電工學(xué)第4章 電路與電子技術(shù)講稿

1、第四章第四章 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件 半導(dǎo)體基本知識半導(dǎo)體基本知識 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管 場效應(yīng)管場效應(yīng)管 半導(dǎo)體基本知識半導(dǎo)體基本知識 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 PNPN結(jié)及其單向?qū)щ娦越Y(jié)及其單向?qū)щ娦?本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 半導(dǎo)體半導(dǎo)體 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能 半導(dǎo)體半導(dǎo)體 導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間 的材料稱為半導(dǎo)體。最常用的半導(dǎo)體的材料稱為半導(dǎo)體。最常用的半導(dǎo)體 為硅為硅( (S Si i) )和鍺和鍺( (GeGe) )。它們的共同特征。它們的共同特征 是四價元素，每個

2、原子最外層電子數(shù)是四價元素，每個原子最外層電子數(shù) 為為 4 4。 + Si Ge 半導(dǎo)體材料的特性半導(dǎo)體材料的特性 純凈半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很差；純凈半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很差； 摻雜性摻雜性摻入少量雜質(zhì)導(dǎo)電能力增強。摻入少量雜質(zhì)導(dǎo)電能力增強。 熱敏性熱敏性溫度升高導(dǎo)電能力增強；溫度升高導(dǎo)電能力增強； 光敏性光敏性光照增強導(dǎo)電能力增強光照增強導(dǎo)電能力增強,還可以還可以 產(chǎn)生電動勢；產(chǎn)生電動勢； 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 經(jīng)過高度提純的單一晶格結(jié)構(gòu)的硅經(jīng)過高度提純的單一晶格結(jié)構(gòu)的硅 或鍺原子構(gòu)成的晶體，或者說，完全純或鍺原子構(gòu)成的晶體，或者說，完全純 凈、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半凈、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體

3、稱為本征半 導(dǎo)體。導(dǎo)體。 本征半導(dǎo)體的特點是：本征半導(dǎo)體的特點是： 原子核最外層的價電子是原子核最外層的價電子是 四個，是四價元素，它們四個，是四價元素，它們 排列成非常整齊的晶格結(jié)排列成非常整齊的晶格結(jié) 構(gòu)。所以半導(dǎo)體又稱為構(gòu)。所以半導(dǎo)體又稱為晶晶 體體。 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能 價電子與共價鍵價電子與共價鍵 自由電子與空穴自由電子與空穴 電子電流與空穴電流電子電流與空穴電流 價電子與共價鍵價電子與共價鍵 在本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)在本征半導(dǎo)體的晶體結(jié) 構(gòu)中，每一個原子與相構(gòu)中，每一個原子與相 鄰的四個原子結(jié)合。每鄰的四個原子結(jié)合。每 一原子的一原子的個個價電子價電子與與 另一原

4、子的一個另一原子的一個價電子價電子 組成一個電子對。這對組成一個電子對。這對 價電子是每兩個相鄰原價電子是每兩個相鄰原 子共有的，它們把相鄰子共有的，它們把相鄰 的原子結(jié)合在一起，構(gòu)的原子結(jié)合在一起，構(gòu) 成所謂成所謂共價鍵共價鍵的結(jié)構(gòu)。的結(jié)構(gòu)。 共價鍵共價鍵 硅原子硅原子 共價鍵共價鍵 價電子價電子 價電子受到價電子受到激發(fā)激發(fā)， 形成自由電子并留形成自由電子并留 下空穴。下空穴。 半導(dǎo)體中的半導(dǎo)體中的自由電自由電 子子和和空穴空穴都能參與都能參與 導(dǎo)電導(dǎo)電半導(dǎo)體具半導(dǎo)體具 有兩種載流子。有兩種載流子。 自由電子和空穴自由電子和空穴 同時產(chǎn)生同時產(chǎn)生 空穴空穴 自由電子與空穴自由電子與空穴 在

5、價電子成為自由電子在價電子成為自由電子 的同時，在它原來的位的同時，在它原來的位 置上就出現(xiàn)一個空位，置上就出現(xiàn)一個空位， 稱為空穴?？昭ū硎驹摲Q為空穴?？昭ū硎驹?位置缺少一個電子，丟位置缺少一個電子，丟 失電子的原子顯正電，失電子的原子顯正電， 稱為正離子。稱為正離子。 自由電子又可以回到空自由電子又可以回到空 穴的位置上，使離子恢穴的位置上，使離子恢 復(fù)中性，這個過程叫復(fù)復(fù)中性，這個過程叫復(fù) 合合。 硅原子 共價鍵 價電子產(chǎn)生與復(fù)合產(chǎn)生與復(fù)合 SiSi Si SiSi 電子電流與空穴電流電子電流與空穴電流 在外電場的作用下，有空穴的原子可以吸在外電場的作用下，有空穴的原子可以吸 引相鄰原

6、子中的價電子，填補這個空穴。引相鄰原子中的價電子，填補這個空穴。 同時，在失去了一個價電子的相鄰原子的同時，在失去了一個價電子的相鄰原子的 共價鍵中出現(xiàn)另一個空穴，它也可以由相共價鍵中出現(xiàn)另一個空穴，它也可以由相 鄰原子中的價電子來遞補，而在該原于中鄰原子中的價電子來遞補，而在該原于中 又出現(xiàn)一個空穴。如此繼續(xù)下去就好象空又出現(xiàn)一個空穴。如此繼續(xù)下去就好象空 穴在運動。而空穴運動的方向與價電子運穴在運動。而空穴運動的方向與價電子運 動的方向相反，因此空穴運動相當(dāng)于正電動的方向相反，因此空穴運動相當(dāng)于正電 荷的運動，稱為空穴電流。荷的運動，稱為空穴電流。 空穴 價電子 Si Si Si SiSi

7、 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 本征半導(dǎo)體雖然有自由電子和空穴本征半導(dǎo)體雖然有自由電子和空穴 兩種載流子，但由于數(shù)目極少導(dǎo)電兩種載流子，但由于數(shù)目極少導(dǎo)電 能力仍然很低。如果在其中摻入微能力仍然很低。如果在其中摻入微 量的雜質(zhì)量的雜質(zhì)( (某種元素某種元素) )，這將使摻雜，這將使摻雜 后的半導(dǎo)體后的半導(dǎo)體( (雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體) )的導(dǎo)電性的導(dǎo)電性 能大大增強能大大增強 N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 在硅或鍺晶體中滲入少量磷在硅或鍺晶體中滲入少量磷(或其它五或其它五 價元素價元素)。每個磷原子有五個價電子故在構(gòu)。每個磷原子有五個價電子故在構(gòu) 成共價鍵結(jié)構(gòu)

8、時將因多出一個價電子，這成共價鍵結(jié)構(gòu)時將因多出一個價電子，這 樣，在半導(dǎo)體中多出的該價電子容易掙脫樣，在半導(dǎo)體中多出的該價電子容易掙脫 束縛形成自由電子。這種以自由電子導(dǎo)電束縛形成自由電子。這種以自由電子導(dǎo)電 作為主要導(dǎo)電方式的半導(dǎo)體稱為電子型半作為主要導(dǎo)電方式的半導(dǎo)體稱為電子型半 導(dǎo)體或?qū)w或N型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。 Si Ge +P= =N型型 P + 多余多余 電子電子 Si Si Si Si Si SiP 特點特點 在在N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體中電子是多數(shù)載流子、空穴是少數(shù)載中電子是多數(shù)載流子、空穴是少數(shù)載 流子。流子。 P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 在硅或鍺晶體中滲入硼在硅或鍺晶體中滲入硼(或其它

9、三價或其它三價 元素元素)。每個硼原子只有三個價電子。每個硼原子只有三個價電子 故在構(gòu)成共價鍵結(jié)構(gòu)時將因缺少一個故在構(gòu)成共價鍵結(jié)構(gòu)時將因缺少一個 電子而形成一個空穴，這樣，在半導(dǎo)電子而形成一個空穴，這樣，在半導(dǎo) 體中就形成了大量空穴。這種以空穴體中就形成了大量空穴。這種以空穴 導(dǎo)電作為主要導(dǎo)電方式的半導(dǎo)體稱為導(dǎo)電作為主要導(dǎo)電方式的半導(dǎo)體稱為 空穴半導(dǎo)體或空穴半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。 Si Ge +B= =P型型 Si Si Si Si Si Si B + B 空穴空穴 摻硼的硼的半導(dǎo)體中，空穴空穴的數(shù)目遠(yuǎn)大于的數(shù)目遠(yuǎn)大于自由電子自由電子的數(shù)目。的數(shù)目?？湛?穴穴為多數(shù)載流子多數(shù)載流子，自

10、由電子是少數(shù)載流子，這種半導(dǎo)體稱為，自由電子是少數(shù)載流子，這種半導(dǎo)體稱為空空 穴型半導(dǎo)體或穴型半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 一般情況下，摻雜半導(dǎo)體中多數(shù)載流子的數(shù)量可達(dá)到少數(shù)一般情況下，摻雜半導(dǎo)體中多數(shù)載流子的數(shù)量可達(dá)到少數(shù) 載流子的載流子的1010倍或更多，電子載流子數(shù)目將增加幾十萬倍倍或更多，電子載流子數(shù)目將增加幾十萬倍。 PNPN結(jié)及其單向?qū)щ娦越Y(jié)及其單向?qū)щ娦?PN結(jié)的形成結(jié)的形成 PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?PN結(jié)的形成結(jié)的形成 在一塊晶體兩邊分別形成在一塊晶體兩邊分別形成P型和型和N型半導(dǎo)型半導(dǎo) 體。體。 圖中圖中 代表得到一個電子的三價雜質(zhì)代表得到一個電子的三價雜質(zhì)(例如硼例

11、如硼)離離 子，帶負(fù)電；子，帶負(fù)電； 代表失去一個電子的五價雜質(zhì)代表失去一個電子的五價雜質(zhì) (例如磷例如磷)離子帶正電。由于離子帶正電。由于P區(qū)有大量空穴區(qū)有大量空穴(濃濃 度大度大)，而，而N區(qū)的空穴極少區(qū)的空穴極少(濃度小濃度小)，因此空穴，因此空穴 要從濃度大的要從濃度大的P區(qū)向濃度小的區(qū)向濃度小的N區(qū)擴散。區(qū)擴散。 P N 自由電自由電 子子 空穴空穴 擴散擴散 擴散擴散 P區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū) 內(nèi)電場內(nèi)電場 多數(shù)載流子將多數(shù)載流子將擴散擴散 形成形成耗盡層耗盡層； 耗盡了載流子的交界處留耗盡了載流子的交界處留 下不可移動的離子形成下不可移動的離子形成空空 間電荷區(qū)間電荷區(qū)；（內(nèi)電場）（內(nèi)電場）

12、 內(nèi)電場內(nèi)電場阻礙了多子的阻礙了多子的 繼續(xù)擴散。繼續(xù)擴散。 P區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū) 空間電荷區(qū)的內(nèi)電場對多數(shù)載流子的擴散運空間電荷區(qū)的內(nèi)電場對多數(shù)載流子的擴散運 動起阻擋作用。但對少數(shù)載流子（動起阻擋作用。但對少數(shù)載流子（P區(qū)的自區(qū)的自 由電子和由電子和N區(qū)的空穴區(qū)的空穴)則可推動它們越過空間則可推動它們越過空間 電荷區(qū)，進(jìn)入對方。少數(shù)載流子在內(nèi)電場作電荷區(qū)，進(jìn)入對方。少數(shù)載流子在內(nèi)電場作 用下有規(guī)則的運動稱為漂移運動。用下有規(guī)則的運動稱為漂移運動。 漂移漂移 漂移漂移 擴散與漂移擴散與漂移 擴散和漂移的動態(tài)平衡形成了擴散和漂移的動態(tài)平衡形成了PN結(jié)結(jié) 擴散和漂移是互相聯(lián)系，又是互相矛盾的。在擴散和漂

13、移是互相聯(lián)系，又是互相矛盾的。在 開始形成空間電荷區(qū)時，多數(shù)載流子的擴散運動開始形成空間電荷區(qū)時，多數(shù)載流子的擴散運動 占優(yōu)勢。但在擴散運動進(jìn)行過程中，空間電荷區(qū)占優(yōu)勢。但在擴散運動進(jìn)行過程中，空間電荷區(qū) 逐漸加寬，內(nèi)電場逐步加強。于是在一定條件下逐漸加寬，內(nèi)電場逐步加強。于是在一定條件下 (例如溫度一定例如溫度一定)，多數(shù)載流子的擴散運動逐漸減，多數(shù)載流子的擴散運動逐漸減 弱，而少數(shù)裁流子的漂移運動則逐漸增強。最后弱，而少數(shù)裁流子的漂移運動則逐漸增強。最后 擴散運動和漂移運動達(dá)到動態(tài)平衡。達(dá)到平衡后擴散運動和漂移運動達(dá)到動態(tài)平衡。達(dá)到平衡后 空間電荷區(qū)的寬度基本上穩(wěn)定下來，空間電荷區(qū)的寬度基

14、本上穩(wěn)定下來，PN結(jié)就處于結(jié)就處于 相對穩(wěn)定的狀態(tài)。相對穩(wěn)定的狀態(tài)。 PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?如果在如果在PN結(jié)上加正向電壓，即外電源的正端結(jié)上加正向電壓，即外電源的正端 接接P區(qū)，負(fù)端接區(qū)，負(fù)端接N區(qū)。區(qū)。 可見外電場與內(nèi)電場的方向相反，故內(nèi)電場被可見外電場與內(nèi)電場的方向相反，故內(nèi)電場被 削弱，整個空間電荷區(qū)變窄，有利于多數(shù)載流削弱，整個空間電荷區(qū)變窄，有利于多數(shù)載流 子的擴散運動增強，形成較大的擴散電流子的擴散運動增強，形成較大的擴散電流(正正 向電流向電流)，少子漂移電流微乎其微，此時，少子漂移電流微乎其微，此時PN結(jié)結(jié) 的電流可認(rèn)為是多子的擴散電流，其大小受外的電流可認(rèn)為是多

15、子的擴散電流，其大小受外 電路的限流電阻電路的限流電阻R的制約。的制約。 在一定范圍內(nèi)，外電場愈強，正向電在一定范圍內(nèi)，外電場愈強，正向電 流流(由由P區(qū)流向區(qū)流向N區(qū)的電流區(qū)的電流)愈大，這時愈大，這時PN 結(jié)呈現(xiàn)的電阻很低。正向電流包括空穴電結(jié)呈現(xiàn)的電阻很低。正向電流包括空穴電 流和電子電流兩部分?？昭ê碗娮与m然帶流和電子電流兩部分?？昭ê碗娮与m然帶 有不同極性的電荷，但由于它們的運動方有不同極性的電荷，但由于它們的運動方 向相反，所以電流方向一致。外電源不斷向相反，所以電流方向一致。外電源不斷 地向半導(dǎo)體提供電荷，使電流得以維持。地向半導(dǎo)體提供電荷，使電流得以維持。 如果在如果在PN結(jié)上

16、加反向電壓，即外電源結(jié)上加反向電壓，即外電源 的正端接的正端接N區(qū)，負(fù)端接區(qū)，負(fù)端接 P區(qū)。區(qū)。 可見外電場與內(nèi)電場的方向相同，因此可見外電場與內(nèi)電場的方向相同，因此 空間電荷區(qū)加厚，內(nèi)電場增強；多子的空間電荷區(qū)加厚，內(nèi)電場增強；多子的 擴散極難進(jìn)行，少子的漂移運動得以順擴散極難進(jìn)行，少子的漂移運動得以順 利進(jìn)行。通過利進(jìn)行。通過PN結(jié)得電流主要是漂移結(jié)得電流主要是漂移 電流，其值較小，通常為微安級，稱為電流，其值較小，通常為微安級，稱為 反向飽和電流，此電流受溫度影響較大。反向飽和電流，此電流受溫度影響較大。 PN結(jié)反偏時，呈現(xiàn)高阻截止?fàn)顟B(tài)。結(jié)反偏時，呈現(xiàn)高阻截止?fàn)顟B(tài)。 由以上分析可見：由以

17、上分析可見：PN結(jié)具有單結(jié)具有單 向?qū)щ娦?。即在向?qū)щ娦浴＜丛赑N結(jié)上加正向電壓結(jié)上加正向電壓 時，時，PN結(jié)電阻很低正向電流較大結(jié)電阻很低正向電流較大 (PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài))，加反向電壓，加反向電壓 時，時，PN結(jié)電阻很高，反向電流很小結(jié)電阻很高，反向電流很小 (PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài))。 思考題： 為什么空間電荷區(qū)靠近為什么空間電荷區(qū)靠近N區(qū)的一側(cè)帶正區(qū)的一側(cè)帶正 電，而靠近電，而靠近P區(qū)的一側(cè)帶負(fù)電？區(qū)的一側(cè)帶負(fù)電？ 空間電荷區(qū)既然是由帶電的正負(fù)離子空間電荷區(qū)既然是由帶電的正負(fù)離子 形成，為什么它的電阻率很高？形成，為什么它的電阻率很高？ 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管

18、 二極管的基本結(jié)構(gòu)和類型二極管的基本結(jié)構(gòu)和類型 二極管的伏安特性二極管的伏安特性 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù) 二極管的應(yīng)用二極管的應(yīng)用 特殊二極管特殊二極管 二極管的基本結(jié)構(gòu)和類型二極管的基本結(jié)構(gòu)和類型 將PN結(jié)加上相應(yīng)的電極引線和管殼，就成為半 導(dǎo)體二極管。 從P區(qū)引出的電極稱為陽極（正 極），從N區(qū)引出的電極稱為陰極（負(fù)極）。 按結(jié)構(gòu)分二極管有點接觸型和面接觸型兩類。 點接觸型二極管一般為鍺管如圖點接觸型二極管一般為鍺管如圖(a)(a)所示。它的所示。它的PNPN 結(jié)結(jié)面積很小結(jié)結(jié)面積很小( (結(jié)電容小結(jié)電容小) )，因此不能通過較大電流，因此不能通過較大電流， 但其高頻性能好，故一

19、般適用于高頻小功率的場合工但其高頻性能好，故一般適用于高頻小功率的場合工 作，也用作數(shù)字電路中的開關(guān)元件。作，也用作數(shù)字電路中的開關(guān)元件。 面接觸型二極管面接觸型二極管( (一般為硅管一般為硅管) )如圖如圖 (b)(b)所示。它的所示。它的PNPN 結(jié)結(jié)面積大結(jié)結(jié)面積大( (結(jié)電容大結(jié)電容大) )，故可通過較大電流，故可通過較大電流( (可達(dá)上千可達(dá)上千 安培安培) )，但其工作頻率較低一般用作整流。，但其工作頻率較低一般用作整流。 圖圖 (c)(c)是二極管的表示符號。箭頭方是二極管的表示符號。箭頭方 向表示加正向電壓時的正向電流的方向，向表示加正向電壓時的正向電流的方向， 逆箭頭方向表示

20、不導(dǎo)通，體現(xiàn)了二極管的逆箭頭方向表示不導(dǎo)通，體現(xiàn)了二極管的 單向?qū)щ娦阅?，其單向?qū)щ娦阅埽湮淖址枮槲淖址枮镈 D （c）符號）符號 在在使用二極管時，必須注意極性不能接錯，否則使用二極管時，必須注意極性不能接錯，否則 電路非但不能正常工作，還有毀壞管子和其他元件的電路非但不能正常工作，還有毀壞管子和其他元件的 可能。可能。 二極管的伏安特性二極管的伏安特性 所謂二極管的伏安特性是所謂二極管的伏安特性是 指流過二極管的電流與兩端指流過二極管的電流與兩端 所加電壓的函數(shù)關(guān)系。二極所加電壓的函數(shù)關(guān)系。二極 管既然是一個管既然是一個PN結(jié)，它當(dāng)結(jié)，它當(dāng) 然具有單向?qū)щ娦?，所以其然具有單向?qū)щ娦裕?/p>

21、所以其 伏安特性曲線如圖所示。伏安特性曲線如圖所示。 由圖中可見，二極管的伏安由圖中可見，二極管的伏安 特性是非線性的，大致可分為四特性是非線性的，大致可分為四 個區(qū)個區(qū)死區(qū)、正向?qū)▍^(qū)、反死區(qū)、正向?qū)▍^(qū)、反 向截止區(qū)和反向擊穿區(qū)。向截止區(qū)和反向擊穿區(qū)。 U(V) 0.4 0.8 -50-25 I (mA) 20 40 60 (A) -40 -20 0 死區(qū)死區(qū) 由圖可見當(dāng)外加由圖可見當(dāng)外加 正向電壓很低時，由正向電壓很低時，由 于外電場還不能克服于外電場還不能克服 PN結(jié)內(nèi)電場對多數(shù)載結(jié)內(nèi)電場對多數(shù)載 流子流子(除少量較大者外除少量較大者外) 擴散運動的阻力，故擴散運動的阻力，故 正向電流

22、很小，幾乎正向電流很小，幾乎 為零。這一區(qū)域稱為為零。這一區(qū)域稱為 死區(qū)。死區(qū)。 U(V) 0.4 0 0.8 -50-25 I (mA) 20 40 60 (A) -40 -20 通常硅管的死區(qū)電壓通常硅管的死區(qū)電壓 約為約為0.5V，鍺管約為，鍺管約為 0.2V。 死區(qū)死區(qū) 正向?qū)▍^(qū)正向?qū)▍^(qū) 當(dāng)外加正向電壓大當(dāng)外加正向電壓大 于死區(qū)電壓時，二極管于死區(qū)電壓時，二極管 由不導(dǎo)通變?yōu)閷?dǎo)通，當(dāng)由不導(dǎo)通變?yōu)閷?dǎo)通，當(dāng) 電壓再繼續(xù)增加時，電電壓再繼續(xù)增加時，電 流將急劇增加，而二極流將急劇增加，而二極 管的電壓卻幾乎不變，管的電壓卻幾乎不變， 此時二極管的電壓稱為此時二極管的電壓稱為 正向?qū)▔航?/p>

23、。正向?qū)▔航怠?硅管正向?qū)▔航禐楣韫苷驅(qū)▔航禐?.60.7V， 鍺管的正向?qū)▔航禐殒N管的正向?qū)▔航禐?.20.3V。 U(V) 0.40 0.8 -50 -25 I (mA) 20 40 60 (A) -40 -20 導(dǎo)通區(qū)導(dǎo)通區(qū) 反向截止區(qū)反向截止區(qū) 在二極管上加反在二極管上加反 向電壓時，由于少數(shù)載向電壓時，由于少數(shù)載 流子的漂移運動形成很流子的漂移運動形成很 小的反向電流。反向電小的反向電流。反向電 流有兩個特點，一是它流有兩個特點，一是它 隨溫度的上升增長很快，隨溫度的上升增長很快， 一是在反向電壓不能超一是在反向電壓不能超 過某一范圍，反向電流過某一范圍，反向電流 的大小

24、基本恒定，而與的大小基本恒定，而與 反向電壓的高低無關(guān)，反向電壓的高低無關(guān)， 故通常稱它為反向飽和故通常稱它為反向飽和 電流。電流。 U(V) 0.400.8 -50-25 I (mA) 20 40 60 (A) 40 20 這是因為，少數(shù)載流子數(shù)目有這是因為，少數(shù)載流子數(shù)目有 限，他們基本上都參與導(dǎo)電，所以，限，他們基本上都參與導(dǎo)電，所以， 在反向電壓不超過某一范圍時，反在反向電壓不超過某一范圍時，反 向電流很小且基本恒定。此時，二向電流很小且基本恒定。此時，二 極管呈高阻截止?fàn)顟B(tài)。極管呈高阻截止?fàn)顟B(tài)。 反向反向 截止區(qū)截止區(qū) 反向擊穿區(qū)反向擊穿區(qū) 當(dāng)外加反向電壓過當(dāng)外加反向電壓過 高時，反

25、向電流將突然高時，反向電流將突然 增加，二極管失去單向增加，二極管失去單向 導(dǎo)電性，這種現(xiàn)象稱為導(dǎo)電性，這種現(xiàn)象稱為 擊穿。二極管被擊穿后，擊穿。二極管被擊穿后， 一般不能恢復(fù)原來的性一般不能恢復(fù)原來的性 能，便失效了。產(chǎn)生擊能，便失效了。產(chǎn)生擊 穿時加在二極管上的反穿時加在二極管上的反 向電壓稱為反向擊穿電向電壓稱為反向擊穿電 壓（壓（UBR）。）。 U(V) 0.400.8 -50-25 I (mA) 20 40 60 (A) -40 -20 反向反向 擊穿擊穿 區(qū)區(qū) 反向擊穿反向擊穿 擊穿發(fā)生在空間電荷區(qū)。發(fā)生擊穿的原因，一擊穿發(fā)生在空間電荷區(qū)。發(fā)生擊穿的原因，一 種是處于強電場中的載流

26、子獲得足夠大的能量種是處于強電場中的載流子獲得足夠大的能量 碰撞晶格而將價電子碰撞出來，產(chǎn)生電子空穴碰撞晶格而將價電子碰撞出來，產(chǎn)生電子空穴 對，新產(chǎn)生的載流子在電場作用下獲得足夠能對，新產(chǎn)生的載流子在電場作用下獲得足夠能 量后又通過碰撞產(chǎn)生電子空穴對。如此形成連量后又通過碰撞產(chǎn)生電子空穴對。如此形成連 鎖反應(yīng)，反向電流越來越大，最后使得二極管鎖反應(yīng)，反向電流越來越大，最后使得二極管 反向擊穿，另一種原因是強電場直接將共價鍵反向擊穿，另一種原因是強電場直接將共價鍵 中的價電子拉出來，產(chǎn)生電子空穴對，形成較中的價電子拉出來，產(chǎn)生電子空穴對，形成較 大的反向電流。大的反向電流。 二極管的主要參數(shù)二

27、極管的主要參數(shù) 下面幾個下面幾個: : 最大整流電流最大整流電流I ICM 最高反向電壓最高反向電壓U URM 最大反向電流最大反向電流I IRM 最大整流電流最大整流電流ICM CM 最大整流電流是指二極管長時間最大整流電流是指二極管長時間 使用時，允許流過二極管的最大使用時，允許流過二極管的最大 正向平均電流。當(dāng)電流超過允許正向平均電流。當(dāng)電流超過允許 值時，將由于值時，將由于PNPN結(jié)過熱而使管子結(jié)過熱而使管子 損壞。損壞。 最高反向電壓最高反向電壓URM 它是保證二極管不被擊穿而給出它是保證二極管不被擊穿而給出 的反向峰值電壓，也是二極管正的反向峰值電壓，也是二極管正 常工作時所允許加

28、的最高反向電常工作時所允許加的最高反向電 壓，一般是反向擊穿電壓的一半壓，一般是反向擊穿電壓的一半 或三分之二?；蛉种?。 最大反向電流最大反向電流IRM 它是指在二極管上加最高反向工作它是指在二極管上加最高反向工作 電壓時的反向電流值。反向電流越電壓時的反向電流值。反向電流越 小，說明二極管的單向?qū)щ娦阅茉叫?，說明二極管的單向?qū)щ娦阅茉?好，但反向電流受溫度的影響很大。好，但反向電流受溫度的影響很大。 使用中應(yīng)加以注意。使用中應(yīng)加以注意。 硅管的反向電流較小，一般在幾個硅管的反向電流較小，一般在幾個 微安以下。鍺管的反向電流較大為微安以下。鍺管的反向電流較大為 硅管的幾十到幾百倍。硅管的幾

29、十到幾百倍。 除此之外，二極管的除此之外，二極管的 參數(shù)還有最高工作頻率，參數(shù)還有最高工作頻率， 結(jié)電容值、工作溫度和微結(jié)電容值、工作溫度和微 變電阻等。變電阻等。 二極管的應(yīng)用二極管的應(yīng)用 應(yīng)用范圍廣，主要單向?qū)щ娦浴?yīng)用范圍廣，主要單向?qū)щ娦浴?整流整流 檢波檢波 元件保護(hù)元件保護(hù) 以及在脈沖與數(shù)字電路中作為開關(guān)元以及在脈沖與數(shù)字電路中作為開關(guān)元 件。件。 舉例說明。舉例說明。 應(yīng)用一：電平控制電路應(yīng)用一：電平控制電路 例例1：二極管的壓降為：二極管的壓降為0.3V,求輸出端求輸出端F的的 電位電位VF=?。 DA起鉗位作用。將起鉗位作用。將VF鉗制在鉗制在2.7V。DB起隔離作用起隔離作

30、用 應(yīng)用二：半波整流電路應(yīng)用二：半波整流電路 例例2：已知：已知 ui=30sintV，二極管的，二極管的 正向壓降可忽略不計，正向壓降可忽略不計， 試分別畫出輸出電壓試分別畫出輸出電壓u0 的波形。的波形。 0 u 0 t 2 0 t 0 u 2 時截止 時導(dǎo)通 0 , 0 0 , 0 i ii uD uDu u 時導(dǎo)通 時截止 0 , 0 0 , 0 i ii uD uDu u 4 0 t i u 2 3 R + - - uiu0 D + - - D R u0 + - - ui + - - 應(yīng)用三：檢波電路應(yīng)用三：檢波電路 Ui是被調(diào)制的高頻信號，因二極管的單向?qū)щ娮饔?，是被調(diào)制的高頻信號

31、，因二極管的單向?qū)щ娮饔茫?把載波信號的負(fù)半周截去，再經(jīng)電容把載波信號的負(fù)半周截去，再經(jīng)電容C將高頻成分旁將高頻成分旁 路，在負(fù)載路，在負(fù)載RL兩端得到輸出電壓兩端得到輸出電壓uo就是原來的低頻信就是原來的低頻信 號。號。 應(yīng)用四：削波電路應(yīng)用四：削波電路 電路如圖，設(shè)電路如圖，設(shè) 5VE,tV10sinu i 試分析輸出電壓的波形。試分析輸出電壓的波形。 分析：假設(shè)分析：假設(shè)D兩端斷開，開路電壓兩端斷開，開路電壓 Euu iD EuEu uuE i i 0 0i , ,u 應(yīng)用五：平移電路應(yīng)用五：平移電路 平移電路的激勵含直流和交流兩部分，電路目標(biāo)平移電路的激勵含直流和交流兩部分，電路目標(biāo)

32、是激勵與響應(yīng)之間僅有幅度差異而無相位和頻是激勵與響應(yīng)之間僅有幅度差異而無相位和頻 率差異。率差異。 分析：因交流為小信號，頻率較低。利用二極管的分析：因交流為小信號，頻率較低。利用二極管的 不同模型在形式上可以將響應(yīng)分為直流和交流兩部不同模型在形式上可以將響應(yīng)分為直流和交流兩部 分計算。分計算。 對（對（a）圖：）圖： 7 . 0 01 EU （a）直流分析圖 （b）直流基礎(chǔ)上的交流分析圖 對（對（b）圖：在直流響應(yīng)分量上，用過該點的切線）圖：在直流響應(yīng)分量上，用過該點的切線 取代原曲線，對二極管的交流信號進(jìn)行分析，定義直線取代原曲線，對二極管的交流信號進(jìn)行分析，定義直線 上的變化電壓與對應(yīng)變

33、化電流的比值為交流電阻上的變化電壓與對應(yīng)變化電流的比值為交流電阻rd L Ld s L Ld s R Rr u EuR Rr u u )7 . 0( 002 應(yīng)用六：二極管應(yīng)用六：二極管“續(xù)流續(xù)流”保護(hù)電保護(hù)電 路路 開關(guān)開關(guān)S閉合，直流電源閉合，直流電源E接通電感量較大的線圈，接通電感量較大的線圈， 全部電流流過電感線圈全部電流流過電感線圈 開關(guān)開關(guān)S斷開，電流迅速降為零，電感量較大的線斷開，電流迅速降為零，電感量較大的線 圈兩端產(chǎn)生很大的負(fù)的暫態(tài)電壓。如沒有其圈兩端產(chǎn)生很大的負(fù)的暫態(tài)電壓。如沒有其 他電路，將在開關(guān)兩端產(chǎn)生電弧，損壞開關(guān)。他電路，將在開關(guān)兩端產(chǎn)生電弧，損壞開關(guān)。 有二極管，

34、電壓有二極管，電壓0.7V范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管 結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理 穩(wěn)壓的符號與穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓的符號與穩(wěn)壓電路 伏安特性與穩(wěn)壓原理伏安特性與穩(wěn)壓原理 主要參數(shù)主要參數(shù) 結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理 穩(wěn)壓二極管是一種用特殊工藝制成穩(wěn)壓二極管是一種用特殊工藝制成 的面接觸型硅二極管，其特殊之處在于的面接觸型硅二極管，其特殊之處在于 它工作在特性曲線的反向擊穿區(qū)，正常它工作在特性曲線的反向擊穿區(qū)，正常 工作時處于反向擊穿狀態(tài)，并通過制造工作時處于反向擊穿狀態(tài)，并通過制造 工藝保證工藝保證PNPN結(jié)不會被熱擊穿。所以，在結(jié)不會被熱擊穿。所以，在 切斷電源后，管子能恢復(fù)原來的狀

35、態(tài)。切斷電源后，管子能恢復(fù)原來的狀態(tài)。 在電路中與適當(dāng)電阻配合，能起在電路中與適當(dāng)電阻配合，能起 到穩(wěn)定電壓的作用。故稱其為穩(wěn)壓管到穩(wěn)定電壓的作用。故稱其為穩(wěn)壓管 伏安特性與穩(wěn)壓電路伏安特性與穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓管的伏安特性穩(wěn)壓管的伏安特性 曲線的反向擊穿特曲線的反向擊穿特 性比普通二極管的性比普通二極管的 要陡些。要陡些。 U(V) 0.4 0 0.8 -8-4 I (mA) 20 40 10 -20 -10 30 -12 反向反向 正向正向 穩(wěn)壓的符號與穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓的符號與穩(wěn)壓電路 Z D R是限流電阻 RL是負(fù)載電阻 R Z D L R 0 U i U 穩(wěn)壓管的主要穩(wěn)壓管的主要參數(shù)參數(shù) 穩(wěn)定電

36、壓穩(wěn)定電壓UZ: 穩(wěn)壓管正常工作時的端電壓，穩(wěn)壓管正常工作時的端電壓， 一般為一般為325V。 電壓溫度系數(shù)電壓溫度系數(shù)u ：穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值受溫度：穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值受溫度 變化影響的系數(shù)。變化影響的系數(shù)。 穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流IZ：穩(wěn)壓管正常工作時的電流。：穩(wěn)壓管正常工作時的電流。 IZ在在IZminIZmax間取值。間取值。 動態(tài)電阻動態(tài)電阻rz：穩(wěn)壓管在反向擊穿區(qū)內(nèi)的電壓：穩(wěn)壓管在反向擊穿區(qū)內(nèi)的電壓 變化量與相應(yīng)電流變化量之比值。變化量與相應(yīng)電流變化量之比值。 最大允許耗散功率最大允許耗散功率PZM:保證管子安全工作時保證管子安全工作時 所允許的最大功率損耗。所允許的最大功率損耗。 發(fā)光二極管發(fā)

37、光二極管 發(fā)光二極管，顧名思發(fā)光二極管，顧名思 意這種管子通以電流意這種管子通以電流 將會發(fā)出光來。發(fā)光二將會發(fā)出光來。發(fā)光二 極管的符號如圖極管的符號如圖 (a)所所 示，伏安特性如圖示，伏安特性如圖 (b) 所示。它的死區(qū)電壓比所示。它的死區(qū)電壓比 普通二極管高，發(fā)光強普通二極管高，發(fā)光強 度與正向電流的大小成度與正向電流的大小成 正比。發(fā)光二極管常用正比。發(fā)光二極管常用 來做顯示器件。來做顯示器件。 D 發(fā)光二極管的符號發(fā)光二極管的符號 )(a )(b 發(fā)光二極管的伏安特性發(fā)光二極管的伏安特性 復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題 為什么穩(wěn)壓管的動態(tài)電阻越小，則為什么穩(wěn)壓管的動態(tài)電阻越小，則 穩(wěn)壓愈好？

38、穩(wěn)壓愈好？ 利用穩(wěn)壓管或普通二極管的正向壓利用穩(wěn)壓管或普通二極管的正向壓 降，是否也可以穩(wěn)壓？降，是否也可以穩(wěn)壓？ 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管 三極管的結(jié)構(gòu)三極管的結(jié)構(gòu) 三極管的伏安特性三極管的伏安特性工作原理工作原理 三極管的主要參數(shù)三極管的主要參數(shù) 三極管的結(jié)構(gòu)三極管的結(jié)構(gòu) 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管(晶體管晶體管)是最重要的一種是最重要的一種 半導(dǎo)體器件。廣泛應(yīng)用于各種電子電路中半導(dǎo)體器件。廣泛應(yīng)用于各種電子電路中 。 晶體管最常見的結(jié)構(gòu)有平面型和合金晶體管最常見的結(jié)構(gòu)有平面型和合金 型兩種。平面型主要是硅管，鍺管都是合型兩種。平面型主要是硅管，鍺管都是合 金型。金型。 C N型硅型硅 P型

39、型N型型 二氧化硅保護(hù)膜二氧化硅保護(hù)膜 B E 平面型結(jié)構(gòu)平面型結(jié)構(gòu) N型鍺型鍺 銦球銦球 銦球銦球 P型型 P型型 C E B 合金型結(jié)構(gòu)合金型結(jié)構(gòu) 三極管的結(jié)構(gòu)三極管的結(jié)構(gòu) 有有NPN和和PNP兩類晶體管，它們都具有三兩類晶體管，它們都具有三 層兩結(jié)的結(jié)構(gòu)。層兩結(jié)的結(jié)構(gòu)。 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū) 集電區(qū)集電區(qū) 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié) 集電結(jié)集電結(jié) N N P 基區(qū)基區(qū) C B E N P P 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū) 集電區(qū)集電區(qū) 基區(qū)基區(qū) 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié) 集電結(jié)集電結(jié) C B E B E C B E C 三極管的結(jié)構(gòu)三極管的結(jié)構(gòu) B E C B E C 集電極集電極 發(fā)射極發(fā)射極 基極基極 基極基極 三極管的伏安特性三極

40、管的伏安特性 工作原理工作原理 NPNNPN型和型和PNPPNP型晶體管的工作原理類似僅在使型晶體管的工作原理類似僅在使 用時電源極性聯(lián)接不同而已。下面以用時電源極性聯(lián)接不同而已。下面以NPNNPN型晶型晶 體管為例來分析討論。體管為例來分析討論。 三極管的三個電極之間可以組成不同的輸入三極管的三個電極之間可以組成不同的輸入 回路和輸出回路回路和輸出回路共發(fā)射極電路，共集電共發(fā)射極電路，共集電 極電路和共基極電路極電路和共基極電路 電流放大原理電流放大原理 三極管的伏安特性三極管的伏安特性 三極管的三個電極之間可以組成不同三極管的三個電極之間可以組成不同 的輸入回路和輸出回路的輸入回路和輸出回

41、路 共發(fā)射極電路共發(fā)射極電路基極和發(fā)射極組成輸入回基極和發(fā)射極組成輸入回 路，集電極和發(fā)射極組成輸出回路。（最常路，集電極和發(fā)射極組成輸出回路。（最常 用）用） 共集電極電路共集電極電路基極和集電極組成輸入回基極和集電極組成輸入回 路。發(fā)射極和集電極組成輸出回路（如射極路。發(fā)射極和集電極組成輸出回路（如射極 輸出器）輸出器） 共基極電路共基極電路集電極和基極組成輸入回路，集電極和基極組成輸入回路， 發(fā)射極和基極組成輸出回路。發(fā)射極和基極組成輸出回路。 電流放大原理電流放大原理 如圖，對如圖，對NPN 型晶體管加型晶體管加EB和和 EC兩個電源，接兩個電源，接 成成共發(fā)射極接法共發(fā)射極接法 構(gòu)成

42、兩個回路。構(gòu)成兩個回路。 改變可變電阻改變可變電阻RB，則基極電流，則基極電流IB，集，集 電極電流電極電流IC和發(fā)射極電流和發(fā)射極電流IE都發(fā)生變化。都發(fā)生變化。 電流方向如圖中所示。電流方向如圖中所示。 電流放大原理電流放大原理 IB(mA) 00.020.040.060.080.10 IC(mA) 0.0010.701.502.303.103.95 IE(mA) 0.0010.721.542.363.184.05 通過實驗及測量結(jié)果，得通過實驗及測量結(jié)果，得 BCE III IC(或或IE)比比IB大得多，大得多，(如如 表中第三、四列數(shù)據(jù)表中第三、四列數(shù)據(jù)) 5.37 04.0 50.

43、1 B C I I 3.38 06.0 30.2 I I B C 電流放大原理電流放大原理 40 02. 0 80. 0 04. 006. 0 50. 130. 2 B C I I 這就是晶體管的電流放大作用，這就是晶體管的電流放大作用，IB的微的微 小變化可以引起小變化可以引起IC的較大變化的較大變化(第三列與第四第三列與第四 列的電流增量比列的電流增量比)。 當(dāng)當(dāng)IB=0(基極開路基極開路)時，也很小時，也很小(約為約為1微微 安以下安以下)。 IC ICEO 該值稱為集射極穿透電該值稱為集射極穿透電 流。流。 電流放大原理電流放大原理 內(nèi)部載流子運動規(guī)律內(nèi)部載流子運動規(guī)律 1、發(fā)射區(qū)向基

44、區(qū)擴散電子發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子 發(fā)射結(jié)處于正向偏置，發(fā)射結(jié)處于正向偏置， 摻雜濃度較高的發(fā)射區(qū)向基摻雜濃度較高的發(fā)射區(qū)向基 區(qū)進(jìn)行多子擴散。區(qū)進(jìn)行多子擴散。 2、電子在基區(qū)的擴散和復(fù)合電子在基區(qū)的擴散和復(fù)合 基區(qū)厚度很小，電子在基區(qū)厚度很小，電子在 基區(qū)繼續(xù)向集電結(jié)擴散?；鶇^(qū)繼續(xù)向集電結(jié)擴散。 （但有少部分與空穴復(fù)合而（但有少部分與空穴復(fù)合而 形成形成IBE IB）占占IE固定比例。固定比例。 電流放大原理電流放大原理 3、集電區(qū)收集擴散電子集電區(qū)收集擴散電子 集電結(jié)為反向偏集電結(jié)為反向偏 置使置使內(nèi)電場內(nèi)電場增強，對增強，對 從基區(qū)擴散進(jìn)入集電從基區(qū)擴散進(jìn)入集電 結(jié)的電子具有加速作結(jié)的電子具

45、有加速作 用而把電子收集到集用而把電子收集到集 電區(qū)，形成集電極電電區(qū)，形成集電極電 流流(ICE IC)，占占IE固定固定 比例比例。 放大作用的內(nèi)部條件：放大作用的內(nèi)部條件： 外部條件（電壓）外部條件（電壓） 基區(qū)很薄且摻雜濃度很低?；鶇^(qū)很薄且摻雜濃度很低。 小結(jié)：小結(jié)： 在晶體管中，不僅在晶體管中，不僅I IC C比比I IB B大很多；當(dāng)大很多；當(dāng) I IB B有微小變化時還會引起有微小變化時還會引起I IC C的較大變的較大變 化化 晶體管放大的外部條件發(fā)射結(jié)必晶體管放大的外部條件發(fā)射結(jié)必 須正向偏置，集電結(jié)必須反向偏置須正向偏置，集電結(jié)必須反向偏置 放大作用的內(nèi)部條件基區(qū)很薄且放大

46、作用的內(nèi)部條件基區(qū)很薄且 摻雜濃度很低。摻雜濃度很低。 三極管的伏安特性三極管的伏安特性 三極管的伏安特性反映了三三極管的伏安特性反映了三 極管電極之間電壓和電流的關(guān)系。極管電極之間電壓和電流的關(guān)系。 要正確使用三極管必須了解其伏要正確使用三極管必須了解其伏 安特性。安特性。 輸入特性輸入特性 輸出特性輸出特性 輸入特性：輸入特性： 輸入特性：三極管集電極與發(fā)射極之間加一定電壓， 即 ，基極電流IB和基極與發(fā)射極之間UBE之 間的關(guān)系。 常數(shù) CE U 當(dāng)當(dāng)UCE=0時，輸入特性相時，輸入特性相 當(dāng)于兩個并聯(lián)二極管的特當(dāng)于兩個并聯(lián)二極管的特 性；性； 輸出特性輸出特性 輸出特性曲線是指當(dāng)輸出特

47、性曲線是指當(dāng) 基極電流基極電流IB為常數(shù)時，為常數(shù)時， 輸出電路輸出電路(集電極電路集電極電路) 中集電極電流中集電極電流IC與集與集- 射極電壓射極電壓UCE之間的關(guān)之間的關(guān) 系曲線。系曲線。 在不同的在不同的IB下，可得下，可得 到不同的曲線，即晶到不同的曲線，即晶 體管的輸出特性曲線體管的輸出特性曲線 是一簇曲線。是一簇曲線。 各態(tài)偏置情況各態(tài)偏置情況 0, 0 BCBE UU 截止截止放大放大飽和飽和 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)反偏反偏正偏正偏正偏正偏 集電結(jié)集電結(jié)反偏反偏反偏反偏正偏正偏 0, 0 BCBE UU 放大區(qū)此時放大區(qū)此時 發(fā)射結(jié)正向偏置，集發(fā)射結(jié)正向偏置，集 電結(jié)反向偏置。電結(jié)反向偏

48、置。 截止區(qū)即截截止區(qū)即截 止時兩個止時兩個PN結(jié)都反向結(jié)都反向 偏置偏置 0, 0 BCBE UU 飽和區(qū)飽和時，飽和區(qū)飽和時， 晶體管的發(fā)射結(jié)處于晶體管的發(fā)射結(jié)處于正正 偏偏、集電結(jié)也處于、集電結(jié)也處于正偏正偏 B I C I B C E 0 BE U 截止截止 BC II B I B C E 放大放大 0 CE U C C C R E I B I B C E 飽和飽和 EBC UUU 0, 0 BCBE UU0, 0 BCBE UU 復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題 三極管按制造工藝分可分為三極管按制造工藝分可分為 ， 。 按結(jié)構(gòu)分可分為按結(jié)構(gòu)分可分為 ， 。 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，三極管工作發(fā)射

49、結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，三極管工作 在什么狀態(tài)；發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均反偏，在什么狀態(tài)；發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均反偏， 三極管工作在什么狀態(tài)；發(fā)射結(jié)和集電三極管工作在什么狀態(tài)；發(fā)射結(jié)和集電 結(jié)均正偏，三極管工作在什么狀態(tài)？結(jié)均正偏，三極管工作在什么狀態(tài)？ 4.2 教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求 1)1)理解理解單管共射極放大器的工作原理和單管共射極放大器的工作原理和 性能特點，性能特點，掌握掌握靜態(tài)工作點的估算和簡靜態(tài)工作點的估算和簡 化微變等效電路的分析方法，化微變等效電路的分析方法，理解理解電壓電壓 放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻的概念。放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻的概念。 2)2)了解了解射極輸出器的基本特點；射

50、極輸出器的基本特點；了解了解基基 本的互補對稱功率放大器的工作原理。本的互補對稱功率放大器的工作原理。 3 3）了解了解場效應(yīng)管放大器偏置電路的構(gòu)成，場效應(yīng)管放大器偏置電路的構(gòu)成， 能簡化小信號電路模型。能簡化小信號電路模型。 4.2.24.2.2放大電路的基本概念放大電路的基本概念 及性能指標(biāo)及性能指標(biāo) 技術(shù)指標(biāo)：增益A;輸入電阻Ri；輸出電阻R0。 放大電路的主要功能是將信號源 送來的信號放大后送給執(zhí)行部件. 放大器的技術(shù)指標(biāo) 增益增益A: A: 指放大電路中放大器的響應(yīng)與指放大電路中放大器的響應(yīng)與 激勵的比值。如上圖的電壓增益。激勵的比值。如上圖的電壓增益。 輸入電阻Ri :從放大器輸入

51、端口看入的等效 電阻，用以說明放大器獲取信號的能力。 輸出電阻Ri：從放大器輸出端口看進(jìn)去的戴 維南等效電阻，用以說明帶負(fù)載的能力。 i 0 u u u A RC T RB UBB UCC IB IC IE IC= IB 三極管的電流放大作用三極管的電流放大作用 提供合適的提供合適的 基極電流基極電流 提供合適的提供合適的 UCE； ；將集電 將集電 極電流的變化極電流的變化 轉(zhuǎn)換成集射極轉(zhuǎn)換成集射極 電壓的變化電壓的變化 外部條件：外部條件： 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏 BBCC UU 外部條件：外部條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏 RC UCC T RB

52、 UBB IB IC IE ui - - + + S R S e C1 L R C2 uo - - + + 發(fā)射極為發(fā)射極為 公共極公共極 共發(fā)射極放大電路共發(fā)射極放大電路 外部條件：外部條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏 RC UCC T RB UBB IB IC IE ui - - + + S R S e C1 uo - - + + L R C2 CCBB UU 共發(fā)射極放大電路共發(fā)射極放大電路 外部條件：外部條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏 RC UCC T RB UBB IB IC IE ui - - + + S R S e C1 uo - - + +

53、 L R C2 共發(fā)射極放大電路共發(fā)射極放大電路 CCBB UU 外部條件：外部條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏 RC UCC T RB UBB IB IC IE ui - - + + S R S e C1 uo - - + + L R C2 RB +UCC 共發(fā)射極放大電路共發(fā)射極放大電路 CCBB UU T IB IE RB RCIC +UCC S e S R C1 uo - - + + L R C2 ui - - + + 共發(fā)射極放大電路共發(fā)射極放大電路 外部條件：外部條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏 非線性電路非線性電路 交直流交直流 共存共存 交直

54、流交直流 共存共存 T IB IE RB RCIC +UCC S e S R C1 uo - - + + L R C2 ui - - + + 外部條件：外部條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏 直流通路直流通路 RC T RB UCC UCC IB IC IE RC T RB UCC UCC IB IC IE 非線性電路非線性電路 線性電路線性電路 線性電路線性電路 uBE - - + + RC T RB UCC UCC IB IC IE VuBE/ AiB/ 0 Q BE U B I CCU B CC R U )(: BBE IUQ CEbeb Uufi/ )( RC T RB

55、 UCC UCC IB IC IE uCE - - + + )(: CCE IUQ C CC R U uCE /V ic /mA 0 IB=0 IB3 IB2 IB1 IB3 CCU Q B / )(Iufi cec CE U C I BQB II 2 C CC R U uCE /V ic /mA 0 IB=0 IB3 IB2 IB1 IB3 CCU Q B / )(Iufi cec CE U C I VuBE/ AiB/ 0 Q BE U B I CCU B CC R U CEbeb Uufi/ )( )(: CCEBBE IUIUQ靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點 靜態(tài)工靜態(tài)工 作點作點 T IB I

56、E RB RCIC +UCC S e S R C1 uo - - + + C2 ui=UiMsinwt - - + + 共發(fā)射極放大電路共發(fā)射極放大電路 )(: CCEBBE IUIUQ靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點 bei uu VuBE/ AiB/ 0 Q BE U B I bei uu b i 0 t AiB/ B I VuBE/ AiB/ 0 Q BE U B I bBB iIi beBEBE uUu 輸入特性輸入特性 線性化線性化 )(: CCEBBE IUIUQ靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點 t uBE uCE (V) ic (mA) 0 0 t uCE Q uBE(V) iB(uA) uBEQ IB

57、Q Q BC ii uCE iB 反相放大反相放大反相放大反相放大 )(: CCEBBE IUIUQ靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點 CE U C I Q Q Q iB1 iB2 iB1 iB2 IBQ Q ib ic uce=uo ui uBE UBEQ iB IBQ iC ICQ uCE UCEQ t t t t0 0 0 0 反相放大反相放大 S e S R CC U B R B i C i C R L R 2 C 1 C BE u bei uu CE u oce uu 共發(fā)射極放大電路的組成結(jié)構(gòu)；共發(fā)射極放大電路的組成結(jié)構(gòu)； 共發(fā)射極放大電路的工作原理；共發(fā)射極放大電路的工作原理； 電源電源U U

58、CC CC的作用：設(shè)置靜態(tài)工作點；為放 的作用：設(shè)置靜態(tài)工作點；為放 大器提供能量來源（放大的實質(zhì)就是能大器提供能量來源（放大的實質(zhì)就是能 量控制作用）。量控制作用）。 非線性電路的分析方法：圖解法；非線性電路的分析方法：圖解法； 小信號放大器分析方法的核心思想：非小信號放大器分析方法的核心思想：非 線性特性的線性化。線性特性的線性化。 總結(jié)總結(jié) 思考題：思考題： 是否設(shè)定了靜態(tài)工作點，放大器就一是否設(shè)定了靜態(tài)工作點，放大器就一 定能將輸入信號正常放大輸出？定能將輸入信號正常放大輸出？ 放大電路的靜態(tài)分析(1) 靜態(tài)分析的概念靜態(tài)分析的概念 （1 1）靜態(tài)的概念）靜態(tài)的概念無信號輸入，電路中只

59、有直流無信號輸入，電路中只有直流 電源作用。電源作用。 （2 2）靜態(tài)電路）靜態(tài)電路直流通路：耦合電容開路。直流通路：耦合電容開路。 （3 3）靜態(tài)分析的目）靜態(tài)分析的目 的的確定三極管的確定三極管的 靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點 （IB B、IC、UCE、） +VCC RB RC IBQ ICQ + _ UBE + _ UCE（4 4）靜態(tài)分析的）靜態(tài)分析的 方法方法圖解法、圖解法、 近似估算法（等近似估算法（等 效電路法）效電路法） +VCC RB RC C1 信號源信號源 RS uS RL 負(fù)載負(fù)載 2 C 放大電路的靜態(tài)分析(2) （1）靜態(tài)工作點的近似估算法）靜態(tài)工作點的近似估算法 檢驗三極

60、管是否處于放大狀態(tài)檢驗三極管是否處于放大狀態(tài) B BECC BQ R UU I BQCQ II CQCCCCEQ IRUU 問題：既然沒有輸入、輸出信號，為什么電路還需要問題：既然沒有輸入、輸出信號，為什么電路還需要 電壓、電流？電壓、電流？為什么要設(shè)置靜態(tài)工作點？為什么要設(shè)置靜態(tài)工作點？ +VCC RB RC IBQ ICQ + _ UBE + _ UCE 放大電路的動態(tài)分析(2) 非線性元件的線性化非線性元件的線性化 輸入特性的線性化輸入特性的線性化 設(shè)三極管的靜態(tài)工作點設(shè)三極管的靜態(tài)工作點 遠(yuǎn)離截止區(qū)。遠(yuǎn)離截止區(qū)。 BE U B I BEB UKI BEB Uu BE B du di K