=2.9V，V3=12V。例例2：测得工
48、作在放大电路中几个晶体管三个极电位值测得工作在放大电路中几个晶体管三个极电位值V1、V2、V3，判断管子的类型、材料及三个极。，判断管子的类型、材料及三个极。NPN型硅管，型硅管，1、2、3依次为依次为B、E、C（2）V1=3V，V2=2.8V，V3=12V。（3）V1=6V，V2=11.4V，V3=12V。（4）V1=6V，V2=11.8V，V3=12V。NPN型鍺管，型鍺管，1、2、3依次为依次为B、E、CPNP型硅管，型硅管，1、2、3依次为依次为C、B、EPNP型鍺管，型鍺管，1、2、3依次为依次为C、B、E第41页，本讲稿共44页例例3：测得电路中三极管各极对地的电位值如下：测得电路
49、中三极管各极对地的电位值如下表所示，判断各管的工作状态及类型。表所示，判断各管的工作状态及类型。管号管号VB（V）VC（V）VE（V）T1-0.3-50T22.732.32T31-60T1：UBE=-0.3V，放大状态，放大状态，PNP型型T2：UCE=0.3V，饱和状态，饱和状态，NPN型型T3：UCE=-6V，截止状态，截止状态，PNP型型第42页，本讲稿共44页14.6.1 14.6.1 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，它的电特的发光管可以发出从红外到可见
50、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，为性与一般二极管类似，正向电压较一般二极管高，为1.5V3V，电流为几，电流为几 十几十几十几十几mA14.6 光电器件光电器件14.6.2 光电二极管光电二极管 反向电压作用下工作。无光照时为反向电压作用下工作。无光照时为反向电压作用下工作。无光照时为反向电压作用下工作。无光照时为暗电流；有光照时为光电流。光电流暗电流；有光照时为光电流。光电流暗电流；有光照时为光电流。光电流暗电流；有光照时为光电流。光电流随光照强度的增加而上升，但一般很随光照强度的增加而上升，但一般很随光照强度的增加而上升，但一般很随光照强度的增加而上升，但一般