第14部分二極管和晶體管學習教案

1、會計學1第第14部分二極管和晶體管部分二極管和晶體管第一頁，編輯于星期二：十一點 四十分。第1頁/共52頁第二頁，編輯于星期二：十一點 四十分。第2頁/共52頁第三頁，編輯于星期二：十一點 四十分。14.1 半導體的導電特性半導體的導電特性第3頁/共52頁第四頁，編輯于星期二：十一點 四十分。共價健共價健 Si Si Si Si價電子價電子第4頁/共52頁第五頁，編輯于星期二：十一點 四十分。 Si Si Si Si價電子價電子這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。空穴空穴自由電子自由電子第5頁/共52頁第六頁，編輯于星期二：十一點 四十分。第6頁/共52頁第七頁，編輯于星期二：十一點

2、四十分。 Si Si Si Sip+多余多余電子電子磷原子磷原子在常溫下即可在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮幼優(yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€失去一個電子變?yōu)殡娮幼優(yōu)檎x子正離子第7頁/共52頁第八頁，編輯于星期二：十一點 四十分。 Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴第8頁/共52頁第九頁，編輯于星期二：十一點 四十分。第9頁/共52頁第十頁，編輯于星期二：十一點 四十分。多子的擴散運動多子的擴散運動內電場內電場少子的漂移運動少子的漂移運動濃度差濃度差 擴散的結果使空間電荷區(qū)變寬。擴散的結果使空間電荷區(qū)變寬?？臻g電荷區(qū)也稱空間電荷區(qū)也稱 PN 結結 +形成空間電荷區(qū)形成空間電荷區(qū)第10頁/共52頁第十一頁

3、，編輯于星期二：十一點 四十分。PN 結變窄結變窄 P接正、接正、N接負接負 外電場外電場IF內電場內電場PN+第11頁/共52頁第十二頁，編輯于星期二：十一點 四十分。+第12頁/共52頁第十三頁，編輯于星期二：十一點 四十分。 內電場被加強，少子的漂移加強，由于少子數(shù)量很少，形成很小的反向電流。內電場被加強，少子的漂移加強，由于少子數(shù)量很少，形成很小的反向電流。IR+第13頁/共52頁第十四頁，編輯于星期二：十一點 四十分。第14頁/共52頁第十五頁，編輯于星期二：十一點 四十分。陰極引線陰極引線陽極引線陽極引線二氧化硅保護層二氧化硅保護層P型硅型硅N型硅型硅( c ) 平面型平面型金屬觸

4、絲金屬觸絲陽極引線陽極引線N型鍺片型鍺片陰極引線陰極引線外殼外殼( a ) 點接觸型點接觸型鋁合金小球鋁合金小球N型硅型硅陽極引線陽極引線PN結結金銻合金金銻合金底座底座陰極引線陰極引線( b ) 面接觸型面接觸型圖圖 1 12 半導體二極管的結構和符號半導體二極管的結構和符號 陰極陰極陽極陽極( d ) 符號符號D第15頁/共52頁第十六頁，編輯于星期二：十一點 四十分。反向擊穿反向擊穿電壓電壓U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+第16頁/共52頁第十七頁，編輯于星期二：十一點 四十分。第17頁/共52頁第十八頁，編輯于星期二：十一點 四十分。第18頁/共52頁第十九頁，編輯于星期二：

5、十一點 四十分。定性分析：定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)判斷二極管的工作狀態(tài)導通導通截止截止 若二極管是理想的，若二極管是理想的，第19頁/共52頁第二十頁，編輯于星期二：十一點 四十分。例例1：D6V12V3k BAUAB+第20頁/共52頁第二十一頁，編輯于星期二：十一點 四十分。例例2:mA43122D IBD16V12V3k AD2UAB+第21頁/共52頁第二十二頁，編輯于星期二：十一點 四十分。V sin18itu t 第22頁/共52頁第二十三頁，編輯于星期二：十一點 四十分。UZIZIZM UZ IZ_+UIO第23頁/共52頁第二十四頁，編輯于星期二：十一點 四十分。ZZ Z

6、IUr第24頁/共52頁第二十五頁，編輯于星期二：十一點 四十分。晶體管的結構晶體管的結構(a)平面型；平面型；(b)合金型合金型BEP型硅型硅N型硅型硅二氧化碳保護膜二氧化碳保護膜銦球銦球N型鍺型鍺N型硅型硅CBECPP銦球銦球(a)(b)第25頁/共52頁第二十六頁，編輯于星期二：十一點 四十分。(a)NNCEBPCETBIBIEIC(b)BECPPNETCBIBIEICCENNPBCEPPNB第26頁/共52頁第二十七頁，編輯于星期二：十一點 四十分。第27頁/共52頁第二十八頁，編輯于星期二：十一點 四十分。EEBRBRC第28頁/共52頁第二十九頁，編輯于星期二：十一點 四十分。晶體

7、管電流放大的實驗電路晶體管電流放大的實驗電路 mA AVVmAICECIBIERB+UBE +UCE EBCEB3DG100第29頁/共52頁第三十頁，編輯于星期二：十一點 四十分。符合基爾霍夫定律符合基爾霍夫定律第30頁/共52頁第三十一頁，編輯于星期二：十一點 四十分。+ UBE ICIEIB CT E B +UCE (a) NPN 型晶體管；型晶體管；+ UBE IBIEIC CT EB +UCE 電流方向和發(fā)射結與集電結的極性電流方向和發(fā)射結與集電結的極性(b) PNP 型晶體管型晶體管第31頁/共52頁第三十二頁，編輯于星期二：十一點 四十分。BECNNPEBRBECIEIBEICE

8、ICBO第32頁/共52頁第三十三頁，編輯于星期二：十一點 四十分。ICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOBCCBOBCBOCBECEIIIIIIII CEOBCBOBC)(1 IIIII BC CEO III ，有，有忽略忽略第33頁/共52頁第三十四頁，編輯于星期二：十一點 四十分。 即管子各電極電壓與電流的關系曲線，是管子內部載流即管子各電極電壓與電流的關系曲線，是管子內部載流子運動的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，是分析放大電路子運動的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，是分析放大電路的依據(jù)。的依據(jù)。 重點討論應用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線重點討論應用最廣泛的共發(fā)射極接法

9、的特性曲線第34頁/共52頁第三十五頁，編輯于星期二：十一點 四十分。共發(fā)射極電路共發(fā)射極電路輸入回路輸入回路輸出回路輸出回路mA AVVICECIBRB+UBE +UCE EBCEB3DG100第35頁/共52頁第三十六頁，編輯于星期二：十一點 四十分。常數(shù)常數(shù) CE)(BEBUUfI3DG100晶體管的晶體管的輸入特性曲線輸入特性曲線O0.40.8IB/ AUBE/VUCE1V60402080第36頁/共52頁第三十七頁，編輯于星期二：十一點 四十分。常數(shù)常數(shù) B)(CECIUfI 共發(fā)射極電路共發(fā)射極電路ICEC=UCCIBRB+ UBE +UCE EBCEBIC/mAUCE/V100

10、A80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB =03DG100晶體管的輸出特性曲線晶體管的輸出特性曲線 在不同的在不同的 IB下，可得出不同的曲線，所以晶體管下，可得出不同的曲線，所以晶體管的的輸出特性曲線輸出特性曲線是一組曲線。是一組曲線。第37頁/共52頁第三十八頁，編輯于星期二：十一點 四十分。常數(shù)常數(shù) B)(CECIUfI 晶體管有三種工作狀態(tài)，因而晶體管有三種工作狀態(tài)，因而輸出特性曲線輸出特性曲線分為三個分為三個工作區(qū)工作區(qū)3DG100晶體管的輸出特性曲線晶體管的輸出特性曲線IC/mAUCE/V100 A80A 60 A 40 A 20 A O

11、 3 6 9 1242.31.5321IB =0對對 NPN 型管型管而言而言, 應使應使 UBE 0, UBC UBE。第38頁/共52頁第三十九頁，編輯于星期二：十一點 四十分。IC/mAUCE/V100 A 80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 124321IB =0對對NPN型硅管，當型硅管，當UBE時時, 即已即已開始截止開始截止, 為使晶體為使晶體管可靠截止管可靠截止 , 常使常使 UBE 0。截止時截止時, 集集電結也處于反向偏電結也處于反向偏置置( (UBC 0),),此時此時, IC 0, UCE UCC 。IB = 0 的曲線以下的區(qū)域稱為截止區(qū)。的曲線以下

12、的區(qū)域稱為截止區(qū)。IB = 0 時時, IC = ICEO( (很小很小) )。(ICEO第39頁/共52頁第四十頁，編輯于星期二：十一點 四十分。IC/mAUCE/V100 A 80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 124321IB =0 IC UCC/RC 。 當當 UCE 0) )，晶體管工作于飽和狀態(tài)。晶體管工作于飽和狀態(tài)。第40頁/共52頁第四十一頁，編輯于星期二：十一點 四十分。晶體管三種工作狀態(tài)的電壓和電流晶體管三種工作狀態(tài)的電壓和電流(a)放大放大+ UBE 0 ICIB+UCE UBC 0+(b)截止截止IC 0 IB = 0+ UCE UCC UBC 0 I

13、B+ UCE 0 UBC 0+CCCCRUI 當晶體管飽和時，當晶體管飽和時， UCE 0，發(fā)射極與集電極之間如同，發(fā)射極與集電極之間如同一個開關的接通，其間電阻很小；當晶體管截止時，一個開關的接通，其間電阻很小；當晶體管截止時，IC 0 ，發(fā)射極與集電極之間如同一個開關的斷開，其間電阻很，發(fā)射極與集電極之間如同一個開關的斷開，其間電阻很大，可見，大，可見，晶體管除了有放大作用外，還有開關作用。晶體管除了有放大作用外，還有開關作用。第41頁/共52頁第四十二頁，編輯于星期二：十一點 四十分。 0 0.1 0.5 0.1 0.6 0.7 0.2 0.3 0.3 0.1 0.7 0.3硅管硅管(

14、(NPN) )鍺管鍺管( (PNP) ) 可靠截可靠截止止開始截開始截止止 UBE/V UBE/VUCE/V UBE/V 截截 止止 放大放大 飽和飽和 工工 作作 狀狀 態(tài)態(tài) 管管 型型晶體管結電壓的典型值晶體管結電壓的典型值 主要參數(shù)主要參數(shù) 表示晶體管特性的數(shù)據(jù)稱為晶體管的參數(shù)，晶體表示晶體管特性的數(shù)據(jù)稱為晶體管的參數(shù)，晶體管的參數(shù)也是設計電路、選用晶體管的依據(jù)。管的參數(shù)也是設計電路、選用晶體管的依據(jù)。第42頁/共52頁第四十三頁，編輯于星期二：十一點 四十分。 BCII_ BCII 第43頁/共52頁第四十四頁，編輯于星期二：十一點 四十分。53704051BC.II 400400605132BC .II 第44頁/共52頁第四十五頁，編輯于星期二：十一點 四十分。ICBO A+EC AICEOIB=0+第45頁/共52頁第四十六頁，編輯于星期二：十