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1、第15章二极管及三极管第1页，本讲稿共54页第第1515章章 半导体二极管和三极管半导体二极管和三极管返回返回后一页后一页15.3 半导体二极管半导体二极管15.4 稳压二极管稳压二极管15.5 半导体三极管半导体三极管15.2 PN结结15.1 半导体的导电特性半导体的导电特性第2页，本讲稿共54页返回返回前一页前一页后一页后一页第第1515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：一、了解一、了解PN的单向导电性、二极管的特性和的单向导电性、二极管的特性和 主要参数。主要参数。二、了解稳压管的稳压性能和主要参数。二、了解稳压管的稳压性能和主要参数。三、了解三极管的电
2、流放大作用、特性和主三、了解三极管的电流放大作用、特性和主 要参数。要参数。四、会根据二极管的单向导电性分析含有二四、会根据二极管的单向导电性分析含有二 极管的电路。极管的电路。第3页，本讲稿共54页 对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和对于元器件，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。讨论器正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件的目的在于应用。件的目的在于应用。学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，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，以便用简便的分析
3、方法获得具有实际意义近似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。的结果。对电路进行分析计算时，只要能满足技术指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的数值。标，就不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的值有的值有误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。方法。前一页前一页后一页后一页返回返回第4页，本讲稿共54页15.1 15.1 半导体的导电特性半导体的导电特性半导体的特性：半导体的特性：(可制成温度敏感元件，如热敏电阻可制成温度敏感元件，如热敏电阻)掺杂性：掺杂性：
4、往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使 其导电能力明显改变。其导电能力明显改变。光敏性：光敏性：当受到光照时，其导电能力明显变化。当受到光照时，其导电能力明显变化。(可制成各种光敏元件，如光敏电阻、可制成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池等光敏二极管、光敏三极管、光电池等)。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。前一页前一页后一页后一页返回返回第5页，本讲稿共54页15.1.1 本征半导体本征半导体 完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为本完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为本征半导体。征半
5、导体。硅和锗的晶体结构硅和锗的晶体结构前一页前一页后一页后一页返回返回第6页，本讲稿共54页硅和锗的共价键结构硅和锗的共价键结构共价键共共价键共用电子对用电子对 共价键中的两共价键中的两个电子被紧紧束个电子被紧紧束缚在共价键中，缚在共价键中，称为称为束缚电子。束缚电子。+4+4+4+4前一页前一页 后一页后一页返回返回第7页，本讲稿共54页+4+4+4+4自由电子自由电子空穴空穴束缚电子束缚电子 在常温下，由于热在常温下，由于热激发，使一些价电子获激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为价键的束缚，成为自由自由电子电子（带负电），同时（带负电），同时共价键上
6、留下一个空位，共价键上留下一个空位，称为称为空穴空穴（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这一现象称为本征激发。这一现象称为本征激发。前一页前一页后一页后一页返回返回第8页，本讲稿共54页本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理 在其它力的作用在其它力的作用下，空穴吸引临近的下，空穴吸引临近的电子来填补，其结果电子来填补，其结果相当于空穴的迁移。相当于空穴的迁移。空穴的迁移相当于正空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可以电荷的移动，因此可以认为空穴是载流子。认为空穴是载流子。因常温下束缚电因常温下束缚电子很难脱离共价键成子很难脱离共价键成为自由电子，因此本为自由电子，因此
7、本征半导体中的自由电征半导体中的自由电子和空穴很少，所以子和空穴很少，所以本征半导体的导电能本征半导体的导电能力很弱。力很弱。当半导体外加电压时，当半导体外加电压时，在电场的作用下将出现在电场的作用下将出现两部分电流：两部分电流：1）自由电子作定向）自由电子作定向移动移动 电子电流电子电流 2）价电子递补空穴）价电子递补空穴 空穴电流空穴电流+4+4+4+4前一页前一页后一页后一页返回返回第9页，本讲稿共54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中存在本征半导体中存在数量相等数量相等的两种载流子，的两种载流子，即即自由电子和空穴自由电子和空穴。温度越高，载流子的浓度越高温度越高，
8、载流子的浓度越高，本征半导本征半导体的导电能力越强。体的导电能力越强。温度是影响半导体性能的一温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。这是半导体的一大特点。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。度。跳转跳转前一页前一页后一页后一页返回返回第10页，本讲稿共54页15.1.2 N型半导体和型半导体和P型半导体型半导体N N N N 型半导体型半导体 掺杂浓度远大于本征掺杂浓度远大于本征掺杂浓度远大于本征掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，半导体中载流子浓度，半导体中载流子浓度，半导体中载流子浓度，所以，自由电子浓度
9、远所以，自由电子浓度远所以，自由电子浓度远所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。大于空穴浓度。大于空穴浓度。大于空穴浓度。自由电子称为多数自由电子称为多数载流子（多子），载流子（多子），空穴称为少数载流子空穴称为少数载流子（少子）。（少子）。+4+4+4+4+4+4+4+4+5+5多余电子多余电子磷原子磷原子掺入五价元素掺入五价元素在常温下即可变在常温下即可变在常温下即可变在常温下即可变为自由电子为自由电子为自由电子为自由电子失去一个失去一个失去一个失去一个电子变为电子变为电子变为电子变为正离子正离子正离子正离子返回返回前一页前一页后一页后一页第11页，本讲稿共54页前一页前一页后一页后一页P P
10、 型半导体型半导体型半导体型半导体 掺杂浓度远大于本征掺杂浓度远大于本征掺杂浓度远大于本征掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，半导体中载流子浓度，半导体中载流子浓度，半导体中载流子浓度，所以，空穴浓度远大于所以，空穴浓度远大于所以，空穴浓度远大于所以，空穴浓度远大于自由电子浓度。自由电子浓度。自由电子浓度。自由电子浓度。空穴称为多数载流子空穴称为多数载流子（多子），（多子），自由电子称为少数载自由电子称为少数载流子（少子）。流子（少子）。+4+4+4+4+4+4+4+4+3+3硼原子硼原子空穴空穴掺入三价元素掺入三价元素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
11、离子负离子负离子返回返回第12页，本讲稿共54页杂质半导体的示意表示法杂质半导体的示意表示法P 型半导体型半导体+N 型半导体型半导体前一页前一页后一页后一页无论无论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。返回返回第13页，本讲稿共54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 （a.掺杂浓度、掺杂浓度、b.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.掺杂浓度、掺杂浓度、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 （a.减少、减少、b.不变
12、、不变、c.增多）。增多）。abc 4.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主要是主要是 ，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、b.空穴电流）空穴电流）ba前一页前一页后一页后一页返回返回第14页，本讲稿共54页15.2 PN 结结15.2.1 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E少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差P 型半导体型半导体+N 型半导体型半导体空间电荷区空间电荷区 内电场越强，漂移运动越内电场越强，漂移运动越内电场越强，漂移运动越内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电荷
13、区变强，而漂移使空间电荷区变强，而漂移使空间电荷区变强，而漂移使空间电荷区变薄。薄。薄。薄。扩散的结果使空扩散的结果使空扩散的结果使空扩散的结果使空间电荷区变宽。间电荷区变宽。间电荷区变宽。间电荷区变宽。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。空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结结 前一页前一页后一页后一页返回返回第15页，本讲稿共54页前一页前一页后一页
14、后一页二、二、PN结的单相导电性结的单相导电性 1.PN 结加正向电压（正向偏置）结加正向电压（正向偏置）PN 结变窄结变窄结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负+U内电场内电场外电场外电场PNIF 内电场被削弱，多内电场被削弱，多子的扩散加强，形成子的扩散加强，形成较大的扩散电流。较大的扩散电流。PN结正向电阻较结正向电阻较小，正向电流较大，小，正向电流较大，PN结处于导通状态。结处于导通状态。返回返回第16页，本讲稿共54页2.PN 结加反向电压（反向偏置）结加反向电压（反向偏置）+U内电场内电场外电场外电场PN 内电场被加强，少子内电场被加强，少子的漂移加强，由于少子的漂移加强，由于少子
15、数量很少，形成很小的数量很少，形成很小的反向电流。反向电流。IRPN 结变宽结变宽 P接负、接负、N接正接正 PN结反向电阻较结反向电阻较大，反向电流很小，大，反向电流很小，PN结处于截止状态。结处于截止状态。温度越高少子的数量越多，反向电流将随温度增加温度越高少子的数量越多，反向电流将随温度增加前一页前一页后一页后一页返回返回第17页，本讲稿共54页PN 结的单向导电性结的单向导电性1、PN 结加正向电压（正向偏置，结加正向电压（正向偏置，P 接正、接正、N 接负接负）时，）时，PN 结处于正向导通状态，结处于正向导通状态，PN 结正向电阻较小，正向电流较大。结正向电阻较小，正向电流较大。2
16、、PN 结加反向电压（反向偏置，结加反向电压（反向偏置，P接负、接负、N 接正接正）时，）时，PN 结处于反向截止状态，结处于反向截止状态，PN 结反向电阻较大，反向电流很小。结反向电阻较大，反向电流很小。前一页前一页后一页后一页返回返回第18页，本讲稿共54页15.3 15.3 半导体二极管半导体二极管15.3.1 基本结构基本结构（a）点接触型）点接触型1.结构结构：按结构可分三类按结构可分三类(b)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、正结面积大、正向电流大、结电向电流大、结电容大，
17、用于工频容大，用于工频大电流整流电路。大电流整流电路。前一页前一页后一页后一页(c)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。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。返回返回第19页，本讲稿共54页15.3 15.3 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2.符号：符号：PN阳极阳极阴极阴极VD前一页前一页后一页后一页返回返回第20页，本讲稿共54页15.3.1 伏安特性伏安特性前一页前一页后一页后一页P PN N+UI硅管硅管硅管硅管0.5V,0.5V,锗锗锗锗管管管管0.1V0.1V。反向击穿反向
18、击穿反向击穿反向击穿电压电压电压电压U U(BR)(BR)导通压降导通压降导通压降导通压降死区电压死区电压死区电压死区电压 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外加电压大于反向击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，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。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P PN N+反向特性反向特性反向特性反向特性非线性非线性 反向电流反向电流反向电流
19、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。硅硅硅硅0 0 0 0.60.8V,.60.8V,锗锗锗锗0 0.20.3V.20.3V。返回返回第21页，本讲稿共54页15.3.3 主要参数主要参数1 1、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。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 URWMRWM是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是是
20、保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是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二极管反向击穿电压二极管反向击穿电压二极管反向击穿电压U U(BR)(BR)的一半或三分之一。的一半或三分之一。的一半或三分之一。的一半或三分之一。二极管击穿后二极管击穿后二极管击穿后二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。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。指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向
21、电流大，反向电流大，说明管子的单向导电性差，说明管子的单向导电性差，I IRMRM受温度的影响，温度越高反受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流较大，为锗管的反向电流较大，为锗管的反向电流较大，为锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。硅管的几十到几百倍。硅管的几十到几百倍。硅管的几十到几百倍。前一页前一页后一页后一页返回返回第22页，本讲稿共54页二极管二极管的单向导电性的单向导电性前一页前一页后一页后一页 1.1.二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负阴极接负）时，）时，二极管处
22、于正向导通状态，二极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。管正向电阻较小，正向电流较大。2.二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正极接正极接正极接正 ）时，）时，）时，）时，二极管处于反向截止状态，二极管反二极管处于反向截止状态，二极管反二极管处于反向截止状态，二极管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。向电阻较大，反向电流很小。向电阻较大，反向电流很小。向电阻较大，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
23、被击穿，失外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失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。去单向导电性。去单向导电性。去单向导电性。4.4.4.4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大高反向电流愈大。返回返回第23页，本讲稿共54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：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
24、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阳阳 V阴阴或或 UD为正，二极管导通（正向偏置）为正，二极管导通（正向偏置）若若 V阳阳 V阴阴 二极管导通二极管导通若若忽略管压降，二极管可看作短路，忽略管压降，二极管可看作短路，UAB=6V否则，否则，UAB低于低于6V一个管压降，为一个管压降，为6.3或或6.7V例例1 1：后一页后一页取取 B 点作参考点，断开点作参考点，断开二极管，分析二极管阳二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。极和阴极的电位。跳转跳转D6V12V3k BAUAB+返回返回第25页，本讲稿共54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求
25、：求：UAB取取 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管，分析二极管阳极和阴极的电位。极的电位。V1阳阳=6 V，V2阳阳=0 V，V1阴阴=V2阴阴=12 VUD1=6V，UD2=12V UD2 UD1 VD2 优先导通，优先导通，VD1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，UAB=0 VVD6V12V3k BAVD2VD1承受反向电压为承受反向电压为6 V流过流过VD2的的电流为电流为例例2:2:前一页前一页后一页后一页U UABAB+返回返回第26页，本讲稿共54页ui 8V 二极管导通，可看作短路二极管导通，可看作短路
26、 uo=8V ui 8V 二极管截止，可看作开路二极管截止，可看作开路 uo=ui已知：已知：二极管是理想的，试画二极管是理想的，试画出出 uo 波形。波形。u218V参考点参考点8V例例3 3二极管的用途：二极管的用途：整流、检波、限幅、整流、检波、限幅、箝位、开关、元件保护、箝位、开关、元件保护、温度补偿等。温度补偿等。前一页前一页后一页后一页D D8VR Ruoui+返回返回第27页，本讲稿共54页15.4 15.4 稳压二极管稳压二极管前一页前一页后一页后一页1.符号符号 UZIZIZMZM UZ Z I IZUI2.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
27、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+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，但电电流变化很大，但电电流变化很大，但电电流变化很大，但电压变化很小，利用此压变化很小，利用此压变化很小，利用此压变化很小，利用此特性，稳压管在电路特性，稳压管在电路特性，稳压管在电路特性，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。返回返回第28页，本讲稿共54页3.主要参数主要参数前一页前一页后一页后一页(1)(1)稳定电压稳定电压UZ 稳压管正常工作稳压管正常工作(反向击穿反向击穿
28、)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 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引起引起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)稳定电流稳定电流I I I IZ Z Z Z、最大稳定电流、最大稳定电流 IZMZM(5)(5)最大允许耗散功率最大允许耗散功率 PZM=U UZ IZM愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。返回返回第29页，本讲稿共54页光电二极管光电二极管光电二极管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
29、的增加而上升。IV照度增加照度增加符号符号前一页前一页后一页后一页返回返回第30页，本讲稿共54页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，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，目前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般二极管类似，正向电压较一般它的电特性与一般二极管类似，正向电压较一般二极管高，电流为几二极管高，电流为几 几十几十mA符号符号前一页前一页后一页后一页返回返回第31页，本讲稿共54页15.5 15.5 半导体三极管半导体三极管15.5 基本结构基本结构BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极PNP
30、集电极集电极基极基极发射极发射极BCENPN型型PNP型型后一页后一页前一页前一页返回返回第32页，本讲稿共54页BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极后一页后一页前一页前一页集电区：集电区：面积最大面积最大基区：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返回返回第33页，本讲稿共54页符号：符号：BECIBIEICNPN型三极管型三极管BECIBIEICPNP型三极管型三极管型号：型号：型号：型号：3A3A、3C是是PNP3B、3D是是NPN3A、3B是锗管是锗管3C、3D3D是硅管是硅管后一页后一页前一页前一页返回返回第
31、34页，本讲稿共54页15.5.2 15.5.2 电流放大原理电流放大原理BECNNPEBRBECRC1.三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏PNP VBVE VCVE 集电结反偏集电结反偏 VCVB后一页后一页前一页前一页返回返回第35页，本讲稿共54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IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.010.020.030.040.050.0010.501.001.702.50 3.300.0010.511.021.732.54 3.35结论结论1）三电极电流关系）三电极电流关系 IE=IB
32、+IC2）IC IE，IC IB3）IC IB 把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变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。化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用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化，是流的变化，是CCCS器件。器件。跳转跳转后一页后一页前一页前一页返回返回第36页，本讲稿共54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BECNNPEBRBEC 基区基区空穴向空穴向发射区发射区的扩散的扩散可忽略。可忽略。发射结正发射结正偏，发射区偏，发射区电子不断向电子不断向基区
33、扩散，基区扩散，形成发射极形成发射极电流电流I IE E。IE进入进入P P 区的区的电子少部分与电子少部分与基区的空穴复基区的空穴复合，形成电流合，形成电流I IBE BE，多数扩，多数扩散到集电结。散到集电结。IBE从基区扩散从基区扩散来的电子作来的电子作为集电结的为集电结的少子，漂移少子，漂移进入集电结进入集电结而被收集，而被收集，形成形成I ICECE。ICE 集电结反集电结反偏，有少子偏，有少子形成的反向形成的反向电流电流I ICBOCBO。ICBO后一页后一页前一页前一页返回返回第37页，本讲稿共54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BECNNPEBRB
34、ECIEIBEICEICBOICIBIC=ICE+ICBO ICE后一页后一页前一页前一页IB=IBE-ICBO IBE返回返回第38页，本讲稿共54页I ICE CE 与与I IBE BE 之比称为共发射极电流放大倍数之比称为共发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 ICEO 常用公式常用公式后一页后一页前一页前一页返回返回第39页，本讲稿共54页15.5.3 15.5.3 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，内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
35、的依据。是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：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）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的电路电路 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线线后一页后一页前一页前一页返回返回第40页，本讲稿共54页 实验线路实验线路输入回路输入回路输出回路输出回路发射极是输入、输出回路的公共端发射极是输入、输出回路的公共端 EBICmA AVUCEUBERBIBECV共发射极电路共发射极电路 后一页后一页前一页前一页返回返回第41页，本
36、讲稿共54页1.1.输入特性输入特性IB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1V特点特点:非线性非线性死区电压：死区电压：硅管硅管0.50.5V，锗管，锗管0.20.2V。工作压降：工作压降：硅硅U UBE BE 0.6 0.60.70.7V,锗锗U UBE BE 0.2 0.20.30.3V。后一页后一页前一页前一页返回返回第42页，本讲稿共54页2.2.输出特性输出特性IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A当当U UCE CE 大于一大于一定的数值时，定的数值时，I IC C只与只与I IB B有关，有关，即即I I
37、C C=I IB B。后一页后一页前一页前一页此区域满足此区域满足IC=IB 称称为线性区为线性区（放大区），（放大区），具有恒流特具有恒流特性。性。返回返回第43页，本讲稿共54页IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A UCE UBE,集电结正集电结正偏，偏，IB IC，称为饱和称为饱和区。区。深度饱和时硅管深度饱和时硅管UCES 0.3V 此区此区域中域中IC受受UCE的影响的影响较大较大后一页后一页前一页前一页返回返回第44页，本讲稿共54页IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100
38、A 此区域中此区域中:IB=0,IC=ICEO,UBE 死区电压，死区电压，称为截止区。称为截止区。后一页后一页前一页前一页跳转跳转 为可靠截止，为可靠截止，常取发射结零偏常取发射结零偏压或反偏压。压或反偏压。返回返回第45页，本讲稿共54页 输出特性可划分为三个区，分别代表晶体输出特性可划分为三个区，分别代表晶体管的三种工作状态。管的三种工作状态。1 1）放大区放大区(线性区，具有恒流特性线性区，具有恒流特性)放大状态放大状态 I IC C=I IB B，发射结正偏、集电结反偏。，发射结正偏、集电结反偏。2 2）截止区（晶体管处于截止状态）开关断开）截止区（晶体管处于截止状态）开关断开 I
39、IB B=0=0，I IC C=I=ICEOCEO 0 0，U UBEBE 死区电压死区电压 发射结反偏或零偏、集电结反偏。发射结反偏或零偏、集电结反偏。3 3）饱和区饱和区(管子处于饱和导通状态管子处于饱和导通状态)开关闭合开关闭合 IB IC，UCE UBE,发射结正偏，发射结正偏，集电结正偏。集电结正偏。后一页后一页前一页前一页返回返回第46页，本讲稿共54页15.5.4 15.5.4 主要参数主要参数前面的电路中，三极管的发射极是输入前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点，称为共射接法。相应地还有输出的公共点，称为共射接法。相应地还有共基、共集接法。共基、共集接法。直流电流放大
40、系数：直流电流放大系数：1.1.电流放大系数电流放大系数和和 工作于动态的三极管，真正的信号是叠工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为为 I IB B，相应的集电极电流变化为，相应的集电极电流变化为 I IC C。交流电流放大系数：交流电流放大系数：一般小功率三极管一般小功率三极管大功率三极管大功率三极管后一页后一页前一页前一页返回返回第47页，本讲稿共54页 例：例：UCE=4.7 V时，时，IB=30 A,IC=1.48mA；IB B=45=45 A,IA,IC=2.2mA。在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计
41、算中，一般作近似处理：=后一页后一页前一页前一页返回返回第48页，本讲稿共54页2.2.集集-基极反向饱和电流基极反向饱和电流 ICBO A ICBO是是通过集电通过集电结，由少结，由少数载流子数载流子的漂移形的漂移形成的反向成的反向电流，受电流，受温度变化温度变化的影响。的影响。ICBO后一页后一页前一页前一页返回返回第49页，本讲稿共54页3 3.集集-射极穿透电流射极穿透电流 ICEO AICEOIB=0 ICEO受温受温度影响很大，度影响很大，当温度上升当温度上升时，时，ICEO增增加很快，所加很快，所以以IC也相应也相应增加。增加。三极三极管的温度特管的温度特性较差。性较差。跳转跳转
42、后一页后一页前一页前一页返回返回第50页，本讲稿共54页4.4.集电极最大允许电流集电极最大允许电流I ICMCM5.5.集集集集-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 BU(BR)CEO 集电极电流集电极电流I I I IC C上升会导致三极管的上升会导致三极管的 值的值的值的值的下降，当下降，当 值下降到正常值的三分之二时值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为的集电极电流即为的集电极电流即为的集电极电流即为 ICM。当集当集当集当集射极之间的电压射极之间的电压射极之间的电压射极之间的电压 U UCE CE 超过一定的数超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册
43、上给出的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是值是25252525 C、基极开路时的击穿电压基极开路时的击穿电压BU(BR)(BR)CEOCEO。后一页后一页前一页前一页返回返回第51页，本讲稿共54页6.6.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P PCM三极管工作时消耗的功率为：三极管工作时消耗的功率为：PC=IC UCE P PCM取决于三极管允许的温升，消耗功率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。过大，温升过高会烧坏三极管。PC PCM 硅硅硅硅管允许结温约为管允许结温约为管允许结温约为管允许结温约为150
44、150 C C，锗锗管允许结温约为管允许结温约为 7070 90909090 C。后一页后一页前一页前一页返回返回第52页，本讲稿共54页ICUCEICUCE=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后一页后一页前一页前一页返回返回第53页，本讲稿共54页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10 C，ICBO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 C，U UBEBE将减小将减小（22.5）mV，即晶体管具有负温度系数。即晶体管具有负温度系数。即晶体管具有负温度系数。即晶体管具有负温度系数。3 3、温度每升高、温度每升高、温度每升高、温度每升高 1 1 C，增加增加增加增加 0.5%1.0%0.5%1.0%。后一页后一页前一页前一页返回返回第54页，本讲稿共54页