第10章半導(dǎo)體的基本知識

《電工電子技術(shù)》第10章電子電路中的常用器件目錄半導(dǎo)體的基本知識PN結(jié)二極管穩(wěn)壓二極管發(fā)光二極管晶體管10.1半導(dǎo)體的基本知識半導(dǎo)體：指導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)。常用的半導(dǎo)體材料有硅（Si）和鍺（Ge），硒和許多金屬氧化物、硫化物都是半導(dǎo)體。圖10.1.1

鍺、硅原子結(jié)構(gòu)物體的導(dǎo)電性：（1）導(dǎo)體（2）絕緣體（3）半導(dǎo)體（1）熱敏性大部分半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力隨溫度的升高而增強(qiáng)，有些對溫度反應(yīng)敏感?！鸁崦粼雽?dǎo)體材料的三個(gè)特點(diǎn)：（2）光敏性半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力隨光照強(qiáng)度的變化而變化。例如硫化鎘薄膜，無光照時(shí)，電阻是幾十兆歐姆，是絕緣體；受光照時(shí)，電阻只有幾十千歐姆?！饷粼?）摻雜性如果在純凈半導(dǎo)體中摻入微量其它元素（稱為摻雜），半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力隨著摻雜能力的變化而發(fā)生顯著變化。→基本半導(dǎo)體器件本征半導(dǎo)體:完全純凈的具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。圖10.1.1鍺、硅原子結(jié)構(gòu)

典型的半導(dǎo)體材料有硅（Si）和鍺（Ge），它們都是四價(jià)元素，每個(gè)原子的外層有四個(gè)價(jià)電子，原子結(jié)構(gòu)如圖10.1.1所示。四價(jià)元素10.1.1半導(dǎo)體的導(dǎo)電特征本征半導(dǎo)體SiSiSiSi共價(jià)鍵共價(jià)鍵：在晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體中，相鄰兩個(gè)原子的一對最外層電子成為共用電子，形成共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。價(jià)電子電子、空穴：在常溫下由于分子的熱運(yùn)動，少量價(jià)電子掙脫原子核的束縛成為自由電子，同時(shí)在原位留下的空位稱空穴。結(jié)論：在本征半導(dǎo)體中電子空穴成對產(chǎn)生，當(dāng)溫度和光照增加時(shí)，其數(shù)目增加。自由電子空穴本征硅示意圖本征半導(dǎo)體SiSiSiSi在外電場作用下，自由電子定向運(yùn)動，價(jià)電子填補(bǔ)空穴。自由電子定向運(yùn)動價(jià)電子填補(bǔ)空穴在半導(dǎo)體中，同時(shí)存在著自由電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電。這就是半導(dǎo)體導(dǎo)電方式的最大特點(diǎn)。自由電子和空穴都被稱為載流子。本征硅示意圖本征半導(dǎo)體:完全純凈的具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。圖10.1.1鍺、硅原子結(jié)構(gòu)

典型的半導(dǎo)體材料有硅（Si）和鍺（Ge），它們都是四價(jià)元素，每個(gè)原子的外層有四個(gè)價(jià)電子，原子結(jié)構(gòu)如圖10.1.1所示。四價(jià)元素10.1.2N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體電子型（N型）半導(dǎo)體空穴型（P型）半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體有兩大類SiSiSiSi本征硅示意圖SiP

N型半導(dǎo)體：在本征硅或鍺中摻入五價(jià)元素，如磷、砷、銻，則自由電子數(shù)目大大增加，形成多數(shù)載流子?？昭樯贁?shù)載流子。在外電場作用下，自由電子導(dǎo)電占主導(dǎo)地位，故稱電子型半導(dǎo)體。簡稱N型半導(dǎo)體空穴自由電子自由電子數(shù)增加SiSiSiSi本征硅示意圖

P型半導(dǎo)體：在本征硅或鍺中摻入三價(jià)元素，如硼、鋁、銦，則空穴數(shù)目大大增加，形成多數(shù)載流子。自由電子為少數(shù)載流子。在外電場作用下，空穴導(dǎo)電占主導(dǎo)地位，故稱空穴型半導(dǎo)體。簡稱P型半導(dǎo)體空穴自由電子SiB空穴數(shù)增加

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(gè)晶體仍然是不帶電的。10.1.2N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體10.2PN結(jié)10.2.1PN結(jié)的形成用專門的制造工藝在同一塊半導(dǎo)體單晶上，形成P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，在兩種半導(dǎo)體的交界面附近，由于多數(shù)載流子濃度的差別，引起多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動。圖10.2.1

PN結(jié)的形成P區(qū)空穴向N區(qū)擴(kuò)散N區(qū)電子向P區(qū)擴(kuò)散PN結(jié)形成擴(kuò)散運(yùn)動在交界面附近形成一個(gè)很薄的空間電荷區(qū)，這就是PN結(jié)。圖10.2.2PN結(jié)的形成P區(qū)空穴向N區(qū)擴(kuò)散N區(qū)電子向P區(qū)擴(kuò)散阻擋層阻擋多子擴(kuò)散耗盡區(qū)PN結(jié)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10.2.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦栽赑N結(jié)兩端加上不同極性的外電壓，PN結(jié)呈不同的導(dǎo)電性。圖10.2.3

PN

結(jié)加正向電壓P區(qū)接電源正極，N區(qū)接電源負(fù)極，如圖10.2.3。外電場削弱內(nèi)電場，空間電荷區(qū)變窄，利于多子擴(kuò)散運(yùn)動。PN結(jié)的正向電流由多數(shù)載流子形成，比較大，PN結(jié)呈現(xiàn)較小的正向電阻，稱PN結(jié)正向?qū)?。PN結(jié)加正向電壓：10.2.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦栽赑N結(jié)兩端加上不同極性的外電壓，PN結(jié)呈不同的導(dǎo)電性。圖2.1.4PN

結(jié)加反向電壓P區(qū)接電源負(fù)極，N區(qū)接電源正極，如圖10.2.4。外電場加強(qiáng)內(nèi)電場，空間電荷區(qū)變寬，阻止多子擴(kuò)散運(yùn)動，只有少數(shù)載流子越過空間電荷區(qū)形成反向電流。PN結(jié)的反向電流由少數(shù)載流子形成，反向電流非常小，PN結(jié)呈現(xiàn)極高的反向電阻，稱PN結(jié)反向截止。PN結(jié)加反向電壓：結(jié)論

PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?/p>

（1）PN結(jié)加正向電壓時(shí)，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(shí)，處在截止?fàn)顟B(tài)，結(jié)電阻很高，反向電流很小。10.3二極管10.3.1二極管的結(jié)構(gòu)常用二極管圖片普通小功率二極管大功率二極管各種發(fā)光二極管半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)由一個(gè)PN結(jié)加電極引線與外殼制成。D圖10.3.1

二極管符號PN陽極或正極陰極或負(fù)極陽極或正極陰極或負(fù)極D

根據(jù)PN結(jié)接觸面的大小，二極管可分點(diǎn)接觸型與面接觸型。PN結(jié)接觸面小點(diǎn)接觸型：PN結(jié)接觸面小，不能通過大電流但其結(jié)電容小，常用于高頻檢波及小電流整流，使用時(shí)不能承受較高的反向電壓和大電流。面接觸型：PN結(jié)接觸面積大，通過的正向電流比點(diǎn)接觸型大，常用作整流管，但結(jié)電容大，適用于低頻電路。PN結(jié)接觸面大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

半導(dǎo)體二極管的型號國家標(biāo)準(zhǔn)對半導(dǎo)體器件型號的命名舉例10.3.2二極管的伏安特性伏安特性：

二極管的端電壓與電流之間的關(guān)系。伏安特性曲線：

描述二極管的端電壓與電流之間的關(guān)系曲線。圖10.3.1為典型硅管的伏安特性曲線。注意：正、反向電壓和電流的單位是不同的。圖10.3.1

二極管的伏安特性曲線正向伏安特性測試電路mAVDERU+–WI正向特性說明：O~A正向死區(qū)A~B正向?qū)▍^(qū)硅0.5V鍺0.2V硅0.6V-0.7V鍺0.2V-0.3V二極管正向伏安特性曲線反向伏安特性測試電路反向特性說明：O~C反向截止區(qū)C~D反向擊穿區(qū)硅＜幾微安鍺＞幾十微安二極管正向伏安特性曲線mAVDERU+–WI反向飽和電流伏安特性理想化：死區(qū)電壓、導(dǎo)通壓降、反向電流等于零。擊穿電壓1、最大整流電流IOM：二極管長期使用時(shí)，允許流過的最大正向平均電流。2、最大反向電壓URM：

確保二極管安全使用所允許施加的最大反向電壓。3、最大反向電流（飽和電流）IRM：當(dāng)二極管加反向工作電壓時(shí)的反向電流，此值越小，則二極管的單向?qū)щ娦栽胶谩?0.3.3二極管的主要參數(shù)二極管應(yīng)用舉例二極管的應(yīng)用范圍很廣，主要是利用它的單向?qū)щ娦浴D2.1.6

例1.2.1題圖【例1.2.1

】

如圖2.1.6所示電路中，已知電路中的二極管為硅管，電源電壓及電阻值如圖所示，問二極管D是否能導(dǎo)通，Uab為多少？流過電阻的電流各為多少？先假設(shè)二極管不導(dǎo)通判斷加在二極管兩端的正向電壓是否導(dǎo)通電壓？二極管導(dǎo)通，二極管兩端電壓等于導(dǎo)通電壓；二極管截止，這條電路中無電流。是【例1.2.1

】分析方法：【解

】否圖2.1.6

例1.2.1題圖二極管應(yīng)用舉例（a）圖中，假設(shè)D不導(dǎo)通，以b為參考點(diǎn)，二極管的正極電位為－12V，負(fù)極電位為－6V，正向電壓為【例1.2.1

】分析方法：【解

】所以二極管截止，Uab＝－6V，流過電阻的電流為零。－12－（－6）=－6V＜0.6V圖2.1.6

例1.2.1題圖二極管的正向電壓為6V＞0.6V，所以二極管導(dǎo)通，導(dǎo)通電壓為0.6V，Uab＝－12＋0.6V＝－11.4V，流過電阻的電流【例1.2.1

】分析方法：【解

】（b）圖中，假設(shè)D不導(dǎo)通，以b為參考點(diǎn)，則二極管的正極電位為－6V，負(fù)極電位為－12V，正向電壓為－6－（－12）=

6V＞0.6V

I=(－12＋0.6＋6)／3000=－0.0018A負(fù)號表示電流方向從b流向a。圖2.1.6

例1.2.1題圖【例1.2.2

】

如圖2.1.7所示，已知E＝5V，輸入信號為正弦波ui＝10sinωtV，二極管的正向?qū)妷簽?.6V，畫出輸出電壓信號的波形圖。這個(gè)電路仍是分析二極管的導(dǎo)通與否，圖中二極管的正極接信號電壓ui，二極管的負(fù)極接電源E的正極，兩個(gè)量進(jìn)行比較，確定二極管的導(dǎo)通與否。分析方法：【解

】圖2.1.7

例1.2.2題圖當(dāng)ui

＜E＋0.6V（導(dǎo)通電壓）時(shí)，二極管截止，此時(shí)二極管無電流通過，uo＝ui【例1.2.2

】分析方法：【解

】當(dāng)ui

＞E＋0.6V（導(dǎo)通電壓）時(shí)，二極管導(dǎo)通，uo＝E＋0.6V＝5.6V。圖2.1.8

輸出電壓波形圖虛線為輸入電壓波形。ui＜

E＋0.6Vui

＞E＋0.6V【例1.2.3

】

在圖2.1.9所示電路中，已知輸入端A的電位VA＝＋3.6V，輸入端B的電位VB＝＋0.3V，電阻R＝10k

，電源E＝－9V，二極管的導(dǎo)通電壓為0.2V，求輸出端F的電位和流過R的電流I。圖2.1.9

例1.2.3題圖分析方法：【解

】先假設(shè)兩個(gè)二極管均不導(dǎo)通，根據(jù)已知條件，UDA＝3.6－(－9)=12.6V，故DA導(dǎo)通，VF＝3.6－0.2=3.4V。再看DB，

UDB＝0.3－3.4=－3.1V，故DB截止。先討論DB這個(gè)結(jié)論也成立。流過R中的電流為

結(jié)論：當(dāng)數(shù)個(gè)二極管的負(fù)極（正極）并聯(lián)在一點(diǎn)，而加在這些二極管的正極（負(fù)極）電位各不相同，且都高于負(fù)極（低于正極）電位時(shí)，正極最高（負(fù)極最低）的二極管導(dǎo)通。【例1.2.3】分析方法：【解

】穩(wěn)壓管是一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管。專為在電路中穩(wěn)定電壓設(shè)計(jì)，故稱為穩(wěn)壓管。10.4穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓管的圖形符號:DZ圖10.4.1

穩(wěn)壓管符號10.4.1穩(wěn)壓二極管的伏安特性特點(diǎn)：穩(wěn)壓管工作于反向擊穿區(qū)。穩(wěn)壓管擊穿時(shí)，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)壓二極管又稱齊納二極管，簡稱穩(wěn)壓管。10.4.1穩(wěn)壓二極管的伏安特性正向+-反向+-IZUZ反向擊穿是可逆的。

U/VI/mA0IZIZMUZ

特點(diǎn)：1、正向特性曲線同二極管；2、反向擊穿電壓較低，反向特性曲線比較陡；UZ為穩(wěn)壓值。3、正常的工作區(qū)域?yàn)榉聪驌舸﹨^(qū)，且可逆。1、穩(wěn)定電壓UZ：穩(wěn)壓管在正常工作時(shí)，管子兩端的電壓。一般由電子器件手冊給出。DZ2、穩(wěn)定電流IZ：

正常工作時(shí)的電流。10.4.2穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)3、最大穩(wěn)定電流IZM：

穩(wěn)壓管在正常工作時(shí)，允許通過的最大反向電流，一般不應(yīng)超出此值。4、動態(tài)電阻rZ：穩(wěn)壓管動態(tài)電阻越小，反向伏安特性曲線越陡，穩(wěn)壓性能越好。5、最大允許耗散功率PZM：不發(fā)生熱擊穿而損壞的最大功率損耗，等于最大穩(wěn)定電流與相應(yīng)穩(wěn)定電壓的乘積。DZ10.4.2穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理

電路通過自動調(diào)節(jié)穩(wěn)壓管電流的大小，以調(diào)整電阻R上的壓降，使UO基本穩(wěn)定。根據(jù)電路圖可知穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理(1)當(dāng)輸入電壓變化時(shí)UI↑→UO↑→VZ↑→IZ↑→IR↑→UR↑→UO↓在穩(wěn)壓二極管的調(diào)節(jié)下，使UO的增加沒有那么大而已。UO還是要增加一點(diǎn)的，這是一個(gè)有差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

輸入電壓UI增加穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理(1)當(dāng)負(fù)載電流變化負(fù)載電流IO的增加

IO↑→IR↑→VR↑→VZ↓（UO↓）→IZ↓→IR↓→UR↓→UO↑注意：穩(wěn)壓二極管在使用時(shí)一定要串入限流電阻，不能使它的功耗超過規(guī)定值，否則會造成損壞！穩(wěn)壓電阻的計(jì)算穩(wěn)壓二極管的動態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓電阻R越大，穩(wěn)壓性能越好。穩(wěn)壓電阻

R

的作用將穩(wěn)壓二極管電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，從而起到調(diào)節(jié)作用，同時(shí)R也是限流電阻。顯然R的數(shù)值越大，較小IZ的變化就可引起足夠大的VR變化，就可達(dá)到足夠的穩(wěn)壓效果。但R的數(shù)值越大，就需要較大的輸入電壓VI值，損耗就要加大。

穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓性能與穩(wěn)壓二極管擊穿特性的動態(tài)電阻有關(guān)，與穩(wěn)壓電阻R的阻值大小有關(guān)。穩(wěn)壓電阻的計(jì)算如下（1）當(dāng)輸入電壓最小，負(fù)載電流最大時(shí)，計(jì)算出穩(wěn)壓電阻的最大值，實(shí)際選用的穩(wěn)壓電阻應(yīng)小于最大值。即（2）當(dāng)輸入電壓最大，負(fù)載電流最小時(shí)，流過穩(wěn)壓二極管的電流最大。此時(shí)IZ不應(yīng)超過IZmax，由此可計(jì)算出穩(wěn)壓電阻的最小值。即例1:圖示穩(wěn)壓電路中，已知穩(wěn)壓管參數(shù)為UZ=12V，I

Z=5mA，I

ZM=50mA，試分析：（1）若UI=3V，RL=R，求UO；（2）若UI=20V，其允許變化量為±2V，I

O的變化范圍為0～15mA，試選擇限流電阻R的阻值與功率。解：（1）當(dāng)UI=3V

時(shí)，穩(wěn)壓管反偏截止例1:圖示穩(wěn)壓電路中，已知穩(wěn)壓管參數(shù)為UZ=12V，I

Z=5mA，I

ZM=50mA，試分析：（1）若UI=3V，RL=R，求UO；（2）若UI=20V，其允許變化量為±2V，I

O的變化范圍為0～15mA，試選擇限流電阻R的阻值與功率。解：(2)當(dāng)UI=20V時(shí)，只要R值合適，電路可穩(wěn)壓工作。例1:圖示穩(wěn)壓電路中，已知穩(wěn)壓管參數(shù)為UZ=12V，I

Z=5mA，I

ZM=50mA，試分析：（1）若UI=3V，RL=R，求UO；（2）若UI=20V，其允許變化量為±2V，I

O的變化范圍為0～15mA，試選擇限流電阻R的阻值與功率。解：(2)當(dāng)UI=20V時(shí)故

200Ω≤R≤300Ω若取R=270Ω，則：發(fā)光二極管LightEmitingDiode（LED）：是一種將光能轉(zhuǎn)換成電能的器件，采用不同的材料，可分別得到紅、黃、綠、橙色光和紅外光。常用元素周期表中III、V族元素的化合物如砷化鎵、磷化鎵等制成。制作材料決定光的顏色（光譜的波長)。10.5發(fā)光二極管發(fā)光二極管的圖形符號:U

可以是直流、交流或脈沖信號。對交流信號為有效值，對脈沖信號則為高電平值。LED的驅(qū)動電路如：光電二極管的伏安特性：伏安特性：光電二極管的反向電流與光照度成正比。特點(diǎn)：1、工作電壓1.5~3v，工作電流為幾毫安到十幾毫安；2、耗電少；3、可以通過調(diào)節(jié)電流或電壓來調(diào)節(jié)發(fā)光亮度；4、容易與集成電路配合使用5、體積小、重量輕、抗沖擊、壽命長特性：無光照時(shí)與普通二極管一樣具有單向?qū)щ娦?。使用時(shí)，光電二極管的PN結(jié)應(yīng)工作在反向偏置狀態(tài)，在光信號的照射下，反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升(這時(shí)的反向電流叫光電流)。光電流也與入射光的波長有關(guān)。用途：用于測量光照強(qiáng)度、做光電池。

光電二極管光電耦合器光電耦合器（簡稱光耦）是由發(fā)光二極管等構(gòu)成的光電器件。常用光電耦合器的輸入級由發(fā)光二極管構(gòu)成，輸出級由光電三極管構(gòu)成，輸入、輸出之間相互絕緣隔離，通過光線實(shí)現(xiàn)信號的線性傳輸，所以有時(shí)候也俗稱光隔。1234光電耦合器光電耦合器的引腳1、2組成輸入端口，引腳3、4組成輸出端口。當(dāng)電信號送入光電耦合器的輸入端時(shí)，發(fā)光二極管導(dǎo)通，產(chǎn)生電流而發(fā)光，光電器件受到光照后，在外加工作電壓作用下產(chǎn)生電流，引腳3、4導(dǎo)通；當(dāng)輸入端無信號，發(fā)光二極管不發(fā)光，光電三極管截止，引腳3、4之間截止。1234光電耦合器結(jié)構(gòu)圖半導(dǎo)體三極管（亦稱晶體管）是通過一定工藝，將兩個(gè)PN結(jié)結(jié)合在一起的器件。由于兩個(gè)PN結(jié)的相互影響，使半導(dǎo)體三極管具有電流放大作用，從而使PN結(jié)的應(yīng)用發(fā)生了質(zhì)的飛躍。10.6晶體管10.6.1晶體管的基本結(jié)構(gòu)PPNEBC按材料分：硅管、鍺管按結(jié)構(gòu)分：NPN、PNP按使用頻率分：

低頻管、高頻管按功率分：小功率管<500mW中功率管0.51W大功率管>1WECBPNP型N型硅BECN型硅P型硅（a）平面型二氧化硅保護(hù)膜N型鍺ECBPP（b）合金型銦球銦球NPN型管：NPN型三極管由兩個(gè)PN結(jié)的三層半導(dǎo)體組成。特點(diǎn)：中間的P型半導(dǎo)體特別薄，兩邊各為一層N型半導(dǎo)體。E區(qū)摻雜濃度高，B區(qū)摻雜濃度低且薄，C區(qū)面積大。10.6.1晶體管的基本結(jié)構(gòu)NNP發(fā)射極E基極B集電極C發(fā)射結(jié)集電結(jié)—基區(qū)—發(fā)射區(qū)—集電區(qū)emitterbasecollectorNPN型ECB各區(qū)主要作用及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：發(fā)射區(qū)：作用：發(fā)射載流子

特點(diǎn)：摻雜濃度高基區(qū)：作用：傳輸載流子特點(diǎn)：薄、摻雜濃度低集電區(qū)：作用：接收載流子

特點(diǎn)：面積大10.6.1晶體管的基本結(jié)構(gòu)NPN型三極管和PNP型三極管的電路符號。箭頭表示發(fā)射結(jié)正向?qū)〞r(shí)電流的方向。共同點(diǎn)：電極名稱、符號相同；內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同。不共同點(diǎn)：P—集電極N—基極型P—發(fā)射極箭頭方向10.6.2

晶體管的電流放大作用一、晶體管放大的條件1.內(nèi)部條件發(fā)射區(qū)摻雜濃度高基區(qū)薄且摻雜濃度低集電結(jié)面積大2.外部條件發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏二、晶體管的電流分配和放大作用電路條件:

EC>EB

發(fā)射結(jié)正偏

集電結(jié)反偏(發(fā)射結(jié)加正向電壓；集電結(jié)加反向電壓。)mAmAICECIBIERBEBCEB3DG6A測量結(jié)果結(jié)論：（4）基極電流少量的變化可以引起集電極電流較大的變化。電流放大系數(shù)基本不變（1）基極電流與集電極電流之和等于發(fā)射極電流。（2）基極電流與集電極電流小很多，發(fā)射極電流約等于集電極電流。（3）半導(dǎo)體三極管有電流放大作用，表2.1.2三列、四列ICIB的比值為：結(jié)論：共發(fā)射極電路使三極管具有放大作用。mAmAICECIBIERBEBCEB3DG6A用載流子在晶體管內(nèi)部的運(yùn)動規(guī)律來解釋工作原理。

外部條件：發(fā)射結(jié)加正向電壓；集電結(jié)加反向電壓。UBE>0,UBC<0,UBC=UBE-UCE,UBE<UCERBEC++__EBEBCNNP發(fā)射結(jié)正偏擴(kuò)散強(qiáng)E區(qū)多子（自由電子）到B區(qū)B區(qū)多子（空穴）到E區(qū)穿過發(fā)射結(jié)的電流主要是電子流形成發(fā)射極電流IEIE是由擴(kuò)散運(yùn)動形成的1發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子，形成發(fā)射極電流IE。2電子在基區(qū)中的擴(kuò)散與復(fù)合，形成基極電流IBE區(qū)電子到基區(qū)B后，有兩種運(yùn)動擴(kuò)散IEC復(fù)合IEB同時(shí)基區(qū)中的電子被EB拉走形成IBIEB=IB時(shí)達(dá)到動態(tài)平衡形成穩(wěn)定的基極電流IBIB是由復(fù)合運(yùn)動形成的RBEC++__EBEBC3集電極收集電子，形成集電極電流IC集電結(jié)反偏阻礙C區(qū)中的多子（自由電子）擴(kuò)散，同時(shí)收集E區(qū)擴(kuò)散過來的電子有助于少子的漂移運(yùn)動，有反向飽和電流ICBO形成集電極電流ICRBEC++__EBEBCRBEC++__EBEBCICIBIEICBOIBEIEC總結(jié)：1.晶體管在發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置的條件下具有電流放大作用。

2.晶體管的電流放大作用，實(shí)質(zhì)上是基極電流對集電極電流的控制作用。10.6.3

特性曲線1、輸入特性曲線指集電極-發(fā)射極之間的電壓UCE為常數(shù)時(shí)，輸入回路中基極電流IB與基極-發(fā)射極的電壓UBE之間的關(guān)系曲線。特性曲線可以用晶體管圖示儀直觀顯示，也可以通過實(shí)驗(yàn)電路測繪。1、輸入特性曲線指集電極-發(fā)射極之間的電壓UCE為常數(shù)時(shí)，輸入回路中基極電流IB與基極-發(fā)射極的電壓UBE之間的關(guān)系曲線。圖10.6.1

3DG6的輸入特性曲線

特點(diǎn)：①與二極管伏安特性類似；②死區(qū)電壓：硅管約0.5V,鍺管約0.2V;③導(dǎo)通壓降UBE:硅管約0.6V,鍺管約0.2V;④當(dāng)UCE＞1后，輸入特性基本與UCE無關(guān)。2、輸出特性曲線指當(dāng)基極電流IB為常數(shù)時(shí)，輸出回路中集電極電流IC與集電極-發(fā)射極電壓UCE之間的關(guān)系曲線。在不同的IB下，可得到一組曲線。圖10.6.1

輸出特性曲線

三個(gè)工作區(qū)：（1）放大區(qū)（線性區(qū)）：輸出特性曲線近于水平的部分；發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置時(shí)（硅管UBE＞0.6V，鍺管UBE＞0.2V,且UCE＞1V時(shí)）IC與IB成簡單的線性關(guān)系；圖10.6.2

輸出特性曲線

三個(gè)工作區(qū)：（2）截止區(qū)：IB=0曲線以下的區(qū)域?yàn)榻刂箙^(qū)當(dāng)發(fā)射結(jié)反向偏置，集電結(jié)也反向偏置時(shí)

IB=0時(shí)，IC=ICEO（ICEO為穿透電流）。對NPN型硅管而言，當(dāng)UBE〈0.5V時(shí)，即已開始截止，為了截止可靠，常使UBE小于等于零。圖10.6.2

輸出特性曲線

三個(gè)工作區(qū)：（3）飽和區(qū)：當(dāng)UCE＜UBE時(shí)，集電結(jié)正向偏，發(fā)射結(jié)也正向偏置時(shí)；IB的變化對IC的影響較小，三極管無電流放大作用?！纠?.

】

已知圖1中各三極管均為硅管，測得各管腳的電壓值分別為圖1中所示值，則問各三極管工作在什么區(qū)？圖1

例1.題圖（b）圖中，滿足三極管在放大區(qū)的工作條件，它工作在放大區(qū)。分析方法：【解

】這類問題主要根據(jù)Ube和Uc