二極管三極管場(chǎng)管

1、DE3VRuiuouRuD 例例2：下圖是：下圖是二極管二極管限幅電路，限幅電路，D為理想二極管，為理想二極管，ui = 6 sin t V, E= 3V,試畫出試畫出 uo波形波形 。 t t ui / V Vuo /V63300 2 2 6第第1章章 1.3uR？ t 630 2 例例3：雙向限幅電路雙向限幅電路 t 033DE3VRDE3V第第1章章 1.3uiuouRuD ui / Vuo /V3IFUF0正向特性正向特性反向擊穿區(qū)反向擊穿區(qū)UZIminIZmaxDZ負(fù)極負(fù)極伏安特性伏安特性 穩(wěn)壓管是一種特殊的穩(wěn)壓管是一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體二極管。面接觸型半導(dǎo)體二極管。 第第1章章

2、1.4工作在反向擊穿區(qū)工作在反向擊穿區(qū)0 穩(wěn)壓管的主要參數(shù)穩(wěn)壓管的主要參數(shù)1. 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓UZ 2. 最小穩(wěn)定電流最小穩(wěn)定電流 Imin 3. 最大穩(wěn)定電流最大穩(wěn)定電流 IZmax4. 動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻 RZ IZ UZRZ = IZ UZ5. 電壓溫度系數(shù)電壓溫度系數(shù) VZT6. 最大允許耗散功率最大允許耗散功率PM第第1章章 1.4IFUFIminIZmaxUZ工作在反向擊穿區(qū)：工作在反向擊穿區(qū)：電流變化大，電壓幾乎不變電流變化大，電壓幾乎不變第第1章章 1.4例題：例題：已知已知ui = 10 sin t V, UZ= 5.5V（穩(wěn)壓值穩(wěn)壓值），）， 正正向壓降為向壓降為0 .7V

3、，試畫出試畫出 uo波形波形 。DZUZRuiuouR t t ui / V Vuo /V105 .55 .500 2 2 0 .70 .7解：解：IU0UZIminIZmaxN型硅型硅二氧化硅保護(hù)膜二氧化硅保護(hù)膜BECN+P型硅型硅（a） 平面型平面型N型鍺型鍺ECB銦銦球球銦銦球球PP+（b）合金型）合金型第第1章章 1.5集電區(qū)集電區(qū)集電結(jié)集電結(jié)基區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)NN集電極集電極C基極基極B發(fā)射極發(fā)射極E 三極管的結(jié)構(gòu)三極管的結(jié)構(gòu) 分類和符號(hào)分類和符號(hào)PECB符號(hào)符號(hào)第第1章章 1.5集電區(qū)集電區(qū)集電結(jié)集電結(jié)基區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)CBEN集電極集電極C發(fā)射極發(fā)射極

4、E基極基極BNPPN第第1章章 1.5ECRCIC UCECEBUBE共發(fā)射極接法放大電路共發(fā)射極接法放大電路三極管具有電流控三極管具有電流控制作用的外部條件制作用的外部條件 : （1）發(fā)射結(jié)正向偏置）發(fā)射結(jié)正向偏置 （加正向電壓）；（加正向電壓）；（2）集電結(jié)反向偏置）集電結(jié)反向偏置（加反向電壓）。（加反向電壓）。第第1章章 1.5EBRBIB發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子擴(kuò)散電子IEIB電子在基區(qū)電子在基區(qū)擴(kuò)散與復(fù)合擴(kuò)散與復(fù)合集電區(qū)收集電子集電區(qū)收集電子 電子流向電源正極形成電子流向電源正極形成 ICICNPN電源負(fù)極向發(fā)射電源負(fù)極向發(fā)射區(qū)補(bǔ)充電子形成區(qū)補(bǔ)充電子形成 發(fā)射極電流發(fā)射極電流

5、IE 三極管的電流控制原理三極管的電流控制原理電源正極拉走電電源正極拉走電子，補(bǔ)充被復(fù)子，補(bǔ)充被復(fù)合的空穴，形合的空穴，形成成 I IB B第第1章章 1.5VCCRCVBBRBCBE 由于基區(qū)很薄由于基區(qū)很薄,摻雜濃度又很小摻雜濃度又很小,電子在基區(qū)擴(kuò)散的數(shù)量電子在基區(qū)擴(kuò)散的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于復(fù)合的數(shù)量。所以：遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于復(fù)合的數(shù)量。所以： IC IB同樣有同樣有: IC IB所以說三極管具有電流控制作用所以說三極管具有電流控制作用,也稱之為電流放大作用。也稱之為電流放大作用。第第1章章 1.5電流關(guān)系：電流關(guān)系：IE=IB+ICECRCIC UCECEBUBEEBRBIBIEIC= IB = IC

6、IBECRCIC UCECEBUBE共發(fā)射極接法放大電路共發(fā)射極接法放大電路三極管具有電流控三極管具有電流控 制作用的外部條件制作用的外部條件 : （1）發(fā)射結(jié)正向偏置；）發(fā)射結(jié)正向偏置；（2）集電結(jié)反向偏置。）集電結(jié)反向偏置。對(duì)于對(duì)于NPN型三極管應(yīng)滿足型三極管應(yīng)滿足:輸出輸出回路回路輸入輸入回路回路公公共共端端第第1章章 1.5EBRBIBIEUBE 0UBC VB VEECRCIC UCECEBUBE共發(fā)射極接法放大電路共發(fā)射極接法放大電路三極管具有電流控三極管具有電流控 制作用的外部條件制作用的外部條件 : （1）發(fā)射結(jié)正向偏置；）發(fā)射結(jié)正向偏置；（2）集電結(jié)反向偏置。）集電結(jié)反向偏置

7、。對(duì)于對(duì)于PNP型三極管應(yīng)滿足型三極管應(yīng)滿足:輸出輸出回路回路輸入輸入回路回路公公共共端端第第1章章 1.5EBRBIBIE即即 VC VB 0UBE VB VE且且IC= IB對(duì)于對(duì)于PNP型三極管應(yīng)滿足型三極管應(yīng)滿足: VC VB VE且且IC= IBRBEBECRCIC UCECEBIBUBE（一）（一）放大狀態(tài)放大狀態(tài)條條件件特特征征IE（二）（二） 飽和狀態(tài)飽和狀態(tài) 集電結(jié)、發(fā)射結(jié)均反向偏置，即集電結(jié)、發(fā)射結(jié)均反向偏置，即UBE 0 （1） IB增加時(shí)，增加時(shí)，IC基本不變，基本不變， 且且IC UC / RC （2） UCE 0 晶體管晶體管C、E之間相當(dāng)于短路之間相當(dāng)于短路（三）

8、（三） 截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)即即UCE UBE （1） IB=0、 IC 0（2） UCE EC晶體管晶體管C、E之間相當(dāng)于開路之間相當(dāng)于開路共發(fā)射極接法放大電共發(fā)射極接法放大電路路條條件件特特征征（1）發(fā)射結(jié)正向偏置；）發(fā)射結(jié)正向偏置；（2）集電結(jié)正向偏置。）集電結(jié)正向偏置。條件條件特特征征RBEBECRCIC UCECEBIBUBEIE1. 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) = IC IB 2. 穿透電流穿透電流 ICEO 3. 集電極最大允許電流集電極最大允許電流 ICM 4. 集集-射反相擊穿電壓射反相擊穿電壓 U(BR)CEO 5. 集電極最大允許耗散功率集電極最大允許耗散功率 PCM極限參數(shù)極

9、限參數(shù)使用時(shí)使用時(shí)不允許超過不允許超過!第第1章章 1.5 = IC IB60A0 20A1.52.3在輸出特性上求在輸出特性上求 , = IC IB =1.5mA40A= 37.5 =IC IB =2.31.5(mA)60 40(A)= 40設(shè)設(shè)UCE=6V, IB由由40A加為加為60A 。第第1章章 1.5IC / mAUCE /VIB =40A6 重點(diǎn)：重點(diǎn)：1、三極管的三種工作狀態(tài)、三極管的三種工作狀態(tài)2、電流關(guān)系：、電流關(guān)系： IE=IB+IC IC= IB 作業(yè)：作業(yè)：15、 16、 19 14（選做）（選做） 注意：各點(diǎn)波形要對(duì)應(yīng)畫出，注意：各點(diǎn)波形要對(duì)應(yīng)畫出， 否則按錯(cuò)誤處理

10、。否則按錯(cuò)誤處理。0IB= 0 A20A40 A60 A80 A由三極管的極限參數(shù)確定安全工作區(qū)由三極管的極限參數(shù)確定安全工作區(qū)安安全全工工作作區(qū)區(qū)過過損損耗耗區(qū)區(qū)PCM曲線曲線第第1章章 1.5IC / mAUCE /VICEOICMU(BR)CEOSiO2結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖P型硅襯底型硅襯底源極源極S柵極柵極G漏極漏極D 襯底引線襯底引線BN+N+DBSG符號(hào)符號(hào)1. 結(jié)構(gòu)和符號(hào)結(jié)構(gòu)和符號(hào)第第1章章 1.6SiO2結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖P型硅襯底型硅襯底耗盡層耗盡層襯底引線襯底引線BN+N+SGDUDSID = 0D與與S之間是兩個(gè)之間是兩個(gè)PN結(jié)反向串聯(lián)，結(jié)反向串聯(lián)，無論無論D與與S之間

11、加之間加什么極性的電壓，什么極性的電壓，漏極電流均接近漏極電流均接近于零。于零。2. 工作原理工作原理第第1章章 1.6P型硅襯底型硅襯底N+BSGD。耗盡層耗盡層ID = 0由柵極指向襯底方由柵極指向襯底方向的電場(chǎng)使空穴向向的電場(chǎng)使空穴向下移動(dòng)下移動(dòng),電子向上移電子向上移 動(dòng)動(dòng),在在P 型硅襯底的型硅襯底的 上表面形成耗盡層。上表面形成耗盡層。 仍然沒有漏極電流。仍然沒有漏極電流。 UGSN+N+第第1章章 1.6UDSP型硅襯底型硅襯底N+BSGD。UDS耗盡層耗盡層ID 柵極下柵極下P型半導(dǎo)型半導(dǎo)體表面形成體表面形成N型導(dǎo)電型導(dǎo)電溝道，當(dāng)溝道，當(dāng)D、S加上加上正向電壓后可產(chǎn)生正向電壓后可

12、產(chǎn)生漏極電流漏極電流ID 。 N型導(dǎo)電溝道N+N+第第1章章 1.6UGS4321051015UGS =5V6V4V3V2VID /mAUDS =10V增強(qiáng)型增強(qiáng)型 NMOS 管的特性曲線管的特性曲線 0123飽和區(qū)飽和區(qū)擊穿區(qū)擊穿區(qū)可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)246UGS / V3. 特性曲線特性曲線UGs(th)輸出特性輸出特性轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性 UDS / V第第1章章 1.6ID /mA可變電阻區(qū)：可變電阻區(qū)：UGS不變，不變，ID與與UDS成正比，成正比，漏源之間相當(dāng)于一個(gè)可變電阻。漏源之間相當(dāng)于一個(gè)可變電阻。4321051015UGS =5V6V4V3V2VID /mAUDS =10V增強(qiáng)型

13、增強(qiáng)型 NMOS 管的特性曲線管的特性曲線 0123飽和區(qū)飽和區(qū)擊穿區(qū)擊穿區(qū)可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)246UGS / V3. 特性曲線特性曲線UGs(th)輸出特性輸出特性轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性 UDS / V第第1章章 1.6ID /mA飽和區(qū)：飽和區(qū)：UDS大于一定值，在大于一定值，在 UGS 一定，一定，ID幾乎不變，幾乎不變， ID 受受UGS的控制。的控制。4321051015UGS =5V6V4V3V2VID /mAUDS =10V增強(qiáng)型增強(qiáng)型 NMOS 管的特性曲線管的特性曲線 0123飽和區(qū)飽和區(qū)擊穿區(qū)擊穿區(qū)可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)246UGS / V3. 特性曲線特性曲線UGs(th)輸出

14、特性輸出特性轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性 UDS / V第第1章章 1.6ID /mA截止區(qū)：截止區(qū)：UDS過大，過大，ID急劇增加。急劇增加。4321051015UGS =5V6V4V3V2VID /mAUDS =10V增強(qiáng)型增強(qiáng)型 NMOS 管的特性曲線管的特性曲線 0123飽和區(qū)飽和區(qū)擊穿區(qū)擊穿區(qū)可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)246UGS / V3. 特性曲線特性曲線UGs(th)輸出特性輸出特性轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性 UDS / V第第1章章 1.6ID /mA轉(zhuǎn)移特性：轉(zhuǎn)移特性： ID=f（ UGS ）| UDS=常數(shù)常數(shù)結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖P型硅襯底型硅襯底源極源極S漏極漏極D 柵極柵極G襯底引線襯底引線B耗

15、盡層耗盡層1. 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理N+N+正離子正離子N N型溝道型溝道SiO2DBSG符號(hào)符號(hào)制造時(shí)制造時(shí),在二氧化硅絕緣層中摻入大量的正離子。在二氧化硅絕緣層中摻入大量的正離子。第第1章章 1.6432104812UGS =1V2V3V輸出特性輸出特性轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性耗盡型耗盡型NMOS管的特性曲線管的特性曲線 1230V1012123 UGS / V2. 特性曲線特性曲線 ID UGSUGs(off) UDS / VUDS =10V第第1章章 1.6ID /mAID /mAN型硅襯底型硅襯底N+BSGD。耗盡層耗盡層PMOS管結(jié)構(gòu)示意圖管結(jié)構(gòu)示意圖P溝道溝道PMOS管與

16、管與NMOS管管互為對(duì)偶關(guān)系，使用互為對(duì)偶關(guān)系，使用時(shí)時(shí)UGS 、UDS的極性的極性也與也與NMOS管相反。管相反。 P+P+第第1章章 1.6UGSUDSID開啟電壓開啟電壓UGS(th)為為負(fù)值，負(fù)值，UGS UGS(th) 時(shí)導(dǎo)通。時(shí)導(dǎo)通。 SGDB符號(hào)符號(hào) ID /mAUGS / V0UGS(th) 轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性DBSG符號(hào)符號(hào) ID /mAUGS /V0UGS(off) 轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性?shī)A斷電壓夾斷電壓UGS(off)為為正值，正值， UGS 0， UBC0， UCE0，則此管工作區(qū)為，則此管工作區(qū)為-（1）飽和區(qū)）飽和區(qū)（2）截止區(qū)）截止區(qū)（3）放大區(qū)）放大區(qū)答案答案（1）6.

17、 一個(gè)一個(gè)NPN管在電路中正常工作，現(xiàn)測(cè)得管在電路中正常工作，現(xiàn)測(cè)得UBE0， UBC0，則此管工作區(qū)為，則此管工作區(qū)為-（1）飽和區(qū)）飽和區(qū)（2）截止區(qū)）截止區(qū)（3）放大區(qū)）放大區(qū)答案答案（3）7. 一個(gè)一個(gè)NPN管在電路中正常工作，現(xiàn)測(cè)得管在電路中正常工作，現(xiàn)測(cè)得UBE0， UBC0，則此管工作區(qū)為，則此管工作區(qū)為-（1）飽和區(qū)）飽和區(qū)（2）截止區(qū)）截止區(qū)（3）放大區(qū)）放大區(qū)答案答案（2）8. 穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓管工作在-狀態(tài)。狀態(tài)。（1）正向?qū)ǎ┱驅(qū)ǎ?）反向截止）反向截止（3）反向擊穿）反向擊穿9. 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路如圖所示，其中穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路如圖所示，其中UZ1=7V， UZ2=3V ，它們的正，它們的正向?qū)▔航禐橄驅(qū)▔航禐?.7V，其輸出電壓為，其輸出電壓為-。DZ1UZ1RuiuoUZ2DZ2（1）0.7V（2）1.7V（3）3V（4）7.7V答案答案（3）答案答案（4）1、在圖所示電路中，在圖所示電路中，E=5V、ui=10sin tV，D為理想二極管，試畫為理想二極管，試畫出輸出出輸出uO的波形。的波形