第1章常用半導(dǎo)體器件1

1、第第1章章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 v補(bǔ)充補(bǔ)充: 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 v1.1 二極管二極管 v1.2 晶體管晶體管v1.3 場效應(yīng)晶體管場效應(yīng)晶體管 第第1章章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 補(bǔ)充：補(bǔ)充： 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 物體根據(jù)導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱可分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和物體根據(jù)導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱可分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體三大類。絕緣體三大類。 凡容易導(dǎo)電的物質(zhì)（如金、銀、銅、鋁、鐵等金凡容易導(dǎo)電的物質(zhì)（如金、銀、銅、鋁、鐵等金屬物質(zhì)）稱為屬物質(zhì)）稱為導(dǎo)體導(dǎo)體； 不容易導(dǎo)電的物質(zhì)（如玻璃、橡膠、塑料、陶瓷不容易導(dǎo)電的物質(zhì)（如玻璃、橡膠、塑料、陶瓷等）稱為等）稱為絕緣

2、體絕緣體； 導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)（如硅、導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)（如硅、鍺、硒等）稱為鍺、硒等）稱為半導(dǎo)體半導(dǎo)體。 半導(dǎo)體之所以得到廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)樗哂袩崦粜?、光敏性、摻雜性等特殊性能。 第第1 1章章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 1. 熱敏性熱敏性 所謂熱敏性就是半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力隨著溫度的升所謂熱敏性就是半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力隨著溫度的升高而迅速變化。高而迅速變化。 半導(dǎo)體的電阻率對溫度的變化十分敏感。 例如純凈的鍺從20 升高到30時(shí)， 它的電阻率幾乎減小為原來的1/2。 第第1 1章章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 2. 光敏性光敏性 半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力隨光照的變化

3、有顯著改變的特半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力隨光照的變化有顯著改變的特性叫做光敏性。性叫做光敏性。 一種硫化鎘薄膜，在暗處其電阻為幾十兆歐姆， 受光照后，電阻可以下降到幾十千歐姆，只有原來的1%。 自動控制中用的光電二極管和光敏電阻，就是利用光敏特性制成的。 而金屬導(dǎo)體在陽光下或在暗處， 其電阻率一般沒有什么變化。 第第1 1章章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 3. 雜敏性雜敏性 所謂雜敏性就是半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力因摻入適量雜所謂雜敏性就是半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力因摻入適量雜質(zhì)而發(fā)生很大的變化。質(zhì)而發(fā)生很大的變化。 在半導(dǎo)體硅中， 只要摻入億分之一的硼， 電阻率就會下降到原來的幾萬分之一。 利用這一特性， 可以制造出不

4、同性能、 不同用途的半導(dǎo)體器件。 而金屬導(dǎo)體即使摻入千分之一的雜質(zhì)， 對其電阻率也幾乎沒有什么影響。 半導(dǎo)體之所以具有上述特性， 根本原因在于其特殊的原子結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電機(jī)理。 第第1 1章章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 一、本征半導(dǎo)體一、本征半導(dǎo)體 本征半導(dǎo)體是一種純凈的半導(dǎo)體晶體。本征半導(dǎo)體是一種純凈的半導(dǎo)體晶體。 常用的半導(dǎo)體材料是單晶硅（Si）和單晶鍺（Ge）。 半導(dǎo)體硅和鍺都是4價(jià)元素，其原子結(jié)構(gòu)如圖1.1(a),(b)所示。 4慣性核價(jià)電子Ge32Si14原子核電子軌道價(jià)電子(a)(b)(c) 圖1.1半導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu)示意圖 （a）硅原子；（b）鍺原子；（c）簡化模型 第第1 1章章

5、常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 本征半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.2所示。各原子間整齊而有規(guī)則地排列著，使每個(gè)原子的4個(gè)價(jià)電子不僅受所屬原子核的吸引，而且還受相鄰4個(gè)原子核的吸引，每一個(gè)價(jià)電子都為相鄰原子核所共用，形成了穩(wěn)定的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。每個(gè)原子核最外層等效有8個(gè)價(jià)電子，由于價(jià)電子不易掙脫原子核束縛而成為自由電子，因此，本征半導(dǎo)體導(dǎo)電能力較差本征半導(dǎo)體導(dǎo)電能力較差。4共價(jià)鍵44444444價(jià)電子 圖1.2 單晶硅的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)第第1章章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 但是，如果能從外界獲得一定的能量（如光照、溫升等），有些價(jià)電子就會掙脫共價(jià)鍵的束縛而成為自由電子，在共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位，稱為“空穴”

6、。 空穴的出現(xiàn)使相鄰原子的價(jià)電子離開它所在的共價(jià)鍵來填補(bǔ)這個(gè)空穴，同時(shí)，這個(gè)共價(jià)鍵又產(chǎn)生了一個(gè)新的空穴。這個(gè)空穴也會被相鄰的價(jià)電子填補(bǔ)而產(chǎn)生新的空穴。 這種電子填補(bǔ)空穴的運(yùn)動相當(dāng)于帶正電荷的空穴帶正電荷的空穴在運(yùn)動，并把把空穴看成一種帶正電荷的載流空穴看成一種帶正電荷的載流子。 空穴越多，半導(dǎo)體的載流子數(shù)目就越多空穴越多，半導(dǎo)體的載流子數(shù)目就越多，因此因此形成的電流就越大。形成的電流就越大。4共價(jià)鍵44444444價(jià)電子第第1章章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 在本征半導(dǎo)體中，空穴與電子是成對出現(xiàn)的，稱為電子空穴對。其自由電子和空穴數(shù)目總是相等的。 本征半導(dǎo)體在溫度升高時(shí)產(chǎn)生電子本征半導(dǎo)體在溫

7、度升高時(shí)產(chǎn)生電子空穴對的現(xiàn)空穴對的現(xiàn)象稱為象稱為本征激發(fā)本征激發(fā)。 溫度越高，產(chǎn)生的電子空穴對數(shù)目就越多，這就是半導(dǎo)體的熱敏性。 在半導(dǎo)體中存在著自由電子和空穴兩種載流子半導(dǎo)體中存在著自由電子和空穴兩種載流子，而導(dǎo)體中只有自由電子導(dǎo)體中只有自由電子這一種載流子，這是半導(dǎo)體與導(dǎo)體的不同之處。 第第1章章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 二、雜質(zhì)半導(dǎo)體二、雜質(zhì)半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)元素，就會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著改變。根據(jù)摻入雜質(zhì)元素的性質(zhì)不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體可分為P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體兩大類。 1. P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 P型半導(dǎo)體是在本征半導(dǎo)體硅（或鍺）中摻入摻入微量微量的3價(jià)元素價(jià)

8、元素（如硼、銦等）而形成的。第第1章章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 圖1.3 P型半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu) 因雜質(zhì)原子只有雜質(zhì)原子只有3個(gè)價(jià)電子個(gè)價(jià)電子，它與周圍硅原子組成共價(jià)鍵時(shí)，缺少1個(gè)電子，因此在晶體中便產(chǎn)生一個(gè)晶體中便產(chǎn)生一個(gè)空穴空穴，當(dāng)相鄰共價(jià)鍵上的電子受熱激發(fā)獲得能量時(shí)，就有可能填補(bǔ)這個(gè)空穴，使硼原子成為不能移動的負(fù)離子，而原來硅原子的共價(jià)鍵因缺少了一個(gè)電子，便形成了空穴，使得整個(gè)半導(dǎo)體仍呈中性，如圖1.3所示。 在P型半導(dǎo)體中，原來的晶體仍會產(chǎn)生電子空穴對，由于雜質(zhì)的摻入，使得空穴數(shù)目空穴數(shù)目遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于自由電子數(shù)目自由電子數(shù)目，成為多數(shù)載流子(簡稱多子)，而自由電子則為少數(shù)載流子(

9、簡稱少子)。 因而P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體以以空穴導(dǎo)電空穴導(dǎo)電為主。為主。 第第1章章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 2. N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 N型半導(dǎo)體是在本征半導(dǎo)體硅中摻入微量摻入微量的5價(jià)元素（如磷、砷、鎵等）價(jià)元素（如磷、砷、鎵等）而形成的，雜質(zhì)原子有5個(gè)價(jià)電子與周圍硅原子結(jié)合成共價(jià)鍵時(shí)，多出1個(gè)價(jià)電子，這個(gè)多余的價(jià)電子易成為自由電子，如圖1.4所示。 綜上所述，在摻入雜質(zhì)后，載流子的數(shù)目都有相當(dāng)程度的增加。因而對半綜上所述，在摻入雜質(zhì)后，載流子的數(shù)目都有相當(dāng)程度的增加。因而對半導(dǎo)體導(dǎo)體摻雜摻雜是是改變半導(dǎo)體導(dǎo)電性能改變半導(dǎo)體導(dǎo)電性能的有效方法。的有效方法。4自由電子44454444施主原子

10、 圖1.4 N型半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)第第1章章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 PN結(jié)及其單向?qū)щ娦越Y(jié)及其單向?qū)щ娦?PN結(jié)的形成結(jié)的形成 多數(shù)載流子因濃度上的差異而形成的運(yùn)動稱為多數(shù)載流子因濃度上的差異而形成的運(yùn)動稱為擴(kuò)散運(yùn)動擴(kuò)散運(yùn)動，如下圖所示。如下圖所示。多子擴(kuò)散示意圖第第1章章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 由于空穴和自由電子均是帶電的粒子，所以擴(kuò)散的結(jié)果使由于空穴和自由電子均是帶電的粒子，所以擴(kuò)散的結(jié)果使P區(qū)和區(qū)和N區(qū)區(qū)原來的電中性被破壞，在交界面的兩側(cè)形成一個(gè)不能移動的帶異性電荷的離原來的電中性被破壞，在交界面的兩側(cè)形成一個(gè)不能移動的帶異性電荷的離子層，稱此離子層為空間電荷區(qū)，這就是所

11、謂的子層，稱此離子層為空間電荷區(qū)，這就是所謂的PN結(jié)，如圖所示。在空間結(jié)，如圖所示。在空間電荷區(qū)，多數(shù)載流子已經(jīng)擴(kuò)散到對方并復(fù)合掉了，或者說消耗盡了，因此又電荷區(qū)，多數(shù)載流子已經(jīng)擴(kuò)散到對方并復(fù)合掉了，或者說消耗盡了，因此又稱空間電荷區(qū)為耗盡層。稱空間電荷區(qū)為耗盡層。PN結(jié)的形成第第1章章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 空間電荷區(qū)出現(xiàn)后，因?yàn)檎?fù)電荷的作用，將產(chǎn)生一個(gè)從空間電荷區(qū)出現(xiàn)后，因?yàn)檎?fù)電荷的作用，將產(chǎn)生一個(gè)從N區(qū)指向區(qū)指向P區(qū)區(qū)的結(jié)內(nèi)電場。內(nèi)電場的方向，會對多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動起阻礙作用。同時(shí)，的結(jié)內(nèi)電場。內(nèi)電場的方向，會對多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動起阻礙作用。同時(shí)，內(nèi)電場則可推動少數(shù)載流子

12、（內(nèi)電場則可推動少數(shù)載流子（P區(qū)的自由電子和區(qū)的自由電子和N區(qū)的空穴）越過空間電荷區(qū)的空穴）越過空間電荷區(qū)，進(jìn)入對方。區(qū)，進(jìn)入對方。少數(shù)載流子少數(shù)載流子在內(nèi)電場作用下有規(guī)則的運(yùn)動稱為在內(nèi)電場作用下有規(guī)則的運(yùn)動稱為漂移運(yùn)動漂移運(yùn)動。漂漂移運(yùn)動和擴(kuò)散運(yùn)動的方向相反。移運(yùn)動和擴(kuò)散運(yùn)動的方向相反。無外加電場時(shí)，通過無外加電場時(shí)，通過PN結(jié)的擴(kuò)散電流等于結(jié)的擴(kuò)散電流等于漂移電流，漂移電流，PN結(jié)中無電流流過，結(jié)中無電流流過，PN結(jié)的寬度保持一定而處于穩(wěn)定狀態(tài)。結(jié)的寬度保持一定而處于穩(wěn)定狀態(tài)。 如果在如果在PN結(jié)兩端加上不同極性的電壓，結(jié)兩端加上不同極性的電壓，PN結(jié)會呈現(xiàn)出不同的導(dǎo)電性能。結(jié)會呈現(xiàn)出不同

13、的導(dǎo)電性能。第第1章章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 PN結(jié)結(jié)P端端接接高電位高電位，N端端接接低電位低電位，稱，稱PN結(jié)外加正向電壓，結(jié)外加正向電壓，又稱又稱PN結(jié)結(jié)正向偏置正向偏置，簡稱為正偏，此時(shí)結(jié)電場被削弱，形，簡稱為正偏，此時(shí)結(jié)電場被削弱，形成較大的正向電流，稱為正偏導(dǎo)通。如圖所示。成較大的正向電流，稱為正偏導(dǎo)通。如圖所示。 第第1章章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 PN結(jié)結(jié)P端端接接低電位低電位，N端端接接高電位高電位，稱，稱PN結(jié)外加反向電壓，結(jié)外加反向電壓，又稱又稱PN結(jié)結(jié)反向偏置反向偏置，簡稱為反偏，此時(shí)增強(qiáng)了結(jié)電場的作，簡稱為反偏，此時(shí)增強(qiáng)了結(jié)電場的作用，形成的反向電流極小

14、，如圖所示。用，形成的反向電流極小，如圖所示。 第第1章章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦裕篜N結(jié)結(jié)外加正向電外加正向電壓壓，PN結(jié)的電阻很小，正向電流大結(jié)的電阻很小，正向電流大，PN結(jié)結(jié)導(dǎo)通導(dǎo)通； 外加反向電壓外加反向電壓時(shí)，時(shí)，PN結(jié)的電阻很大，反結(jié)的電阻很大，反向電流很小，向電流很小，PN結(jié)結(jié)截止截止。 半導(dǎo)體器件是電子電路的核心元件，常用的半導(dǎo)體器件是電子電路的核心元件，常用的半導(dǎo)體器件主要有二極管、晶體管和場效應(yīng)管等。半導(dǎo)體器件主要有二極管、晶體管和場效應(yīng)管等。 了解它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，掌握它們的外部特性、了解它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，掌握它們的外部特性、主要參數(shù)指

15、標(biāo)以及正確的使用方法，是學(xué)習(xí)電子主要參數(shù)指標(biāo)以及正確的使用方法，是學(xué)習(xí)電子技術(shù)和分析電子電路的重要基礎(chǔ)。技術(shù)和分析電子電路的重要基礎(chǔ)。1.1 二極管二極管知識點(diǎn)知識點(diǎn) (1) 二極管的基本特性、主要參數(shù)以及基本應(yīng)用。二極管的基本特性、主要參數(shù)以及基本應(yīng)用。 (2) 穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管和光電二極管的特性及應(yīng)用。穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管和光電二極管的特性及應(yīng)用。技能點(diǎn)技能點(diǎn) (1)掌握二極管、穩(wěn)壓管的測試及選用方法。掌握二極管、穩(wěn)壓管的測試及選用方法。 (2)掌握發(fā)光二極管、光電二極管的測試方法。掌握發(fā)光二極管、光電二極管的測試方法。第第1章章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 1.1.1 二極管簡

16、介二極管簡介 1、二極管的結(jié)構(gòu)、符號、外形和類型、二極管的結(jié)構(gòu)、符號、外形和類型 二極管是由一個(gè)二極管是由一個(gè)PN結(jié)加上電極引線封裝而成。由結(jié)加上電極引線封裝而成。由P區(qū)引出區(qū)引出的電極的電極稱為稱為陽極或正極陽極或正極，由，由N區(qū)引出的電極區(qū)引出的電極稱為稱為陰極或負(fù)極陰極或負(fù)極。二。二極管的結(jié)構(gòu)、符號如圖極管的結(jié)構(gòu)、符號如圖1-1所示。所示。+陽極陰極VD圖圖1-1 二極管的結(jié)構(gòu)及符號二極管的結(jié)構(gòu)及符號 常見的二極管外形如圖常見的二極管外形如圖1-2a所示。除了在外殼上用二極管的所示。除了在外殼上用二極管的符號符號來標(biāo)識正、負(fù)電極外，有的二極管用來標(biāo)識正、負(fù)電極外，有的二極管用色環(huán)色環(huán)（或

17、色點(diǎn)）來標(biāo)（或色點(diǎn)）來標(biāo)識二極管的負(fù)極，大功率螺拴式二極管識二極管的負(fù)極，大功率螺拴式二極管帶螺紋的一端帶螺紋的一端則是負(fù)極。則是負(fù)極。 a )常見外形常見外形 b)點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型 c)面接觸型面接觸型圖圖1-2 二極管的外形和類型二極管的外形和類型 其中：點(diǎn)接觸型頻率特性好，適用于其中：點(diǎn)接觸型頻率特性好，適用于高頻工作高頻工作，面接觸型能通，面接觸型能通過較大的電流，適用于過較大的電流，適用于整流整流電路中。電路中。 2、二極管導(dǎo)電特性的演示、二極管導(dǎo)電特性的演示 在圖a中，電源的正極連接到二極管的正極，使二極管的正極電位正極電位高于高于負(fù)極電位負(fù)極電位（這種電壓偏置稱為正向偏置正向偏置

18、），指示燈亮，表明電路中通過較大的正向電流，二極管這種狀態(tài)稱為導(dǎo)通導(dǎo)通； 在圖b中，將二極管的極性對調(diào)，電源的正極連接到二極管的負(fù)極，使二極管的正極電位正極電位低于低于負(fù)極電位負(fù)極電位（這種電壓偏置稱為反向偏置反向偏置），此時(shí)指示燈滅，表明電路中無電流通過，二極管這種狀態(tài)稱為截止截止。+_+_LLUUCCCCVDVDa) 導(dǎo)通狀態(tài)導(dǎo)通狀態(tài) b) 截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài) 圖圖1-3 二極管導(dǎo)電特性的演示二極管導(dǎo)電特性的演示 由此可見：由此可見： 二極管的基本特性二極管的基本特性是是單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦裕赫蚱谜蚱脮r(shí)時(shí)導(dǎo)通導(dǎo)通，反向反向偏置偏置時(shí)時(shí)截止截止。 二極管符號的二極管符號的箭頭箭頭代表了

19、代表了正向電流正向電流的方向，外加電壓的方向的方向，外加電壓的方向與箭頭方向一致時(shí)二極管導(dǎo)通，反之則截止。與箭頭方向一致時(shí)二極管導(dǎo)通，反之則截止。 二極管的核心是一個(gè)二極管的核心是一個(gè)PN結(jié)，其單向?qū)щ娦允怯山Y(jié)，其單向?qū)щ娦允怯蒔N結(jié)的特性結(jié)的特性決定的。決定的。 1.1.2 二極管的特性和主要參數(shù)二極管的特性和主要參數(shù) 1、二極管的特性、二極管的特性 二極管的伏安特性是指二極管兩端電壓和流過二極管電流二極管的伏安特性是指二極管兩端電壓和流過二極管電流之間的關(guān)系之間的關(guān)系。圖圖1-4 二極管伏安特性曲線二極管伏安特性曲線 1）正向特性）正向特性 二極管正極接高電位，負(fù)極二極管正極接高電位，負(fù)極

20、接低電位，二極管為正向偏置接低電位，二極管為正向偏置（正偏）。（正偏）。 二極管的正偏時(shí)存在二極管的正偏時(shí)存在死區(qū)，相應(yīng)的電壓被稱為死區(qū)電死區(qū)，相應(yīng)的電壓被稱為死區(qū)電壓。死區(qū)電壓與環(huán)境溫度有關(guān)，壓。死區(qū)電壓與環(huán)境溫度有關(guān)，常溫下常溫下硅管的死區(qū)電壓硅管的死區(qū)電壓約為約為0.5V，鍺管鍺管的約為的約為0.1V。 當(dāng)正向電壓超過死區(qū)電壓后，二當(dāng)正向電壓超過死區(qū)電壓后，二極管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，正向電流迅極管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，正向電流迅速增大，二極管兩端的電壓的變速增大，二極管兩端的電壓的變化很小，正向?qū)妷航茷橐换苄。驅(qū)妷航茷橐粋€(gè)穩(wěn)定值，在工程估算中，通常個(gè)穩(wěn)定值，在工程估算中，通常取取硅管

21、的正向?qū)妷汗韫艿恼驅(qū)妷簽闉?.7V，鍺管鍺管的為的為0.3V。 2）反向特性）反向特性 二極管正極接低電位，負(fù)二極管正極接低電位，負(fù)極接高電位，二極管為反向偏置（反極接高電位，二極管為反向偏置（反偏）。偏）。 二極管反偏時(shí)存在一個(gè)很微弱的反向二極管反偏時(shí)存在一個(gè)很微弱的反向電流，其基本不隨反向電壓的增大而變電流，其基本不隨反向電壓的增大而變化，這個(gè)電流稱為反向飽和電流化，這個(gè)電流稱為反向飽和電流IR。反向反向電流（又稱為漏電流）越小電流（又稱為漏電流）越小表明二極管表明二極管的的單向?qū)щ娦栽胶脝蜗驅(qū)щ娦栽胶?。如圖所示，硅管的。如圖所示，硅管的反向特性優(yōu)于鍺管。反向特性優(yōu)于鍺管。 反向

22、電壓增大到某一值時(shí)，反向電流突反向電壓增大到某一值時(shí)，反向電流突然增大，這種現(xiàn)象稱為然增大，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿反向擊穿，此時(shí)，此時(shí)對應(yīng)的電壓稱為反向擊穿電壓，用對應(yīng)的電壓稱為反向擊穿電壓，用UBR表表示，此時(shí)，二極管示，此時(shí)，二極管失去了單向?qū)щ娦允チ藛蜗驅(qū)щ娦?，如果沒有適當(dāng)?shù)南蘖鞔胧O管將會如果沒有適當(dāng)?shù)南蘖鞔胧?，二極管將會過流損壞。過流損壞。普通二極管不允許工作在反普通二極管不允許工作在反向擊穿狀態(tài)。向擊穿狀態(tài)。 可見，二極管正偏導(dǎo)通，具有非線性特可見，二極管正偏導(dǎo)通，具有非線性特征；反偏截止，通過的反向電流極小可征；反偏截止，通過的反向電流極小可以忽略以忽略。 2、二極管的主要參

23、數(shù)、二極管的主要參數(shù) 最大整流電流最大整流電流IFM 是指二極管長時(shí)間使用時(shí)，允許通過的最大正向平均電流。是指二極管長時(shí)間使用時(shí)，允許通過的最大正向平均電流。正常使用時(shí)正向電流必須小于此值。正常使用時(shí)正向電流必須小于此值。 因?yàn)殡娏魍ㄟ^結(jié)時(shí)要引起管子發(fā)熱。電流太大，發(fā)熱量超過限度，就會使結(jié)燒壞。 最高反向工作電壓最高反向工作電壓URM 是指允許加在二極管兩端的最高反向電壓（峰值）。一般是指允許加在二極管兩端的最高反向電壓（峰值）。一般元器件手冊上給出的元器件手冊上給出的URM通常為擊穿電壓通常為擊穿電壓UBR的一半。的一半。 擊穿時(shí)，反向電流劇增，使二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至?xí)蜻^熱而燒壞

24、。 一般手冊上給出的最高反向工作電壓URM約為擊穿電壓UBR的一半，以確保管子安全工作。 反向飽和電流反向飽和電流IR 是指二極管未被擊穿時(shí)的反向電流。是指二極管未被擊穿時(shí)的反向電流。 該電流越小，管子的單向?qū)щ娦阅芫驮胶谩?由于溫度升高，反向電流會急劇增加，因而在使用二極管時(shí)要注意環(huán)境溫度的影響。 二極管的參數(shù)是正確使用二極管的依據(jù)，二極管的參數(shù)是正確使用二極管的依據(jù)，一般半導(dǎo)體器件手冊中都給出不同型號管子一般半導(dǎo)體器件手冊中都給出不同型號管子的參數(shù)。的參數(shù)。 在使用時(shí)，應(yīng)特別注意在使用時(shí)，應(yīng)特別注意不要超過不要超過最大整最大整流電流流電流和和最高反向工作電壓最高反向工作電壓，否則管子容易，

25、否則管子容易損壞。損壞。 1.1.3 二極管的測試及應(yīng)用二極管的測試及應(yīng)用 1、用指針型萬用表測試二極管、用指針型萬用表測試二極管 指針型萬用表的紅表筆是連接到萬用表內(nèi)置電池的負(fù)極、黑表指針型萬用表的紅表筆是連接到萬用表內(nèi)置電池的負(fù)極、黑表筆連接到電池的正極。兩次測得的阻值應(yīng)相差極大，如下圖所示。筆連接到電池的正極。兩次測得的阻值應(yīng)相差極大，如下圖所示。a)正向?qū)ㄕ驅(qū)?b)反向截止反向截止圖圖1-5 指針型萬用表測試二極管指針型萬用表測試二極管若兩次測得的阻值均很小或?yàn)槿魞纱螠y得的阻值均很小或?yàn)?，表明管子內(nèi)部已經(jīng)短路；若兩次測得的阻，表明管子內(nèi)部已經(jīng)短路；若兩次測得的阻值都極大，則表明

26、管子內(nèi)部已經(jīng)斷路或燒壞；若測得的反向電阻與正向電阻值都極大，則表明管子內(nèi)部已經(jīng)斷路或燒壞；若測得的反向電阻與正向電阻相差不大，則說明管子的反向漏電過大，失去了單向?qū)щ娦浴Ｏ嗖畈淮?，則說明管子的反向漏電過大，失去了單向?qū)щ娦浴?2、二極管的應(yīng)用、二極管的應(yīng)用 以下介紹應(yīng)用廣泛的整流、檢波電路。以下介紹應(yīng)用廣泛的整流、檢波電路。 1）整流電路）整流電路 利用二極管的單向?qū)щ娦钥梢园汛笮『头较蚨甲兓睦枚O管的單向?qū)щ娦钥梢园汛笮『头较蚨甲兓恼医涣麟娮優(yōu)閱蜗蛎}動的直流電，這種電路稱為整流電路。正弦交流電變?yōu)閱蜗蛎}動的直流電，這種電路稱為整流電路。 根據(jù)這個(gè)原理， 還可以構(gòu)成整流效果更好的單相全

27、波、 單相橋式等整流電路。 （1） 在在u2的正半周的正半周，A端電位高于端電位高于B端電位，端電位，二極管正向偏置導(dǎo)通二極管正向偏置導(dǎo)通，通過二極管，通過二極管的正向電流的正向電流iv從從A端經(jīng)端經(jīng)VD、RL到到B端形成回路。端形成回路。 若忽略二極管的正向壓降（若忽略二極管的正向壓降（VD相當(dāng)于一個(gè)閉合的開關(guān)），在相當(dāng)于一個(gè)閉合的開關(guān)），在RL上得到的正上得到的正向電壓向電壓uo=u2，并隨輸入電壓而變化。，并隨輸入電壓而變化。（2） 在在u2的負(fù)半周的負(fù)半周，B端電位高于端電位高于A端電位，端電位，二極管反向偏置截止二極管反向偏置截止（VD相當(dāng)于一相當(dāng)于一個(gè)斷開的開關(guān)），電路中無電流通過

28、，輸出電壓個(gè)斷開的開關(guān)），電路中無電流通過，輸出電壓uo=0。二極管承受的反向電壓。二極管承受的反向電壓uv=u2，其最大值為輸入電壓，其最大值為輸入電壓u2的峰值的峰值 U2.RLuo+ioivABTuu12+uvVD電路電路 b) 波形波形 圖圖1-6 單相半波整流電路及波形圖單相半波整流電路及波形圖2 可見，在輸入交流電壓的每個(gè)周期內(nèi)，電路都輸出一個(gè)正向脈動（大小變化）的直流電壓，而每個(gè)周期內(nèi)只有半個(gè)周期有每個(gè)周期內(nèi)只有半個(gè)周期有輸出，故稱之為輸出，故稱之為半波整流半波整流。 可以證明，半波整流電路輸出的直流電壓的平均值為可以證明，半波整流電路輸出的直流電壓的平均值為 Uo=0.45U2

29、 (1-1) 式中的式中的U2為交流電壓為交流電壓u2的有效值。的有效值。 即輸出電壓是輸入的交流電壓有效值的即輸出電壓是輸入的交流電壓有效值的0.45倍。倍。 整流二極管整流二極管一般選用面接觸型的硅二極管，它具有一般選用面接觸型的硅二極管，它具有工作電工作電流大流大、反向擊穿電壓高反向擊穿電壓高、允許的工作溫度較高允許的工作溫度較高等特點(diǎn)。等特點(diǎn)。 國產(chǎn)的整流二極管的型號有國產(chǎn)的整流二極管的型號有2CZ、2DZ等系列硅管，常見等系列硅管，常見的進(jìn)口整流二極管有的進(jìn)口整流二極管有IN4001、IN5401等型號。等型號。 整流電路是直流電源的重要組成部分。整流電路是直流電源的重要組成部分。

30、（2）檢波電路）檢波電路 將調(diào)制在高頻信號中的低頻信號提取出來的電將調(diào)制在高頻信號中的低頻信號提取出來的電路稱為檢波電路。路稱為檢波電路。 一個(gè)典型的檢波電路及相關(guān)信號波形如圖1-7所示，其中的VD為檢波二極管，C2為高頻濾波電容，R為負(fù)載電阻，C3為低頻耦合電容。 +C1C2C3RLL L12abc+UCCVD a 點(diǎn)波形點(diǎn)波形 b 點(diǎn)波形點(diǎn)波形 c 點(diǎn)波形點(diǎn)波形 圖圖1-7 檢波電路及其相關(guān)波形檢波電路及其相關(guān)波形 檢波電路的輸入信號是調(diào)制有低頻信號的高頻調(diào)幅波。檢波電路的輸入信號是調(diào)制有低頻信號的高頻調(diào)幅波。 由于檢波二極管的單向?qū)щ娦?，通過二極管后的信號波由于檢波二極管的單向?qū)щ娦?，?/p>

31、過二極管后的信號波形只有正半周，由形只有正半周，由C2、R組成的高頻濾波器又將其中的高頻信組成的高頻濾波器又將其中的高頻信號濾除，所號濾除，所“檢出檢出”的低頻信號則由的低頻信號則由C3耦合到下一級低頻放耦合到下一級低頻放大電路再放大。大電路再放大。+C1C2C3RLL L12abc+UCCVD 檢波一般是對高頻小信號而言，檢波一般是對高頻小信號而言，其特點(diǎn)是工作頻率高，所處理的信號幅度小，要求檢波二極管的頻率特性好、正向壓降小、效率高，通常采用點(diǎn)接觸型通常采用點(diǎn)接觸型的鍺二極管的鍺二極管。 國產(chǎn)的檢波二極管的型號主要有2AP系列鍺管，常見的進(jìn)口檢波二極管有IN60等型號。 檢波電路廣泛應(yīng)用于

32、音頻、視頻、圖像處理電路檢波電路廣泛應(yīng)用于音頻、視頻、圖像處理電路以及各種通信設(shè)備中。以及各種通信設(shè)備中。 第第1 1章章 基本半導(dǎo)體器件基本半導(dǎo)體器件 （3）穩(wěn)壓應(yīng)用）穩(wěn)壓應(yīng)用 在需要不高的穩(wěn)定電壓輸出時(shí)，在需要不高的穩(wěn)定電壓輸出時(shí)， 可以利用幾個(gè)二可以利用幾個(gè)二極管的正向壓降串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)。極管的正向壓降串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)。 還有一種穩(wěn)壓二極管，還有一種穩(wěn)壓二極管， 可以專門用來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定電可以專門用來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定電壓輸出。壓輸出。 穩(wěn)壓二極管有不同的系列，穩(wěn)壓二極管有不同的系列， 用以實(shí)現(xiàn)不同的穩(wěn)定用以實(shí)現(xiàn)不同的穩(wěn)定電壓輸出。電壓輸出。 第第1 1章章 基本半導(dǎo)體器件基本半導(dǎo)體器件 （4）開關(guān)應(yīng)用）開關(guān)應(yīng)

33、用 在數(shù)字電路中經(jīng)常將半導(dǎo)體二極管作為開關(guān)元件來使用，在數(shù)字電路中經(jīng)常將半導(dǎo)體二極管作為開關(guān)元件來使用， 因?yàn)槎O因?yàn)槎O管具有單向?qū)щ娦裕芫哂袉蜗驅(qū)щ娦裕?可以相當(dāng)于一個(gè)受外加偏置電壓控制的無觸點(diǎn)開關(guān)?？梢韵喈?dāng)于一個(gè)受外加偏置電壓控制的無觸點(diǎn)開關(guān)。 如圖所示， 為監(jiān)測發(fā)電機(jī)組工作的某種儀表的部分電路。 其中us是需要定期通過二極管VD加入記憶電路的信號， ui為控制信號。 當(dāng)控制信號當(dāng)控制信號ui=10 V時(shí)，時(shí)， VD的負(fù)極電位被抬高，的負(fù)極電位被抬高， 二極管截止，二極管截止， 相當(dāng)于相當(dāng)于“開關(guān)斷開開關(guān)斷開”， us不能通過不能通過VD； 當(dāng)當(dāng)ui=0 V時(shí)，時(shí)， VD正偏導(dǎo)正偏導(dǎo)通

34、，通， us可以通過可以通過VD加入記憶電路。加入記憶電路。 此時(shí)二極管相當(dāng)于此時(shí)二極管相當(dāng)于“開關(guān)閉開關(guān)閉合合”情況。情況。 這樣，這樣， 二極管二極管VD就在信號就在信號ui的控制下，的控制下， 實(shí)現(xiàn)了接通實(shí)現(xiàn)了接通或關(guān)斷或關(guān)斷us信號的作用。信號的作用。 1.1.4 特殊二極管特殊二極管 1、穩(wěn)壓二極管、穩(wěn)壓二極管 1）穩(wěn)壓二極管的特性）穩(wěn)壓二極管的特性 穩(wěn)壓二極管又稱為齊納二極管，簡稱穩(wěn)壓管或齊納管，是穩(wěn)壓二極管又稱為齊納二極管，簡稱穩(wěn)壓管或齊納管，是一種用于一種用于穩(wěn)壓（限壓）、穩(wěn)壓（限壓）、工作在工作在反向擊穿狀態(tài)反向擊穿狀態(tài)的的硅二極管硅二極管，其用，其用特殊工藝制作，外形與普通

35、二極管相似。特殊工藝制作，外形與普通二極管相似。+RRLUIUoURUZI IRIzIoVZa) 符號和應(yīng)用電路符號和應(yīng)用電路 b) 伏安特性曲線伏安特性曲線圖圖1-8 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管 穩(wěn)壓管工作在反向擊穿狀態(tài)，其反向特性曲線比普通二穩(wěn)壓管工作在反向擊穿狀態(tài)，其反向特性曲線比普通二極管更陡直，因而能在電路中起到穩(wěn)壓作用。極管更陡直，因而能在電路中起到穩(wěn)壓作用。 在應(yīng)用中，除了要保證穩(wěn)壓管要處于在應(yīng)用中，除了要保證穩(wěn)壓管要處于反向擊穿狀態(tài)反向擊穿狀態(tài)外，外，還必須與其還必須與其串聯(lián)適當(dāng)?shù)南蘖麟娮璐?lián)適當(dāng)?shù)南蘖麟娮琛?穩(wěn)壓管的主要參數(shù)有穩(wěn)定電壓穩(wěn)壓管的主要參數(shù)有穩(wěn)定電壓Uz、穩(wěn)定電流、穩(wěn)定電

36、流Iz和最大穩(wěn)和最大穩(wěn)定電流定電流Izmax等。等。 穩(wěn)壓管工作時(shí)通過的電流不允許超過其最大穩(wěn)定電流穩(wěn)壓管工作時(shí)通過的電流不允許超過其最大穩(wěn)定電流Izmax。 穩(wěn)壓管的檢測和普通二極管相同。穩(wěn)壓管的檢測和普通二極管相同。 2）穩(wěn)壓管典型應(yīng)用電路）穩(wěn)壓管典型應(yīng)用電路 如圖所示，如圖所示，UI為輸入的直流電壓，且為輸入的直流電壓，且UI=（23）UZ ，R為限流電阻，為限流電阻，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管VZ與負(fù)載與負(fù)載RL并聯(lián)（該電路又稱為并聯(lián)型穩(wěn)壓電路）。由于穩(wěn)壓管并聯(lián)（該電路又稱為并聯(lián)型穩(wěn)壓電路）。由于穩(wěn)壓管工作在反向擊穿狀態(tài)，顯然有：工作在反向擊穿狀態(tài)，顯然有：Uo= UI IRRL = UZ。 電網(wǎng)電

37、壓、負(fù)載變化都可能使電網(wǎng)電壓、負(fù)載變化都可能使Uo產(chǎn)生變化，當(dāng)穩(wěn)壓電路的輸出電壓產(chǎn)生變化，當(dāng)穩(wěn)壓電路的輸出電壓Uo將將升高時(shí)，則有以下過程：升高時(shí)，則有以下過程： UI（或（或RL）Uo IZ IR URUo。 當(dāng)穩(wěn)壓電路的輸出電壓當(dāng)穩(wěn)壓電路的輸出電壓Uo將下降時(shí)，將有以下過程：將下降時(shí)，將有以下過程： UI（或（或RL）UoIZ IR UR Uo。 可見，不管是何種原因使輸出電壓Uo發(fā)生微小的變化，都會引起穩(wěn)壓管電流IZ的很大變化，通過限流電阻R的電壓調(diào)整作用，使輸出電壓Uo基本不變，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓功能。+RRLUIUoURUZI IRIzIoVZ 2、發(fā)光二極管、發(fā)光二極管 發(fā)光二極管（發(fā)光二極

38、管（LED）簡稱發(fā)光管，是一種直接把電能轉(zhuǎn)）簡稱發(fā)光管，是一種直接把電能轉(zhuǎn)換成光能的發(fā)光器件，正向?qū)〞r(shí)能發(fā)出一定波長（顏色）換成光能的發(fā)光器件，正向?qū)〞r(shí)能發(fā)出一定波長（顏色）的光，廣泛應(yīng)用于各種顯示、指示電路。的光，廣泛應(yīng)用于各種顯示、指示電路。 其核心是一個(gè)由半導(dǎo)體化合物制成的其核心是一個(gè)由半導(dǎo)體化合物制成的PN結(jié)結(jié). 使用時(shí)必須使用時(shí)必須正向偏置正向偏置，同時(shí)要，同時(shí)要串接串接 適當(dāng)?shù)倪m當(dāng)?shù)南蘖麟娮柘蘖麟娮?，避免工作電流過大導(dǎo)，避免工作電流過大導(dǎo) 致管子損壞。致管子損壞。圖圖1-9 發(fā)光二極管的外形及符號發(fā)光二極管的外形及符號 圖圖1-9 發(fā)光二極管的外形及符號發(fā)光二極管的外形及符號

39、檢測發(fā)光二極管時(shí)，要求萬用表的內(nèi)置電池為檢測發(fā)光二極管時(shí)，要求萬用表的內(nèi)置電池為3V以上，以上，一般選擇一般選擇R10K檔，合格管子的正向電阻在檔，合格管子的正向電阻在20K左右，反左右，反向電阻無窮大。向電阻無窮大。 靈敏度高的管子，在測正向電阻時(shí)可看到管芯發(fā)光。靈敏度高的管子，在測正向電阻時(shí)可看到管芯發(fā)光。 3、光敏二極管、光敏二極管 光敏二極管光敏二極管也稱光電二極管，也稱光電二極管，是一種常用的是一種常用的光電轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換器件，廣泛器件，廣泛應(yīng)用在遙控、測光及光電池等方面。應(yīng)用在遙控、測光及光電池等方面。 光電二極管也是由光電二極管也是由PN結(jié)構(gòu)成，結(jié)構(gòu)成，工作在工作在反向偏置狀態(tài)反向

40、偏置狀態(tài)。 它的管殼上有一個(gè)透鏡封閉的它的管殼上有一個(gè)透鏡封閉的窗口，入射光通過透鏡照射在窗口，入射光通過透鏡照射在PN結(jié)上，反向電流隨光照強(qiáng)度的增加結(jié)上，反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而增大，實(shí)現(xiàn)將光信號轉(zhuǎn)換為電信而增大，實(shí)現(xiàn)將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的功能。光電二極管的結(jié)構(gòu)及符號的功能。光電二極管的結(jié)構(gòu)及符號如圖號如圖1-10所示。所示。 圖圖1-10 光電二極管的結(jié)構(gòu)及符號光電二極管的結(jié)構(gòu)及符號 檢測光電二極管時(shí)，首先封閉光電二極管的窗口（遮檢測光電二極管時(shí)，首先封閉光電二極管的窗口（遮光），用測試普通二極管的方法判斷管子的正、負(fù)極，其正光），用測試普通二極管的方法判斷管子的正、負(fù)極，其正向電阻略大

41、于普通二極管，反向電阻（暗電阻）無窮大；向電阻略大于普通二極管，反向電阻（暗電阻）無窮大； 當(dāng)受到光線照射時(shí)，反向電阻隨光強(qiáng)增大而顯著變小，當(dāng)受到光線照射時(shí)，反向電阻隨光強(qiáng)增大而顯著變小，正向電阻與光照基本無關(guān)。正向電阻與光照基本無關(guān)。 若正、反向電阻都很小或都很大，則表明管子已經(jīng)擊穿若正、反向電阻都很小或都很大，則表明管子已經(jīng)擊穿或內(nèi)部斷路?；騼?nèi)部斷路。 思考題思考題 (1) (1) 硅二極管與鍺二極管有何區(qū)別？硅二極管與鍺二極管有何區(qū)別？ (2) (2) 如何判定二極管的極性和質(zhì)量？如何判定二極管的極性和質(zhì)量？ (3) (3) 正常工作時(shí)的穩(wěn)壓管、發(fā)光管、光電管應(yīng)該如何偏置正常工作時(shí)的穩(wěn)壓

42、管、發(fā)光管、光電管應(yīng)該如何偏置電壓（正偏或反偏）？電壓（正偏或反偏）？ (4) (4) 如果將圖如果將圖1-61-6所示電路中的二極管極性對調(diào)，輸出電壓所示電路中的二極管極性對調(diào)，輸出電壓有何變化？有何變化？ (5) (5) 將圖將圖1.8 a1.8 a）中的穩(wěn)壓管極性對調(diào)，電路能穩(wěn)壓嗎？）中的穩(wěn)壓管極性對調(diào)，電路能穩(wěn)壓嗎？1.2 晶體管晶體管知識點(diǎn)知識點(diǎn) (1) 晶體管的基本特性、工作狀態(tài)和主要參數(shù)。晶體管的基本特性、工作狀態(tài)和主要參數(shù)。 (2) 晶體管三種工作狀態(tài)的偏置條件及判斷。晶體管三種工作狀態(tài)的偏置條件及判斷。技能點(diǎn)技能點(diǎn) (1) 掌握晶體管的測試及選用方法。掌握晶體管的測試及選用方

43、法。 (2) 熟練判斷晶體管的工作狀態(tài)。熟練判斷晶體管的工作狀態(tài)。 1.2.1 晶體管簡介晶體管簡介 1.分類分類 （1）按材料分：按材料分：硅管和鍺管；硅管和鍺管； （2）按工作頻率分：）按工作頻率分：高頻管、低頻管；高頻管、低頻管； （3）按功率分：）按功率分：小、中、大功率管；小、中、大功率管； （4）按工作狀態(tài)分：）按工作狀態(tài)分：放大管和開關(guān)管；放大管和開關(guān)管； （5）按結(jié)構(gòu)分：）按結(jié)構(gòu)分：NPN、PNP型。型。 2.內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu) NPN和和PNP兩種類型晶體管的管芯均由三層半導(dǎo)體構(gòu)成，可分為兩種類型晶體管的管芯均由三層半導(dǎo)體構(gòu)成，可分為三個(gè)三個(gè)區(qū)區(qū)：集電區(qū)、基區(qū)和發(fā)射區(qū)；：集電區(qū)

44、、基區(qū)和發(fā)射區(qū)；兩個(gè)結(jié)兩個(gè)結(jié)：集電結(jié)、發(fā)射結(jié)；：集電結(jié)、發(fā)射結(jié)；三個(gè)電極三個(gè)電極：集：集電極電極c、基極、基極b和發(fā)射極和發(fā)射極e。a) NPN型型 b) PNP型型圖圖1-12 晶體管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及符號晶體管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及符號 晶體管符號中的晶體管符號中的箭頭箭頭用于指示晶體管用于指示晶體管正向電流的方向正向電流的方向，顯然，兩種類型晶，顯然，兩種類型晶體管的正向電流方向截然不同。體管的正向電流方向截然不同。 晶體管結(jié)構(gòu)的晶體管結(jié)構(gòu)的工藝特點(diǎn)工藝特點(diǎn)是：是： 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)摻雜濃度很高摻雜濃度很高; 基區(qū)基區(qū)很薄且摻雜濃度低很薄且摻雜濃度低; 集電結(jié)集電結(jié)的面積遠(yuǎn)大于發(fā)射結(jié)的面積。的面積遠(yuǎn)大于發(fā)射

45、結(jié)的面積。 這是晶體管具有這是晶體管具有放大作用的內(nèi)部條件放大作用的內(nèi)部條件，也是，也是它的三個(gè)電極不能混淆使用的原因。它的三個(gè)電極不能混淆使用的原因。一些常見晶體管的外形如圖一些常見晶體管的外形如圖1-13所示。所示。 a) 金屬封裝小功率管金屬封裝小功率管 b) 塑封管塑封管 c) 金屬封裝大功率管金屬封裝大功率管 圖圖1-13 常見的晶體管外形常見的晶體管外形 1.2.2 晶體管的電流放大作用晶體管的電流放大作用 放大條件放大條件: 內(nèi)部條件內(nèi)部條件: 由晶體管的由晶體管的結(jié)構(gòu)決定；結(jié)構(gòu)決定； 外部條件：外部條件：發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏，+_bceRbRcRPUB

46、B+_mAmAUCCII IIBCEA圖圖1-14 晶體管各極電流關(guān)系測試電路晶體管各極電流關(guān)系測試電路 調(diào)節(jié)可變電阻調(diào)節(jié)可變電阻RP，由各個(gè)電流表可測得相應(yīng)的，由各個(gè)電流表可測得相應(yīng)的IB、IC、IE，實(shí)測的數(shù)據(jù)如表實(shí)測的數(shù)據(jù)如表1-1所示。所示。表表1-1 實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù) IB /mA00.020.040.060.080.10IC /mA0.0010.701.502.303.103.95IE /mA0.0010.721.542.363.184.05 分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以看出：分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以看出： （1）三個(gè)電流符合基爾霍夫電流定律，即）三個(gè)電流符合基爾霍夫電流定律，即 IE =

47、 IBIC （1-2）基極電流基極電流IB很小，一般可忽略很小，一般可忽略IB不計(jì)，因此有不計(jì)，因此有 IE IC。 （2）IC與與IB的的比值近似為一個(gè)常數(shù)，即的的比值近似為一個(gè)常數(shù)，即 = IC / IB 直流電流放大系數(shù)直流電流放大系數(shù) 基極電流基極電流IB的微小變化能引起集電極電流的微小變化能引起集電極電流Ic較大較大的變化，即的變化，即 交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù) 。為了表示方便，在實(shí)際應(yīng)用中一般不加以。為了表示方便，在實(shí)際應(yīng)用中一般不加以區(qū)分，統(tǒng)稱為電流放大系數(shù)區(qū)分，統(tǒng)稱為電流放大系數(shù)。 由此可得出由此可得出 ICIB （1-5） IE =（1）IB （1-6）BCII （3

48、）結(jié)論：）結(jié)論： 1）工作在放大狀態(tài)的晶體管具有電流放大作用，）工作在放大狀態(tài)的晶體管具有電流放大作用，IC是是IB的的倍。倍。 反映了晶體管的反映了晶體管的電流放大能力電流放大能力。 2）IB的微小變化能引起的微小變化能引起IC的較大變化，通過的較大變化，通過IB來控來控制制IC，可實(shí)現(xiàn)小電流（小信號）控制大電流（大信號），可實(shí)現(xiàn)小電流（小信號）控制大電流（大信號）的目的。所以，晶體管是一種的目的。所以，晶體管是一種電流控制型電流控制型器件。器件。 注意：注意：晶體管不能產(chǎn)生電流，電路中的電流晶體管不能產(chǎn)生電流，電路中的電流是由直流電源提供。是由直流電源提供。 1.2.3 晶體管的特性曲線及

49、工作狀態(tài)晶體管的特性曲線及工作狀態(tài) 晶體管的特性曲線是指各電極間晶體管的特性曲線是指各電極間電壓和電流之間電壓和電流之間的關(guān)系曲線，通過對特的關(guān)系曲線，通過對特性曲線的分析，能更深刻地理解和掌握晶體管的不同工作狀態(tài)及其對偏置電性曲線的分析，能更深刻地理解和掌握晶體管的不同工作狀態(tài)及其對偏置電壓的要求，為晶體管的正確使用打下基礎(chǔ)。壓的要求，為晶體管的正確使用打下基礎(chǔ)。a) 輸入特性輸入特性 b) 輸出特性輸出特性圖圖1-15 晶體管的特性曲線晶體管的特性曲線 1、輸入特性曲線、輸入特性曲線 指當(dāng)集電極與發(fā)射極之間電壓指當(dāng)集電極與發(fā)射極之間電壓uCE為常數(shù)時(shí)，輸入回路中的基極電流為常數(shù)時(shí)，輸入回路

50、中的基極電流iB與與基基-射電壓射電壓uBE之間的關(guān)系曲線，如圖之間的關(guān)系曲線，如圖1-15 a所示。所示。 它類似二極管正向特性曲線：硅管死區(qū)電壓約為它類似二極管正向特性曲線：硅管死區(qū)電壓約為0.5 V（鍺管的約為（鍺管的約為0.1V）；）；發(fā)射結(jié)正常導(dǎo)通時(shí)發(fā)射結(jié)正常導(dǎo)通時(shí)，常溫下，常溫下硅管的導(dǎo)通電壓硅管的導(dǎo)通電壓uBE約為約為0.7 V（鍺管的鍺管的uBE約為約為0.3V）；且當(dāng)）；且當(dāng)uCE1V后，輸入曲線基本與后，輸入曲線基本與uCE無關(guān)。無關(guān)。 輸入特性輸入特性 圖圖1-15 晶體管的特性曲線晶體管的特性曲線 2、輸出特性曲線、輸出特性曲線 指當(dāng)指當(dāng)iB為常數(shù)時(shí)，輸出回路中的為常數(shù)

51、時(shí)，輸出回路中的iC與與uCE之間的關(guān)系曲線，由不同的之間的關(guān)系曲線，由不同的iB可得可得出不同的曲線，故晶體管的輸出特性是一組曲線，如圖出不同的曲線，故晶體管的輸出特性是一組曲線，如圖1-15 b所示。通常將輸所示。通常將輸出特性曲線劃分成三個(gè)區(qū)域（即晶體管的三種工作狀態(tài)）。出特性曲線劃分成三個(gè)區(qū)域（即晶體管的三種工作狀態(tài)）。 （1）放大區(qū)）放大區(qū) 輸出曲線近于水平的區(qū)域?yàn)榉糯髤^(qū)，也稱線性區(qū)。此時(shí)晶體管輸出曲線近于水平的區(qū)域?yàn)榉糯髤^(qū)，也稱線性區(qū)。此時(shí)晶體管的的發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)正偏正偏，集電結(jié)集電結(jié)反偏反偏。晶體管工作在放大狀態(tài)，具有恒流特性：。晶體管工作在放大狀態(tài)，具有恒流特性：iC=iB，iC

52、僅受僅受iB控制，與控制，與uCE基本無關(guān)?；緹o關(guān)。 偏置：偏置：NPN型型 UCUBUE（集電極電位最（集電極電位最高、發(fā)射極電位最低）；高、發(fā)射極電位最低）；PNP型型 UCUBUE（發(fā)射極電位最（發(fā)射極電位最高、集電極電位最低）高、集電極電位最低） （2）飽和區(qū)）飽和區(qū) uCEuBE時(shí)的區(qū)域稱為飽和區(qū)。此時(shí)的時(shí)的區(qū)域稱為飽和區(qū)。此時(shí)的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為均為正偏正偏。晶體。晶體管進(jìn)入飽和狀態(tài)后，管進(jìn)入飽和狀態(tài)后，iB失去了對失去了對iC正常的控制作用，正常的控制作用，iCiB。 此時(shí)對應(yīng)的此時(shí)對應(yīng)的uCE值稱為飽和壓降，用值稱為飽和壓降，用uCES表示。硅管的表示。硅管的u

53、CES約為約為0.3V，鍺，鍺管的約為管的約為0.1V，一般都可認(rèn)為，一般都可認(rèn)為uCES0。此時(shí)晶體管的。此時(shí)晶體管的c-e之間相當(dāng)于短路，等之間相當(dāng)于短路，等效于一個(gè)開關(guān)閉合。效于一個(gè)開關(guān)閉合。 偏置：偏置：NPN型型 UC UB、UBUE（基極電位（基極電位最高）；最高）；PNP型型 UC UB、UB UE （基極電位（基極電位最低）最低） （3）截止區(qū)）截止區(qū) iB = 0以下的區(qū)域稱為截止區(qū)。此時(shí)的以下的區(qū)域稱為截止區(qū)。此時(shí)的發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)反偏反偏，集電結(jié)集電結(jié)反偏反偏。晶體管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，晶體管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，iB = 0， iC = ICEO 0，其中的，其中的ICEO稱為穿透電流稱

54、為穿透電流（一般可忽略）。（一般可忽略）。 此時(shí)晶體管的此時(shí)晶體管的c-e之間相當(dāng)于開路，等效于一個(gè)開關(guān)斷開。為了使截止之間相當(dāng)于開路，等效于一個(gè)開關(guān)斷開。為了使截止可靠，通常總使得發(fā)射結(jié)處于反偏?？煽?，通?？偸沟冒l(fā)射結(jié)處于反偏。 偏置：偏置：NPN型：型： UC UB、UB UE （基極電（基極電位最低）；位最低）；PNP型型 ：UC UB、UBUE （基極電位（基極電位最高）最高） 設(shè)置不同的偏置電壓，晶體管可以工設(shè)置不同的偏置電壓，晶體管可以工作在放大狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電流放大；作在放大狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電流放大； 還可以進(jìn)入飽和、截止?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)還可以進(jìn)入飽和、截止?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)于一個(gè)可控的無觸點(diǎn)開關(guān)，常在

55、數(shù)字電路于一個(gè)可控的無觸點(diǎn)開關(guān)，常在數(shù)字電路中用做開關(guān)元件。中用做開關(guān)元件。 1.2.4 晶體管的主要參數(shù)晶體管的主要參數(shù) 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) 表征晶體管電流放大能力表征晶體管電流放大能力的參數(shù)。的參數(shù)。 值太小時(shí)電流放大能力差；值太小時(shí)電流放大能力差； 值太大則穩(wěn)定性差，選擇晶體管時(shí)需折中考慮，值太大則穩(wěn)定性差，選擇晶體管時(shí)需折中考慮，值值會隨溫度的升高而增大。會隨溫度的升高而增大。 穿透電流穿透電流ICEO 基極開路時(shí)，集基極開路時(shí)，集-射極之間的電流。射極之間的電流。 隨溫度上升而劇增，是影響晶體管溫度穩(wěn)定性的主隨溫度上升而劇增，是影響晶體管溫度穩(wěn)定性的主要因素，要因素， ICEO

56、越小越好越小越好。 硅管的硅管的ICEO比鍺管的小得多。比鍺管的小得多。 集電極最大允許電流集電極最大允許電流ICM 晶體管正常工作時(shí)所允許的最大工作電晶體管正常工作時(shí)所允許的最大工作電流。流。 在實(shí)際使用中，集電極的在實(shí)際使用中，集電極的工作電流工作電流iC必須必須滿足滿足iCICM。 集電極一發(fā)射極間的擊穿電壓集電極一發(fā)射極間的擊穿電壓U(BR)CEO 當(dāng)基極開路時(shí)，集電極與發(fā)射極之間的反向當(dāng)基極開路時(shí)，集電極與發(fā)射極之間的反向擊穿電壓。擊穿電壓。 使用時(shí)必須滿足使用時(shí)必須滿足uCE U(BR)CEO。 集電極最大耗散功率集電極最大耗散功率PCM 晶體管正常工作時(shí)最大允許消耗的功率。晶體管

57、正常工作時(shí)最大允許消耗的功率。 晶體管工作時(shí)，在管子消耗的功率為晶體管工作時(shí)，在管子消耗的功率為 PC = ICUCE。 正常工作時(shí)，必須保證正常工作時(shí)，必須保證 PCPCM。 1.2.5 晶體管的測試晶體管的測試 1、晶體管的初步測試、晶體管的初步測試 1）晶體管內(nèi)部的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于兩個(gè)）晶體管內(nèi)部的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于兩個(gè)PN結(jié)的串聯(lián)組合（如圖結(jié)的串聯(lián)組合（如圖1-16所示），只所示），只要其中有一個(gè)要其中有一個(gè)PN結(jié)損壞則不能使用。結(jié)損壞則不能使用。利用測試二極管的方法可以判斷其好利用測試二極管的方法可以判斷其好壞。壞。 2）測試晶體管）測試晶體管c-e之間的電阻之間的電阻RCE可初可初步判斷穿透電流

58、步判斷穿透電流ICEO，合格管子的，合格管子的RCE應(yīng)近似為無窮大，若較小則表明應(yīng)近似為無窮大，若較小則表明ICEO過大，質(zhì)量較差，一般不能再使用了。過大，質(zhì)量較差，一般不能再使用了。 3）根據(jù)發(fā)射結(jié)正向電阻的大小，可以）根據(jù)發(fā)射結(jié)正向電阻的大小，可以判斷管子的材料是硅或鍺（與二極管判斷管子的材料是硅或鍺（與二極管的判斷類似）的判斷類似）。 a) NPN型型 b) PNP型型 圖圖1-16 晶體管內(nèi)部的等效結(jié)構(gòu)晶體管內(nèi)部的等效結(jié)構(gòu) 2、判斷晶體管的管腳、判斷晶體管的管腳（1 1）根據(jù)外形判斷晶體管的管腳）根據(jù)外形判斷晶體管的管腳中小功率晶體管中小功率晶體管 b) 大功率晶體管大功率晶體管圖圖1

59、-17 晶體管管腳排列晶體管管腳排列（2）用萬用表判斷晶體管的管腳和類型）用萬用表判斷晶體管的管腳和類型 1）判斷基極和類型）判斷基極和類型 2）判斷集電極和發(fā)射極）判斷集電極和發(fā)射極 思考題：思考題： (1) 能否將晶體管的發(fā)射極與集電極互換使用？為什么？能否將晶體管的發(fā)射極與集電極互換使用？為什么？ (2) 在實(shí)際應(yīng)用中，硅晶體管比鍺管應(yīng)用更為廣泛，為什么？在實(shí)際應(yīng)用中，硅晶體管比鍺管應(yīng)用更為廣泛，為什么？ (3) 怎樣用萬用表判斷晶體管的管腳和類型？怎樣用萬用表判斷晶體管的管腳和類型？ (4) 試根據(jù)晶體管各個(gè)電極的電位，判斷圖試根據(jù)晶體管各個(gè)電極的電位，判斷圖1-18各晶體管的工各晶體

60、管的工作狀態(tài)（放大、飽和或截止）。作狀態(tài)（放大、飽和或截止）。 1.3 場效應(yīng)晶體管場效應(yīng)晶體管 知識點(diǎn)知識點(diǎn) (1) 場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)和基本原理。場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)和基本原理。 (2) 場效應(yīng)晶體管的性能特點(diǎn)。場效應(yīng)晶體管的性能特點(diǎn)。 技能點(diǎn)技能點(diǎn) 掌握場效應(yīng)晶體管的簡單測試方法。掌握場效應(yīng)晶體管的簡單測試方法。 場效應(yīng)晶體管（簡稱場效應(yīng)管）利用輸入電壓（電場場效應(yīng)晶體管（簡稱場效應(yīng)管）利用輸入電壓（電場效應(yīng)）來控制輸出電流，輸入電阻可高達(dá)效應(yīng)）來控制輸出電流，輸入電阻可高達(dá)1091014，是一，是一種種電壓控制型電壓控制型器件。器件。 它具有噪聲低、功耗小、熱穩(wěn)定性好和便于集成化等優(yōu)它具