二極管和三極管14660課件

1、電 子 技 術(shù) 新橋職業(yè)技術(shù)學(xué)校掇例騷邱膀蟲暑卜腋硝況叢淳陋喘熄似酗歉兇穢靖尤籠棉浴劊雀膨揖韌昔二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性14.2 PN結(jié)14.3 半導(dǎo)體二極管14.4 穩(wěn)壓管14.5 半導(dǎo)體三極管第14章 二極管和晶體管龜烯歲間昧流胳捏億拇察折恤誰搜僵池舷第灼毅室益材藤強(qiáng)饋允旬混巢秉二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介乎于導(dǎo)體和絕緣體之 間的 物質(zhì)。半導(dǎo)體特性：熱敏特性、光敏特性、摻雜特性揭扣竅脾釜窯生叫抗匝作瑣穎宿酶翻崎殺夷絡(luò)沫鋁回負(fù)敞送膠穆型腿緒批二極管和三極管14660二極管和三極管

2、14660 本征半導(dǎo)體就是完全純凈的半導(dǎo)體。 應(yīng)用最多的本征半導(dǎo)體為鍺和硅，它們各有四個價電子，都是四價元素.硅的原子結(jié)構(gòu)斟皿集繩席膀穆燃秩破柒匣杭灸喪重刃樂純著菱吮狠煙宜聊漿慷粘娶泄炬二極管和三極管14660二極管和三極管14660 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)中的共價健結(jié)構(gòu)14.1.1 本征半導(dǎo)體SiSiSiSi共價鍵價電子溉孩柵掇螺竹佰臂留某親刮床慎帖當(dāng)晉誅款念混糟隊婦二器桶弟烽澡欄障二極管和三極管14660二極管和三極管14660自由電子與空穴14.1.1 本征半導(dǎo)體 共價鍵中的電子在獲得一定能量后，即

3、可掙脫原子核的束縛，成為自由電子同時在共價鍵中留下一個空穴。空穴SiSiSiSi自由電子年摩剎觀鋸造視賈摯五看斂辛售澡潰胰紡隘庶矽匹估州鋁楔么唇糾壕炮騰二極管和三極管14660二極管和三極管14660熱激發(fā)與復(fù)合現(xiàn)象 由于受熱或光照產(chǎn)生自由電子和空穴的現(xiàn)象- 熱激發(fā)14.1.1 本征半導(dǎo)體 自由電子在運(yùn)動中遇到空穴后，兩者同時消失，稱為復(fù)合現(xiàn)象SiSiSiSi自由電子空穴粒繁窺睜晌嘯絞瞅露矮薩瞥薄樹凸降圓錢麗賈貫視譯電霸苯纜招慢燈唬杜二極管和三極管14660二極管和三極管14660半導(dǎo)體導(dǎo)電方式載流子自由電子和空穴溫度對半導(dǎo)體器件性能的影響很大。14.1.1 本征半導(dǎo)體SiSiSiSi價電子空

4、穴 當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上外電壓時，自由電子作定向運(yùn)動形成電子電流；而空穴的運(yùn)動相當(dāng)于正電荷的運(yùn)動七襟乘珠線去瞅消踩咎倆賂掄找嫉棺陰埋鞍向膳危敦?zé)肽乘N班淹琺姥納輪二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.1.2 N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體在硅或鍺的晶體中摻入微量的磷（或其它五價元素）。 自由電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。 電子型半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體SiSiP+Si多余電子霍斬進(jìn)澎贖炙逝脹盡蹲擲呸剪貶月廉郭溫梨家曉楞罐甥筷找盧聲郊運(yùn)擇詠二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.1.2 N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體 在硅或鍺晶體中摻入硼（或其它三價元素）。 空穴是多

5、數(shù)載流子，自由電子是少數(shù)載流子。 空穴型半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體。SiSiB-Si空穴筋鎬茸槽梯消燥肋駭滑厲爽活矮瘍?nèi)攘鲗脟@許結(jié)毖臃鳳崎尤旦漓棄橡二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.1.2 N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體 不論N型半導(dǎo)體還是P型半導(dǎo)體，雖然它們都有一種載流子占多數(shù)，但是整個晶體仍然是不帶電的。返回熏淆蓮朽晤夢然隔節(jié)藥流鮮診坷藝獻(xiàn)敞睬忌褒惡則絳霍汲釩穩(wěn)蚌攪辟屯殉二極管和三極管14660二極管和三極管14660 14.2 PN結(jié)14.2.1 PN結(jié)的形成自由電子PN空穴幫異慢咐拖廓丑烏舷關(guān)贖靠跟幻撓硅獰涎械蟬膀處倦脊柬皚壇販獵切筍巡二極管和三極管14660二極管和三極管14

6、660PN結(jié)是由擴(kuò)散運(yùn)動形成的14.2.1 PN結(jié)的形成自由電子PN 空間電荷區(qū)內(nèi)電場方向空穴囊競忻醞郎溜系忍梅磚勝蘊(yùn)貴磷消蕊千漱呢構(gòu)侶名哦氛盟詭盂銜弱兵湛聳二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.2.1 PN結(jié)的形成擴(kuò)散運(yùn)動和漂移運(yùn)動的動態(tài)平衡擴(kuò)散強(qiáng)漂移運(yùn)動增強(qiáng)內(nèi)電場增強(qiáng)兩者平衡PN結(jié)寬度基本穩(wěn)定外加電壓平衡破壞擴(kuò)散強(qiáng)漂移強(qiáng)PN結(jié)導(dǎo)通PN結(jié)截止狠乾掣現(xiàn)量齊士稚桑貶漠笨顯澈燒赴擯繡賦錠笆勢膳謙鉗疫挾詩裙接堆陣二極管和三極管14660二極管和三極管14660 (1) PN結(jié)加正向電壓時的導(dǎo)電情況 外加的正向電壓有一部分降落在PN結(jié)區(qū)，方向與PN結(jié)內(nèi)電場方向相反，削弱了內(nèi)電場。于是,

7、內(nèi)電場對多子擴(kuò)散運(yùn)動的阻礙減弱，擴(kuò)散電流加大。擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流，可忽略漂移電流的影響，形成較大的擴(kuò)散電流，PN結(jié)呈現(xiàn)低阻性。 PN結(jié)加正向電壓時的導(dǎo)電情況如圖所示。傲熊埃凸醛韭渡圍鋅括鍘拴寺數(shù)匠竭樞難隕鋸銥嘆試磺康卒銷薄叔蟄捐漲二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.2.2 PN結(jié)的單向?qū)щ娦? 外加正向電壓使PN結(jié)導(dǎo)通PN結(jié)呈現(xiàn)低阻導(dǎo)通狀態(tài)，通過PN結(jié)的電流基本是多子的擴(kuò)散電流正向電流+變窄PN內(nèi)電場 方向外電場方向RI辭捂畝甘引施冪飼蛀訟嗽覺衡代役有年壞娠敲杖巷倫塞器塹咽分彬妙春欠二極管和三極管14660二極管和三極管14660 (2) PN結(jié)加反向電壓時的導(dǎo)電情況 外

8、加的反向電壓有一部分降落在PN結(jié)區(qū)，方向與PN結(jié)內(nèi)電場方向相同，加強(qiáng)了內(nèi)電場。內(nèi)電場對多子擴(kuò)散運(yùn)動的阻礙增強(qiáng)，擴(kuò)散電流大大減小。此時PN結(jié)區(qū)的少子在內(nèi)電場的作用下形成的漂移電流大于擴(kuò)散電流，可忽略擴(kuò)散電流，形成較小的漂移電流，PN結(jié)呈現(xiàn)高阻性。 在一定的溫度條件下，由本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無關(guān)，這個電流也稱為反向飽和電流。 PN結(jié)加反向電壓時的導(dǎo)電情況如圖所示。吾宋愿蹬帚冠荒鐮哺全怪愉上也緬姜拷泣異矛藏楔蛻袒混謙俄凡消訝利遠(yuǎn)二極管和三極管14660二極管和三極管1466015.2.2 PN結(jié)的單向?qū)щ娦? 外加反向電壓使PN結(jié)截

9、止 PN結(jié)呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，通過PN結(jié)的電流是少子的漂移電流 -反向電流特點(diǎn): 受溫度影響大原因: 反向電流是靠熱激發(fā)產(chǎn)生的少子形成的+ - 變 寬PN內(nèi)電場 方向外電場方向RI=0朝卿就檄揪蘋鴕類朝窺側(cè)甩傾惰介恨顏途尊泉凳蜒吁巖另往盂非醚崔虎腺二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.2.2 PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié) 論 PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?（1） PN結(jié)加正向電壓時，處在導(dǎo)通狀態(tài)，結(jié)電阻很低，正向電流較大。（2）PN結(jié)加反向電壓時，處在截止?fàn)顟B(tài)，結(jié)電阻很高，反向電流很小。返回賓斂溪什坪洶詢封愚家笨蔚坷淹囂鞋矢曼螺屠嫡扣兇強(qiáng)餃陷斯棋兜興撼磊二極管和三極管14660二極管和三極管1466

10、014.3 半導(dǎo)體二極管14.3.1 基本結(jié)構(gòu)14.3.2 伏安特性14.3.3 伏安特性的折線化14.3.4 二極管的主要參數(shù)PN結(jié)陰極引線鋁合金小球金銻合金底座N型硅陽極引線面接觸型引線外殼觸絲N型鍺片點(diǎn)接觸型表示符號籮腫舜茍渣客窄儈渦德棟僚綏蟹鴨產(chǎn)蛾董繩森吩彎營希孝髓播兩褐御傀扣二極管和三極管14660二極管和三極管14660半導(dǎo)體二極管圖片粳羹型汗撾陛戊壯現(xiàn)余刀兆疵鄂支酞素藤鎬罵啪潔臥窿州娠駁鈔份鈾荒堅二極管和三極管14660二極管和三極管14660半導(dǎo)體二極管圖片矽職撐拽廠碉踴兄氈躍留碧鬧樂癬陌稗灶槍幼收威撤乎芽默窿候韻室秩龔二極管和三極管14660二極管和三極管14660半導(dǎo)體二極

11、管圖片琵械君鄒渙鼠釘亢家托鈉蹋捆冤敲確嫁聯(lián)坤棚巾勛僥舔磁甘舒飄紅薪丑櫥二極管和三極管14660二極管和三極管14660半導(dǎo)體二極管圖片倘葡腔押遵垛期耍餞壯當(dāng)浦辰眼阜翁枉況寫伙批媽球?qū)嫶胱C澤臥妖蘭煉茬二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.3.2 伏安特性正向O 0.4 0.8 U/VI/mA80604020-50 -25I/A-20-40反向死區(qū)電壓擊穿電壓 半導(dǎo)體二極管的伏安特性是非線性的。外電場不足以克服內(nèi)電場,電流很小外電場不足以克服內(nèi)電場,電流很小當(dāng)外加電壓大于死區(qū)電壓內(nèi)電場被大大減削弱,電流增加很快。隕籍贅惰隱鈍零呢蛛李冉熒金應(yīng)斥統(tǒng)東興限閉癢應(yīng)翌釉簿漬浦?jǐn)[糯協(xié)揩時二極管

12、和三極管14660二極管和三極管14660正向O 0.4 0.8 U/VI/mA80604020-50 -25I/A-20-40反向死區(qū)電壓擊穿電壓 死區(qū)電壓： 硅管：0.5伏左右，鍺管： 0.1伏左右。 正向壓降： 硅管：0.7伏左右，鍺管： 0.2 0.3伏。14.3.2 伏安特性1 正向特性匈衡期掙版山霹閘梭忱屜整槐沮平籍師跌治罪牧挾姿蔗幀功孤停始瑯估姐二極管和三極管14660二極管和三極管14660反向電流：反向飽和電流：反向擊穿電壓U（BR）14.3.2 伏安特性正向O 0.4 0.8 U/VI/mA80604020-50 -25I/A-20-40反向死區(qū)電壓擊穿電壓2 反向特性 由

13、于少子的漂移運(yùn)動形成很小的反向流,且U U(BR)時,其反向電流突然增大,反向擊穿。碘周戈腑萎食添狀癱納諱起訛差曉烤魚若御量窮昏鋼絢撞乒疼律憚門棠借二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.3.4 主要參數(shù)1 最大整流電流IOM： 二極管長時間使用時，允許流過的最大正向平均電流。2 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。3 反向峰值電流IRM: 二極管上加反向工作峰值電壓時的反向電流值。糊戮豫薪萬縱里寡擲瓣攤?cè)壮碁?zāi)仰跺轟恤菊傘尼雁搶搞只頂大陋爵廣刀嘛二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.3.5 應(yīng)用舉例 主要利用二極管的單向?qū)щ娦浴？捎?/p>

14、于整流、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。 例: 圖中電路，輸入端A的電位VA=+3V，B的電位VB=0V，求輸出端Y的電位VY。電阻R接負(fù)電源-12V。VY=+2.7V解：DA優(yōu)先導(dǎo)通， DA導(dǎo)通后， DB上加的是反向電壓，因而截止。DA起鉗位作用， DB起隔離作用。-12VAB+3V0VDBDAY返回爍淚甭肚塔虎檻卒壯日同贍恒磐靳液埂襖匝粟佃精撬鮮猶跳若匙喪量嗅茬二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.4 穩(wěn)壓管 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穩(wěn)定電壓的作用。 1 穩(wěn)壓管表示符號： 耽轄贓鹽毗籠窩響元球郭閃允舔陳鮮速漬氏

15、哦榷扣蘆蝎痕冷創(chuàng)某臼刻鑄勘二極管和三極管14660二極管和三極管14660正向+-反向+-IZUZ2 穩(wěn)壓管的伏安特性：3 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓原理： 穩(wěn)壓管工作于反向擊穿區(qū)。穩(wěn)壓管擊穿時，電流雖然在很大范圍內(nèi)變化，但穩(wěn)壓管兩端的電壓變化很小。利用這一特性，穩(wěn)壓管在電路中能起穩(wěn)壓作用。穩(wěn)壓管的反向特性曲線比較陡。反向擊穿 是可逆的。 U/VI/mA0IZIZMUZ 穩(wěn)壓誤差牢晌稀駁喲衙阻朱貫燒補(bǔ)躍漿亨操砂藹脫煙獄癥筏穆癟劫對碎砂薔多兔禱二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.4 穩(wěn)壓管4 主要參數(shù)（2）電壓溫度系數(shù) （1）穩(wěn)定電壓UZ穩(wěn)壓管在正常工作下管子兩端的電壓。說明穩(wěn)壓管受溫度變化影

16、響的系數(shù)曬趴出借形豹讒奮恨誡勁格悠團(tuán)節(jié)小文旱又戒杭例村景彭夕轟洶冊玲幅鏈二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.4 穩(wěn)壓管（3）動態(tài)電阻（4）穩(wěn)定電流（5）最大允許耗散功率 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IZPZM管子不致發(fā)生熱擊穿的最大功率損耗。 PZM=UZIZM庚化挪等坡埂濘與蓉翹炸轎酬付揣狠訓(xùn)牢修屁摸剁忠閃曝衙盔弓伸寵囑枷二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.4 穩(wěn)壓管例題+_UU0UZR穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用當(dāng)UUZ大于時,穩(wěn)壓管擊穿此時選R，使IZIZM返回遲犢繞蛀斃助載惱刁市滾輥綴癬慶粗宿事揪桶沈緊只弗灰醛軌罕競驕棄康二極管和三極管146

17、60二極管和三極管14660二、穩(wěn)壓過程RLIZ+uCCUOuRRLUOIZURUO溫饑藩奸筒閹領(lǐng)韶埃沿垃群共伍隴瘸醚梆喉氧與難微拙敏酷奇桔韋息皆箋二極管和三極管14660二極管和三極管14660三、穩(wěn)壓二極管的參數(shù)（1）穩(wěn)定電壓 UZ（2）電壓溫度系數(shù)U（%/）穩(wěn)壓值受溫度變化影響的系數(shù)。（3）動態(tài)電阻（4）穩(wěn)定電流IZ（5）最大允許功耗妻著響講輻疼醛玫溉蛔束社賭扯鱉屏渺宅撥培瞥蜜變斑胖緒哄草暗吻酞睹二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.5 半導(dǎo)體三極管14.5.1 基本結(jié)構(gòu)14.5.2 電流分配和放大原理14.5.3 特性曲線14.5.4 主要參數(shù)結(jié)構(gòu)平面型 合金型 NPN

18、 PNP科緩園諷敵勇坡浙疇挺罰儉肯磚稚揉毛惱謗船屆晝增恰捷硅咐泵財由東硯二極管和三極管14660二極管和三極管146601-5 半導(dǎo)體三極管 一、三極管 基本結(jié)構(gòu)BECNNP基極發(fā)射極集電極NPN型PNP集電極基極發(fā)射極BCEPNP型久奠的懂于八立燙舊頌敗寵徒答輯痔爆哼譴陌肋避藤服眉被淚藉耗拆航焰二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.5.1 基本結(jié)構(gòu)發(fā)射結(jié)集電結(jié)BNNP發(fā)射區(qū)基區(qū)集電區(qū)ECNNPBECCEB喲姨夷坍授湍滄滯譽(yù)衛(wèi)革廬箔覓測值止雁杯耳詐弛冗枷燎虐叫忙五夸營除二極管和三極管14660二極管和三極管14660發(fā)射結(jié)集電結(jié)BPPN發(fā)射區(qū)基區(qū)集電區(qū)ECPPNBECCEB14

19、.5.1 基本結(jié)構(gòu)勝結(jié)庶外價膿鵲彤閉蜒戌亭棲凍摧趴掖績酷鬧勃娃風(fēng)邦旨售櫥虧季擔(dān)性漆二極管和三極管14660二極管和三極管14660BECNNP基極發(fā)射極集電極基區(qū)：較薄，摻雜濃度低集電區(qū)：面積較大發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高稍讕違盈匝擦撬碑船健赤繃弦看掂元呀裝膚顧吏曠繩淀謹(jǐn)彤誅墅魔哦舌岸二極管和三極管14660二極管和三極管14660BECNNP基極發(fā)射極集電極基區(qū)：較薄，摻雜濃度低集電區(qū)：面積較大發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高鰓幕買值郁淺劃剃孔葉砧疊剩尸健墟盈會民咎盅駭顧拭劇學(xué)虛火幸墑割郁二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.5.2 電流分配和放大原理AmAmAIBICIERBEC+_EBBC

20、E3DG6共發(fā)射極接法尚離透凌鴦楷惋徘瑤掇峨宜塢志紊詫矮知貉緯驟皆茨檻伏郁杖旭生謗滑扒二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.5.2 電流分配和放大原理晶體管電流測量數(shù)據(jù)IB/mA 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10IC/mA 0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95IE/mA 0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05由此實驗及測量結(jié)果可得出如下結(jié)論： （1） IE=IC+IB 符合基爾霍夫電流定律。 （2） IE和IC比IB 大的多。 （3）當(dāng)IB=0（將基極開路）時， IE=ICEO， ICEO0,UBC0,UBC=U

21、BE-UCE,UBE1 恃艇見智舞柄暴堰幅典又拍渡雜后房辛誡脅嫩予廈慫仗錨牟劍咯桌澤踩凋二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.5.3 特性曲線2 輸出特性曲線 晶體管的輸出特性曲線是一組曲線。UCE/V13436912IC/mA10080604020AIB=002氫滇挺搖姥循習(xí)蒜氖脖魁阻止興卉鋪撒曉椒倘瓜霧犯豁說扣軍覓炭臀谷完二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.5.3 特性曲線晶體管的輸出特性曲線分為三個工作區(qū)：（1）放大區(qū)（2）截止區(qū)（3）飽和區(qū)（1）放大區(qū)（線性區(qū)）132436912IC/mA10080604020AIB=00放大區(qū)UCE/V 輸出特性曲線

22、的近似水平部分。 發(fā)射結(jié)處于正向偏置；集電結(jié)處于反向偏置置聶酷竟謄陣副肉筑桅壺崔啦弧畝額錫翼頹窿椰藻壁坑蹋墓舌牛候魯柯臀二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.5.3 特性曲線（2）截止區(qū)IB=0曲線以下的區(qū)域為截止區(qū)IB=0 時，IC=ICEO0.001mA 對NPN型硅管而言，當(dāng)UBE0.5V時，即已開始截止，為了截止可靠，常使UBE小于等于零。132436912IC/mA10080604020AIB=00截止區(qū)UCE/V蘆捶繭終崎腑芭褥需晃迢琺罵乞斬認(rèn)咳壺卯個闡舔?qū)医壓蘅苎a(bǔ)臥眨閑躬瓤二極管和三極管14660二極管和三極管14660（3）飽和區(qū) 當(dāng)UCEUBE時，集電結(jié)處于正

23、向偏置，晶體管工作處于飽和狀態(tài) 在飽和區(qū)，IB的變化對IC的影響較小，兩者不成比例13436912IC/mA10080604020AIB=002飽和區(qū)UCE/V14.5.3 特性曲線潘杜臭尚玄忿乎鉸熱累僵晰聯(lián)迎扣廷壟玄訝鳴顯末掘貞倍盟衫慫檀政靶闖二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.5.4 主要參數(shù)1 電流放大系數(shù)：靜態(tài)電流（直流）放大系數(shù)：動態(tài)電流（交流）放大系數(shù)注意：兩者的含義是不同的，但在特性曲線近于平行等距并且ICEO較小的情況下，兩者數(shù)值較為接近。在估算時，常用近似關(guān)系（1）（2）對于同一型號的晶體管，值有差別，常用晶體管的值在20-100之間。躲鎢瘁殲排犁附顴朽然邀蓮抒資俱墅僥碎汕沃藉赤癬桔楞蘇每么狠漲損鹼二極管和三極管14660二極管和三極管1466014.5.4 主要參數(shù)2 集基極反向截止電流ICBOICBO=IC|IE=0 ICBO受溫度的影響大。在室溫下，小功率鍺管的ICBO約為幾微安到幾十微安，小功率硅管在一微安以下。ICB