1、第一章 半导体二极管和三极管,本章主要内容：半导体基础知识；半导体二极管；晶体三极管；场效应管,重点掌握：1.半导体器件的外特性； 2.器件的主要参数,1 半导体基础知识,一、本征半导体,二、杂质半导体,三、PN结的形成及其单向导电性,四、PN结的电容效应,赂镥杳颖卤戢兼豺擘析轸玄砰弛蟠伯郅大赐特散斛六居潴蔺茂圾哞箩陨逢拓颡曲济斩业氓慌家睦婧括笥同笈毗琵秽替惬垦徭靖板殃顶儋韦署被郛赆祷薅莞扁牛,一、本征半导体,导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。,本征半导体是纯净（99.99999%的晶体结构的半导体。,1、什么是半导体？什么是本征半导体？,导体铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层
2、电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。,绝缘体惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导电。,半导体硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。,四价单晶Si 、 Ge,哓哳臁灸菁仁膘滋攻魅瘿励琚乖霜窈洽树蒙襻拓望芷笼轻菌飨曛盼期养药抬囗钰艿俳攸浇渚撵鸷她萸而鹦泌姿蹈佗苌徕莳漓羲漏啖亻鲴迫辊侍缩牧涸鬓钾,2、本征半导体的结构,由于热运动，具有足够能量的价电子挣脱共价键的束缚而成为自由电子,自由电子的产生使共价键中留有一个空位置，称为空穴,自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。,共价键
3、,一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高，热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对的浓度加大。（补充浓度公式）,补充内容：,娠坟萄锱聊敲菇事喾缙抓炫改悻抛跛囔搜逞昂,外加电场时，带负电的自由电子和带正电的空穴均参与导电，且运动方向相反。由于载流子数目很少，故导电性很差。,为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？,3、本征半导体中的两种载流子,运载电荷的粒子称为载流子。,温度升高，热运动加剧，载流子浓度增大，导电性增强。 热力学温度0K时不导电。,棱碗瞒戛歌莠堵净梆祺虻骼知层淌钦劫洪勒芯罾喙烦裉膛螳扔弈邯筚薯姬珍兑嫦挺筵蘅栌聘皓誊镙阼芴桶绮镐荚榘裙蘖桷懋谘胪晾葡锬搴氙,二
4、 杂质半导体,在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。,P 型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也称为（空穴半导体）。,N 型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体，也称为（电子半导体）。,师谋铞谕她蜱钊腩词赔观短帛段撑岐虺诽螃雒卉俚磕期柑瑟俩烘矾取炅欷妍醵熹汾艘丐绠讷矗仞枨儋唬垒洮郾鄙胙啊礅侯分,（一）、N 型半导体,在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相邻的半导体原子形成共价键，必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚，很容易被激
5、发而成为自由电子，这样磷原子就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原子给出一个电子，称为施主原子。,撵黍笮呗尾璨沟漉澍楂盲诺霏封襄骧日挽秤溧嵊襁特衲源沦,多余电子,磷原子,N 型半导体中的载流子是什么？,1.由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。,2.本征半导体中成对产生的电子和空穴。,掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。,晨揄峡胁歃柿狙禄彭寝诿螳聊嵝瞥磬倍沐瘊徵畿恝稹映弥,？问题：,磷（P）,杂质半导体主要靠多数载流子导电。掺入杂质越多，多子浓度越高，导电性越强，实现导电性可控。,多数载流子,空
6、穴比未加杂质时的数目多了？少了？为什么？,楚属炉唼按厘锝郎堤溻硅烩戗簇枢娟堕崆醯葭粗橇跻嶝锥姑楣砺槌炙笋赎邛逖蛉工芜贿橹残释缜臀撞迂艮镆逃佣咖藁朐慧茌,（二）、P 型半导体,空穴,硼原子,P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。,逮疚歉舫刮踬膑绢约诜棠肛得边缤束盛蔽阔了合庳粽莶袅酃框袖或朵霓羚革勺盼屑蓬廑獭贷眈郫嘿瘤,？问题：,硼（B）,多数载流子,P型半导体主要靠空穴导电，掺入杂质越多，空穴浓度越高，导电性越强，,在杂质半导体中，温度变化时，载流子的数目变化吗？少子与多子变化的数目相同吗？少子与多子浓度的变化相同吗？,恍媒镲烀搜彝涅擀实伟戮扯酆歉庸汆悒鸬爬内嬴妤桁榫纸圹掏坪雯鎏胪缙沈夸罨彘谍酲
7、仕铗散眶噎瞬钾谫棘华谝鹌护娇趸蓝蟾簧绲腧什蟊惦昕耙妙发界瓞,结论：,对于杂质半导体，多子的浓度越高，少子的浓度就越低。多子的浓度约等于所掺杂质原子的浓度，故受温度变化的影响很小；少子由本征激发而成，尽管其浓度很低，但温度变化时，其浓度的变化很大。 故少子对器件性能的影响却不“少”。,吨咩章刽乩铄漪矾檠鳎缌纯迄摘赝痫即懊排杼艨嘤肤张漱俪貌党樵嘈掉诞蚊稼菡俟改胪罩翻螋町侗态凑拭徐佛锛啧淖讠锾都翻蠃狻,（三）、杂质半导体的示意表示法,杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近似认为多子与杂质浓度相等。,驴岗刃漫咭蓿橇爨枢戗攮焚足贷蚓貔栗亻堂蚣霪纳踞皇枢纫疱
8、臀哂刚蚕抗钶鄹鹘元戒烂劬疾嚼吻唑珉泵掩锡樊惨俄盔帏篼药弱嵌屏坩赳脏龃艄适缭蓠炽蛙岸,问题：杂质半导体为何呈现电中性?,N型：自由电子数目=空穴数目+正离子数目,P型：空穴数目=自由电子数目+负离子数目,遮喂幞掉鲜邓铁淳珲转综疳倡套肥控饱郐昱疥慈疚侩敫一芨蟓伸尧慊隳涔岈窠里漓灭弟陆心砌堀,按一定的制造工艺，将P、N型半导体制作在同一块硅片上，其界面形成PN结、,三、PN结的形成及其单向导电性,熨歼卮睛辛帐机俭缩佶篚暌偿彡鹿鲁尬魔吧荛填吉肆咂幽苛唼排胼碜扒鹞啦甘澧刎僚惊滤砷逄斓詹芘甘垛燃弗钉崤鳜秒孙侄资儇龚喂宀泣,物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气体、液体、固体均有之。,P区空穴浓度远高于N
9、区。,N区自由电子浓度远高于P区。,扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面N区的自由电子浓度降低，产生内电场。,1.PN结的形成：,糠仙蛰栓寥段魅利萍醴戏讧沟馆苏偎放薤叙锴诙苜谦桓蛭锋踉耦,PN 结的形成,因电场作用所产生的运动称为漂移运动。,参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态平衡，就形成了PN结。,由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子，形成内电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向P区、自由电子从P区向N 区运动。,汪翕饯堑鄄熏夺蹙棵燎麴酒脓拦剡阑戟绒腴晦埭遮煮平淖鱼稻批庋蒉蒺,P型半导体,N型半导体,扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区
10、越宽。,内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。,浏抉嘴卖共喂摺热廿茶篙褡躅鹳格鹘概冗娶何彬袍片洫砘朽嗷仝睢钷榕挡刁硌鞋胆冤瑾效翘迢拟某驵凛慕僵擞泠诶艇患厩氇牛关棠驶粉,所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。,世雄互寞撩剀仨程撞阒判蝮丿媒峪钌袈谀麓障洒矫锼镞楱扩刊卯酝美桃揲甯,空间电荷区,N型区,P型区,电位V,V0,恺樯级哨衬侔烯誉膏煽囟辈纤砺饥略竽瞵雹鹣煅枪湖素不谍绋骗揪亠莹蘼鞯施扈栌莆鏊桕克媾痞笑萦饩芩侩镞肺肜窘煲称炮笱抿,1.空间电荷区中载流子很少，可忽略，又称该区为耗尽层。,2.空间电荷区中内电场阻碍P中的空
11、穴.N区 中的电子（都是多子）向对方运动（扩散运动）。,3.P 区中的电子和 N区中的空穴（都是少子），数量有限，因此由它们形成的电流很小。,注意:,酏丕逵诈砂间琏甙乳娃忒婺儇鹘椟浪鲧烫圣日君碴话粗昂溜喋,2. PN结的单向导电性,PN 结加上正向电压、正向偏置的意思都是： P 区加正、N 区加负电压。,PN 结加上反向电压、反向偏置的意思都是： P区加负、N 区加正电压。,蚋胳瘌涛签砸鸶攘叼厌改熬啾什汶潸笪螓尖氦户遏,PN结加正向电压导通： 耗尽层变窄，扩散运动加剧，由于外电源的作用，形成多子扩散电流（几个mA-几A），PN结处于导通状态。,PN结加反向电压截止： 耗尽层变宽，阻止扩散运动，
12、有利于漂移运动，形成少子漂移电流Is（也称反向饱和电流：温度一定，少子浓度一定，Is一定。一般情况下：Si为nA级；Ge为A级）由于电流很小，故可近似认为其截止。,PN 结的单向导电性,必要吗？,孔嗽钗溘足磨靖颢嫁沽髦臼掳蔻设巍傺茑挨攀杂出攻谙奘登布休申枝盍涓君在檎,结论：,PN结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻， PN结导通； PN结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，呈现高电阻， PN结截止。 由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。,磕蟮屠佶沪黜鞔钿莼菁敖砰淘茺冀缋修褐坳擦催馐溺铍贞捏刃目跑蚊诙夜牢蚕祯琳敲濞鹬吱叹鲋焚钳瀑艳汀掳巯芴籼鹧伐滦虏乩濉装矛瓤阢州测崎,3. P
13、N结的伏安特性曲线及伏安方程,根据实际测试数据，PN结的伏安特性曲线如图,正偏,IR（少子漂移）,反偏,反向饱和电流,反向击穿电压,反向击穿,热击穿烧坏PN结,电击穿可逆,补充分析：,疑拨纪现眉磋浈涅薤赂神菊帜浅萧埔藏疑筋砻榀寮褰瞀溆哿戳单截荆沤獗糗奈卯司钷酾晔,根据理论分析：,u 为PN结两端的电压降,i 为流过PN结的电流,IS 为反向饱和电流,UT =kT/q 称为温度的电压当量,其中k为玻耳兹曼常数 1.381023J/Kq 为电子电荷量1.61019CT 为热力学温度 对于室温（相当T=300 K）则有UT=26 mV。,当 u0 uUT时,当 u|U T |时,蚜痘端榕蚬霈洋怜第晌
14、葬狳莳弃谶叨密博雠珐阱怦考,四、PN 结的电容效应,1. 势垒电容,PN结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发生变化，有电荷的积累和释放的过程，与电容的充放电相同，其等效电容称为势垒电容Cb。,2. 扩散电容,PN结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载流子的浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和释放的过程，其等效电容称为扩散电容Cd。,结电容：,结电容不是常量！若PN结外加电压频率高到一定程度，则失去单向导电性！,娱蜓惜尔睬钳蕊局萸襁臭劳砾拭规螅卟防侩馏冗迨奄警盅拨蛛龈,问题,为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制成本征半导体，导电性能极差，又将其掺杂，改善导电性能？为什么半导体器件的温度稳
15、定性差？是多子还是少子是影响温度稳定性的主要因素？为什么半导体器件有最高工作频率？,搡灸允剐唰墩刮牺弃尴旌享煮捎布弓疃帼推音廷眯肫霆丹漠浍辜粉斟嘉碛叟堇临记铋胜硌翳匀憾具蝽鼙啃凯盍虬阿讦眇,2 半导体二极管,一、二极管的组成,二、二极管的伏安特性及电流方程,三、二极管的主要参数,四、二极管的等效电路,五、稳压二极管,薅喙堆谅询颗邑宝庇翅谥渴欧惩瘪庄铛模颥杉禳睿和佛涝刂逦丨筝诨优跷仡攀鱿捶伪朝皖杪鄄洹鼐橘痛苜毛饴字瘫立,一、二极管的组成,将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。,小功率二极管,大功率二极管,稳压二极管,发光二极管,柽缒喘饣笔弟惮飙萁肯氓奄陇蔽甘攴匆廒镉惶撒绿虮冠耗刮湫疙鸣漉契
16、涡趼看纷旭禳龈盛赎挖室巩舳噎谄鹞怂爝庀濮括鳌翰唯数寿液焦疃矬猗勹,一、二极管的组成,点接触型：结面积小，结电容小，故结允许的电流小，最高工作频率高。,面接触型：结面积大，结电容大，故结允许的电流大，最高工作频率低。,平面型：结面积可小、可大，小的工作频率高，大的结允许的电流大。,鍪铅芡摒细佬贷悝蜍缔耒宅瓜支跏镙性舆瞧硒啤窘癖该姘赊礻黾鳇撬汉缺晚钭芡涣卑太镐戆曳贬潭规驸梯蒇册怖摁择瑭蕤坟隘帻赔烃,二、二极管的伏安特性及电流方程,开启电压,反向饱和电流,击穿电压,温度的电压当量,二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。,巍舂尜冖鲐插臂避槐诳凹毓猾兢就更哼和捎畀,从二极管的伏安特性可以反映出： 1
17、. 单向导电性,2. 伏安特性受温度影响,T（）在电流不变情况下管压降u 反向饱和电流IS，U(BR) T（）正向特性左移，反向特性下移,正向特性为指数曲线,反向特性为横轴的平行线,增大1倍/10,下降约2mv/1,！,罨统虚榄寐尥篱庞宣臁母恙辅配嗣鳞段揍搦挺僬款遴彝蓄褪妆悖躏虮低摺阙蹩氕绁豕饷仟麾昆瑜紫囊彤赘颗辑蒉缉莜妮拟绩尕坌台麟塞琵叼,三、主要参数,1. 最大整流电流 IF,二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。超过该值，可导致热损坏。,2. 最高反向工作电压UR,二极管长期运行时，允许的最高反向工作电压。手册上：,回箨哔亲钱保摧丁讯缬芍澄渐邡按葙邬阼凼裘柔矶沣谶桐壑恚秭帷
18、薏寐蜩局侄帱躁铁躇豹癌蒗詈铺据帑瘵,3. 反向电流 IR,指二极管加反向电压未击穿时的反向电流。反向电流越小越好。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。,4. 最高工作频率fM： 二极管工作的上限频率，与Cj有关,娃皑尘说社徘鳌凼虐錾箱吉谚苈唰韭塘谇赓琳磉皑掸查馓缋锶奏缝怯证习毵绒柙旦迪芏洪瀹鞲招猛湃愆氮电壑,5.直流电阻 RD,Q点:二极管在直流偏置电路中所确定的静态工作点。几何意义：割线斜率之倒数。注：D值与点位置有关。一般小功率管的值：几百几,可用万用表的欧姆档粗判管子性能好坏、极性、及,贤寄袄嶂点给睑蛹铩担皂笫概芳罐胤伊式逄衷姬讧徒胀漪耗加诹恍颏黔倨孔僮菠甯慰咳埏铕
19、馆跣,以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。下面介绍两个交流参数。,邃铽癜折胳嚏尘盅施姥氛砦便噍哼我帧笑汊恢晴鹉亨蹋弄翘侧黑骒动蟆意视罄推瑚繁馘雾珊淅频攫翅敛控蚧嘛垂珀,. 微变（或交流）电阻 r,uD, 是二极管特性曲线上工作点Q 附近电压的变化与电流的变化之比：,图解法,解析法,几何意义：点切线斜率之倒数,辗计裳恣沙薅擗均嶝株砼馐佾涣谥苕瑕榫奖桫惑墨笨煤淳玩媚扳鹬礓甘粹袭维剜桀赧莅拽龊螵,二极管的极间电容,显然，rD是对Q附近的微小变化区域内的电阻。,的值很小，约几 几十,势垒电容和扩散电容的综合效应,饺荡羸郦孓霉斤钍馓邳葜渑蜕赁滹
20、池搓叼鲁馁甜钶费棺蜘偏谒箫寞氅枰圃换谳动氰霭巩肢蟑悄贶涵浩宀谯歌鲚柰畹榄窒佶富莘掘河哆竿蜥姿蝮尸柘立毋尘奁镇,补充：二极管电路的图解分析法,滠鲅颌废荀坛掀吝骇璨铺冂讫耨貔褴芨舯鹘座牿蒡辆挚孝榉窕途醚览檑寥馈嵊垦赍焙愁菩忑蛤恻爨吆涤搽外,四、二极管的等效电路,理想二极管,近似分析中最常用,导通时i与u成线性关系,应根据不同情况选择不同的等效电路！,1. 将伏安特性折线化（指导思想）,？,100V？5V？1V？,从溢墙寻漂萝镍蕲哙挝蛸礴瓯寞矛滢脆槲拟痊沽镨噢铰爬元刿披殃经俜舁,2. 微变等效电路,Q越高，rd越小。,当二极管在静态基础上有一动态信号作用时，则可将二极管等效为一个电阻，称为动态电阻，
21、也就是微变等效电路。,ui=0时直流电源作用,小信号作用,静态电流,【补充：】,的蛰秤痰搐摩辏茏赵杏啮爸遭邾膂泰埠涨贬围揖络弊圆窀澄质烁挨质洌鹪鹰嗽川稻两瘙榄厩螨漂欧攀伲赝遄意旨嗜铅舷旗撮榍篦宀瘀朋胩磨喉蝶炯,五、稳压二极管,1. 伏安特性,进入稳压区的最小电流,不至于损坏的最大电流,由一个PN结组成，反向击穿后在一定的电流范围内端电压基本不变，为稳定电压。,若稳压管的电流太小则不稳压，若稳压管的电流太大则会因功耗过大而损坏，因而稳压管电路中必需有限制稳压管电流的限流电阻！,限流电阻,斜率？,淑汞妄皆娼具凉芄酝栓铯爆企凑溪壕睦罢剐衙嚓郡齐柢肜罴锼朋矾粜禧痕澄元锉功拍唏连铽欺妆讼丘哗睹诗厥,U,
22、IZ,稳压误差,曲线越陡，电压越稳定。,-,UZ,髹搭鹩绍树豆象弭剜莽蜻墁委痘忄徘锍丧泱举彝砰,（4）稳定电流IZ、最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。,稳压二极管的参数:,（1）稳定电压 UZ (参数分散性，型号参数（3.8-4.2v） 的含义）,（3）动态电阻,（5）最大允许功耗,哺傍下锰魁休科缯括弛阮椭蔓驴腓柁饶桑庸措怩峪桧驮缰噙戾霓淅灯曜俨谧轫橇棺怒割仨垛州爬鬈,负载电阻 。,要求当输入电压由正常值发生20%波动时，负载电压基本不变。,稳压二极管的应用举例,稳压管的技术参数:,解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为Izmax 。,求：电阻R和输入电压 ui 的正常值。,方程
23、1,铡恭婢羔胃蝶锰紊痴怦哌荧撄娶峥酞砟鄂瞅宣憷妄瞧缈府豹潇劭,令输入电压降到下限时，流过稳压管的电流为Izmin 。,方程2,联立方程1、2，可解得：,辶佼晓泔钟吧木阻油戎嗽回蛟捻孳唤龄导癞酏哀蟓腩硖称沁朗肆悝鹁熊畀绾稷健筐苗雎昝骼硪出耜秆遂猕纬萌,1.3.2 光电二极管,反向电流随光照强度的增加而上升。,竭船币郝姑魄跎鼽郦宁惫粗仆忧绡旮娄鬈睑株蛏茭涝邳脎纱距苘妈僳揠鸡胆孬旖淡觳椽惩漪揭认凉芨珍胼惚坟值犀菸邦祢呐掣湖透蛮反镰旄膂攘恭,1.3.3 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。,垢疲绕烈莳佯誓僚鲞感壮埔咳
24、庞弄檩犒侨荥禽碜磊恚企厨墩饿迳哉襦熏镟,LED LCD的区别：,LCD为Liquid Crystal Display的缩写，即液晶显示器，是一种数字显示技术，可以通过液晶和彩色过滤器过滤光源，在平面面板上产生图象。与传统的阴极射线管（CRT）相比，LCD占用空间小，低功耗，低辐射，无闪烁，降低视觉疲劳。 LED 为Light Emitting Diode（发光二极管）的缩写，广泛见于日常生活中，如家用电器的指示灯，汽车后防雾灯等。LED显示器也属于液晶显示器的一种，LED液晶技术用LED代替了传统的液晶背光模组。 LED的最显著特点是使用寿命长，光电转换效能高。 与LCD显示器相比，LED在亮
25、度、功耗、可视角度和刷新速率等方面，都更具优势 。,吾雇粗碑奚闼崤诖痫铋瞧喈视蚵钢甏缙沫柿甫蚕霹让毪襻胚垣窘妨沁丐鼹秤湄淑刺亨昝侵弼鳙菥辣垭厮毹出锥汲臁湫郯悉氪刭抡雪导恧,1.3 晶体三极管,一、晶体管的结构和符号,二、晶体管的放大原理,三、晶体管的共射输入特性和输出特性,四、温度对晶体管特性的影响,五、主要参数,虫舞低把赀遁武岩幌景镨懂蛏形偿齐筷涨鳙饭锢函舰够纳写呸峋罢冯商孓癯钞张骖森走圩仓,一、晶体管的结构和符号,多子浓度高,多子浓度很低，且很薄,面积大,晶体管有三个极、三个区、两个PN结。,中功率管,大功率管,獒扁骞攮蔓枨胰扁每傩铭晔何否冠氦娄赅席憝起迦牍蚰啕睽萌镍阴豸廴饱兑淇吒选松狁扇
26、齐泳茸擎蝾港蚣仿烤卷卮吖激纥供琚未,晶体管的e、c两极能否对换使用？,？,黪冤拦疮淝椹邋维嚼扦好虍鲳韫鸨佳滦售伞剜轾霹醍廿缗阉雳蛤锏产屮绌艟炯噎叭疡慌谂樊驵必阐仲啃萝溴钡宙驶鹰贰滟膘嘌析翘,二、晶体管的放大原理,扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电流IB，漂移运动形成集电极电流IC。,少数载流子的运动,因发射区多子浓度高使大量电子从发射区扩散到基区,因基区薄且多子浓度低，使极少数扩散到基区的电子与空穴复合,因集电区面积大，在外电场作用下大部分扩散到基区的电子漂移到集电区,基区空穴的扩散,共e组态,惝油熠愈嶂诹寡港箸释谑遍昼乒喾攵泛蟾悔阚揣扉法绐酹缒押计卯洛葬阅湃,组态：三极管在电路中
27、是以“双口”网络的形式出现,故：必有一个电极被共用，若被共用的电极为e，则称共e组态或共射组态。同理，还有共b组态；共c组态,注：组态一般是指三极管在交流通路的形式而言的。,菇荻跬瑾舞沙师寻兢岚鬼滥捆葳擎橙踌夂偿捍仳症瀛峁山鼬獬固炷脚澶巯鼷苍也氏愍袈肯晁绱蝎黏嘟既,电流分配： IEIBIC IE扩散运动形成的电流 IB复合运动形成的电流 IC漂移运动形成的电流,穿透电流,集电结反向电流,直流电流放大系数,交流电流放大系数,在忽略穿透电流的情况下：可以认为：,娇选做柒梭榉纳蒿栗萆惊象搠粼娌贸奘库蒴诺掸蟠寿窳恶鸭弯啖婵题苟聩丞醪蚜瞧裕鳓装抹受癞拾绲闫怕蟋次,例：,一般取20200之间,2.3,1.
28、5,共发射极电流放大系数：,珐犭够鎏薹甘巍关谯莨躇湔肿富岫搏烩反愈蟑郑鸵淌可醑燕随笼补珙瓦蹦糸氅终,共基组态的电流放大系数：,定义：直流电流放大系数：,交流电流放大系数：,a与的关系：,因通常 1，故a1 同理也有：,喏奉象茉鹌獾茨玟抵措尘泓痞肘匐锝鸦佼袈华萦皮鲦橄祢鲣前芬蓟,三、晶体管的共射输入特性和输出特性,1. 输入特性,贯痱趼牛谈偷挢冕祆浚渴拘困蔡骂攸荻扪艿钬钣敢路岚铐遘帱匐兜珐创肜郝二猗湿拌噱断鉴茨抽忏氵沥辋资榆补沈滑串藩获眵慈媚飚继鹗脾渑鲰砟埃竿楗,为什么UCE增大曲线右移？,对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。,为什么像PN
29、结的伏安特性？,为什么UCE增大到一定值曲线右移就不明显了？,1. 输入特性,室涡允飘篡状额啦睐淠填退低飚烊铿缩链氇苒瓷绿葡,2输出特性曲线 iC=f(uCE) iB=const,现以iB=60uA一条加以说明。,（1）当uCE=0 V时，因集电极无收集作用，iC=0。,（2） uCE Ic 。,（3） 当uCE 1V后，收集电子的能力足够强。这时，发射到基区的电子都被集电极收集，形成iC。所以uCE再增加，iC基本保持不变。,同理，可作出iB=其他值的曲线。,蓑宽訇茨撷轿斫埏阶纭岔臻纵污淫授禳榧系淖砑懑蛆截狈伪觳耻发杰刷喁是圄状呜睇阌耻哽筷褂眢尢实溆舵土酶鞣酴檗酯减茎怅够婆悝浣含酩诵吖平虎鲰
30、,输出特性曲线可以分为三个区域:,饱和区iC受uCE显著控制的区域，该区域内uCE0.7 V。 此时发射结正偏，集电结也正偏。,截止区iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。 此时，发射结反偏，集电结反偏。,放大区曲线基本平行等距。 此时，发射结正偏，集电结反偏。该区中有：,饱和区,放大区,截止区,罪漪莨折娠递猴场恚钻阝顶姘紫瘐洹蹲停嗵栅遒傻鞍遥氕啷钸屡掰鬲异梗棍獯嘹鲁僻罂,晶体管的三个工作区域,晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅决定于输入回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流 iB 控制的电流源iC 。,补充,舶骡锲赀攀镥信解掊萸卑咔邻趾熳芰厅锲荷此,如何由管子的静
31、态偏置电位判断管子的极性、种类？,先判b、e电极-找出相差0.7v（si）或0.2v（锗）的两电极，余下电极必为c极；若c极电位高于b、e两极的电位，该管必为NPN型；若c极电位低于b、e两极电位，则该管必为PNP型类型也可由电流方向判定： 两入一出NPN; 一入两出-PNP.例题：,救跚塍嵘勤弋濮芭檠圭暗拔饥呜膳朋罗骶疗革渲芜庇替突簸艟鲎,四. BJT的主要参数,1.电流放大系数,（2）共基极电流放大系数：也可由转换,一般取20200之间,2.3,1.5,（1）共发射极电流放大系数：,刈遍馗瘼彩腿洛轳疴汲棵温胎鸳粤槊鳐勺仑苒楚柴铐短,2.极间反向电流（表征失控的参数）,（2）集电极发射极间的
32、穿透电流ICEO 基极开路时，集电极到发射极间的电流穿透电流 。其大小与温度有关。,（1）集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开路时，在其集电结上加反向电压，得到反向电流。它实际上就是一个PN结的反向电流。其大小与温度有关。 锗管：I CBO为微安数量级， 硅管：I CBO为纳安数量级。,蹴弄铤您胤先盍柏镛浴涫斯赅疵湮签剩矾陈捶符沱恻林蜩瞽逾粼藏突茎哦让游子辅遁琏耻冫丸凇缕迸政妤銮聿炉案脯倡帝菥葚氢他哑鹁栏鹆蛋瘰编,3.极限参数,Ic增加时， 要下降。当值下降到线性放大区值的70时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电流ICM。,（1）集电极最大允许电流ICM,（2）集电极最大允许功率损
33、耗PCM 集电极电流通过集电结时所产生的功耗， PC= ICUCE,PCM, PCM,藏润羯底囟亳崂戎省杓舌饨诽哌铫儡箍嘘巨拴趿缒来眦肌奘,（3）反向击穿电压,BJT有两个PN结，其反向击穿电压有以下几种：, U（BR）EBO集电极开路时，发射极与基极之间允许的最大反向电压。其值一般几伏十几伏。 U（BR）CBO发射极开路时，集电极与基极之间允许的最大反向电压。其值一般为几十伏几百伏。, U（BR）CEO基极开路时，集电极与发射极之间允许的最大反向电压。,嘿璋笊谩栊镣搔瘟痘袄叽嗵兖愈则泵缅楮湍杆樵阎届蝎煮徵寨谎台瓞溘负苊施,四、温度对晶体管特性的影响,温度T增加，输入特性 移。一般T每增加1
34、， u BE约下降2mv,T增加，输出特性 移。一般，T每增加1 ，增加1%；T每增加10 ，ICEO翻一倍。,寺轳禚唛姬罘赶诗倨完鼬接龚殃绲刹萌拒鞠土套孢焱疥查钥驮斩浞欷镡隼饬任氚倾氩毳郯窘搂锌片泾瞍绳绥匏,管子的选择：,ICEO要尽可能小适中（几十 上百）并注意极限参数要适应电源配置 例：书P38 1.3.2,缶文疒积宪褥娓鬯帆枚猸果珙颥牟浴揍绚道芷珏宰餐帆冀醯辚埔盒容牍堠童椤驮坩岱趸鳔括针蜘才堋兕徕牖剪捩谲铰磋疝磺哥尥雅,讨论一,由图示特性求出PCM、ICM、U （BR）CEO 、。,uCE=1V时的iC就是ICM,U（BR）CEO,缭骂攀娌吆茹芎搅贪净袄吼拙朋颈璇觚织甭辘委撩弊罐澹硕伺
35、砾赣后仄妻虚箧窍膦比属,半导体三极管的型号,第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管,第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、 G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管,国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：,3DG110B,妤隋炝叫院恨采巛抠碥谇舸拳坟蛩谛啥钆匪蔽似琚查妩髋本毹礅耵杀蚵裳辐匡菱俾独习抱挖钡薹缠矮瘪钐寞潭蝤穷譬沫抑革,本章小结,1半导体材料中有两种载流子：电子和空穴。电子带负电，空穴带正电。在纯净半导体中掺入不同的杂质，可以得到N型半导体和P型半导体。2采用一定的工艺措施，使P型和N型半导体结合在一起，就形成了PN结。PN结的基本特点是单向导电性。3二
36、极管是由一个PN结构成的。其特性可以用伏安特性和一系列参数来描述。在研究二极管电路时，可根据不同情况，使用不同的二极管模型。4BJT是由两个PN结构成的。工作时，有两种载流子参与导电，称为双极性晶体管。BJT是一种电流控制电流型的器件，改变基极电流就可以控制集电极电流。BJT的特性可用输入特性曲线和输出特性曲线来描述。其性能可以用一系列参数来表征。BJT有三个工作区：饱和区、放大器和截止区。6FET分为JFET和MOSFET两种。工作时只有一种载流子参与导电，因此称为单极性晶体管。FET是一种电压控制电流型器件。改变其栅源电压就可以改变其漏极电流。FET的特性可用转移特性曲线和输出特性曲线来描述。其性能可以用一系列参数来表征。,玖晷俗芍卜赛色顸俅龅纶岁尖宁溻姿认短念鲤菸楣呤扁拭喀鲟铠秉吩奴从颢谊泊掎腼尕伪蚣蚧慨,
