第1章半導(dǎo)體器件

第1章常用半導(dǎo)體器件1.1半導(dǎo)體的基本知識1.2半導(dǎo)體二極管1.3晶體三極管1.4場效應(yīng)管1.5單結(jié)晶體管和晶閘管1.6

集成電路1原子核＋導(dǎo)體含有大量的自由電子，具有良好的導(dǎo)電能力原子核＋半導(dǎo)體導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間；具有光敏性、熱敏性和摻雜性。1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識原子核＋內(nèi)部極少自由電子，幾乎不導(dǎo)電。

絕緣體a.什么是半導(dǎo)體？2光敏性——半導(dǎo)體受光照后，其導(dǎo)電能力大大增強(qiáng)；熱敏性——受溫度的影響，半導(dǎo)體導(dǎo)電能力變化很大；摻雜性——在半導(dǎo)體中摻入少量特殊雜質(zhì)，其導(dǎo)電能力極大地增強(qiáng)；b.半導(dǎo)體的特性1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識3

c.硅和鍺的原子結(jié)構(gòu)

最常用的半導(dǎo)體為硅(Si)和鍺(Ge)。它們的共同特征是四價(jià)元素，即每個(gè)原子最外層電子數(shù)為4個(gè)。++Si(硅原子)Ge(鍺原子)硅原子和鍺原子的簡化模型圖Si+4Ge+4因?yàn)樵映孰娭行?，所以簡化模型圖中的原子核只用帶圈的+4符號表示即可。1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識4d.本征半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)在本征半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)原子均與相鄰的四個(gè)原子結(jié)合，即與相鄰四個(gè)原子的價(jià)電子兩兩組成電子對，構(gòu)成共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4實(shí)際上半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)是三維的。共價(jià)鍵1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識5＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4從共價(jià)鍵晶格結(jié)構(gòu)來看，每個(gè)原子外層都具有8個(gè)價(jià)電子。但價(jià)電子是相鄰原子共用，所以穩(wěn)定性并不能象絕緣體那樣好。在游離走的價(jià)電子原位上留下一個(gè)不能移動(dòng)的空位，叫空穴。受光照或溫度上升影響，共價(jià)鍵中價(jià)電子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，一些價(jià)電子會(huì)掙脫原子核的束縛游離到空間成為自由電子。

本征激發(fā):本征半導(dǎo)體在溫度升高時(shí)產(chǎn)生電子空穴對的現(xiàn)象。＋＋e.本征半導(dǎo)體中的兩種載流子1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識6＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4整個(gè)半導(dǎo)體帶電嗎？為什么？參與復(fù)合的價(jià)電子又會(huì)留下一個(gè)新的空位，而這個(gè)新的空穴仍會(huì)被鄰近共價(jià)鍵中跳出來的價(jià)電子填補(bǔ)上，我們把價(jià)電子填補(bǔ)空穴的復(fù)合運(yùn)動(dòng)稱為空穴載流子運(yùn)動(dòng)。復(fù)合：價(jià)電子填補(bǔ)空穴的現(xiàn)象。1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識7

半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理與金屬導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理有本質(zhì)上的區(qū)別：金屬導(dǎo)體中只有自由電子一種載流子參與導(dǎo)電；而半導(dǎo)體中則是由本征激發(fā)產(chǎn)生的自由電子和復(fù)合運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的空穴兩種載流子同時(shí)參與導(dǎo)電。兩種載流子電量相等、符號相反，電流的方向?yàn)榭昭ㄝd流子的方向即自由電子載流子的反方向。＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4半導(dǎo)體內(nèi)部的兩種運(yùn)動(dòng)總是共存的，且在一定溫度下達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。因此整個(gè)半導(dǎo)體不帶電半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識8＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4PN型半導(dǎo)體:

摻入五價(jià)元素磷的雜質(zhì)半導(dǎo)體,由于自由電子多而稱為電子型半導(dǎo)體f.摻雜半導(dǎo)體1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4B－P型半導(dǎo)體:

摻入三價(jià)元素硼的雜質(zhì)半導(dǎo)體，由于空穴載流子的數(shù)量多稱為

空穴型半導(dǎo)體。93P型半導(dǎo)體中的空穴多于自由電子，是否意味著帶正電？N型半導(dǎo)體是否帶負(fù)電？1自由電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電的區(qū)別在哪里？

2何謂雜質(zhì)半導(dǎo)體？N型半導(dǎo)體中的多子是什么？少子是什么？10g.PN結(jié)及其形成過程

雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力雖然比本征半導(dǎo)體極大增強(qiáng)，但它們并不能稱為半導(dǎo)體器件。在一塊晶片的兩端分別注入三價(jià)元素硼和五價(jià)元素磷

－P區(qū)N區(qū)空間電荷區(qū)內(nèi)電場1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識11Ih.PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕ㄕ驅(qū)ǎ﹥?nèi)電場1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識外電場IV++++++++++++++++－－－－－－－－－－－－－－－－P區(qū)N區(qū)空間電荷區(qū)（耗盡層）12Ih.PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕ǚ聪蚪刂梗﹥?nèi)電場1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識外電場

P區(qū)N區(qū)ISV空間電荷區(qū)（耗盡層）13Ii.PN結(jié)的電流方程1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識當(dāng)T=300K時(shí)，可以簡化為，一般地：14Ij.PN結(jié)的伏安特性曲線1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識U(V)0.50-50-25i(mA)當(dāng)u>>UT時(shí)，正向特性反向特性反向擊穿：齊納擊穿：摻雜濃度高，擊穿電壓低；雪崩擊穿：摻雜濃度低，擊穿電壓高。

15Ij.PN結(jié)的電容效應(yīng)(勢壘電容)1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識耗盡層U+△ULL+△LP區(qū)N區(qū)U(V)Cb(pF)勢壘電容與外加電壓的關(guān)系耗盡層的電荷隨外加電壓變化利用這個(gè)特性可以制成：變?nèi)荻O管16Ij.PN結(jié)的電容效應(yīng)(擴(kuò)散電容)1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識P區(qū)N區(qū)耗盡層平衡少子：PN結(jié)處于平衡狀態(tài)時(shí)的少子非平衡少子：PN結(jié)正偏時(shí)，P區(qū)和N區(qū)互相擴(kuò)散的少子。xx非平衡少子的變化特征：1.靠近耗盡層交界面的濃度高，2.當(dāng)正向電壓加大時(shí)，濃度增大U1U2U3擴(kuò)散區(qū)內(nèi)的電荷積累和釋放過程與電容的充放電過程相同，這種電容效應(yīng)稱為擴(kuò)散電容17回顧與總結(jié)1什么是半導(dǎo)體？半導(dǎo)體具有哪些特性？2半導(dǎo)體導(dǎo)電與金屬導(dǎo)電的區(qū)別是什么？3PＮ結(jié)是如何形成的？ＰＮ結(jié)具有什么特性？181.2半導(dǎo)體二極管把PN結(jié)用管殼封裝，然后在P區(qū)和N區(qū)分別向外引出一個(gè)電極，即可構(gòu)成一個(gè)二極管。根據(jù)其用途不同，可以分為：。檢波管開關(guān)管穩(wěn)壓管整流管發(fā)光管

二極管簡介19a.二極管的結(jié)構(gòu)點(diǎn)接觸型：1.結(jié)面積小，不能通過較大的電流2.結(jié)電容校小，工作頻率高適用于高頻檢波、脈沖電路及計(jì)算機(jī)中的開關(guān)元件。外殼觸絲N型鍺片正極引線負(fù)極引線1.2半導(dǎo)體二極管20a.二極管的結(jié)構(gòu)N型鍺面接觸型：1.結(jié)面積大，能夠通過較大的電流2.結(jié)電容也大，工作頻率低適用于低頻整流器件。負(fù)極引線底座金銻合金PN結(jié)鋁合金小球正極引線1.2半導(dǎo)體二極管21常用二極管的符號普通二極管檢波管整流管穩(wěn)壓二極管DDZ1.2半導(dǎo)體二極管發(fā)光二極管DD光電二極管22b.二極管的伏安特性U(V)0.500.8-50-25I(mA)204060

(

A)4020外加正向電壓超過死區(qū)電壓(硅管0.5V，鍺管0.1V)時(shí)，內(nèi)電場大大削弱，正向電流迅速增長，二極管進(jìn)入正向?qū)▍^(qū)。死區(qū)正向?qū)▍^(qū)反向截止區(qū)當(dāng)外加正向電壓很低時(shí)，由于外電場還不能克服PN結(jié)內(nèi)電場對多數(shù)載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻力，故正向電流很小，幾乎為零。這一區(qū)域稱之為死區(qū)。外加反向電壓超過反向擊穿電壓UBR時(shí)，反向電流突然增大，二極管失去單向?qū)щ娦?，進(jìn)入反向擊穿區(qū)。反向擊穿區(qū)反向截止區(qū)內(nèi)反向飽和電流很小，可近似視為零值。1.2半導(dǎo)體二極管UBR23正向?qū)▍^(qū)的討論U(V)0.500.8-50-25I(mA)204060

(

A)4020死區(qū)正向?qū)▍^(qū)反向截止區(qū)反向擊穿區(qū)當(dāng)外加正向電壓大于死區(qū)電壓時(shí)，二極管由不導(dǎo)通變?yōu)閷?dǎo)通，電壓再繼續(xù)增加時(shí)，電流迅速增大，而二極管端電壓卻幾乎不變，此時(shí)二極管端電壓稱為正向?qū)妷骸?/p>

硅二極管的正向?qū)妷杭s為0.7V，

鍺二極管的正向?qū)妷杭s為0.3V。1.2半導(dǎo)體二極管24反向截止區(qū)的討論U(V)0.500.8-50-25I(mA)204060

(

A)4020死區(qū)正向?qū)▍^(qū)反向截止區(qū)反向擊穿區(qū)在二極管兩端加反向電壓時(shí)，將有很小的、由少子漂移運(yùn)動(dòng)形成的反向飽和電流通過二極管。反向電流有兩個(gè)特點(diǎn)：

1.隨溫度的上升增長很快，

2.在反向電壓不超過某一范圍時(shí)，反向電流的大小基本恒定，而與反向電壓的高低無關(guān)(與少子的數(shù)量有限)。所以通常稱它為反向飽和電流。1.2半導(dǎo)體二極管25反向擊穿區(qū)的討論U(V)0.500.8-50-25I(mA)204060

(

A)4020死區(qū)正向?qū)▍^(qū)反向截止區(qū)反向擊穿區(qū)在二極管兩端加反向電壓時(shí)，將有很小的、由少子漂移運(yùn)動(dòng)形成的反向飽和電流通過二極管。反向電流有兩個(gè)特點(diǎn)：

1.隨溫度的上升增長很快，

2.在反向電壓不超過某一范圍時(shí)，反向電流的大小基本恒定，而與反向電壓的高低無關(guān)(與少子的數(shù)量有限)。所以通常稱它為反向飽和電流。1.2半導(dǎo)體二極管26c.二極管的主要參數(shù)（1）最大整流電流IF(IDM)：由PN結(jié)的結(jié)面積和外界散熱條件決定。（2）最高反向工作電壓UR：指二極管長期安全運(yùn)行時(shí)所能承受的最大反向電壓值。（3）反向電流IR：指二極管未擊穿時(shí)的反向電流。隨溫度的變化而變化較大，可以用作溫度傳感器。（4）最大工作頻率fM：此值由PN結(jié)的結(jié)電容大小決定。1.2半導(dǎo)體二極管D27d.二極管的等效電路（由伏安特性折線化得到的等效電路）1.2半導(dǎo)體二極管

理想二極管理想二極管+電壓源Uon理想二極管+電壓源Uon+電阻rD28二極管正向電流估算方法URIUD

1.理想二極管

3.理想二極管+Uon+rD

2.理想二極管+Uon29例1.估算圖中開關(guān)斷開和閉合時(shí)的輸出電壓

1.開關(guān)斷開時(shí)，二極管正向?qū)║oIUD=0.7V12V6V

2.開關(guān)閉合時(shí)，二極管反向截止30d.二極管的等效電路（微變等效電路）1.2半導(dǎo)體二極管UDiD313.半導(dǎo)體二極管工作在擊穿區(qū)，是否一定被損壞？為什么？

1何謂死區(qū)電壓？硅管和鍺管死區(qū)電壓的典型值各為多少？為何會(huì)出現(xiàn)死區(qū)電壓？

2.把一個(gè)1.5V的干電池直接正向聯(lián)接到二極管的兩端，會(huì)出現(xiàn)什么問題？

4.二極管的伏安特性曲線上分為幾個(gè)區(qū)？能否說明二極管工作在各個(gè)區(qū)時(shí)的電壓、電流情況？

32整流二極管的應(yīng)用（詳見第10章）

將交流電變成單方向脈動(dòng)直流電的過程稱為整流。利用二極管的單向?qū)щ娦阅芫涂色@得各種形式的整流電路。半波整流電路全波整流電路B220V~RLDIN4001B220V~RLD1D2橋式整流電路D4B220V~RLD1D2D31.3常用二極管之一:整流二極管33用指針萬用表測量整流二極管的方法正向?qū)娮韬苄　Ｖ羔樒D(zhuǎn)大。反向阻斷時(shí)電阻很大，指針基本不動(dòng)。選擇萬用表R×1k的歐姆檔，其中黑表棒作為電源正極，紅表棒作為電源負(fù)極，根據(jù)二極管正向?qū)ā⒎聪蜃钄嗟膯蜗驅(qū)щ娦詫⒈戆魧φ{(diào)一次即可測出其極性及好壞。34I(mA)40302010

0-5-10-15-20(μA)0.40.8－12－8－4U(V)穩(wěn)壓二極管的反向電壓幾乎不隨反向電流的變化而變化、這就是穩(wěn)壓二極管的顯著特性。D穩(wěn)壓二極管是一種特殊的面接觸型二極管，其反向擊穿可逆。正向特性與普通二極管相似反向ΔIZΔUZ實(shí)物符號顯然穩(wěn)壓管的伏安特性曲線比普通二極管的更加陡峭。1.3常用二極管之二:穩(wěn)壓二極管35+US－DZ使用穩(wěn)壓二極管時(shí)應(yīng)該注意的事項(xiàng)(1)穩(wěn)壓二極管正負(fù)極的判別+－(2)穩(wěn)壓二極管使用時(shí)，應(yīng)反向接入電路UZ－(3)穩(wěn)壓管應(yīng)接入限流電阻(4)電源電壓應(yīng)高于穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值36

二極管的反向擊穿特性：當(dāng)外加反向電壓超過擊穿電壓時(shí)，通過二極管的電流會(huì)急劇增加。

擊穿并不意味著管子一定要損壞，如果我們采取適當(dāng)?shù)拇胧┫拗仆ㄟ^管子的電流，就能保證管子不因過熱而燒壞。如穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中一般都要加限流電阻R，使穩(wěn)壓管電流工作在Izmax和Izmin的范圍內(nèi)。在反向擊穿狀態(tài)下，讓通過管子的電流在一定范圍內(nèi)變化，這時(shí)管子兩端電壓變化很小，穩(wěn)壓二極管就是利用這一點(diǎn)達(dá)到“穩(wěn)壓”效果的。穩(wěn)壓管正常工作是在反向擊穿區(qū)。37發(fā)光二極管是一種能把電能直接轉(zhuǎn)換成光能的固體發(fā)光元件。發(fā)光二極管和普通二極管一樣，管芯由PN結(jié)構(gòu)成，具有單向?qū)щ娦?。?shí)物圖圖符號和

文字符號D單個(gè)發(fā)光二極管常作為電子設(shè)備通斷指示燈或快速光源及光電耦合器中的發(fā)光元件等。發(fā)光二極管一般使用砷化鎵、磷化鎵等材料制成?，F(xiàn)有的發(fā)光二極管能發(fā)出紅黃綠等顏色的光。發(fā)光管正常工作時(shí)應(yīng)正向偏置，因發(fā)光管屬于功率型器件，因此死區(qū)電壓較普通二極管高，其正偏工作電壓至少要在1.3V以上。發(fā)光管常用來作為數(shù)字電路的數(shù)碼及圖形顯示的七段式或陣列器件。1.3常用二極管之三:發(fā)光二極管38用萬用表測量發(fā)光二極管的方法反向阻斷時(shí)電阻很大，發(fā)光管不亮。正向?qū)娮韬苄?。發(fā)光管亮。思考作業(yè):1.如何用數(shù)字表測量發(fā)光二極管?2.如何測量八段LED數(shù)碼顯示管?39光電二極管也稱光敏二極管，是將光信號變成電信號的半導(dǎo)體器件，其核心部分也是一個(gè)PN結(jié)。光電二極管PN結(jié)的結(jié)面積較小、結(jié)深很淺，一般小于一個(gè)微米。D光電二極管的正常工作狀態(tài)是反向偏置。在反向電壓下，無光照時(shí)，反向電流很小，稱為暗電流；有光照射時(shí)，攜帶能量的光子進(jìn)入PN結(jié)，把能量傳給共價(jià)鍵上的束縛電子，使部分價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的束縛，產(chǎn)生電子—空穴對，稱光生載流子。光生載流子在反向電壓作用下形成反向光電流，其強(qiáng)度與光照強(qiáng)度成正比。光電二極管也稱光敏二極管，同樣具有單向?qū)щ娦?，光電管管殼上有一個(gè)能射入光線的“窗口”，這個(gè)窗口用有機(jī)玻璃透鏡進(jìn)行封閉，入射光通過透鏡正好射在管芯上。實(shí)物圖圖符號和

文字符號1.3常用二極管之四:

光電二極管401.利用穩(wěn)壓管或普通二極管的正向壓降，是否也可以穩(wěn)壓？3.在右圖所示電路中，發(fā)光二極管導(dǎo)通電壓UD＝1.5V，正向電流在5~15mA時(shí)才能正常工作。試問R的取值范圍又是多少？

現(xiàn)有兩只穩(wěn)壓管，它們的穩(wěn)定電壓分別為6V和8V，正向?qū)妷簽?.7V。試問：

(1)若將它們串聯(lián)相接，可得到幾種穩(wěn)壓值？各為多少？

(2)若將它們并聯(lián)相接，可得到幾種穩(wěn)壓值？各為多少？41NNP1.4晶體三極管1.晶體三極管的結(jié)構(gòu)及類型結(jié)構(gòu)：三區(qū)、兩結(jié)和三電極；

分類：NPN型和PNP型。發(fā)射極e發(fā)射結(jié)集電結(jié)基區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電極c基極bNPN型PNP型PPNNPN型三極管圖符號ecb注意：圖中箭頭方向?yàn)榘l(fā)射極電流的方向。PNP型三極管圖符號ecb42大功率低頻三極管小功率高頻三極管中功率低頻三極管常見的晶體三極管432.三極管的電流放大作用晶體管芯結(jié)構(gòu)剖面圖e發(fā)射極集電區(qū)N基區(qū)P發(fā)射區(qū)Nb基極c集電極晶體管實(shí)現(xiàn)電流放大作用的內(nèi)部結(jié)構(gòu)條件(1)發(fā)射區(qū)摻雜濃度很高，以便有足夠的載流子供“發(fā)射”。(2)為減少載流子在基區(qū)的復(fù)合機(jī)會(huì)，基區(qū)做得很薄，一般為幾個(gè)微米，且摻雜濃度極低。(3)集電區(qū)體積較大，且為了順利收集邊緣載流子，摻雜濃度界于發(fā)射極和基極之間?？梢?，雙極型三極管并非是兩個(gè)PN結(jié)的簡單組合，而是利用一定的摻雜工藝制作而成。因此，絕不能用兩個(gè)二極管來代替，使用時(shí)也決不允許把發(fā)射極和集電極接反。44晶體管實(shí)現(xiàn)電流放大作用的外部條件NNPUBBRB＋－(1)發(fā)射結(jié)必須“正向偏置”，以利于發(fā)射區(qū)電子的擴(kuò)散，擴(kuò)散電流即發(fā)射極電流ie，擴(kuò)散電子的少數(shù)與基區(qū)空穴復(fù)合，形成基極電流ib，多數(shù)繼續(xù)向集電結(jié)邊緣擴(kuò)散。UCCRC＋－(2)集電結(jié)必須“反向偏置”，以利于收集擴(kuò)散到集電結(jié)邊緣的多數(shù)擴(kuò)散電子，收集到集電區(qū)的電子形成集電極電流ic。IEICIB整個(gè)過程中，發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射的電子數(shù)等于基區(qū)復(fù)合掉的電子與集電區(qū)收集的電子數(shù)之和，即：IE=IB+IC45三極管的集電極電流IC稍小于IE，但遠(yuǎn)大于IB，IC與IB的比值在一定范圍內(nèi)基本保持不變。特別是基極電流有微小的變化時(shí)，集電極電流將發(fā)生較大的變化。例如，IB由40μA增加到50μA時(shí)，IC將從3.2mA增大到4mA，即：顯然，雙極型三極管具有電流放大能力。式中的β值稱為三極管的電流放大倍數(shù)。不同型號、不同類型和用途的三極管，β值的差異較大，大多數(shù)三極管的β值通常在幾十至幾百的范圍。

由此可得：微小的基極電流IB可以控制較大的集電極電流IC，故雙極型三極管屬于電流控制器件。

463.三極管的特性曲線所謂特性曲線是指各極電壓與電流之間的關(guān)系曲線，是三極管內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn)。從工程應(yīng)用角度來看，外部特性更為重要。(1)輸入特性曲線以常用的共射極放大電路為例說明UCE=0VUBE

/VIB

/A0UCE=0VUBBUCCRC++RB令UBB從0開始增加IBIE=IBUBE令UCC為0UCE=0時(shí)的輸入特性曲線UCE為0時(shí)47UCE=0.5VUCE=0VUBE

/VIB

/A0UBBUCCRC++RB令UBB重新從0開始增加IBICUBE增大UCC讓UCE=0.5VUCE=1VUCE=0.5VUCE=0.5V的特性曲線繼續(xù)增大UCC讓UCE=1V令UBB重新從0開始增加UCE=1VUCE=1V的特性曲線繼續(xù)增大UCC使UCE=1V以上的多個(gè)值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：之后的所有輸入特性幾乎都與UCE=1V的特性相同，曲線基本不再變化。實(shí)用中三極管的UCE值一般都超過1V，所以其輸入特性通常采用UCE=1V時(shí)的曲線。從特性曲線可看出，雙極型三極管的輸入特性與二極管的正向特性非常相似。UCE>1V的特性曲線48(2)輸出特性曲線先把IB調(diào)到某一固定值保持不變。當(dāng)IB不變時(shí)，輸出回路中的電流IC與管子輸出端電壓UCE之間的關(guān)系曲線稱為輸出特性。然后調(diào)節(jié)UCC使UCE從0增大，觀察毫安表中IC的變化并記錄下來。UCEUBBUCCRC++RBICIBUBEmAAIE根據(jù)記錄可給出IC隨UCE變化的伏安特性曲線，此曲線就是晶體管的輸出特性曲線。IBUCE/VIC

/mA049UBBUCCRC++RBICIBUBEmAAIE再調(diào)節(jié)IB1至另一稍小的固定值上保持不變。仍然調(diào)節(jié)UCC使UCE從0增大，繼續(xù)觀察毫安表中IC的變化并記錄下來。UCE根據(jù)電壓、電流的記錄值可繪出另一條IC隨UCE變化的伏安特性曲線，此曲線較前面的稍低些。UCE/VIC

/mA0IBIB1IB2IB3IB=0如此不斷重復(fù)上述過程，我們即可得到不同基極電流IB對應(yīng)相應(yīng)IC、UCE數(shù)值的一組輸出特性曲線。輸出曲線開始部分很陡，說明IC隨UCE的增加而急劇增大。當(dāng)UCE增至一定數(shù)值時(shí)(一般小于1V)，輸出特性曲線變得平坦，表明IC基本上不再隨UCE而變化。50當(dāng)IB一定時(shí)，從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子數(shù)大致一定。當(dāng)UCE超過1V以后，這些電子的絕大部分被拉入集電區(qū)而形成集電極電流IC

。之后即使UCE繼續(xù)增大，集電極電流IC也不會(huì)再有明顯的增加，具有恒流特性。UCE/VIC

/mA020AIB=040A60AIB=100A80A43211.52.3當(dāng)IB增大時(shí)，相應(yīng)IC也增大，輸出特性曲線上移，且IC增大的幅度比對應(yīng)IB大得多。這一點(diǎn)正是晶體管的電流放大作用。從輸出特性曲線可求出三極管的電流放大系數(shù)β。ΔIB=40A取任意再兩條特性曲線上的平坦段，讀出其基極電流之差；再讀出這兩條曲線對應(yīng)的集電極電流之差ΔIC=1.3mA；ΔIC于是我們可得到三極管的電流放大倍數(shù)：

β=ΔIC/ΔIB=1.3÷0.04=32.551UCE/VIC

/mA020AIB=040A60AIB=100A80A43211.52.3輸出特性曲線上一般可分為三個(gè)區(qū)：飽和區(qū)。當(dāng)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正向偏置時(shí)，三極管處于飽和狀態(tài)。此時(shí)集電極電流IC與基極電流IB之間不再成比例關(guān)系，IB的變化對IC的影響很小。截止區(qū)。當(dāng)基極電流IB等于0時(shí)，晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)。實(shí)際上當(dāng)發(fā)射結(jié)電壓處在正向死區(qū)范圍時(shí)，晶體管就已經(jīng)截止，為讓其可靠截止，常使UBE小于和等于零。放大區(qū)晶體管工作在放大狀態(tài)時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。在放大區(qū)，集電極電流與基極電流之間成β倍的數(shù)量關(guān)系，即晶體管在放大區(qū)時(shí)具有電流放大作用。524.三極管的電流放大位數(shù)和極限參數(shù)(1)電流放大倍數(shù)(2)極限參數(shù)①集電極最大允許電流ICMUCE/VIC

/mA0IB=043211.52.3②反向擊穿電壓U(BR)CEOcebUCCU(BR)CEO基極開路指基極開路時(shí)集電極與發(fā)射極間的反向擊穿電壓。使用中若超過此值,晶體管的集電結(jié)就會(huì)出現(xiàn)雪崩擊穿。Β值的大小反映了晶體管的電流放大能力。IC>ICM時(shí)，晶體管不一定燒損，但β值明顯下降。③集電極最大允許功耗PCM晶體管上的功耗超過PCM，管子將損壞。安

全

區(qū)53晶體管的發(fā)射極和集電極是不能互換使用的。因?yàn)榘l(fā)射區(qū)和集電區(qū)的摻雜質(zhì)濃度差別較大，如果把兩個(gè)極互換使用，則嚴(yán)重影響晶體管的電流放大能力，甚至造成放大能力喪失。晶體管的發(fā)射極和集電極能否互換使用？為什么?

晶體管在輸出特性曲線的飽和區(qū)工作時(shí)，UCE<UBE，集電結(jié)也處于正偏，這時(shí)內(nèi)電場被大大削弱，因此極不利于集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)到達(dá)集電結(jié)邊緣的電子，這種情況下，集電極電流IC與基