半導(dǎo)體與三極管PPT課件

1、半導(dǎo)體與三極管 第第1515章章 半導(dǎo)體二極管和三極管半導(dǎo)體二極管和三極管 返回返回 半導(dǎo)體與三極管 15.115.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性 15.2 PN15.2 PN結(jié)結(jié) 15.3 15.3 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 15.4 15.4 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管 15.5 15.5 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管 目目 錄錄 半導(dǎo)體與三極管 15.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性 半導(dǎo)體：半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介乎于導(dǎo)體和絕緣體之導(dǎo)電能力介乎于導(dǎo)體和絕緣體之 間的間的 物質(zhì)。（如硅、鍺、硒及大多數(shù)金屬物質(zhì)。（如硅、鍺、硒及大多數(shù)金屬 氧化物和硫化物）氧化物和硫化物） 物質(zhì)根據(jù)其導(dǎo)電性能分為物質(zhì)根據(jù)

2、其導(dǎo)電性能分為: : 絕緣體：絕緣體：導(dǎo)電能力很差的物質(zhì)。導(dǎo)電能力很差的物質(zhì)。 導(dǎo)體：導(dǎo)體：導(dǎo)電能力良好的物質(zhì)。導(dǎo)電能力良好的物質(zhì)。 半導(dǎo)體與三極管 半導(dǎo)體特性：半導(dǎo)體特性：熱敏特性、光敏特性、摻雜特性熱敏特性、光敏特性、摻雜特性 半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力具有獨(dú)特的性質(zhì)。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力具有獨(dú)特的性質(zhì)。 溫度升高溫度升高時(shí)，純凈的半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力顯時(shí)，純凈的半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力顯 著增加；著增加； 純凈的半導(dǎo)體純凈的半導(dǎo)體受到光照受到光照時(shí)，導(dǎo)電能力明顯時(shí)，導(dǎo)電能力明顯 提高；提高； 在純凈半導(dǎo)體材料中在純凈半導(dǎo)體材料中加入微量的加入微量的“雜質(zhì)雜質(zhì)” 元素元素，它的電導(dǎo)率就會(huì)成千上萬倍地增長(zhǎng)。，它的電導(dǎo)

3、率就會(huì)成千上萬倍地增長(zhǎng)。 半導(dǎo)體與三極管 原子的組成：原子的組成： 帶正電的原子核；若干個(gè)圍繞原子核運(yùn)動(dòng)的帶帶正電的原子核；若干個(gè)圍繞原子核運(yùn)動(dòng)的帶 負(fù)電的電子；負(fù)電的電子； 且整個(gè)原子呈電中性。且整個(gè)原子呈電中性。 15.1.1 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體就是完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的就是完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的 半導(dǎo)體，半導(dǎo)體。半導(dǎo)體，半導(dǎo)體。 半導(dǎo)體器件的材料：半導(dǎo)體器件的材料： 硅（硅（Silicon-Si）：四價(jià)元素，硅的原子序數(shù)是）：四價(jià)元素，硅的原子序數(shù)是14 ，外層有，外層有4個(gè)電子。個(gè)電子。 鍺（鍺（Germanium-Ge）：也是四價(jià)元素，鍺的原）：也是四

4、價(jià)元素，鍺的原 子序數(shù)是子序數(shù)是32，外層也是，外層也是4個(gè)電子個(gè)電子 半導(dǎo)體與三極管 應(yīng)用最多的本征半應(yīng)用最多的本征半 導(dǎo)體為導(dǎo)體為鍺鍺和和硅硅，它們，它們 各有四個(gè)價(jià)電子，都各有四個(gè)價(jià)電子，都 是四價(jià)元素是四價(jià)元素. . 硅的原子結(jié)構(gòu)硅的原子結(jié)構(gòu) 半導(dǎo)體與三極管 純凈的半導(dǎo)體其所有的原子基 本上整齊排列，形成晶體結(jié)構(gòu)， 所以半導(dǎo)體也稱為晶體 晶體管名稱的由來 本征半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)中的本征半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)中的共價(jià)健共價(jià)健結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) SiSi SiSi 共價(jià)鍵共價(jià)鍵 價(jià)電子價(jià)電子 共價(jià)?。汗矁r(jià)?。河上噜弮蓚€(gè)原子各拿出一個(gè)價(jià)電由相鄰兩個(gè)原子各拿出一個(gè)價(jià)電 子組成價(jià)電子對(duì)所構(gòu)成的聯(lián)系。子組成價(jià)電子對(duì)所構(gòu)

5、成的聯(lián)系。 半導(dǎo)體與三極管 共價(jià)鍵中的電子共價(jià)鍵中的電子 在在獲得一定能量獲得一定能量 后后 ，即可，即可 掙脫原子核的束掙脫原子核的束 縛，成為縛，成為自由電自由電 子子 同時(shí)在共價(jià)鍵中同時(shí)在共價(jià)鍵中 留下一個(gè)留下一個(gè)空穴空穴 。 空穴空穴 SiSi SiSi 自由自由 電子電子 半導(dǎo)體與三極管 SiSi SiSi 自由 電子 空穴 熱激發(fā)與復(fù)合現(xiàn)象熱激發(fā)與復(fù)合現(xiàn)象 由于受熱或光照產(chǎn)由于受熱或光照產(chǎn) 生自由電子和空穴生自由電子和空穴 的現(xiàn)象的現(xiàn)象-熱激發(fā)熱激發(fā) （或稱為本征激發(fā)）（或稱為本征激發(fā)） 自由電子在運(yùn)動(dòng)中自由電子在運(yùn)動(dòng)中 遇到空穴后，兩者遇到空穴后，兩者 同時(shí)消失，稱為同時(shí)消失，稱

6、為復(fù)復(fù) 合現(xiàn)象合現(xiàn)象 溫度一定時(shí)，本征半導(dǎo)體中的自由電子溫度一定時(shí)，本征半導(dǎo)體中的自由電子空穴對(duì)的數(shù)目空穴對(duì)的數(shù)目 基本不變。溫度愈高，自由電子基本不變。溫度愈高，自由電子空穴對(duì)數(shù)目越多空穴對(duì)數(shù)目越多。 半導(dǎo)體與三極管 當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上 外電壓時(shí)，自由電外電壓時(shí)，自由電 子作定向運(yùn)動(dòng)形成子作定向運(yùn)動(dòng)形成 電子電流；電子電流； 而空穴而空穴 半導(dǎo)體導(dǎo)電方式半導(dǎo)體導(dǎo)電方式 在半導(dǎo)體中，在半導(dǎo)體中，同時(shí)同時(shí) 存在著電子導(dǎo)電和存在著電子導(dǎo)電和 空穴導(dǎo)電空穴導(dǎo)電，這是半，這是半 導(dǎo)體導(dǎo)電方式的最導(dǎo)體導(dǎo)電方式的最 大特點(diǎn)，也是半導(dǎo)大特點(diǎn)，也是半導(dǎo) 體和金屬在導(dǎo)電原體和金屬在導(dǎo)電原 理上的本

7、質(zhì)差別。理上的本質(zhì)差別。 載流子載流子 自由電子和空自由電子和空 穴穴 因?yàn)?，溫度愈高，因?yàn)?，溫度愈高?載流子數(shù)目愈多，載流子數(shù)目愈多， 導(dǎo)電性能也就愈好，導(dǎo)電性能也就愈好， 所以，溫度對(duì)半導(dǎo)所以，溫度對(duì)半導(dǎo) 體器件性能的影響體器件性能的影響 很大。很大。 SiSi SiSi 價(jià)電價(jià)電 子子 空穴空穴 半導(dǎo)體與三極管 l半導(dǎo)體由于熱激發(fā)而不斷產(chǎn)生電子空穴半導(dǎo)體由于熱激發(fā)而不斷產(chǎn)生電子空穴 對(duì)，那么，電子空穴對(duì)是否會(huì)越來越多，對(duì)，那么，電子空穴對(duì)是否會(huì)越來越多， 電子和空穴濃度是否會(huì)越來越大呢？電子和空穴濃度是否會(huì)越來越大呢？ l實(shí)驗(yàn)表明，實(shí)驗(yàn)表明，在一定的溫度下，電子濃度在一定的溫度下，電子

8、濃度 和空穴濃度都保持一個(gè)定值和空穴濃度都保持一個(gè)定值。 l半導(dǎo)體中存在半導(dǎo)體中存在 載流子的產(chǎn)生過程載流子的產(chǎn)生過程 載流子的復(fù)合過程載流子的復(fù)合過程 半導(dǎo)體與三極管 綜上所述：綜上所述： (1)(1)半導(dǎo)體中有兩種載流子：自由電子和空半導(dǎo)體中有兩種載流子：自由電子和空 穴，電子帶負(fù)電，空穴帶正電。穴，電子帶負(fù)電，空穴帶正電。 (2)(2)本征半導(dǎo)體中，電子和空穴總是成對(duì)地本征半導(dǎo)體中，電子和空穴總是成對(duì)地 產(chǎn)生。產(chǎn)生。 (3)(3)半導(dǎo)體中，同時(shí)存在載流子的產(chǎn)生和復(fù)半導(dǎo)體中，同時(shí)存在載流子的產(chǎn)生和復(fù) 合過程。合過程。 半導(dǎo)體與三極管 半導(dǎo)體與三極管 l本征半導(dǎo)體的物理性質(zhì)：純凈的半導(dǎo)體中摻

9、本征半導(dǎo)體的物理性質(zhì)：純凈的半導(dǎo)體中摻 入微量元素，導(dǎo)電能力顯著提高。入微量元素，導(dǎo)電能力顯著提高。 l本征半導(dǎo)體的電導(dǎo)率很小，而且受溫度和光本征半導(dǎo)體的電導(dǎo)率很小，而且受溫度和光 照等條件影響甚大，不能直接用來制造半導(dǎo)體照等條件影響甚大，不能直接用來制造半導(dǎo)體 器件。器件。 l摻入的微量元素?fù)饺氲奈⒘吭亍半s質(zhì)雜質(zhì)”。 l摻入了摻入了“雜質(zhì)雜質(zhì)”的半導(dǎo)體稱為的半導(dǎo)體稱為“雜質(zhì)雜質(zhì)”半導(dǎo)半導(dǎo) 體體。 15.1.2 N型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 半導(dǎo)體與三極管 N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 在硅或鍺的晶體中摻在硅或鍺的晶體中摻 入微量的磷（或其它入微量的磷（或其它 五價(jià)元素）。五價(jià)元素）。 自

10、由電子是多數(shù)載自由電子是多數(shù)載 流子，空穴是少數(shù)流子，空穴是少數(shù) 載流子。載流子。 電子型半導(dǎo)體電子型半導(dǎo)體 或或N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 SiSi P+Si 多余多余 電子電子 半導(dǎo)體與三極管 P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 在硅或鍺晶體中在硅或鍺晶體中 摻入硼（或其它摻入硼（或其它 三價(jià)元素）。三價(jià)元素）。 空穴是多數(shù)載流空穴是多數(shù)載流 子，自由電子是子，自由電子是 少數(shù)載流子。少數(shù)載流子。 空穴型半導(dǎo)體空穴型半導(dǎo)體 或或P型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。 SiSi B-Si 空穴空穴 半導(dǎo)體與三極管 不論不論N型半導(dǎo)體還是型半導(dǎo)體還是P型型 半導(dǎo)體，雖然它們都有一種半導(dǎo)體，雖然它們都有一種 載流子占多數(shù)，但是整個(gè)晶載

11、流子占多數(shù)，但是整個(gè)晶 體仍然是體仍然是不帶電不帶電的。的。 半導(dǎo)體與三極管 綜上所述：綜上所述： l(1)本征半導(dǎo)體中加入五價(jià)雜質(zhì)元素，便形成本征半導(dǎo)體中加入五價(jià)雜質(zhì)元素，便形成N 型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體中，電子是多數(shù)載流子，型半導(dǎo)體中，電子是多數(shù)載流子， 空穴是少數(shù)載流子，此外還有不參加導(dǎo)電的正離空穴是少數(shù)載流子，此外還有不參加導(dǎo)電的正離 子。子。 l(2)本征半導(dǎo)體中加入三價(jià)雜質(zhì)元素，便形成本征半導(dǎo)體中加入三價(jià)雜質(zhì)元素，便形成P 型半導(dǎo)體。其中空穴是多數(shù)載流子，電子是少數(shù)型半導(dǎo)體。其中空穴是多數(shù)載流子，電子是少數(shù) 載流子，此外還有不參加導(dǎo)電的負(fù)離子。載流子，此外還有不參加導(dǎo)電的負(fù)

12、離子。 l(3)雜質(zhì)半導(dǎo)體中，多子濃度決定于雜質(zhì)濃度，雜質(zhì)半導(dǎo)體中，多子濃度決定于雜質(zhì)濃度， 少子由本征激發(fā)產(chǎn)生，其濃度與溫度有關(guān)少子由本征激發(fā)產(chǎn)生，其濃度與溫度有關(guān) 半導(dǎo)體與三極管 15.2 PN結(jié)結(jié) lPN結(jié)：結(jié)： 是指在是指在P型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的交界處形型半導(dǎo)體的交界處形 成的空間電荷區(qū)。成的空間電荷區(qū)。 lPN結(jié)是構(gòu)成多種半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。結(jié)是構(gòu)成多種半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。 二極管的核心是一個(gè)二極管的核心是一個(gè)PN結(jié)；三極管中結(jié)；三極管中 包含了兩個(gè)包含了兩個(gè)PN結(jié)。結(jié)。 半導(dǎo)體與三極管 15.2.1 PN結(jié)的形成結(jié)的形成 l有電場(chǎng)力作用時(shí)，電子和空穴便產(chǎn)生定向運(yùn)有電場(chǎng)力作用

13、時(shí)，電子和空穴便產(chǎn)生定向運(yùn) 動(dòng)，稱為動(dòng)，稱為漂移運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)（Drift Movement）。）。 l由于濃度差而引起的定向運(yùn)動(dòng)稱為由于濃度差而引起的定向運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) （Diffusion Movement）。）。 半導(dǎo)體與三極管 自由電子自由電子 P N 空穴空穴 半導(dǎo)體與三極管 PN結(jié)結(jié)是由擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的是由擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的 自由電子自由電子 PN 空間電荷區(qū)空間電荷區(qū) 內(nèi)電場(chǎng)方向內(nèi)電場(chǎng)方向 空穴空穴 半導(dǎo)體與三極管 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平衡擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平衡 擴(kuò)散強(qiáng)擴(kuò)散強(qiáng)漂移運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)漂移運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng) 兩者平衡兩者平衡 PNPN結(jié)寬度基本穩(wěn)定結(jié)寬度基

14、本穩(wěn)定 外加外加 電壓電壓 平衡平衡 破壞破壞 擴(kuò)散強(qiáng)擴(kuò)散強(qiáng) 漂移強(qiáng)漂移強(qiáng) PN結(jié)導(dǎo)通結(jié)導(dǎo)通 PN結(jié)截止結(jié)截止 半導(dǎo)體與三極管 多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng) 少子的漂移運(yùn)動(dòng)少子的漂移運(yùn)動(dòng) 濃度差濃度差 擴(kuò)散的結(jié)果使空擴(kuò)散的結(jié)果使空 間電荷區(qū)變寬。間電荷區(qū)變寬。 空間電荷區(qū)也稱空間電荷區(qū)也稱 PN 結(jié)結(jié) + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 形成空間電荷區(qū)形成空間電荷區(qū) 半導(dǎo)體與三極管 1. 外加正向電壓使外加正向電壓使PN結(jié)導(dǎo)通結(jié)導(dǎo)通 PN結(jié)呈現(xiàn)低阻導(dǎo)通狀態(tài)，通過結(jié)呈現(xiàn)低阻導(dǎo)通狀態(tài)，通過PN結(jié)的電流基結(jié)的電流基 本是多子的

15、擴(kuò)散電流本是多子的擴(kuò)散電流正向電流正向電流 + 變窄變窄 PN 內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng) 方向方向 外電場(chǎng)方向外電場(chǎng)方向 R I 15.2.2 PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?P接正、接正、N接負(fù)接負(fù) 半導(dǎo)體與三極管 2.2.外加反向電壓使外加反向電壓使PNPN結(jié)截止結(jié)截止 PN結(jié)呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，通過結(jié)呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，通過PN結(jié)的電流是少子的漂移結(jié)的電流是少子的漂移 電流電流 -反向電流反向電流 特點(diǎn)特點(diǎn): 受溫度影響大受溫度影響大, 原因原因: 反向電流是靠熱激發(fā)產(chǎn)生的少子形成的反向電流是靠熱激發(fā)產(chǎn)生的少子形成的 + - 變變 寬寬 PN 內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng) 方向方向 外電場(chǎng)方向外電場(chǎng)方向 R I=0 內(nèi)電場(chǎng)被

16、加強(qiáng)，內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)， 少子的漂移加少子的漂移加 強(qiáng)，由于少子強(qiáng)，由于少子 數(shù)量很少，形數(shù)量很少，形 成很小的反向成很小的反向 電流。電流。 半導(dǎo)體與三極管 結(jié)結(jié) 論論 PNPN結(jié)具有單向?qū)щ娦越Y(jié)具有單向?qū)щ娦?（1） PN結(jié)加正向電壓時(shí)，處在導(dǎo)通狀態(tài)，結(jié)電結(jié)加正向電壓時(shí)，處在導(dǎo)通狀態(tài)，結(jié)電 阻很低，正向電流較大。阻很低，正向電流較大。 （2）PN結(jié)加反向電壓時(shí)，處在截止?fàn)顟B(tài)，結(jié)電阻結(jié)加反向電壓時(shí)，處在截止?fàn)顟B(tài)，結(jié)電阻 很高，反向電流很小。很高，反向電流很小。 半導(dǎo)體與三極管 15.3 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 15.3.1 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 15.3.2 伏安特性伏安特性 15.3.3 二極管

17、的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù) 15.3.4 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 15.3.1 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) PN結(jié)結(jié) 陰極引線陰極引線 鋁合金小球鋁合金小球 金銻合金金銻合金 底座底座 N N型硅型硅 陽極引線陽極引線 面接觸型面接觸型 引線引線 外殼外殼觸絲觸絲N N型鍺片型鍺片 點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型 表示符號(hào)表示符號(hào) 半導(dǎo)體與三極管 半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片 半導(dǎo)體與三極管 半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片 半導(dǎo)體與三極管 15.3.2 伏安特性伏安特性 正向正向 O 0.4 0.8 U/U/V V I/mA 80 60 40 20 -50 -25 I/A -20 -40 反向反向 死區(qū)死區(qū) 電壓電壓

18、 擊穿擊穿 電壓電壓 半導(dǎo)體二半導(dǎo)體二 極管的伏安極管的伏安 特性是非線特性是非線 性的。性的。 半導(dǎo)體與三極管 正向正向 O 0.4 0.8 U/V I/mA 80 60 40 20 -50 -25 I/A -20 -40 反向反向 死區(qū)死區(qū) 電壓電壓 擊穿擊穿 電壓電壓 死區(qū)電壓：死區(qū)電壓： 硅管：硅管：0.5伏左右，鍺伏左右，鍺 管：管： 0.1伏左右。伏左右。 正向壓降：正向壓降： 硅管：硅管：0.60.7伏左右，伏左右， 鍺管：鍺管： 0.2 0.3伏。伏。 1.1.正向特性正向特性 半導(dǎo)體與三極管 反向電流：很小。反向電流：很小。 硅管硅管 0.1微安微安 鍺管鍺管 幾十個(gè)微安幾十

19、個(gè)微安 反向擊穿電壓反向擊穿電壓U（BR）: 幾十伏以上。幾十伏以上。 2.2.反向特性反向特性 正向正向 O 0.4 0.8 U/V I/mA 80 60 40 20 -50 -25 I/A -20 -40 反向反向 死區(qū)死區(qū) 電壓電壓 擊穿擊穿 電壓電壓 半導(dǎo)體與三極管 15.3.3 主要參數(shù)主要參數(shù) 1.1.最大整流電流最大整流電流IOM： 二極管長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)，允許流過的最大正向平二極管長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)，允許流過的最大正向平 均電流。均電流。 2. 反向工作峰值電壓反向工作峰值電壓URWM: 保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓。保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓。 3.3.反向峰值電

20、流反向峰值電流IRM: 二極管上加反向工作峰值電壓時(shí)的反向電流值。二極管上加反向工作峰值電壓時(shí)的反向電流值。 半導(dǎo)體與三極管 主要利用二極管的單向?qū)щ娦?。可用于主要利用二極管的單向?qū)щ娦??？捎糜谡?、檢波、整流、檢波、 限幅、元件保護(hù)以及在數(shù)字電路中作為開關(guān)元件限幅、元件保護(hù)以及在數(shù)字電路中作為開關(guān)元件。 15.3.4 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 例例15.3.1 R和和C構(gòu)成一微分電路。畫出輸出電壓構(gòu)成一微分電路。畫出輸出電壓 的波的波 形。形。 設(shè)設(shè) 0 u 0)0( C u + + + + - - - - u1 uR u0 C R RL D u1 U t uR u0 t t 半導(dǎo)體與三極管 例例1

21、5.3.2: 圖中電路，輸入端圖中電路，輸入端A的電位的電位VA=+3V，B 的電位的電位VB=0V，求輸出端，求輸出端Y的電位的電位VY。電阻。電阻R接接 負(fù)電源負(fù)電源-12V。 -12V A B +3V 0VDB DA Y 解：解： DA優(yōu)先導(dǎo)通，優(yōu)先導(dǎo)通， DA導(dǎo)通導(dǎo)通 后，后， DB上加的是反向上加的是反向 電壓，因而截止。電壓，因而截止。 VY=+2.7V DA起鉗位作用，起鉗位作用， DB起隔離作用。起隔離作用。 半導(dǎo)體與三極管 15.4 15.4 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管 一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管。一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管。 它在電路中與適當(dāng)數(shù)值的電阻配合后能起它在電路中與適

22、當(dāng)數(shù)值的電阻配合后能起 穩(wěn)定電壓的作用。穩(wěn)定電壓的作用。 穩(wěn)壓二極管亦稱齊納二極管穩(wěn)壓二極管亦稱齊納二極管(Zener Diodes)，與一般二極管不同之處是它正常，與一般二極管不同之處是它正常 工作在工作在PN結(jié)的反向擊穿區(qū)。因其具有穩(wěn)定結(jié)的反向擊穿區(qū)。因其具有穩(wěn)定 電壓作用，故稱為穩(wěn)壓管（電壓作用，故稱為穩(wěn)壓管（Voltage Regulators）。）。 1.1.穩(wěn)壓管表示符號(hào)：穩(wěn)壓管表示符號(hào)： 半導(dǎo)體與三極管 正向正向 + - 反向反向 + - IZ UZ 2.2.穩(wěn)壓管的伏安特性：穩(wěn)壓管的伏安特性： 3.3.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓原理：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓原理： 穩(wěn)壓管工作于反穩(wěn)壓管工作于反 向擊穿區(qū)向擊

23、穿區(qū)。穩(wěn)壓管。穩(wěn)壓管 擊穿時(shí)，電流雖然擊穿時(shí)，電流雖然 在很大范圍內(nèi)變化，在很大范圍內(nèi)變化， 但穩(wěn)壓管兩端的電但穩(wěn)壓管兩端的電 壓變化很小。利用壓變化很小。利用 這一特性，穩(wěn)壓管這一特性，穩(wěn)壓管 在電路中能起穩(wěn)壓在電路中能起穩(wěn)壓 作用。作用。 穩(wěn)壓管的反向特性曲線比較陡。穩(wěn)壓管的反向特性曲線比較陡。 反向擊穿反向擊穿 是可逆的。是可逆的。 U/V I/mA 0 IZ IZM UZ 半導(dǎo)體與三極管 4 4 主要參數(shù)主要參數(shù) （2 2）電壓溫度系數(shù)）電壓溫度系數(shù) U （1 1）穩(wěn)定電壓）穩(wěn)定電壓 UZ 穩(wěn)壓管在穩(wěn)壓管在反向擊穿后穩(wěn)定工作電壓值。反向擊穿后穩(wěn)定工作電壓值。 說明穩(wěn)壓管受溫度變化影響的

24、系數(shù)說明穩(wěn)壓管受溫度變化影響的系數(shù) （3 3）動(dòng)態(tài)電阻）動(dòng)態(tài)電阻rZ 穩(wěn)壓管端電壓的變化量與相應(yīng)的電流變化量的比值穩(wěn)壓管端電壓的變化量與相應(yīng)的電流變化量的比值 半導(dǎo)體與三極管 管子不致發(fā)生熱擊穿的最大功率損耗。管子不致發(fā)生熱擊穿的最大功率損耗。 PZM=UZIZM （5 5）最大允許耗散功率）最大允許耗散功率 PZM l是穩(wěn)壓管工作時(shí)的參考電流數(shù)值。是穩(wěn)壓管工作時(shí)的參考電流數(shù)值。 l工作電流若小于穩(wěn)定電流工作電流若小于穩(wěn)定電流I IZ Z，穩(wěn)壓性能較差；，穩(wěn)壓性能較差； l工作電流若大于穩(wěn)定電流，穩(wěn)壓性能較好，工作電流若大于穩(wěn)定電流，穩(wěn)壓性能較好， 但是要注意管子的功率損耗不要超出允許值。但是

25、要注意管子的功率損耗不要超出允許值。 （4 4）穩(wěn)定電流）穩(wěn)定電流IZ 最大穩(wěn)定電流最大穩(wěn)定電流IZM:穩(wěn)壓管正常工作時(shí)允許通過的最穩(wěn)壓管正常工作時(shí)允許通過的最 大反向電流。大反向電流。 半導(dǎo)體與三極管 + _ U U0UZ R 例題例題穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用 當(dāng)當(dāng)UUZ大于時(shí)大于時(shí),穩(wěn)壓管擊穿穩(wěn)壓管擊穿 R UU I Z Z 此時(shí)此時(shí) 選選R，使，使IZIZM 半導(dǎo)體與三極管 15.5.1 15.5.1 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 15.5.2 15.5.2 電流分配和放大原理電流分配和放大原理 15.5.3 15.5.3 特性曲線特性曲線 15.5.4 15.5.4 主要參數(shù)主要參數(shù) 15

26、.5 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管 15.5.1 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 平面型平面型 合金型合金型 NPN（3D系列系列） PNP（3A系列）系列） 半導(dǎo)體與三極管 半導(dǎo)體三極管圖片 半導(dǎo)體與三極管 15.5.1 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié) B NNP 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū) 基區(qū)基區(qū) 集電區(qū)集電區(qū) EC N N P B E C C E B 半導(dǎo)體與三極管 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié) B PPN 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū) 基區(qū)基區(qū) 集電區(qū)集電區(qū) EC P P N B E C C E B 半導(dǎo)體與三極管 15.5.2 電流分配和放大原理電流分配和放大原理 A mA mA IB IC IE RB EC

27、+ + _ _ EB B C E 3DG6 共發(fā)射極接法共發(fā)射極接法 基極電路基極電路 ( (輸入回路輸入回路) ) 集電極電路集電極電路 ( (輸出回路輸出回路) ) 發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端 半導(dǎo)體與三極管 晶體管電流測(cè)量數(shù)據(jù)晶體管電流測(cè)量數(shù)據(jù) IB/mA 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 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 由此實(shí)驗(yàn)及測(cè)量結(jié)果可得出如下結(jié)論：由此實(shí)驗(yàn)及測(cè)量結(jié)果可得出如下結(jié)論： （1） IE=IC+I

28、B 符合基爾霍夫電流定律。符合基爾霍夫電流定律。 （2） IE和和IC比比IB 大的多。大的多。 （3）當(dāng)）當(dāng)IB=0（將基極開路）時(shí)，（將基極開路）時(shí)，IE=ICEO，ICEO0, UBC0, UBC = UBE - UCE, UBE1 半導(dǎo)體與三極管 UCE增加，特性曲線右移。增加，特性曲線右移。 UCE1V以后，特性曲線幾乎重合。以后，特性曲線幾乎重合。 與二極管的伏安特性相似與二極管的伏安特性相似 輸入特性有以下幾個(gè)特點(diǎn)：輸入特性有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 半導(dǎo)體與三極管 2. 輸出特性曲線輸出特性曲線 CICEC B | )U(I f 晶體管的輸晶體管的輸 出特性曲線出特性曲線 是一組曲線。是

29、一組曲線。 UCE/V 1 3 4 36912 IC/mA100 80 60 40 20A IB=0 0 2 半導(dǎo)體與三極管 晶體管的輸出特性曲線分為三個(gè)工作區(qū)晶體管的輸出特性曲線分為三個(gè)工作區(qū)： （1）放大區(qū)）放大區(qū) （2）截止區(qū)）截止區(qū) （3）飽和區(qū)）飽和區(qū) （1）放大區(qū)（線性區(qū)）放大區(qū)（線性區(qū)）具有恒流特性具有恒流特性 1 3 2 4 36912 IC/m A 100 80 60 40 20A IB=0 0 放大區(qū)放大區(qū) UCE/ V 輸出特性曲線的近似水平部分。輸出特性曲線的近似水平部分。 B _ C II 發(fā)射結(jié)處發(fā)射結(jié)處 于正向偏于正向偏 置；集電置；集電 結(jié)處于反結(jié)處于反 向偏置

30、向偏置 半導(dǎo)體與三極管 （2）截止區(qū)）截止區(qū) IB=0曲線以下的區(qū)域?yàn)榻刂箙^(qū)曲線以下的區(qū)域?yàn)榻刂箙^(qū)IB=0 時(shí)時(shí)，IC=ICEO0.001mA 對(duì)對(duì)NPN型硅管而言，當(dāng)型硅管而言，當(dāng)UBE0.5V時(shí)，即已開始截止，時(shí)，即已開始截止， 為了截止可靠，常使為了截止可靠，常使UBE小于等于零小于等于零。 1 3 2 4 36912 IC/mA100 80 60 40 20A IB=0 0 截止區(qū)截止區(qū) UCE/V 在截止區(qū)發(fā)射結(jié)在截止區(qū)發(fā)射結(jié) 處于反向偏置，處于反向偏置， 集電結(jié)處于反向集電結(jié)處于反向 偏置，晶體管工偏置，晶體管工 作于截止?fàn)顟B(tài)。作于截止?fàn)顟B(tài)。 半導(dǎo)體與三極管 （3）飽和區(qū)）飽和區(qū)

31、當(dāng)當(dāng)UCEUBE時(shí)，集電結(jié)處于正向偏置，晶體管工作處于時(shí)，集電結(jié)處于正向偏置，晶體管工作處于 飽和狀態(tài)。飽和狀態(tài)。 在飽和區(qū)，在飽和區(qū)，IB的變化對(duì)的變化對(duì)IC的影響較小，兩者不成比例的影響較小，兩者不成比例 1 3 4 36912 IC/mA100 80 60 40 20A IB=0 0 2 飽和區(qū)飽和區(qū) UCE/V 在飽和區(qū)，在飽和區(qū)， 發(fā)射結(jié)處于發(fā)射結(jié)處于 正向偏置，正向偏置， 集電結(jié)也處集電結(jié)也處 于正于正偏。偏。 半導(dǎo)體與三極管 15.5.4 主要參數(shù)主要參數(shù) 1.電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) , _ _ ：靜態(tài)電流（直流）放大系數(shù)：靜態(tài)電流（直流）放大系數(shù) B C CBOB CBOC BE CE _ I I II II I I ：動(dòng)態(tài)電流（交流）放大系數(shù)：動(dòng)態(tài)電流（交流）放大系數(shù) B C I I 注意：注意： , _ 兩者的含義是不同的，但在特性曲線近于平行兩者的含義是不同的，但在特性曲線近于平行 等距并且等距并且ICEO較小的情況下，兩者數(shù)值較為接較小的情況下，兩者數(shù)值較為接 近。在估算時(shí)，常用近。在估算時(shí)，常用 _ 近似關(guān)系近似關(guān)系 （1） （2） 對(duì)于同一型號(hào)的晶體管，對(duì)于同一型號(hào)的晶體管，值有差別，常用晶體管的值有差別，常用晶體管的 值在值在20-100之間。之間。 半導(dǎo)體與三極管 2. 集集基極反向截止電流基極反向截止電流ICBO IC