1、第一章 常用半导体器件,第一节 PN结及其单向导电性第二节 半导体二极管 第三节 特殊二极管第四节 晶体管,习 题,目录,第一节 PN结及其单向导电性,半导体的导电特点PN结,返 回,一、半导体的导电特点,1.半导体材料,物质分为导体、半导体、绝缘体，半导体是4价元素。,半导体材料的特点：半导体的导电能力受光和热影响T 导电能力光照导电能力 纯净的半导体掺入杂质导电性会大大增强,返回,+4,纯净的、具有晶体结构的半导体称为本征半导体。 本征半导体中的载流子自由电子 ()空 穴 （+）,2. 本征半导体,空穴与电子成对出现并可以复合。,* 空穴的移动,返回,3. 杂质半导体,N型半导体 在四价元
2、素中掺入五价元素，如磷，自由电子数多于空穴数，自由电子是多子。,P型半导体 在四价元素中掺入三价元素，如硼，空穴数多于自由电子数，空穴是多子。,返回,N型半导体,磷原子,硅原子,硅或锗 +少量磷 N型半导体,多余电子,返回,P型半导体,硼原子,硅原子,硅或锗 +少量硼 P型半导体,多余空穴,返回,4扩散电流与漂移电流载流子由于浓度差异而形成运动所产生的电流叫扩散电流。在电场作用下，载流子定向运动而形成的电流叫漂移电流。,返回,1. PN结的形成,二、 PN结,扩散运动,空间电荷区,削弱内电场,漂移运动,内电场,动态平衡,空间电荷区,返回,外电场方向与内电场方向相反 空间电荷区(耗尽层)变薄 扩
3、散漂移导通电流很大 ,呈低阻态,2. PN结的单向导电性,P,N,加正向电压（正偏） P（+） N（）,返回,少子形成的电流，可忽略。,外电场与内电场相同 耗尽层加厚 漂移扩散 少子形成反向电流IR，很小。呈高阻态,N,加反向电压（反偏）P（） N（+）,返回,第二节 半导体二极管,半导体二极管的伏安特性半导体二极管的主要参数,返 回,一、半导体二极管的伏安特性,+,P区阳极 N区阴极,阳极,阴极,1. 正向特性 死区电压 硅管 0.5V锗管 0.1V 正向导通电压 硅管 0.7V锗管 0.3V,2. 反向特性反向饱和电流很小，可视为开路， 反向电压过高，电流急增，二极管发生击穿。,VD,返回
4、,二、半导体二极管的主要参数,1. 最大整流电流 IF 二极管允许通过的最大正向平均电流。 2. 最高反向工作电压 URM保证二极管不被击穿允许加的最大反向电压。 3. 最大反向饱和电流 IR室温下，二极管加最高反向电压时的反向电流，与温度有关。,返回,例1：如图，当E5V时， IV5mA，则 E=10V，IV（ ）A. I10mA B. I 10mA C. I10mA D. 不确定,E,VD,IV,B,返回,例2：如图，E5V，二极管正向压降忽略不计，画出 uo波形。,E,VD,ui,uO,10,ui (V),t,ui E VD截止uo =E,ui E VD导通uo = ui,5,5,利用二
5、极管的单向导电性可对输出信号起限幅作用。,返回,例3：如图，E6V，二极管正向压降忽略不计，画出 uo波形。,E,VD1,ui,u0,10,ui (V),t,6,E,VD2,R,6,ui E，VD1导通，VD2截止 u0=E=6V Eui E ，VD1、VD2截止， u0=ui,解：,ui E， VD2导通，VD1截止 u0=E=6V,6,返回,例4：二极管组成电路如图，设二极管导通电压为0.3V，试求输出电压UF 。,+3V,UF,12V,R,0V,VD1,VD2,3 0 12V,VD1率先导通，UF30.32.7V,VD2截止,解：,返回,第三节 特殊二极管,稳压管光敏二极管发光二极管,返
6、 回,稳压管是一种特殊的二极管，具有稳定电压的作用。,稳压管工作于反向击穿区。特点：电流变化大，电压变化小。,1. 稳压原理,稳压管：1）加正向电压时等同于二极管2）加反向电压时使其击穿后稳压,VS,返回,一、稳压管,1) 稳定电压UZ正常工作下，稳压管两端电压。同一型号的稳压管分散性较大。2) 稳定电流 IZ正常工作下的参考电流。大小由限流电阻决定。3) 动态电阻rZrZ =U/IrZ 越小，稳压效果越好。,2. 稳压管参数,返回,4) 温度系数u温度改变1，稳压值改变的百分比。 其值可正，可负。 5) 最大允许耗散功率PZM管子不至于产生热损坏时的最大功率损耗值叫做最大耗散功率。稳压管工作
7、时，功耗超过PZM ，管子将会因热击穿而损坏。,返回,返回,例1：如图，已知UZ=10V，负载电压UL（ ） （） 5 （）10 （）15 （）20,A,UL,稳压管的工作条件 （）必须工作在反向击穿状态 （）电路中应有限流电阻，以保证反向电流不超过允许范围。,例2：已知ui = 6sint，UZ =3V，画输出波形。,3,3,返回,例3：图示电路中，稳压管VS1、VS2的稳压值分别为UZ15V，UZ27V，正向压降为0.7，若输入电压Ui波形如图所示，试画出输出电压波形。,R,R,VS1,VS2,Ui,U0,Ui 经电阻分压 URUi/2,当UR UR5V，VS1反向导通，VS2截止 ，U0
8、=UZ1UR 0.7V， VS1、VS2正向导通，u0=0.7V,3V,5V,0.7V,解：,返回,返回,二、光敏二极管,光敏二极管(或称光电二极管)是一种将光能转换成电流的器件。,光敏二极管的PN结接受光线照射时，会像热激发一样，可以成对地产生大量的电子和空穴，使半导体中少子的浓度提高。这些载流子在反向偏置下可以产生漂移电流，使反向电流显著增加。反向电流的大小与光照强度成正比。,返回,三、发光二极管,发光二极管是一种将电能转换为光能的半导体器件，简称为LED。,当LED正向导通时，由于电子与空穴的复合而以光的形式放出能量。,发光二极管的发光颜色取决于使用的材料。,发光二极管只能工作在正向偏置
9、状态，工作 时电路中必须串接限流电阻。,第四节 晶体管,晶体管的基本结构和类型晶体管的电流分配和放大原理晶体管的特性曲线晶体管的主要参数温度对晶体管特性和参数的影响,返 回,PNP型,特点：发射区参杂浓度很大，基区薄且浓度低，集电区体积大。,VT,返回,二、晶体管的电流分配和放大原理,放大条件（）内部条件内部结构的三个特点,（）外部条件发射结正偏，集电结反偏,返回,RB,RC,EB,EC,N,N,P,发射区电子,发射结正偏 利于发射区发射电子,基区,集电结反偏利于集电区收集电子,集电区,2. 电流分配,返回,基区空穴的移动,少子的移动,RB,EB,RC,EC,基极电流很小的变化，将引起集电极电
10、流一个很大的变化。,直流电流放大系数,交流电流放大系数,返回,1. 输入特性曲线,三、三极管特性曲线,IBf (UBE) UCE =常数,发射结、集电结正偏，两个二极管正向并联。,集电结反偏，IB 减小 UCE 1 IB 变化很小，与 UCE = 1 曲线重合。,返回,2输出特性曲线,饱和区,截止区,放大区,截止区 IB0 ，IC0 ，UBE0 发射结反偏，集电结反偏。,放大区ICIB 发射结正偏，集电结反偏。,饱和区UCEUBE ，发射结、集电结正偏。,返回,2极间反向电流ICBO：发射极开路，基极与集电极间的反向饱和电流，受温度影响大。ICEO：基极开路，集电极与发射极间的穿透电流。,四、
11、三极管主要参数,1 电流放大系数,返回,集电极最大电流ICMIC ICM集电极发射极反向击穿电压UCEO基极开路，加在集电极和发射极间的最大允许工作电压。UCE UCEO集电极最大允许功耗PCMICUCE PCM,3极限参数,返回,五、温度对晶体管的影响,温度对ICEO、ICBO的影响ICEO、 ICBO 随温度上升急剧增加，温度每升高10， ICBO约增加一倍。温度对锗管的影响比较大。 温度对 的影响温度增加， 随之增加 。 3. 温度对 UBE 的影响温度增加， UBE 随之减少 。,返回,例1：由三极管各管脚电位判定三极管属性 （1） A: 1V B：0. 3V C: 3V （2 ）A:
12、 0. 2V B: 0V C: 3V,如何区分硅管和锗管 如何区分NPN、PNP管 如何区分三个极,A. UBE 0. 3V(锗管） UBE 0. 7V(硅管）,B.,步骤：1. 区分硅管、锗管，并确定C极（以相近两个电极的电压差为依据，UBE硅0.7 UBE锗0.20.3 ）2. 区分NPN、PNP管（NPN：UC最高 ， PNP： UC最低 ）3. 区分三极（ NPN： UC UB UEPNP： UC UB UE）,解：,（1） 硅管 、NPN管 A：基极 ；B: 发射极； C: 集电极 （2） 锗管 、 PNP管 A: 基极； B: 发射极 ； C: 集电极,返回,例2：有三只三极管，分别为 锗管150，ICBO2A； 硅管100，ICBO1A； 硅管40，ICEO41A；试从和温度稳定性选择一只最佳的管子。,解：, 值大，但ICBO也大，温度稳定性较差； 值较大，ICBO1A，ICEO101 A ； 值较小，ICEO41A， ICBO1A。 、 ICBO相等，但 的 较大，故 较好。,返回,
