電工學(xué)-第七版-下冊(cè) (秦曾煌主編 姜三勇) 高等教

1、II笫14章二極*和船體管第14章二極管和晶體管本章重點(diǎn)是導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娞匦?，伏安特性以及重要參?shù);硅穩(wěn)壓二極管的伏安特性，穩(wěn)壓原理及主要參數(shù)；晶體管的放大作用，輸入特性曲線和輸出特性曲線，主要參數(shù),溫度對(duì)參數(shù)的影響。14.1重點(diǎn)內(nèi)容提要1半導(dǎo)體的導(dǎo)苞特性1半導(dǎo)休半導(dǎo)體是指導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一類物質(zhì)“1本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體就是完全純凈的具有品體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。載流子:電子帶負(fù)電，空穴帶正電，在外電場(chǎng)作用下自由電子移動(dòng)相鄰的價(jià)電子填補(bǔ)空穴而形成空處移動(dòng)，它們都能導(dǎo)電。本征激發(fā)產(chǎn)生的自由電子和空穴成對(duì)出現(xiàn)，數(shù)量取決于環(huán)境溫度高低、3.P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體（1）P型半導(dǎo)體:在純凈半

2、導(dǎo)體中摻入適量三價(jià)元素，形成空穴型（P型）半導(dǎo)體。它的導(dǎo)電能力大大高于本征半導(dǎo)體。其中空穴為多數(shù)載流子（簡(jiǎn)稱“多子”），自由電子為少數(shù)載流子（簡(jiǎn)稱“少子”八（2）N型半導(dǎo)體:在純凈半導(dǎo)體中摻入適量仁價(jià)元素，形成自由電子型（N型）半導(dǎo)體。其中自由電子為“多子二空穴為“少子J在兩種雜質(zhì)半導(dǎo)體中，整體上電量平衡,對(duì)外不顯電性（不帶靜電）:.2PN結(jié)及其單向?qū)щ娦訮N結(jié)乂稱耗盡層、阻擋層,將兩種雜質(zhì)半導(dǎo)體結(jié)合在一起，由于界向兩側(cè)載流子濃度不同而產(chǎn)生載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。P型區(qū)空穴向N型區(qū)擴(kuò)散,N型區(qū)自由電子向P區(qū)擴(kuò)議。在邊1一32輕工學(xué).電子技術(shù)全翟輔導(dǎo)界兩側(cè)兩種載流子產(chǎn)生復(fù)合，形成帶正電和負(fù)電的離子。在邊

3、界兩側(cè)形成空間電荷區(qū),稱為PN結(jié)Q區(qū)內(nèi)正、負(fù)離子帶電而不能移動(dòng)，載流子因復(fù)合而數(shù)量很少,因此電阻率很高。正、負(fù)離子形成的內(nèi)電場(chǎng)阻止多子繼續(xù)擴(kuò)散。內(nèi)電場(chǎng)對(duì)少子有吸引作用,形成少子的逆向運(yùn)動(dòng)，稱為漂移。在沒(méi)有外電場(chǎng)作用時(shí)，當(dāng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，兩側(cè)間沒(méi)有電流，空間電荷區(qū)厚度一定。PN結(jié)正向?qū)ǎ聪蚪刂?，即為單向?qū)щ娦浴?4.1.3二極管基本結(jié)構(gòu)、符號(hào)、伏安特性及主要參數(shù)結(jié)構(gòu):將PN結(jié)兩邊各引出一個(gè)電極便構(gòu)成一個(gè)二極管。其中P型區(qū)引出陽(yáng)極A(+),N型區(qū)引出陰極K(-)o符號(hào):AK伏安特性及參數(shù):伏安特性如圖14.所示。圖14.1正向=/(/):久為死區(qū)電壓(硅管為0.5V,錯(cuò)管為0

4、.2V)ot/a為管壓降，隨人而變化很小.可近似取S=0.7V(硅管),0.3V(諸管人反向人=/(磯)基本不變，稱反向飽和電流。br為反向擊穿電壓，若外加電壓超過(guò)則人增大，失去單向?qū)電性,損壞，半導(dǎo)體二極管的應(yīng)用整流與檢波電路；限幅電路:有單向限幅和雙向限幅兩種；鉗位電路；續(xù)流電路。14.14穩(wěn)壓二極霽穩(wěn)壓管是一種楙的而接觸型硅二極管，其伏安特性及符號(hào)如圖142所示。反向工作在擊穿狀態(tài)，管壓降仏幾乎不隨電流L變化，故能起穩(wěn)壓作用。1-主要參數(shù)穩(wěn)定電壓6、穩(wěn)定電流乙、最大穩(wěn)定電流/煎或最大允許功耗幾(=SAm)、動(dòng)態(tài)電阻5(二欝和電壓溫度系數(shù)如等等Q14章二極管羽晶體善2.穩(wěn)壓管的應(yīng)用等效電

5、路(如陽(yáng)14.3)；零效電路圖14.3實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單穩(wěn)壓(電路如圖144(a)；削波電路(電路如圖14.4(b)。(b)14.L5晶體管晶休管又稱半導(dǎo)體三極管。1.結(jié)構(gòu)與基本放大原理晶體管有三個(gè)電極和兩個(gè)PN結(jié),分別是發(fā)射極(E或e)，基極(R或b)，集電極(C或c)和發(fā)射結(jié)(Je)、集電結(jié)(北)D發(fā)射區(qū)摻雜濃度高,基區(qū)薄，集電區(qū)摻雜濃度低，集電結(jié)的面積比發(fā)射結(jié)大。類型：a.NPN型和PNP型扌b硅(Si)管或赭(Ge)管?；痉糯箅娐罚焊鶕?jù)實(shí)現(xiàn)電流放大作用的要求，供電電源接法應(yīng)保證：發(fā)射結(jié)為正向偏置，集電結(jié)為反向偏置。兩種結(jié)構(gòu)形式的共射極接法電路如圖14.5所示。_4.4J電壬爭(zhēng).電子軟*全翟輔晏

6、圖14.5（4）三極管的構(gòu)造特點(diǎn)有：a.發(fā)射區(qū)面積小，摻雜濃度離，多數(shù)載流子數(shù)量多；b基區(qū)極薄,摻雜濃度很低，多子數(shù)量很少；c.集電區(qū)面積大，揍雜濃度次于發(fā)射區(qū)而高于基區(qū)。2特性曲線二極管的輸出特性耳二只）是一個(gè)曲線fu=簇，如因146所示。由MIV到集電結(jié)擊穿之詢具有恒流恃性,R/c=磯歸近似為常數(shù)，稱為線性放大區(qū)。此時(shí)發(fā)射結(jié)為正偏，集電結(jié)為反偏。2）當(dāng)器W0時(shí)人稱為截止區(qū)。此時(shí)兩個(gè)PN結(jié)均為反偏。（3）當(dāng)l/CBWO（或久WSe）時(shí)Jc乞人弓人無(wú)線性關(guān)系，稱為飽和區(qū)。此時(shí)兩個(gè)PN結(jié)勻?yàn)檎?）三極管用于放大電路時(shí)工作在線性放大區(qū)，用于數(shù)字（或開(kāi)關(guān)）電路時(shí)則工作在飽和區(qū)（導(dǎo)通）和截止區(qū)（斷

7、開(kāi)）。3.主要參數(shù)（1）電流放大系數(shù)（B和P）。直流（靜態(tài)）電流放大系數(shù)B二*交流（動(dòng)態(tài)）電流放大系數(shù)=0（2）反向飽和電流心。和穿透電流抵旅二者間的關(guān)系為人旳=i閱。隨溫g臨界飽和線IOOplA區(qū)20piA線性做大區(qū)；80|i.AS/bO丄fa”77*.裁止區(qū)/4)uhr)w厶圖14.61114二極管和晶體營(yíng)度升髙而增大，影響電路工作穩(wěn)定性。集電極最大允許電流人水集電極電流超過(guò)此值則0下降*。反向擊穿電壓B腫ceoQmcboSb呻:一般選擇三極管的依據(jù)：ccW2仇B(yǎng)R)CEO，(BR)EBOW4V,ci為電源電壓。x2人=6.2V圖14.7集電極最大允許耗散功率PcP貓-A：%,它和心上(叭F0三者決定了三極管的安全工作區(qū)。14,1.6光電斟件光工業(yè)控制中，光電器件應(yīng)用較多。了解發(fā)光二極管及光電晶體管的特性。考點(diǎn):半導(dǎo)體導(dǎo)電的木質(zhì),PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?，二極管的應(yīng)用，穩(wěn)壓管的應(yīng)用,三極管管腳的判別，三個(gè)工作區(qū)及其判定。14.2經(jīng)典考題分析1421電路如圖！47所示,設(shè)D為硅二極管，試確定:二