半導(dǎo)體二極管及半導(dǎo)體三極管放大電路

1、電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 主要教學(xué)內(nèi)容主要教學(xué)內(nèi)容 電電 工工 電電 子子 電工技術(shù)電工技術(shù) 電子技術(shù)電子技術(shù) 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù) 電路原理電路原理 電機及控制電機及控制 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 模擬電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容模擬電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容 l第一章第一章 半導(dǎo)體二極管和整流電路半導(dǎo)體二極管和整流電路 l第二章第二章 半導(dǎo)體三極管和基本放大電路半導(dǎo)體三極管和基本放大電路 l第三章第三章 集成運算放大器集成運算放大器 l第四章第四章 正弦振蕩電路正弦振蕩電路 l第五章第五章 直流

2、電源穩(wěn)壓、調(diào)壓電路直流電源穩(wěn)壓、調(diào)壓電路 核心：放大電路核心：放大電路 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容 l第六章第六章 邏輯門電路和組合邏輯電路邏輯門電路和組合邏輯電路 l第七章第七章 觸發(fā)器和時序邏輯電路觸發(fā)器和時序邏輯電路 l第八章第八章 脈沖信號的產(chǎn)生與整形脈沖信號的產(chǎn)生與整形 l第九章第九章 a/da/d轉(zhuǎn)換器和轉(zhuǎn)換器和d/ad/a轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 核心：邏輯電路的分析和設(shè)計方法核心：邏輯電路的分析和設(shè)計方法 常用數(shù)字芯片的使用常用數(shù)字芯片的使用 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及

3、檢測 教學(xué)參考書教學(xué)參考書 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)高教出版社高教出版社 華成英、童詩白華成英、童詩白 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)高教出版社高教出版社 閻石閻石 電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ) 高教出版社康華光高教出版社康華光 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 第一章：第一章：半導(dǎo)體二極管和整流電路 第一節(jié)：半導(dǎo)體二極管第一節(jié)：半導(dǎo)體二極管 第二節(jié)：整流電路第二節(jié)：整流電路 第三節(jié)：濾波電路第三節(jié)：濾波電路 第四節(jié)：穩(wěn)壓管和簡單的穩(wěn)壓電路第四節(jié)：穩(wěn)壓管和簡單的穩(wěn)壓電路 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 能力目標(biāo)：能

4、力目標(biāo)： 掌握二極管的單向?qū)щ娦?。掌握二極管的單向?qū)щ娦浴?能夠識別常用半導(dǎo)體二級管的種類。能夠識別常用半導(dǎo)體二級管的種類。 第一節(jié)：第一節(jié)： 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 掌握檢測二極管質(zhì)量的技能及選用二極掌握檢測二極管質(zhì)量的技能及選用二極 管的基本方法。管的基本方法。 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 導(dǎo)導(dǎo) 體：體：自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體，金自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體，金 屬一般都是導(dǎo)體。屬一般都是導(dǎo)體。 絕緣體：絕緣體：有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體，如橡有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體，如橡 皮、陶瓷、塑料和石英。皮、陶瓷、塑料和石英。 半

5、導(dǎo)體：半導(dǎo)體：另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣 體之間，稱為半導(dǎo)體，如鍺、硅、砷化鎵體之間，稱為半導(dǎo)體，如鍺、硅、砷化鎵 和一些硫化物、氧化物等。和一些硫化物、氧化物等。 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理不同于其它物質(zhì)，所以它具半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理不同于其它物質(zhì)，所以它具 有不同于其它物質(zhì)的特點。例如：有不同于其它物質(zhì)的特點。例如： 當(dāng)受外界熱和光的作用時，它的導(dǎo)電能當(dāng)受外界熱和光的作用時，它的導(dǎo)電能 力明顯變化力明顯變化 - - 熱敏特性、光敏特性熱敏特性、光敏特性。

6、往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會使往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會使 它的導(dǎo)電能力明顯改變它的導(dǎo)電能力明顯改變 - - 摻雜特性摻雜特性。 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 一、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點一、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點 ge si 通過一定的工藝過程，可以將半導(dǎo)體制成通過一定的工藝過程，可以將半導(dǎo)體制成晶體晶體。 現(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅現(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅(si)和鍺和鍺(ge)，它，它 們的最外層電子（價電子）都是四個。們的最外層電子（價電子）都是四個。 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半

7、導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 本征半導(dǎo)體：本征半導(dǎo)體：完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。 在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)構(gòu)成晶體在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)構(gòu)成晶體 點陣，每個原子都處在正四面體的中心，而相鄰四點陣，每個原子都處在正四面體的中心，而相鄰四 個原子位于四面體的頂點，每個原子與其相鄰的原個原子位于四面體的頂點，每個原子與其相鄰的原 子之間形成共價鍵，共用一對價電子。子之間形成共價鍵，共用一對價電子。 硅和鍺的晶硅和鍺的晶 體結(jié)構(gòu)：體結(jié)構(gòu)： 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 硅和鍺的共價鍵結(jié)構(gòu)硅和鍺的共價鍵結(jié)構(gòu) 共價鍵

8、共共價鍵共 用電子對用電子對 +4+4 +4+4 +4+4表示除表示除 去價電子去價電子 后的原子后的原子 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中， 稱為稱為束縛電子束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成，常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成 為為自由電子自由電子，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少， 所以所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。 共價鍵形成后，每個共價鍵形成后，每個 原子最外層電子是八個，原子最外層電子是八個， 構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。構(gòu)成

9、穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 共價鍵有很強的結(jié)合力，共價鍵有很強的結(jié)合力， 使原子規(guī)則排列，形成晶體。使原子規(guī)則排列，形成晶體。 +4+4 +4 +4 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 二、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理二、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理 在絕對在絕對0 0度（度（t t=0k=0k）和沒有外界激發(fā)時）和沒有外界激發(fā)時, ,價價 電子完全被共價鍵束縛，本征半導(dǎo)體中沒有可以電子完全被共價鍵束縛，本征半導(dǎo)體中沒有可以 運動的帶電粒子（即運動的帶電粒子（即載流子載流子），它的導(dǎo)電能力為），它的導(dǎo)電能力為 0 0，相當(dāng)于絕緣體。，相當(dāng)于絕緣體。 在常溫下，由于熱激發(fā)，使一些價電子獲在常溫

10、下，由于熱激發(fā)，使一些價電子獲 得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛，成為得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛，成為自由電自由電 子子，同時共價鍵上留下一個空位，稱為，同時共價鍵上留下一個空位，稱為空穴空穴。 1. 1.載流子、自由電子和空穴載流子、自由電子和空穴 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 +4+4 +4+4 自由電子自由電子 空穴空穴 束縛電子束縛電子 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 2. 2.本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理 +4+4 +4+4 在其它力的作用下，在其它力的作用下， 空穴可吸引附近的電子空穴可吸引

11、附近的電子 來填補，其結(jié)果相當(dāng)于來填補，其結(jié)果相當(dāng)于 空穴的遷移，而空穴的空穴的遷移，而空穴的 遷移相當(dāng)于正電荷的移遷移相當(dāng)于正電荷的移 動，因此可認(rèn)為空穴是動，因此可認(rèn)為空穴是 載流子。載流子。 本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子：本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子： 自由電子自由電子和和空穴空穴。 自由電子：在晶格中運動；空穴：在共價鍵中運動自由電子：在晶格中運動；空穴：在共價鍵中運動 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 溫度越高，載流子的濃度越高，本征半導(dǎo)溫度越高，載流子的濃度越高，本征半導(dǎo) 體的導(dǎo)電能力越強，體的導(dǎo)電能力越強， ，這是半導(dǎo)體的一大，

12、這是半導(dǎo)體的一大 特點。特點。 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。 本征半導(dǎo)體中電流由兩部分組成：本征半導(dǎo)體中電流由兩部分組成： 1. 1. 自由電子移動產(chǎn)生的電流。自由電子移動產(chǎn)生的電流。 2. 2. 空穴移動產(chǎn)生的電流?？昭ㄒ苿赢a(chǎn)生的電流。 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 n n 型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和p p 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，會使半導(dǎo)在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，會使半導(dǎo) 體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻雜半導(dǎo)體體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻雜半導(dǎo)體 的某種載

13、流子的濃度大大增加。的某種載流子的濃度大大增加。 p p 型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也 稱為（空穴半導(dǎo)體）。稱為（空穴半導(dǎo)體）。 n n 型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體， 也稱為（電子半導(dǎo)體）。也稱為（電子半導(dǎo)體）。 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 一、一、n n 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 +4 +5 +4 +4 多余多余 電子電子 磷原子磷原子 在硅或鍺晶體中摻入少量的在硅或鍺晶體中摻入少量的， 晶體點陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，磷原子的最晶體點陣

14、中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，磷原子的最 外層有五個價電子，其中四個與相鄰的半導(dǎo)體原子形成外層有五個價電子，其中四個與相鄰的半導(dǎo)體原子形成 共價鍵，必定多出一個電子，這個電子幾乎不受束縛，共價鍵，必定多出一個電子，這個電子幾乎不受束縛， 很容易被激發(fā)而成為很容易被激發(fā)而成為 自由電子，這樣磷原自由電子，這樣磷原 子就成了不能移動的子就成了不能移動的 帶正電的離子。每個帶正電的離子。每個 磷原子給出一個電子，磷原子給出一個電子， 稱為稱為施主原子施主原子。 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 n n 型半導(dǎo)體中的載流子是什么？型半導(dǎo)體中的載流子是什么？ 1. 1

15、.由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。 2. 2.本征半導(dǎo)體中成對產(chǎn)生的電子和空穴。本征半導(dǎo)體中成對產(chǎn)生的電子和空穴。 因摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所因摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所 以自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電子稱為以自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電子稱為多數(shù)多數(shù) 載流子載流子（多子多子），空穴稱為），空穴稱為少數(shù)載流子少數(shù)載流子（少子少子）。）。 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 二、二、p p 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 在硅或鍺晶體中摻入少量在硅或鍺晶體中摻入少量，晶體點，晶體點

16、陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，硼原子的最外陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，硼原子的最外 層有三個價電子，與相鄰的半導(dǎo)體原層有三個價電子，與相鄰的半導(dǎo)體原 子形成共價鍵時，產(chǎn)生一子形成共價鍵時，產(chǎn)生一 個空位。這個空位可能吸個空位。這個空位可能吸 引束縛電子來填補，使得引束縛電子來填補，使得 硼原子成為不能移動的帶硼原子成為不能移動的帶 負(fù)電的離子。由于硼原子負(fù)電的離子。由于硼原子 接受電子，所以稱為接受電子，所以稱為受主受主 原子原子。 p p 型半導(dǎo)體中空穴是多子，電子是少子型半導(dǎo)體中空穴是多子，電子是少子。 +4+4 +3+4 空位空位 硼原子硼原子 空穴空穴 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù)

17、 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 三、雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法三、雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法 p 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + n 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 雜質(zhì)型半導(dǎo)體中多子和少子的移動都可形成雜質(zhì)型半導(dǎo)體中多子和少子的移動都可形成 電流，但由于數(shù)量關(guān)系，起導(dǎo)電作用的主要是多電流，但由于數(shù)量關(guān)系，起導(dǎo)電作用的主要是多 子，受溫度影響較小。子，受溫度影響較小。 一般近似認(rèn)為多子與雜質(zhì)濃度相等。一般近似認(rèn)為多子與雜質(zhì)濃度相等。 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 pnpn 結(jié)的形成結(jié)

18、的形成 在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造p p 型型 半導(dǎo)體和半導(dǎo)體和 n n 型半導(dǎo)體，經(jīng)過載流子的擴散，型半導(dǎo)體，經(jīng)過載流子的擴散， 在它們的交界面處就形成了在它們的交界面處就形成了pn pn 結(jié)。結(jié)。 pn pn 結(jié)及其單向?qū)щ娦越Y(jié)及其單向?qū)щ娦?電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 p型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 n型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 擴散運動擴散運動 內(nèi)電場內(nèi)電場e 漂移運動漂移運動 擴散的結(jié)果是使空間擴散的結(jié)果是使空間 電荷區(qū)逐漸加寬。電荷區(qū)

19、逐漸加寬。 內(nèi)電場越強，漂移內(nèi)電場越強，漂移 運動就越強，而漂運動就越強，而漂 移的結(jié)果使空間電移的結(jié)果使空間電 荷區(qū)變薄。荷區(qū)變薄。 當(dāng)擴散和漂移這一對相當(dāng)擴散和漂移這一對相 反的運動最終達到平衡反的運動最終達到平衡 時，空間電荷區(qū)的厚度時，空間電荷區(qū)的厚度 固定不變。固定不變。 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 空間空間 電荷區(qū)電荷區(qū) n 型區(qū)型區(qū)p 型區(qū)型區(qū) 電位電位v v0 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 1. 1.空

20、間電荷區(qū)中幾乎沒有載流子?？臻g電荷區(qū)中幾乎沒有載流子。 2. 2.空間電荷區(qū)中內(nèi)電場阻礙空間電荷區(qū)中內(nèi)電場阻礙p p 中的空穴、中的空穴、n n 區(qū)區(qū) 中的電子（中的電子（都是多子都是多子）向?qū)Ψ竭\動（）向?qū)Ψ竭\動（擴散運擴散運 動動）。）。 3. 3.p p 區(qū)中的電子和區(qū)中的電子和n n 區(qū)中的空穴（區(qū)中的空穴（都是少子都是少子），）， 數(shù)量有限，因此由它們形成的電流很小。數(shù)量有限，因此由它們形成的電流很小。 注意注意: : 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 pn pn 結(jié)結(jié) 的單向?qū)щ娦缘膯蜗驅(qū)щ娦?pn pn 結(jié)結(jié)加上正向電壓加上正向電壓、正向偏置正

21、向偏置的意思都是：的意思都是： p p 區(qū)加正電壓、區(qū)加正電壓、n n 區(qū)加負(fù)電壓。區(qū)加負(fù)電壓。 pn pn 結(jié)結(jié)加上反向電壓加上反向電壓、反向偏置反向偏置的意思都是：的意思都是： p p區(qū)加負(fù)電壓、區(qū)加負(fù)電壓、n n 區(qū)加正電壓。區(qū)加正電壓。 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 + + + + re 一、一、pn 結(jié)加正向電壓結(jié)加正向電壓 內(nèi)電場內(nèi)電場 外電場外電場 變薄變薄 pn + _ 內(nèi)電場被削弱，多內(nèi)電場被削弱，多 子擴散加強，能夠形子擴散加強，能夠形 成較大的正向電流。成較大的正向電流。 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)

22、識及檢測 二、二、pn 結(jié)加反向電壓結(jié)加反向電壓 + + + + 外電場外電場 變厚變厚 np + _ re 內(nèi)電場被加強，多內(nèi)電場被加強，多 子擴散受到抑制，少子擴散受到抑制，少 子漂移加強，但因少子漂移加強，但因少 子數(shù)量有限，只能形子數(shù)量有限，只能形 成較小的反向電流。成較小的反向電流。 內(nèi)電場內(nèi)電場 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 pn pn 結(jié)的單向?qū)щ娦裕航Y(jié)的單向?qū)щ娦裕?1 1、加、加正向正向電壓時，電壓時，pnpn結(jié)處于結(jié)處于導(dǎo)通導(dǎo)通狀態(tài)，狀態(tài)， 呈低電阻，呈低電阻，正向電流較大正向電流較大。 2 2、加、加反向反向電壓時，電壓時，pnpn

23、結(jié)處于結(jié)處于截止截止?fàn)顟B(tài)，狀態(tài)， 呈高電阻，呈高電阻， 反向電流很小反向電流很小。 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 二極管二極管 一、基本結(jié)構(gòu)：一、基本結(jié)構(gòu)：pn 結(jié)加上管殼和引線。結(jié)加上管殼和引線。 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 p n + u i 反向擊穿反向擊穿 電壓電壓u(br) 導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降 正向特性正向特性 反向特性反向特性 死區(qū)電壓死區(qū)電壓 p n + 反向電流反向電流 在一定電壓在一定電壓 范圍內(nèi)保持范圍內(nèi)保持 常數(shù)。常數(shù)。 二、伏安特性：二、伏安特性：非線性 非線性 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù)

24、半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 三、主要參數(shù)三、主要參數(shù) 1. 1. 最大整流電流最大整流電流 i if f 二極管長時間使用時，允許流過二極管的最大正二極管長時間使用時，允許流過二極管的最大正 向平均電流。超過后會引起向平均電流。超過后會引起pnpn結(jié)過熱而損壞結(jié)過熱而損壞 2. 2. 反向工作峰值電壓反向工作峰值電壓u ur r 保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓，一般保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓，一般 是反向擊穿電壓是反向擊穿電壓u u(br) (br)的一半。點接觸型 的一半。點接觸型d d 管為數(shù)十管為數(shù)十 伏，面接觸型伏，面接觸型d d管可達數(shù)百伏。管可達數(shù)

25、百伏。 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 3. 反向峰值電流反向峰值電流 ir 指二極管加反向峰值工作電壓時的反向電流。反指二極管加反向峰值工作電壓時的反向電流。反 向電流越大，說明二極管的單向?qū)щ娦栽讲睢Ｏ螂娏髟酱?，說明二極管的單向?qū)щ娦栽讲睢?反向電流受溫度影響，溫度越高反向電流越大。反向電流受溫度影響，溫度越高反向電流越大。 硅管的反向電流較?。ü韫艿姆聪螂娏鬏^小（ v陰陰 導(dǎo)通 導(dǎo)通 v陽 陽 v陰陰 截止 截止 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 rl uiuo ui uo t t 二極管的應(yīng)用舉例二極管的應(yīng)用舉例

26、1：二極管半波整流二極管半波整流 假定為理想二極管假定為理想二極管 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 rl uiuo ui uo t t 二極管的應(yīng)用舉例：二極管的應(yīng)用舉例：二極管半波整流二極管半波整流 非理想二極管？（硅管）非理想二極管？（硅管） 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 u i w t 0 uo wt 0 5vuiuo + _ 5v uiuo + _ 5v uiuo + _ 5v 練習(xí)：練習(xí)：已知：已知：ui = 10 sinwt v，二極管為理想元件。，二極管為理想元件。 試畫出試畫出uo的波形。的波形。 u

27、i 5v ：uo = 5v 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 例：例：已知：管子為鍺管，已知：管子為鍺管，va = 3v，vb = 0v。 試求：試求：vy = ? 先判二極管誰導(dǎo)通，導(dǎo)通后二極管先判二極管誰導(dǎo)通，導(dǎo)通后二極管 起嵌位作用，兩端壓降為定值。起嵌位作用，兩端壓降為定值。 因：因：va vbva vb 故：故：dada優(yōu)先導(dǎo)通優(yōu)先導(dǎo)通 dbdb截止截止 鍺管導(dǎo)通壓降為鍺管導(dǎo)通壓降為0.3v0.3v 則：則：vy = 2.7vvy = 2.7v va vbvy -12v da db 解： 多個二極管時，壓差大者優(yōu)先導(dǎo)通！多個二極管時，壓差大者優(yōu)先導(dǎo)

28、通！ 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 例：例：二極管的應(yīng)用二極管的應(yīng)用 - 檢波檢波 uo t t t ui ur uo脈沖寬度rc 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 第二節(jié)第二節(jié) 整流電路整流電路 1. 半波整流半波整流 )sin(2 22 tuu t o 2 3 u2 2 2u t o 2 3 uo 2 2u 0 2o )(d)sin(2 2 1 ttuu 2 45. 0u t o 2 3 id= io t o 2 3 ud 2 2u 2rm 2uu l 2 od 45. 0 r u ii rl 220 v + u

29、u2 id + ud 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 v3 rl v4 v2 v1 u1 u2 + uo io rl v4 v3v2 v1+ uo u2 u1 2.橋式整流橋式整流 輸入正半周輸入正半周 （1 1）工作原理）工作原理 （2）波形）波形 輸入負(fù)半周輸入負(fù)半周 to to to to 2 3 2 3 im 2 2 3 3 uo u2 ud id= io 2 2u 2 2u u2 + uo 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 （3） 參數(shù)估算參數(shù)估算 整流輸出電壓平均值整流輸出電壓平均值 )(d)sin(2 1

30、0 o ttuu 22 9 . 0 22 uu 二極管平均電流二極管平均電流 l o od 22 1 r u ii l 2 45. 0 r u 二極管最大反向壓二極管最大反向壓 2rm 2uu to to to to 2 3 2 3 im 2 2 3 3 uo u2 ud id = io 2 2u 2 2u u2 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 （4） 簡化畫法簡化畫法 + uo rl io + u2 （5） 整流橋整流橋 把四只二極管封裝把四只二極管封裝 在一起稱為整流橋在一起稱為整流橋 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢

31、測 io + uo= uc rl v1v4 v3v2 + u 二、濾波電路二、濾波電路 1. 1. 電容濾波電容濾波 v 導(dǎo)通時給導(dǎo)通時給 c 充電，充電，v 截止時截止時 c 向向 rl 放電放電； 電路和工作原理電路和工作原理 濾波后濾波后 uo 的波形變得平緩，平均值提高。的波形變得平緩，平均值提高。 電容電容 充電充電 電容電容 放電放電 c 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 波形及輸出電壓波形及輸出電壓 2o 2u u 當(dāng)當(dāng) rl = 時：時： o t uo 2 2 2u 當(dāng)當(dāng) rl 為有限值時：為有限值時： 2o2 29 . 0uuu 通常取通常

32、取 uo = 1.2u2rc 越大越大 uo 越大越大 2 )53( l t cr rl = 為獲得良好濾波效果，一般?。簽楂@得良好濾波效果，一般?。?( (t 為輸入交流電壓的周期為輸入交流電壓的周期) ) 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 例例 8-1 單相橋式電容濾波整流，交流電源頻率單相橋式電容濾波整流，交流電源頻率 f = 50 hz， 負(fù)載電阻負(fù)載電阻 rl = 40 ，要求直流輸出電壓，要求直流輸出電壓 uo = 20 v，選擇，選擇整流整流 二極管二極管及及濾波電容。濾波電容。 解解 1. 選二極管選二極管 v 17 2 . 1 20 2 .

33、 1 o 2 u u 2rm 2uu 選二極管應(yīng)滿足：選二極管應(yīng)滿足：if (2 3) id 可選：可選：2cz55c( (if = 1 a，urm = 100 v) )或或 1 a、100 v 整流橋整流橋 電流平均值：電流平均值： a0.25 40 20 2 1 2 1 2 1 l o od r u ii 承受最高反壓：承受最高反壓： v 242 2rm uu 2. 選濾波電容選濾波電容s 02. 0 50 11 f t s 04. 0 2 4 l t cr取取f 0001 40 s 0.04 c 可選可選： 1 000 f，耐壓，耐壓 50 v 的電解電容。的電解電容。 電工電子技電工電

34、子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 2.2.其他形式濾波其他形式濾波 電感濾波電感濾波 rl l + u2 整流后的輸出電壓：整流后的輸出電壓： 直流分量直流分量被電感被電感 l 短路短路 交流分量交流分量主要主要降在降在 l 上上 電感越大，濾波效果越好電感越大，濾波效果越好 型濾波型濾波 l c1 rl + u2 c2 c1、c2 對交流對交流容抗小容抗小 l 對交流對交流感抗感抗很很大大 負(fù)載電流小時負(fù)載電流小時 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 三、整流濾波電路的參數(shù)關(guān)系三、整流濾波電路的參數(shù)關(guān)系 輸出電壓輸出電壓 均值均值uo 流

35、過二極管流過二極管 電流均值電流均值 id 二極管二極管 最高反壓最高反壓 urm 半波整流半波整流0.45u2io 全波整流全波整流0.9u20.5io 橋式整流橋式整流 0.9u20.5io 整流整流 電容濾波電容濾波 2 )53( l t cr uo 1.2u2 2 2u 2 22u 2 2u 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 符號符號 穩(wěn)壓管進入穩(wěn)壓管進入穩(wěn)壓穩(wěn)壓 工作狀態(tài)時，工作于工作狀態(tài)時，工作于 反向擊穿區(qū)！反向擊穿區(qū)！ 使用時要加限流電阻使用時要加限流電阻 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管 uz iz izm uz iz 伏安特性伏安特性 u i o 曲

36、線越陡曲線越陡 電壓越穩(wěn)電壓越穩(wěn) 特殊的二極管特殊的二極管 反向擊穿時，穩(wěn)壓反向擊穿時，穩(wěn)壓 管并不一定管并不一定損壞！損壞！ 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 (1) (1) 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓 u uz z 穩(wěn)壓管正常工作穩(wěn)壓管正常工作( (反向擊穿反向擊穿) )時管子兩端的電壓。時管子兩端的電壓。 (2) (2) 電壓溫度系數(shù)電壓溫度系數(shù) 環(huán)境溫度每變化環(huán)境溫度每變化1 1 c c引起引起穩(wěn)壓值變化的穩(wěn)壓值變化的百分?jǐn)?shù)百分?jǐn)?shù)。 (3) (3) 動態(tài)電阻動態(tài)電阻 z z zi u r (4) (4) 穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流 i iz z 、最大穩(wěn)定電流 、最大穩(wěn)

37、定電流 i izm zm (5) (5) 最大允許耗散功率最大允許耗散功率 p pzm zm = = u uz z i izmzm r rz z愈小，曲線愈陡，穩(wěn)壓性能愈好。愈小，曲線愈陡，穩(wěn)壓性能愈好。 穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù): : 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 例：例：已知：已知：uz = 12v，izm = 18ma，r = 1.6k。 試求：試求：iz = ? 限流電阻限流電阻 r 的阻值是否合適？的阻值是否合適？ r iz +20v 解： iz = ( 20 uz ) / r = ( 20-12 ) / 1.6x103 = 5

38、ma 因：因：iz izm 故：限流電阻故：限流電阻 r 的阻值合適的阻值合適 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 ma10 zw zmin l r u ii 10108 . 0 zw ruirui uo izdz r il i uirl 聯(lián)立方程聯(lián)立方程 、 可解得：可解得： k5 . 0,v75.18rui uimin = 0.8ui 流過穩(wěn)壓管的電流為流過穩(wěn)壓管的電流為 izmin 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 能力目標(biāo)：能力目標(biāo)： 掌握半導(dǎo)體三極管的放大原理。掌握半導(dǎo)體三極管的放大原理。 能夠識別常用半導(dǎo)體三級管

39、的種類。能夠識別常用半導(dǎo)體三級管的種類。 任務(wù)二十四：任務(wù)二十四： 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管 掌握檢測三極管的質(zhì)量及選用方法。掌握檢測三極管的質(zhì)量及選用方法。 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 一、三極管的基本結(jié)構(gòu)和分類一、三極管的基本結(jié)構(gòu)和分類 n n p 發(fā)射極發(fā)射極 e 基極基極 b 集電極集電極 c 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié) 集電結(jié)集電結(jié) 基區(qū)基區(qū) 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū) 集電區(qū)集電區(qū) emitter base collector npn 型型 p p n e b c pnp 型型 分類：分類： 按材料分：按材料分： 硅管、鍺管硅管、鍺管 按結(jié)構(gòu)分：按結(jié)構(gòu)分： npn、

40、pnp 按使用頻率分：按使用頻率分： 低頻管、高頻管低頻管、高頻管 按功率分：按功率分： 小功率管小功率管 1 w e c b e c b 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 二、三極管的放大作用二、三極管的放大作用 1.1. 三極管放大的條件（以三極管放大的條件（以npn型三極管為例討論）型三極管為例討論） c n n p e b b e c 表面看表面看 三極管若實三極管若實 現(xiàn)放大，必須從現(xiàn)放大，必須從 三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu) 和和外部所加電源外部所加電源 的極性的極性來保證。來保證。 不具備不具備 放大作用放大作用 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半

41、導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求：三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求： n n p e b c n n n p p p 1. 發(fā)射區(qū)高摻雜。發(fā)射區(qū)高摻雜。 2. 基區(qū)做得很薄基區(qū)做得很薄。通常只有。通常只有 幾微米到幾十微米，而且?guī)孜⒚椎綆资⒚?，而且摻雜較摻雜較 少少。 三極管放大的外部條件三極管放大的外部條件：外加電源的極性應(yīng)使：外加電源的極性應(yīng)使發(fā)射發(fā)射 結(jié)處于正向偏置結(jié)處于正向偏置狀態(tài)，而狀態(tài)，而集電結(jié)處于反向偏置集電結(jié)處于反向偏置狀態(tài)。狀態(tài)。 3. 集電結(jié)面積大。集電結(jié)面積大。 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 實驗實驗 共射極放大電路

42、vbb ib ie rb vcc rc ma a t ma ib (ma)0 0.20 0.04 0.06 0.080.10 ic (ma)0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95 ie (ma)0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05 表2-1 三極管各極電流實驗數(shù)據(jù) ic 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 2. 三極管內(nèi)部載流子的傳輸過程三極管內(nèi)部載流子的傳輸過程 1) ) 發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入多子發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入多子電子電子， 形成發(fā)射極電流形成發(fā)射極電流 ie。i cn 多數(shù)向集電結(jié)方向擴散形成多數(shù)向集電結(jié)方向擴散

43、形成 icn。 ie 少數(shù)與空穴復(fù)合，形成少數(shù)與空穴復(fù)合，形成 ibn 。 i bn基區(qū)空基區(qū)空 穴來源穴來源 基極電源提供基極電源提供( (ib) ) 集電區(qū)少子漂移集電區(qū)少子漂移( (icbo) ) i cbo ib ibn ib + icbo即：即： ib = ibn icbo 3) ) 集電區(qū)收集擴散過來的載流子形成集電極電流集電區(qū)收集擴散過來的載流子形成集電極電流 ic ic i c = icn + icbo 2) )電子到達基區(qū)后電子到達基區(qū)后( (基區(qū)空穴運動因濃度低而忽略基區(qū)空穴運動因濃度低而忽略) ) 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 三、

44、三極管的特性曲線 uce = 0v ube /v ib=f(ube) uce=常數(shù)常數(shù) (2) 當(dāng)當(dāng)uce1v時，時， ucb= uce - - ube0，集電結(jié)已進入反偏狀態(tài)，開始收，集電結(jié)已進入反偏狀態(tài)，開始收 集電子，基區(qū)復(fù)合減少，在同樣的集電子，基區(qū)復(fù)合減少，在同樣的ube下下 ib減小，特性曲線右移。減小，特性曲線右移。 (1) 當(dāng)當(dāng)uce=0v時，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。時，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。 輸入特性曲線輸入特性曲線 uce = 0v uce 1v ube /v + - b c e 共射極放大電路 ubb ucc ube ic ib+ - uce 電工電子技

45、電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 飽和區(qū)：飽和區(qū)：ic明顯受明顯受uce控控 制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)， 一般一般uce0.7v(硅管硅管)。 此時，此時，發(fā)射結(jié)正偏，集發(fā)射結(jié)正偏，集 電結(jié)正偏或反偏電壓很電結(jié)正偏或反偏電壓很 小小。 ic=f(uce) ib=常數(shù)常數(shù) 輸出特性曲線輸出特性曲線 輸出特性曲線的三個區(qū)域輸出特性曲線的三個區(qū)域: 截止區(qū)：截止區(qū)：ic接近零的接近零的 區(qū)域，相當(dāng)區(qū)域，相當(dāng)ib=0的曲的曲 線的下方。此時，線的下方。此時， ube小于死區(qū)電壓，小于死區(qū)電壓， 集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏。 放大區(qū)：放大區(qū)：ic平行于平行于uce軸的軸

46、的 區(qū)域，曲線基本平行等距。區(qū)域，曲線基本平行等距。 此時，此時，發(fā)射結(jié)正偏，集電發(fā)射結(jié)正偏，集電 結(jié)反偏結(jié)反偏。 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 晶體管三種工作狀態(tài)晶體管三種工作狀態(tài): (a)放大放大 + ube 0 ic ib + uce ubc 0 + (b)截止截止 ic 0 ib = 0 + uce ucc ubc 0 ib + uce 0 ubc 0 + c cc c r u i npn型：集電極電位最高，發(fā)射極電位最低；型：集電極電位最高，發(fā)射極電位最低； pnp型：發(fā)射極電位最高，集電極電位最低。型：發(fā)射極電位最高，集電極電位最低。 電工電

47、子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 四、晶體三極管的主要參數(shù)四、晶體三極管的主要參數(shù) 1. 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) ic / ma uce /v 50 a 40 a 30 a 20 a 10 a ib = 0 o 2 4 6 8 4 3 2 1 直流電流放大系數(shù)直流電流放大系數(shù) b c cbob cboc bn cn i i ii ii i i 交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù) b i ic 一般為幾十一般為幾十 幾百幾百 q 82 a1030 a1045. 2 6 3 80 10 8 . 0 a1010 a10)65. 145. 2( 6 3 2.極間反向電流極間反向電流 i icbo cbo為發(fā)射極開路時集電極與基 為發(fā)射極開路時集電極與基 極之間的反向飽和電流極之間的反向飽和電流 。 i iceo ceo為基極開路時集電極與發(fā)射 為基極開路時集電極與發(fā)射 極之間的穿透電流。極之間的穿透電流。 電工電子技電工電子技 術(shù)術(shù) 半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 3、極限參數(shù)、極限參數(shù) (1). icm 集電極最大允許電流，超過時集電極最大允許電流，超過時 值明顯降低。值明顯降低。 u( (br) )cbo 發(fā)射極開路時發(fā)射極開路時 c、b