電工電子技術-全套 第5章 常用半導體器件ppt課件

1、1青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III5.1 PN結及其單向導電性結及其單向導電性5.2 半導體二極管半導體二極管5.3 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管5.6 光電器件光電器件常用半導體器件常用半導體器件第第 5 章章5.4 半導體三極管半導體三極管5.5 絕緣柵場效應管絕緣柵場效應管2青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III本章學習目標本章學習目標l理解電子和空穴兩種載流子及擴散運動和漂移運動的概念。理解電子和空穴兩種載流子及擴散運動和漂移運動的概念。l掌握掌握PNPN結的單向導電性。結的單向導電性。l掌握

2、二極管的伏安特性、主要參數(shù)及主要應用場合。掌握二極管的伏安特性、主要參數(shù)及主要應用場合。l掌握穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用、主要參數(shù)及應用。掌握穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用、主要參數(shù)及應用。 l理解三極管的工作原理、特性曲線、主要參數(shù)、放大作用理解三極管的工作原理、特性曲線、主要參數(shù)、放大作用和開關作用。和開關作用。l會分析三極管的三種工作狀態(tài)。會分析三極管的三種工作狀態(tài)。l理解場效應管的恒流、夾斷、變阻三種工作狀態(tài)，了解場理解場效應管的恒流、夾斷、變阻三種工作狀態(tài)，了解場效應管的應用。效應管的應用。3青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III5.1 PN結及其單向導電性結

3、及其單向導電性5.1.1 半導體基礎知識半導體基礎知識導導 體體: 自然界中很容易導電的物質自然界中很容易導電的物質.例如金屬。例如金屬。絕緣體：電阻率很高的物質，幾乎不導電絕緣體：電阻率很高的物質，幾乎不導電;如橡皮、如橡皮、陶瓷、塑料和石英等。陶瓷、塑料和石英等。半導體：導電特性處于導體和絕緣體之間的物質，半導體：導電特性處于導體和絕緣體之間的物質， 例如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等例如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等半導體的特點半導體的特點當受外界熱和光的作用時，它的導電能力明顯變化。當受外界熱和光的作用時，它的導電能力明顯變化。往純凈的半導體中摻入某些雜質，會使它的導電能力

4、往純凈的半導體中摻入某些雜質，會使它的導電能力明顯改變。明顯改變。4青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III1. 本征半導體本征半導體GeSi本征半導體的導電機理本征半導體的導電機理純凈的半導體。如：硅和鍺純凈的半導體。如：硅和鍺1最外層四個價電子。最外層四個價電子。2共價鍵結構共價鍵結構+4+4+4+4共價鍵共用電子對共價鍵共用電子對+4表示除去價電子后的原子表示除去價電子后的原子5青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為束

5、縛電子，常溫下束縛電子很難鍵中，稱為束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為自由電子，因此本征半導體脫離共價鍵成為自由電子，因此本征半導體中的自由電子很少，所以本征半導體的導電中的自由電子很少，所以本征半導體的導電能力很弱。能力很弱。形成共價鍵后，每個原子的最外層電形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是八個，構成穩(wěn)定結構。子是八個，構成穩(wěn)定結構。共價鍵有很強的結合力，共價鍵有很強的結合力，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+46青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III3在絕對在絕對0度和沒有度和沒有外界激發(fā)時外界激發(fā)時

6、,價電子完全價電子完全被共價鍵束縛著，本征被共價鍵束縛著，本征半導體中沒有可以運動半導體中沒有可以運動的帶電粒子即載流子的帶電粒子即載流子），它的導電能力為），它的導電能力為0，相當于絕緣體。，相當于絕緣體。+4+4+4+44在熱或光激發(fā)在熱或光激發(fā)下，使一些價電子獲下，使一些價電子獲得足夠的能量而脫離得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛，成為共價鍵的束縛，成為自由電子，同時共價自由電子，同時共價鍵上留下一個空位，鍵上留下一個空位，稱為空穴。稱為空穴。+4+4+4+4空空穴穴束縛束縛電子電子自由自由電子電子7青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III在其它

7、力的作用下，空在其它力的作用下，空穴吸引臨近的電子來填穴吸引臨近的電子來填補，這樣的結果相當于補，這樣的結果相當于空穴的遷移，而空穴的空穴的遷移，而空穴的遷移相當于正電荷的移遷移相當于正電荷的移動，因此可以認為空穴動，因此可以認為空穴是載流子。是載流子。+4+4+4+45自由電子和空穴的運動形成電流自由電子和空穴的運動形成電流8青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III可見因熱激發(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是可見因熱激發(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是同時成對出現(xiàn)的，稱為電子空穴對。同時成對出現(xiàn)的，稱為電子空穴對。9青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實

8、驗教學中心電工電子技術電工電子技術III本征半導體的導電機理本征半導體的導電機理本征半導體中存在數(shù)量相等的兩種載流本征半導體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即自由電子和空穴。子，即自由電子和空穴。溫度越高溫度越高載流子的濃度越高載流子的濃度越高本征半導本征半導體的導電能力越強。體的導電能力越強。本征半導體的導電能力取決于載流子的本征半導體的導電能力取決于載流子的濃度。濃度。歸納歸納10青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III2. 雜質半導體雜質半導體雜質半導體使某種載流子濃度大大增加。雜質半導體使某種載流子濃度大大增加。在本征半導體中摻入某些微量雜質。

9、在本征半導體中摻入某些微量雜質。1N型半導體型半導體在硅或鍺晶體四價中摻入少量的五價元素磷，在硅或鍺晶體四價中摻入少量的五價元素磷，使自由電子濃度大大增加。使自由電子濃度大大增加。多數(shù)載流子多子）：電子。取決于摻雜濃度；多數(shù)載流子多子）：電子。取決于摻雜濃度；少數(shù)載流子少子）：空穴。取決于溫度。少數(shù)載流子少子）：空穴。取決于溫度。11青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III+4+4+5+4N型半導體型半導體多余電子多余電子磷原子磷原子12青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III2P型半導體型半導體在硅或

10、鍺晶體四價中摻入少量的三價元素硼，在硅或鍺晶體四價中摻入少量的三價元素硼，使空穴濃度大大增加。使空穴濃度大大增加。多數(shù)載流子多子）：空穴。取決于摻雜濃度；多數(shù)載流子多子）：空穴。取決于摻雜濃度；少數(shù)載流子少子）：電子。取決于溫度。少數(shù)載流子少子）：電子。取決于溫度。+4+4+3+4空穴空穴硼原子硼原子13青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III歸納歸納3、雜質半導體中起導電作用的主要是多子。、雜質半導體中起導電作用的主要是多子。4、N型半導體中電子是多子，空穴是少子；型半導體中電子是多子，空穴是少子； P型半導體中空穴是多子，電子是少子。型半導體中

11、空穴是多子，電子是少子。1、雜質半導體中兩種載流子濃度不同，分為多、雜質半導體中兩種載流子濃度不同，分為多數(shù)載流子和少數(shù)載流子簡稱多子、少子）。數(shù)載流子和少數(shù)載流子簡稱多子、少子）。2、雜質半導體中多數(shù)載流子的數(shù)量取決于摻雜、雜質半導體中多數(shù)載流子的數(shù)量取決于摻雜濃度，少數(shù)載流子的數(shù)量取決于溫度。濃度，少數(shù)載流子的數(shù)量取決于溫度。5 5、雜質半導體對外并不顯示電性。、雜質半導體對外并不顯示電性。14青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III雜質半導體的示意表示法雜質半導體的示意表示法P型半導體型半導體+N型半導體型半導體15青島大學電工電子實驗教學中

12、心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III5.1.2 PN 結的形成結的形成在同一片半導體基片上，分別制造在同一片半導體基片上，分別制造P型半導體和型半導體和N型半導體，經過載流子的擴散，在它們的交界面型半導體，經過載流子的擴散，在它們的交界面處就形成了處就形成了PN結。結。 因濃度差因濃度差 多子的擴散運動多子的擴散運動由雜質離子形成空間電荷區(qū)由雜質離子形成空間電荷區(qū) 空間電荷區(qū)形成內電場空間電荷區(qū)形成內電場 內電場促使少子漂移內電場促使少子漂移 內電場阻止多子擴散內電場阻止多子擴散 16青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III

13、P型半導體型半導體N型半導體型半導體+擴散運動內電場E漂移運動空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)PN結處載流子的運動結處載流子的運動17青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III擴散的結果是使空間電擴散的結果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬。荷區(qū)逐漸加寬。漂移運動漂移運動P型半導體型半導體N型半導型半導體體+擴散運動擴散運動內電場內電場EPN結處載流子的運動結處載流子的運動內電場越強，就使內電場越強，就使漂移運動越強，而漂移運動越強，而漂移使空間電荷區(qū)漂移使空間電荷區(qū)變薄。變薄。18青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III漂移運

14、動漂移運動P型半導體型半導體N型半導體型半導體+擴散運動擴散運動內電場內電場EPN結處載流子的運動結處載流子的運動所以擴散所以擴散和漂移這和漂移這一對相反一對相反的運動最的運動最終達到平終達到平衡，相當衡，相當于兩個區(qū)于兩個區(qū)之間沒有之間沒有電荷運動電荷運動，空間電，空間電荷區(qū)的厚荷區(qū)的厚度固定不度固定不變。變。19青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III+空間空間電荷電荷區(qū)區(qū)N型區(qū)型區(qū)P型區(qū)型區(qū)20青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III 1） PN結加正向電壓時的導電情況結加正向電壓時的導電情況 外

15、加的正向電壓有外加的正向電壓有一部分降落在一部分降落在PN結結區(qū)，方向與區(qū)，方向與PN結內結內電場方向相反，削弱電場方向相反，削弱了內電場。于是了內電場。于是,內內電場對多子擴散運動電場對多子擴散運動的阻礙減弱，擴散電的阻礙減弱，擴散電流加大。擴散電流遠流加大。擴散電流遠大于漂移電流，可忽大于漂移電流，可忽略漂移電流的影響，略漂移電流的影響，PN結呈現(xiàn)低阻性。結呈現(xiàn)低阻性。21青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III 2. PN結加反向電壓時的導電情況結加反向電壓時的導電情況 外加的反向電壓有一部分降落外加的反向電壓有一部分降落在在PN結區(qū)，方向與

16、結區(qū)，方向與PN結內電結內電場方向相同，加場方向相同，加強了內電場。內電場對多強了內電場。內電場對多子擴散運動的阻礙增強，子擴散運動的阻礙增強，擴散電流大大減小。此時擴散電流大大減小。此時PN結區(qū)的少子在內電場的結區(qū)的少子在內電場的作用下形成的漂移電流大作用下形成的漂移電流大于擴散電流，可忽略擴散于擴散電流，可忽略擴散電流，電流，PN結呈現(xiàn)高阻性。結呈現(xiàn)高阻性。 在一定的溫度條件下在一定的溫度條件下，由本征激發(fā)決定的少子，由本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故少子形濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，成的漂移電流是恒定的，基本上與所加反向電壓的基本上與所加反向電壓的大小無關，這個電流也稱

17、大小無關，這個電流也稱為反向飽和電流。為反向飽和電流。 22青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III空間電荷區(qū)中沒有載流子。空間電荷區(qū)中沒有載流子?？臻g電荷區(qū)中內電場阻礙多子（空間電荷區(qū)中內電場阻礙多子（ P中的中的空穴、空穴、N中的電子）中的電子） 的擴散運動。的擴散運動。 P中的電子和中的電子和N中的空穴都是少子），中的空穴都是少子），數(shù)量有限，因此由它們形成的漂移電數(shù)量有限，因此由它們形成的漂移電流很小。流很小?？臻g電荷區(qū)中內電場推動少子（空間電荷區(qū)中內電場推動少子（ P中的中的電子、電子、N中的空穴）中的空穴） 的漂移運動。的漂移運動。23

18、青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III5.1.3 PN結的單向導電性結的單向導電性 PN結加正向電壓正向偏置）：結加正向電壓正向偏置）： P區(qū)區(qū)接電源的正極、接電源的正極、N區(qū)接電源的負極。區(qū)接電源的負極。PN結加反向電壓反向偏置）：結加反向電壓反向偏置）： P區(qū)區(qū)接電源的負極、接電源的負極、N區(qū)接電源的正極。區(qū)接電源的正極。24青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術IIIPN結正向偏置結正向偏置+內電場內電場外電場外電場變薄變薄PN+_內電場被削弱內電場被削弱，多子的擴散加多子的擴散加強強能夠形成較大能

19、夠形成較大的的擴散電流。擴散電流。I正正25青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術IIIPN結反向偏置結反向偏置+內電場內電場外電場外電場變厚變厚NP+_內電場被被加內電場被被加強，多子的擴強，多子的擴散受抑制。少散受抑制。少子漂移加強，子漂移加強，但少子數(shù)量有但少子數(shù)量有限，只能形成限，只能形成較小的反向電較小的反向電流。流。I反反26青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術IIIPN結的單向導電性結的單向導電性正向特性正向特性反向特性反向特性歸納歸納P（+），），N（-），外電場削弱內電場，結導通，），外電場

20、削弱內電場，結導通，I大；大；I的大小與外加電壓有關；的大小與外加電壓有關；P（-），），N（+），外電場增強內電場，結不通，），外電場增強內電場，結不通，I反很小反很?。籌反的大小與少子的數(shù)量有關，反的大小與少子的數(shù)量有關，與溫度有關；與溫度有關；27青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III5.2 半導體二極管半導體二極管5.2.1 基本結構基本結構PN結結 + 管殼和引線管殼和引線PN陽極陽極陰極陰極符號：符號：VD28青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III半導體二極管半導體二極管29青島大學電工

21、電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III半導體二極管半導體二極管30青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III半導體二極管半導體二極管31青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III5.2.2 伏安特性伏安特性UI死區(qū)電壓死區(qū)電壓 硅管硅管0.6V,鍺管鍺管0.2V導通壓降導通壓降: 硅硅管管0.60.7V,鍺鍺管管0.20.3V。反向擊穿電反向擊穿電壓壓U(BR)正向特性：正向特性：EVDI反向特性：反向特性：EVDI反反U死區(qū)死區(qū)電壓，導電壓，導通；通；UII反很小，與溫

22、度反很小，與溫度有關；有關；U擊穿電擊穿電壓，擊穿導通；壓，擊穿導通；I 32青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III5.2.3 主要參數(shù)主要參數(shù)1.最大整流電流最大整流電流 IOM2.最大反向工作電壓最大反向工作電壓URM二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。二極管正常工作時允許承受的最大反向工作電壓。手冊上給二極管正常工作時允許承受的最大反向工作電壓。手冊上給出的最高反向工作電壓出的最高反向工作電壓URM一般是一般是UBR的一半。的一半。3. 最大反向電流最大反向電流 IRM指二

23、極管加反向峰值工作電壓時的反向電流。反向電指二極管加反向峰值工作電壓時的反向電流。反向電流大，說明管子的單向導電性差，因此反向電流越小越好流大，說明管子的單向導電性差，因此反向電流越小越好。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流要大幾十到幾百倍。的反向電流較小，鍺管的反向電流要大幾十到幾百倍。33青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III1. 理想二極管理想二極管U 0，VD導通；導通；UD=0，I取決于外電路；相當于一取決于外電路；相當于一個閉合的開關個閉合的

24、開關EVDIUDEIUU 0，VD截止；截止；I=0， UD負值取決于外電負值取決于外電路；相當于一個斷開的開路；相當于一個斷開的開關關EVDI反反UDEI反反U5.2.4 應用舉例應用舉例34青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III2.二極管的應用二極管的應用電路如圖示：已知電路如圖示：已知E=5V， ui=10sin t VRVDEuiuO解：解： 此類電路的分析方法：此類電路的分析方法：當當D的陽極電位高于陰極電位時，的陽極電位高于陰極電位時，D導通，將導通，將D作為一短路線；作為一短路線；當當D的陽極電位低于陰極電位時，的陽極電位低于陰極電

25、位時，D截止，將截止，將D作為一斷開的開關；作為一斷開的開關；將二極管看成理想二極管將二極管看成理想二極管ui tuO t10V5V5V削波削波例例1求：求： uO的波形的波形35青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術IIIRRLuiuRuotttuiuRuo設設 =RC tp，求，求uo的波形的波形tp例例2 236青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III電路如圖示：知電路如圖示：知 VA=3VVB=0V 求：求：VF=？解：解： 此類電路的分析方法：此類電路的分析方法：將二極管看成理想二極管。將二極管看

26、成理想二極管。當幾個二極管共陽極或共陰極連接時，承受當幾個二極管共陽極或共陰極連接時，承受正向電壓高的二極管先導通。正向電壓高的二極管先導通。VDB通，通， VF=0VRVDAAVDBB+12VF箝位箝位隔離隔離例例3 337青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III5.3 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管UIUZIZIZmax UZ IZ曲曲線線越越陡陡，電電壓壓越越穩(wěn)穩(wěn)定定。1.結構和符號：結構同二極管結構和符號：結構同二極管2.伏安特性：伏安特性：穩(wěn)壓值穩(wěn)壓值同二極管同二極管VDZ穩(wěn)壓穩(wěn)壓誤差誤差+-+-38青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗

27、教學中心電工電子技術電工電子技術III3.主要參數(shù)主要參數(shù)1穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓 UZ2動態(tài)電阻動態(tài)電阻ZZIUZrdd=3穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流IZ、最大、最小穩(wěn)定電流、最大、最小穩(wěn)定電流Izmax、Izmin。4最大允許功耗最大允許功耗maxZZZMIUP UIUZIZminIZmax39青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III4.穩(wěn)壓管與二極管的主要區(qū)別穩(wěn)壓管與二極管的主要區(qū)別穩(wěn)壓管運用在反向擊穿區(qū)穩(wěn)壓管運用在反向擊穿區(qū) 二極管運用在正向區(qū)；二極管運用在正向區(qū)；穩(wěn)壓管比二極管的反向特性更陡。穩(wěn)壓管比二極管的反向特性更陡。40青島大學電工電子實驗教學中心

28、青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III 穩(wěn)壓二極管在工作穩(wěn)壓二極管在工作時應反接，并串入時應反接，并串入一只電阻。一只電阻。電阻的作用一是起限流作用，以保護穩(wěn)壓管；電阻的作用一是起限流作用，以保護穩(wěn)壓管；其次是當輸入電壓或負載電流變化時，通過該其次是當輸入電壓或負載電流變化時，通過該電阻上電壓降的變化，取出誤差信號以調節(jié)穩(wěn)電阻上電壓降的變化，取出誤差信號以調節(jié)穩(wěn)壓管的工作電流，從而起到穩(wěn)壓作用。壓管的工作電流，從而起到穩(wěn)壓作用。UO VDZRRL+41青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III已知圖示電路中，已知圖示電路中，UZ=

29、6VUZ=6V，最，最小穩(wěn)定電流小穩(wěn)定電流IZmin=5mAIZmin=5mA，最大，最大穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流IZmax=25mAIZmax=25mA，負載電，負載電阻阻RL=600 RL=600 ，求限流電阻，求限流電阻R R的的取值范圍。取值范圍。RIRUO VDZRLILIDZ+UI=10V解：解：1046 . 064 RRRURUUIIILZZILRDZ由：由：maxmin104ZZIRI得：得：227R114RuiOuiIZUZIZM例例4 442青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III5. 4 半導體三極管半導體三極管5.4.1 三極管的基

30、本結構三極管的基本結構NPN型型PNP型型BEC基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極NNPPPNBEC發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極基極基極43青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III基區(qū)：較薄，基區(qū)：較薄，摻雜濃度低摻雜濃度低集電區(qū)：集電區(qū)：面積較大面積較大發(fā)射區(qū)：摻發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高雜濃度較高BEC基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極NNP44青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術IIIBEC基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極NNP發(fā)射結發(fā)射結集電結集電結45青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電

31、工電子技術電工電子技術III1. 放大狀態(tài)放大狀態(tài)BECNNPEBRBEcRC5.4.2 三極管的工作原理三極管的工作原理放大的條件：發(fā)射結正偏，集電結反偏放大的條件：發(fā)射結正偏，集電結反偏EB保證發(fā)射結正偏，保證發(fā)射結正偏，ECEB保證集電結反偏。保證集電結反偏。46青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III進入進入P區(qū)的電子區(qū)的電子少部分與基區(qū)少部分與基區(qū)的空穴復合，的空穴復合，形成電流形成電流IB ，多數(shù)擴散到，多數(shù)擴散到集電結。集電結。BECNNPEBRBEc發(fā)射結發(fā)射結正偏，正偏，發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)電子不電子不斷向基斷向基區(qū)擴散區(qū)擴散，形成，形成

32、發(fā)射極發(fā)射極電流電流IE。IEIBRCIB47青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III從基區(qū)擴從基區(qū)擴散來的電散來的電子作為集子作為集電結的少電結的少子，漂移子，漂移進入集電進入集電結而被收結而被收集，形成集，形成IC。BECNNPEBRBEcIEICIBICRCIBBCII EBCIII 48青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術IIIIC與與IB之比稱為電流放大倍之比稱為電流放大倍數(shù)數(shù)BCII 靜態(tài)電流放大系數(shù)：靜態(tài)電流放大系數(shù)：動態(tài)電流放大系數(shù)：動態(tài)電流放大系數(shù)：BCII 通常：通常： 49青島大學電

33、工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術IIIBECIBIEICNPN型三極管型三極管BECIBIEICPNP型三極管型三極管留留意！意！只需：發(fā)射結正偏，集電結反偏，晶體管只需：發(fā)射結正偏，集電結反偏，晶體管才能工作在放大狀態(tài)。內部條件是制造時才能工作在放大狀態(tài)。內部條件是制造時使基區(qū)薄且摻雜濃度低，發(fā)射區(qū)摻雜濃度使基區(qū)薄且摻雜濃度低，發(fā)射區(qū)摻雜濃度遠高于集電區(qū)。遠高于集電區(qū)。CBEVVVCBEVVV50青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III2. 飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)當三極管的當三極管的UCEUBE時時，BC結處于正向

34、偏置，此結處于正向偏置，此時，即使再增加時，即使再增加IB，IC也也不會增加了。不會增加了。飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)飽和的三極飽和的三極管相當于一管相當于一個閉合的開個閉合的開關關V.UUREI ,IICESCECCCBC3010 3. 截止狀態(tài)截止狀態(tài)當三極管的當三極管的UBEIC，UCE0.3V稱為飽和區(qū)稱為飽和區(qū)。55青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術IIIIC(mA )1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域中此區(qū)域中 : IB=0,IC=ICEO,UBE0， UCE UBE 發(fā)射結正偏，集電結反偏發(fā)射結正偏，集

35、電結反偏IC = IB 電流放大作用電流放大作用UBE0， UCE 0時時UGS足夠大時足夠大時UGSUTH感應出足夠多感應出足夠多電子，這里以電子，這里以電子導電為主電子導電為主出現(xiàn)出現(xiàn)N型的導型的導電溝道。電溝道。感應出電子感應出電子UTH稱為開啟電稱為開啟電壓壓71青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術IIIPNNGSDUDSUGSUGS較小時，較小時，導電溝道相當導電溝道相當于電阻將于電阻將D-S連接起來，連接起來，UGS越大此電越大此電阻越小。阻越小。72青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III5

36、.5.2 增強型增強型N溝道溝道MOS管的特性曲線管的特性曲線0IDUGSVT|DSDmUGSIgU跨導：跨導： UGS對對ID的控制能力的控制能力當漏源間電壓當漏源間電壓U DS 保持一定值時，漏極電流保持一定值時，漏極電流ID與柵源極與柵源極電壓電壓UGS的關系曲線。的關系曲線。1. 轉移特性轉移特性73青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III當柵源間電壓當柵源間電壓UGS UTH 并保持一定值時，漏極電流并保持一定值時，漏極電流ID與漏源極電壓與漏源極電壓U DS的關系曲線的關系曲線IDU DS0UGS=3VUGS=4VUGS=5V區(qū)：區(qū)：U

37、DS較小較小時時ID隨隨UDS的增加而增的增加而增加，相當于一個可變加，相當于一個可變電阻電阻可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)區(qū)：區(qū)：UDS較大較大時時ID只隨只隨UGS的變化而的變化而變化，變化， UGS一定時，一定時， 相當于一個壓控恒流相當于一個壓控恒流源源恒流區(qū)恒流區(qū)2. 輸出特性曲線輸出特性曲線74青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III耗盡型耗盡型N溝道溝道MOS管的特性曲線管的特性曲線耗盡型的耗盡型的MOS管管UGS=0時就有導電溝道，加時就有導電溝道，加反向電壓才能夾斷。反向電壓才能夾斷。轉移特性曲線轉移特性曲線0IDUGSUoff夾斷電壓夾斷

38、電壓75青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III輸出特性曲線輸出特性曲線IDU DS0UGS=0UGS0不論柵不論柵源電壓正、負或源電壓正、負或0都能控制漏極都能控制漏極電流，但一般工作在負柵電流，但一般工作在負柵源電壓狀態(tài)源電壓狀態(tài)76青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III P溝道絕緣柵場效應管的工作原理和特性溝道絕緣柵場效應管的工作原理和特性與與N溝道場效應管完全相同，兩者只是在工溝道場效應管完全相同，兩者只是在工作時所加電壓的極性不同，當然，產生電流作時所加電壓的極性不同，當然，產生電流的方向也不同。的方向也不同。即：即：P溝道增強型場效應管在溝道增強型場效應管在UGS 0時時 導通導通77青島大學電工電子實驗教學中心青島大學電工電子實驗教學中心電工電子技術電工電子技術III5.6 光電器件光電器件1.發(fā)光二極管與光電二極管發(fā)光二極管與光電二極管1發(fā)光二極管