第1章 常用半導(dǎo)體器件

第1章常用半導(dǎo)體器件1.2半導(dǎo)體二極管1.3雙極型晶體管1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識1.4場效應(yīng)晶體管*本章要求1.理解PN結(jié)的單向?qū)щ娦?，雙極型晶體管的電流分配和電流放大作用；2.了解二極管、穩(wěn)壓管和雙極型晶體管的基本構(gòu)造、工作原理和特性曲線，理解主要參數(shù)的意義；3.會分析含有二極管的電路。半導(dǎo)體器件：電子電路重要的組成部分，其基本結(jié)構(gòu)、工作原理、特性和參數(shù)是學(xué)習(xí)電子技術(shù)和分析電子電路的基礎(chǔ)。本章從介紹半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性及PN結(jié)單向?qū)щ娦匀胧?，分別介紹二極管、雙極型晶體管和場效應(yīng)晶體管的有關(guān)知識，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識1.1.1半導(dǎo)體及其導(dǎo)電特性半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，如鍺（Ge）、硅（Si）、硒（Se）以及大多數(shù)金屬氧化物和硫化物等。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力在不同條件下差別很大，主要特性：（1）熱敏性：當環(huán)境溫度升高，導(dǎo)電能力顯著增強。溫度敏感元件，如熱敏電阻，用于溫度測量、溫度控制電路。（2）光敏性：當受光照射，導(dǎo)電能力顯著增強。光電元件，如光敏電阻、光電二極管、光電晶體管、光電池等，用于光測量、光控制和光電耦合等電路。（3）摻雜性：純凈半導(dǎo)體摻入微量雜質(zhì)，導(dǎo)電能力顯著增強。不同類型的半導(dǎo)體元器件，如二極管、晶體管、場效應(yīng)晶體管、晶閘管等，用于各種電子電路。導(dǎo)電特性與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電機理有關(guān)。

完全純凈、不含雜質(zhì)、具有晶體結(jié)構(gòu)的鍺、硅、硒。四價元素，原子最外層電子軌道上有四個價電子。每個原子與相鄰的其他四個原子結(jié)合，每個原子的一個價電子與另一原子的一個價電子組成以共價鍵結(jié)合的共用電子對。1.本征半導(dǎo)體本征激發(fā)：價電子獲得一定能量（溫度升高或受光照），掙脫原子核的束縛，成為自由電子（帶負電）；同時共價鍵中留下一個空位——空穴（帶正電）?？昭ㄟ\動：失去電子的原子帶正電，吸引附近的價電子填補空穴，使相鄰的原子產(chǎn)生新的空穴。價電子逐次遞補→空穴反向運動。半導(dǎo)體兩端加外電壓時，自由電子和空穴都參與導(dǎo)電。兩種載流子：自由電子、空穴兩部分電流：電子電流、空穴電流自由電子和空穴成對出現(xiàn)，同時又不斷成對復(fù)合。在一定溫度下達到動態(tài)平衡。溫度升高，載流子增多，導(dǎo)電能力增強。溫度對半導(dǎo)體器件性能影響很大。2.雜質(zhì)半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體：兩種載流子，但數(shù)量少，導(dǎo)電能力仍很低。摻入微量雜質(zhì)（某種元素），維持原本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)，原子只在少量位置上被雜質(zhì)取代，導(dǎo)電能力大大增強。N型半導(dǎo)體（電子型半導(dǎo)體）：摻入五價元素，如磷（P）。磷原子最外層五個價電子：四個參與共價鍵結(jié)構(gòu)，剩下一個掙脫原子核束縛→自由電子。自由電子數(shù)目大量增加。多數(shù)載流子（多子）：自由電子少數(shù)載流子（少子）：空穴

2.雜質(zhì)半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體（電子型半導(dǎo)體）：摻入五價元素，如磷（P）。多數(shù)載流子（多子）：自由電子；少數(shù)載流子（少子）：空穴P型半導(dǎo)體（空穴型半導(dǎo)體）：摻入三價元素，如硼（B）。硼原子最外層三個價電子：構(gòu)成共價鍵時缺少一個價電子，產(chǎn)生一個空穴?？昭〝?shù)目大量增加。多數(shù)載流子（多子）：空穴；少數(shù)載流子（少子）：自由電子

1.1.2PN結(jié)及其單向?qū)щ娦詫⒉煌瑩诫s類型、濃度的N型半導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體通過各種方式結(jié)合到一起，能制作出功能各異、品種繁多的半導(dǎo)體器件。制作半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)是PN結(jié)。1.PN結(jié)的形成PN結(jié)：N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體交界面附近的空間電荷區(qū)。交界面兩邊載流子濃度不同，形成多子的擴散運動：N區(qū)自由電子→P區(qū)擴散，P區(qū)空穴→N區(qū)擴散。自由電子和空穴不斷復(fù)合：交界面P區(qū)一側(cè)留下負離子，N區(qū)一側(cè)留下正離子，形成一個空間電荷區(qū)，產(chǎn)生內(nèi)電場。內(nèi)電場阻礙多子擴散，促進少子向?qū)?cè)漂移運動：N區(qū)空穴→P區(qū)漂移，P區(qū)自由電子→N區(qū)漂移。1.PN結(jié)的形成交界面兩邊載流子濃度不同形成多子的擴散運動：N區(qū)自由電子→P區(qū)擴散，P區(qū)空穴→N區(qū)擴散。內(nèi)電場阻礙多子擴散，促進少子向?qū)?cè)漂移運動：N區(qū)空穴→P區(qū)漂移，P區(qū)自由電子→N區(qū)漂移。開始，擴散運動占優(yōu)勢→空間電荷區(qū)加寬→內(nèi)電場增強→擴散運動減弱，漂移運動增強。在一定條件下，多子擴散運動=少子漂移運動→動態(tài)平衡→空間電荷區(qū)的寬度穩(wěn)定→

PN結(jié)形成。2.PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N結(jié)加正向電壓（正向偏置）：P接電源正極，N接電源負極。外電場削弱內(nèi)電場→空間電荷區(qū)變薄→多子擴散運動增強→較大的正向擴散電流，很小的正向電阻→

PN結(jié)正向?qū)ā?.PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N結(jié)加反向電壓（反向偏置）：N接電源正極，P接電源負極。外電場加強內(nèi)電場→空間電荷區(qū)變厚→少子漂移運動增強→較小的反向漂移電流，很大的反向電阻→

PN結(jié)反向截止。2.PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)論：①

PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕赫驅(qū)?，反向截止。?/p>

溫度升高，少數(shù)載流子數(shù)量增多，反向電流增大，溫度對反向電流的影響很大。

1.2半導(dǎo)體二極管1.2.1基本結(jié)構(gòu)和伏安特性PN結(jié)兩端加上相應(yīng)的電極引線，管殼封裝。陽極：P區(qū)的引線，陰極：N區(qū)的引線。箭頭方向：PN結(jié)正向?qū)ǚ较?。按材料分：硅管、鍺管。按用途分：普通二極管、整流二極管、發(fā)光二極管、光電二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管等。1.基本結(jié)構(gòu)陰極陽極VD（晶體二極管，二極管）按PN結(jié)的結(jié)構(gòu)分：點接觸型、面接觸型等。點接觸型：一般為鍺管，

PN結(jié)面積小，不能承受高的反向電壓和大電流，高頻性能好，適用于小電流整流管、高頻檢波、脈沖數(shù)字電路開關(guān)元件等。面接觸型：一般為硅管，

PN結(jié)面積大，可承受較大的電流，工作頻率較低，一般用作整流。2.伏安特性二極管內(nèi)部只有一個PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦浴７蔡匦裕弘娏髋c外加電壓的關(guān)系特性。由正向特性和反向特性組成。2.伏安特性正向特性：（1）死區(qū)（OA段）：外加正向電壓很低，外電場不足以克服內(nèi)電場對多子擴散運動的阻力，正向電流幾乎為零。死區(qū)電壓：死區(qū)最大正向電壓，與半導(dǎo)體材料、溫度有關(guān)。硅管：約0.5V，

鍺管：約0.1V。（2）正向?qū)▍^(qū)（AC段）：外電場完全抵消內(nèi)電場對擴散運動的阻力，正向電流迅速上升。導(dǎo)通管壓降：小，硅管：約0.6～0.8V，

鍺管：約0.2～0.3V。若外加正向電壓較大，二極管一般要串接限流電阻。2.伏安特性反向特性：（1）反向截止區(qū)（OB段）：反向電流很小，受溫度影響較大，隨溫度上升增長很快。反向飽和電流：當溫度一定、反向電壓不超過某一范圍時，電流基本恒定。（2）反向擊穿區(qū)（BD段）：反向電壓過高，反向電流突然增大。反向擊穿電壓U（BR）。二極管被擊穿后，一般會失去單向?qū)щ娦裕獙Ψ聪螂娏骷右韵拗?，否則將燒壞二極管。普通二極管不允許工作在反向擊穿區(qū)。1.2.2主要參數(shù)電子器件的參數(shù)是其特性的定量描述，選用器件的主要依據(jù)。1.最大整流電流IFM二極管長時間正常工作時，允許通過的最大正向平均電流。實際使用時，流過二極管的平均電流不能超過此值。

2.最高反向工作電壓URM反向工作峰值電壓，保證二極管不被反向擊穿所允許施加的最高反向電壓，一般為反向擊穿電壓的1/2或2/3。在使用時，二極管實際所承受的最大反向電壓不能超過此值。3.最大反向電流IRM二極管電壓為反向峰值電壓URM時的反向電流。該值大，管子的單向?qū)щ娦阅懿?，并受溫度的影響也大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流較大。

1.2.3等效模型二極管是非線性元件。為了簡化分析與計算，用等效模型代替。1.理想模型正向偏置：管壓降為零，相當于開關(guān)閉合；反向偏置：電流為零，電阻為無窮大，相當于開關(guān)斷開。2.恒壓源模型正向?qū)ǎ汗軌航禐楹愣ㄖ?，硅管約為0.7V，鍺管約為0.3V；反向偏置：電流為零，電阻為無窮大。1.2.4應(yīng)用電路利用二極管單向?qū)щ娦?，可作整流、檢波、限幅、鉗位、元件保護、數(shù)字電路的開關(guān)元件等。含二極管電路的分析步驟：（1）判斷二極管的工作狀態(tài)，即導(dǎo)通或截止。假定二極管斷開，計算陽極、陰極電位，或陽極與陰極間電壓。若V陽＞V陰，或UD

＞0：二極管正向?qū)ǎ蝗鬡陽＜V陰，或UD

＜0：二極管反向截止。理想二極管正向?qū)〞r管壓降為零，反向截止時相當于斷開；否則，正向管壓降硅管約為0.7V，鍺管約為0.3V。（2）根據(jù)二極管工作狀態(tài)，再進行其他分析及計算。例1試分別分析二極管為硅管和鍺管時，二極管兩端的電壓和通過二極管的電流。解：（a）二極管正向接法，導(dǎo)通：硅管：UD=0.7V，鍺管：UD=0.3V，（b）二極管反向接法，截止：不論硅管和鍺管，UD=3V，I=0mA

例2R和C構(gòu)成微分電路。試畫出輸出電壓uo的波形。設(shè)uC（0）=0。解：ui=U：電容被很快充電→uR正尖脈沖→VD反向截止→uo=0ui=0：電容很快放電→uR負尖脈沖→VD正向?qū)ā鷘o=uRVD起檢波作用，除去正尖脈沖。t0uRt0uouitU0例3已知輸入信號ui=Umsin

t，Um>US，試畫出輸出電壓uo的波形。假設(shè)二極管VD為理想二極管。解：選定參考點，假定VD斷開：V陽=ui

，V陰=USui＞US：V陽＞V陰，VD導(dǎo)通，uo=USui＜US：V陽＜V陰，VD截止，uo=ui

VD起限幅的作用。USUSuoO

tUS例4已知輸入信號ui=Umsin

t，Um>US，試畫出輸出電壓uo的波形。假設(shè)二極管VD為理想二極管。解：選定參考點，假定VD斷開：V陽=ui

，V陰=USui＞US：V陽＞V陰，VD導(dǎo)通，uo=uiui＜US：V陽＜V陰，VD截止，uo=US

VD起限幅的作用。USUSVDR例5已知輸入端的電位分別為VA=+3V，VB=0V，求輸出端Y的電位VY。假設(shè)二極管VD1、VD2均為硅管。解：假定VD1、VD2斷開：V1陽=VA=+3V，V2陽

=VB=0V，V1陰=V2陰

=-12V，UD1=15V，UD2=12V，∵UD1

＞UD2

，∴VD1優(yōu)先導(dǎo)通VY=VA–0.7V=+3V–0.7V=2.3V

VY＞VB，VD2截止。VD1起鉗位的作用，將Y端電位鉗制在2.3V；VD2起隔離的作用，把輸入端B與輸出端Y隔離開來。

1.2.5特殊二極管_+VS一種用特殊工藝制造的面接觸型硅二極管。外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通二極管相似。正向特性：與普通二極管一樣；反向特性：曲線很陡，即反向擊穿后，電流變化很大，兩端電壓變化很小。正常工作加反向電壓。由于制造工藝的特殊性，一定范圍內(nèi)穩(wěn)壓二極管反向擊穿可逆。但反向電流過大，超過了其允許值，也會發(fā)生熱擊穿而損壞。所以穩(wěn)壓二極管在使用時必須串聯(lián)一個適當大小的限流電阻。主要參數(shù)1.穩(wěn)定電壓US反向擊穿后穩(wěn)定工作的電壓。隨工作電流、溫度不同而略有改變，即使同一型號的穩(wěn)壓二極管，US也有一定的分散性。

2.穩(wěn)定電流IS進入反向擊穿區(qū)所必需的電流參考值。實際電流大于IS時，穩(wěn)壓性能較好。為了預(yù)防熱擊穿，規(guī)定一個最大穩(wěn)定電流ISM。3.最大允許耗散功率PSM管子不致發(fā)生熱擊穿的最大功率損耗，PSM=USISM。4.動態(tài)電阻rs

反向特性曲線愈陡，動態(tài)電阻愈小，穩(wěn)壓性愈好。5.電壓溫度系數(shù)

U環(huán)境溫度每變化1℃引起穩(wěn)壓值變化的百分數(shù)。4V<US<7V時，電壓溫度系數(shù)接近零。2.發(fā)光二極管（LED）將電能轉(zhuǎn)換成光能的半導(dǎo)體器件。由磷砷化鎵（GaAsP）、磷化鎵（GaP）等半導(dǎo)體材料制成。外加正向電壓：多數(shù)載流子在擴散過程中相遇復(fù)合，過剩的能量以光子的形式釋放出來，產(chǎn)生一定波長的光。光的顏色與所采用的半導(dǎo)體材料及濃度有關(guān)，常用的有紅、綠、黃、藍和紫等顏色的發(fā)光二極管。正向工作電壓：比普通二極管高，約為1～2V；反向擊穿電壓：比普通二極管低，約為5V。發(fā)光亮度與工作電流有關(guān)，一般為幾～十幾毫安。優(yōu)點：體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長等。用途：優(yōu)良的光源，各種電子設(shè)備、家用電器、顯示裝置。3.光電二極管（光敏二極管）將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的特殊二極管。P區(qū)比N區(qū)薄得多，管殼上嵌有一個玻璃窗口，便于光線射入。工作在反向偏置狀態(tài)：無光照：和普通二極管一樣，反向電流很?。ǎ?.2

A）；有光照：反向電流明顯增大，且光照度愈強，反向電流愈大。用途：測量光的強度，需要光電轉(zhuǎn)換的自動探測、計數(shù)、控制等裝置中。

1.3雙極型晶體管最重要的一種半導(dǎo)體器件，各種電子電路的核心器件：放大電路（利用放大特性），邏輯電路（利用開關(guān)特性）。晶體管的廣泛使用促進了電子技術(shù)的飛躍發(fā)展。1.3.1基本結(jié)構(gòu)晶體管的種類很多。按工作頻率分：高頻管、中頻管、低頻管；按功率分：小功率管、中功率管、大功率管；按使用材料分：硅管、鍺管；按制造工藝分：平面型（多硅管）、合金型（多鍺管）。（晶體管，三極管）晶體管內(nèi)部結(jié)構(gòu)：三層不同類型的半導(dǎo)體，兩個PN結(jié)。我國生產(chǎn)的硅管多為NPN型，鍺管多為PNP型。工作原理類似，僅在使用時電源極性連接不同而已。

NNP基極發(fā)射極集電極NPN型BECPNP型BECIBIEICBECIBIEICPPN基極發(fā)射極集電極BECBECNNP基極發(fā)射極集電極結(jié)構(gòu)特點：集電區(qū)：摻雜濃度較高基區(qū)：最薄，摻雜濃度最低發(fā)射區(qū)：摻雜濃度最高發(fā)射結(jié)：面積小集電結(jié)：面積大1.3.2電流分配與放大作用發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置。NPN管：

發(fā)射結(jié)正偏：VB>VE集電結(jié)反偏：VC>VB

即VC>VB>VE1.晶體管放大的外部條件PNP管：

發(fā)射結(jié)正偏：VB<VE集電結(jié)反偏：VC<VB

即VC<

VB<

VE共發(fā)射極接法：基極回路、集電極回路，發(fā)射極是公共端。2.電流分配與放大作用改變RB，基極電流IB、集電極電流IC、發(fā)射極電流IE發(fā)生變化。共發(fā)射極接法：基極回路、集電極回路，發(fā)射極是公共端。IB/mA00.020.040.060.080.10IC/mA＜0.0010.701.502.303.103.95IE/mA＜0.0010.721.542.363.184.052.電流分配與放大作用改變RB，基極電流IB、集電極電流IC、發(fā)射極電流IE發(fā)生變化。結(jié)論：（1）電流符合KCL，，反映電流分配關(guān)系。（2）IC

IE

IB

，

且

IC

IB，反映電流放大作用（小基極電流IB對大集電極電流IC的控制作用）。（3）IB=0（基極開路）時，IC=ICEO

0（穿透電流）。原因：載流子在晶體管內(nèi)部的運動規(guī)律。IB/mA00.020.040.060.080.10IC/mA＜0.0010.701.502.303.103.95IE/mA＜0.0010.721.542.363.184.05BECNNPEBRBECIEIBEICEICBO基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴散可忽略發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴散，形成發(fā)射極電流IE進入P區(qū)的電子僅少數(shù)與基區(qū)空穴復(fù)合，形成電流IBE，多數(shù)電子擴散到集電區(qū)從基區(qū)擴散來的電子漂移進入集電結(jié)而被收集，形成ICE集電結(jié)反偏，少子形成反向電流ICBOIC=ICE+ICBO

ICEICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOIB=IBE-ICBO

IBE直流電流放大系數(shù)：（常用公式）若IB=0,則

IC=ICEO0（集－射極間穿透電流）ICBO受溫度影響較大。溫度

，基極電流IB

、集電極電流IC

。1.3.3伏安特性曲線表示晶體管各極電壓和電流之間相互關(guān)系的曲線，反映晶體管的特性，是分析和設(shè)計放大電路的重要依據(jù)。最常用的是共發(fā)射極接法的輸入特性曲線和輸出特性曲線。由于晶體管特性的分散性，半導(dǎo)體器件手冊中給出的特性曲線只能作為參考，在實際中可用晶體管特性圖示儀直觀地顯示出來，也可以通過實驗測得。1.輸入特性曲線基極、發(fā)射極間為發(fā)射結(jié)，正偏，晶體管的輸入特性曲線與二極管的正向伏安特性曲線相似，非線性。硅管死區(qū)電壓約為0.5V，鍺管死區(qū)電壓約為0.1V。正常工作的發(fā)射結(jié)電壓：NPN型硅管UBE

0.6～0.8V，PNP型鍺管UBE

-0.2～-0.3V。2.輸出特性曲線不同的IB，輸出特性曲線不同。一族曲線。劃分為三個工作區(qū)，分別對應(yīng)晶體管的三種工作狀態(tài)。（1）放大區(qū)（線性區(qū)）：近似水平直線的區(qū)域。條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。特點：IC的大小受IB的控制，有。

iC的大小幾乎與uCE無關(guān)，恒流特性，晶體管看作受基極電流控制的受控恒流源。2.輸出特性曲線（2）截止區(qū)：IB=0以下的區(qū)域。條件：發(fā)射結(jié)反向偏置，集電結(jié)反向偏置。特點：IC=ICEO

0UCE

UCC相當于斷開的開關(guān)。2.輸出特性曲線（3）飽和區(qū)：靠近縱軸的區(qū)域。條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)正向偏置。特點：UCE

0相當于接通的開關(guān)。晶體管三種工作狀態(tài)的電壓和電流(a)放大+UBE>0

ICIB+UCE

UBC<0+(b)截止IC

0IB=0+UCE

UCC

UBC<0++UBE

0

(c)飽和+UBE>

0

IB+UCE

0

UBC>0+發(fā)射結(jié)正向偏置集電結(jié)反向偏置NPN型：VC>VB>VEPNP型：VC<VB<VE發(fā)射結(jié)反向偏置集電結(jié)反向偏置NPN型：VB最低PNP型：VB最高發(fā)射結(jié)正向偏置集電結(jié)正向偏置NPN型：VB最高PNP型：VB最低（1）V1=3.5V，V2=2.9V，V3=12V。NPN型硅管，1、2、3依次為B、E、C（2）V1=3V，V2=2.8V，V3=12V。（3）V1=6V，V2=11.4V，V3=12V。（4）V1=6V，V2=11.8V，V3=12V。NPN型鍺管，1、2、3依次為B、E、CPNP型硅管，1、2、3依次為C、B、EPNP型鍺管，1、2、3依次為C、B、E例1測得工作在放大電路中四個晶體管三個極的電位值V1、V2、V3，判斷管子的類型、材料及三個極。解：U12=0.6V（硅管）V3最高（集電極）管號VB（V）VC（V）VE（V）T1-0.3-50T22.732.32T31-60T1：UBE=-0.3V，UBC=4.7V，

兩個PN結(jié)一正偏、一反偏，放大狀態(tài)，PNP型T2：UBE=0.73V，UBC=0.4V，

UCE=0.3V（≈0），飽和狀態(tài)，發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均正偏，NPN型T3：UBE=1V，UBC=7V，UCE=-6V，截止狀態(tài)，發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均反偏，PNP型例2測得電路中晶體管各極對地的電位值如下表所示，判斷各管的工作狀態(tài)及類型。解：1.3.4主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)晶體管的電流放大能力。含義不同，但在輸出特性曲線族線性比較好（平行、等間距）且ICEO較小的情況下，兩者的數(shù)值差別很小。一般工程估算中，常用晶體管的

值在20~200之間。太小，放大作用差；太大，管子性能不穩(wěn)定。一般放大電路采用

值在30～80的晶體管為宜。

靜態(tài)電流（直流）放大系數(shù)動態(tài)電流（交流）放大系數(shù)2.極間反向電流（1）集–基極間反向飽和電流ICBO發(fā)射極開路，集電結(jié)反向偏置時，集電區(qū)和基區(qū)中少數(shù)載流子向?qū)Ψ竭\動所形成的電流。受溫度影響大，影響晶體管工作的穩(wěn)定性，ICBO越小越好。小功率鍺管：約為幾微安～幾十微安，小功率硅管：1微安以下。（2）集–射極間穿透電流ICEO基極開路，集電結(jié)反偏、發(fā)射結(jié)正偏時，集電極電流。ICEO=(1+

)ICBO，所以ICEO較ICBO受溫度的影響更大。小功率鍺管：約為幾十微安，小功率硅管：約為幾微安。在溫度變化范圍大的工作環(huán)境，放大電路晶體管應(yīng)選用硅管。3.極限參數(shù)限定了使用時不允許超過的限度。（1）集電極最大允許電流ICMIC超過一定值時，

值顯著下降，甚至可能損壞晶體管。ICM：

值下降到正常值的三分之二時的集電極電流。（2）集–射極間反向擊穿電壓U(BR)CEO基極開路時，加在集電極與發(fā)射極間的最大允許電壓。UCE>U(BR)CEO，ICEO急劇增大，晶體管被反向擊穿，損壞。一般使U(BR)CEO>（2～3）UCC。（3）集電極最大允許耗散功率PCM取決于管子允許結(jié)溫（硅管：約150℃，鍺管：70～90℃）。工作時PC

PCM=IC

UCE在晶體管輸出特性曲線族上可作出PCM曲線。由ICM、U(BR)CEO、PCM三個極限參數(shù)確定晶體管安全工作區(qū)。1.3.5特殊三極管1.光電三極管（光敏三極管）將光信號轉(zhuǎn)換成電流信號的半導(dǎo)體器件，把光電流放大

倍。光電耦合器：一個發(fā)光二極管、一個光電三極管封裝在一起。輸入端加電信號→發(fā)光二極管發(fā)光→光電三極管產(chǎn)生光電流→輸出端引出→實現(xiàn)電–光–電的傳輸和轉(zhuǎn)換。優(yōu)點：以光為媒介實現(xiàn)電信號的傳輸，輸入端與輸出端電氣絕緣，抗干擾、隔噪聲，響應(yīng)速度快、工作穩(wěn)定可靠、壽命長、傳輸信號失真小、工作頻率高，具有完成電平轉(zhuǎn)換、實現(xiàn)電位隔離等功能。2.達林頓三極管（復(fù)合管）由兩只輸出功率大小不等的晶體管按一定接線規(guī)律復(fù)合而成。根據(jù)內(nèi)部兩種類型晶體管復(fù)合情況不同，有四種形式。復(fù)合管的極性取決于第一只晶體管，復(fù)合管的特性取決于第二只晶體管。復(fù)合管的電流放大系數(shù)近似為兩管電流放大系數(shù)的乘積。用途：功率放大管，電源調(diào)整管。

1.4場效應(yīng)晶體管*外形與普通晶體管相似，但工作機理和控制特性截然不同。普通晶體管：雙極型晶體管，兩種載流子。電流控制元件，信號源必須提供一定的電流才能工作。輸入電阻較低，僅102～104Ω。場效應(yīng)晶體管：單極型晶體管，一種載流子。電壓控制元件，輸出電流決定于輸入端電壓的大小，不需要信號源提供電流。輸入電阻很高，可達109～1014Ω。優(yōu)點：穩(wěn)定性好、噪聲低、制造工藝簡單、便于集成等，用途：放大電路、數(shù)字電路中。（場效晶體管，場效應(yīng)管）按參與導(dǎo)電的載流子分：N溝道（載流子為自由電子）、

P溝道（載流子為空穴）；按工作狀態(tài)分：增強型、耗盡型兩類；按結(jié)構(gòu)分：結(jié)型、絕緣柵型。1.4.1絕緣柵型場效應(yīng)管金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，簡稱MOS管。1.結(jié)構(gòu)與工作原理N溝道絕緣柵型場效應(yīng)晶體管：P型硅做襯底，兩個高摻雜的N+區(qū)——引出漏極D、源極S。N+擴散區(qū)之間P型硅表面SiO2絕緣體+金屬鋁——引出柵極G。SiO2絕緣層SiO2絕緣層N溝道絕緣柵型場效應(yīng)晶體管：漏極D、源極S、柵極G。耗盡型場效應(yīng)晶體管：在SiO2絕緣層中摻入大量的正離子，產(chǎn)生足夠強的內(nèi)電場，P型襯底硅表層的多子空穴被排斥開，感應(yīng)出很多電子，漏極和源極之間形成N型導(dǎo)電溝道（電子溝道）。即使柵-源極之間不加電壓，UGS=0，漏-源極之間存在原始導(dǎo)電溝道。SiO2絕緣層N溝道絕緣柵型場效應(yīng)晶體管：漏極D、源極S、柵極G。耗盡型場效應(yīng)晶體管：UGS=0，漏-源極間存在原始導(dǎo)電溝道。增強型場效應(yīng)晶體管：在SiO2絕緣層中摻入的正離子數(shù)量少或不摻入正離子，不能產(chǎn)生原始導(dǎo)電溝道。只有柵-源極之間加正向電壓，UGS>0，漏-源極之間才能形成導(dǎo)電溝道。

N溝道絕緣柵型場效應(yīng)晶體管工作原理：柵-源極之間電壓UGS對漏-源極