第4章半導(dǎo)體二極管和三極管

1、4.5 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管4.1.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識導(dǎo)導(dǎo) 體體: 自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì).例如例如金屬金屬。絕緣體：絕緣體：電阻率很高的物質(zhì)，幾乎不導(dǎo)電電阻率很高的物質(zhì)，幾乎不導(dǎo)電;如如橡皮橡皮、陶瓷陶瓷、塑料塑料和和石英石英等。等。半導(dǎo)體：半導(dǎo)體：導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)例如例如鍺鍺、硅硅、砷化鎵砷化鎵和一些和一些硫化物硫化物、氧化物氧化物等等4.1 半導(dǎo)體的基本知識半導(dǎo)體的基本知識半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性：半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性：摻雜性摻雜性：往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)（其他往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)（其他元素

2、），導(dǎo)電能力明顯改變元素），導(dǎo)電能力明顯改變光敏性：光敏性：當受到光照時，導(dǎo)電能力明顯變化當受到光照時，導(dǎo)電能力明顯變化熱敏性：熱敏性：當環(huán)境溫度升高時，導(dǎo)電能力顯著增強當環(huán)境溫度升高時，導(dǎo)電能力顯著增強4.1.2 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，稱為本完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，稱為本征半導(dǎo)體。征半導(dǎo)體。原子的組成：原子的組成： 帶正電的帶正電的原子核原子核 若干個圍繞原子核運動的帶負電的若干個圍繞原子核運動的帶負電的電子電子 且整個原子呈電中性。且整個原子呈電中性。半導(dǎo)體器件的材料：半導(dǎo)體器件的材料： 硅硅（Silicon-Si）：四價元素，硅的原子序數(shù)是）：

3、四價元素，硅的原子序數(shù)是14，外層有外層有4個電子個電子。 鍺鍺（Germanium-Ge）：也是四價元素，鍺的）：也是四價元素，鍺的原子序數(shù)是原子序數(shù)是32，外層也是外層也是4個電子個電子。原子核原子核價電子價電子簡化原子結(jié)構(gòu)模型簡化原子結(jié)構(gòu)模型圖圖 硅和鍺的簡化原子模型硅和鍺的簡化原子模型GeSi1）最外層四個價電子。）最外層四個價電子。共價健共價健 Si Si Si Si價電子價電子共價鍵共價鍵:由相鄰兩個原子各拿出一個價電子組成價由相鄰兩個原子各拿出一個價電子組成價電子對所構(gòu)成的聯(lián)系。電子對所構(gòu)成的聯(lián)系。 Si Si Si Si價電子價電子這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)?？?/p>

4、穴空穴溫度愈高，晶體中產(chǎn)生溫度愈高，晶體中產(chǎn)生的自由電子便愈多。的自由電子便愈多。自由電子自由電子價電子在獲得一定能量（溫價電子在獲得一定能量（溫度升高或受光照）后，即可度升高或受光照）后，即可掙脫原子核的束縛，成為掙脫原子核的束縛，成為自自由電子由電子（帶負電帶負電），同時共），同時共價鍵中留下一個空位，稱為價鍵中留下一個空位，稱為空穴空穴（帶正電帶正電）。）。BA空穴空穴自由電子自由電子晶體共價鍵結(jié)構(gòu)平面示意圖晶體共價鍵結(jié)構(gòu)平面示意圖+4+4+4+4+4+4+4+4+4C共價鍵共價鍵 半導(dǎo)體材料在外電場的作用下，自由電子和空半導(dǎo)體材料在外電場的作用下，自由電子和空穴按相反方向運動。穴按相反

5、方向運動。 (1)自由電子作定向運動自由電子作定向運動 電子流電子流 (2)價電子遞補空穴價電子遞補空穴 空穴流空穴流空穴的運動實空穴的運動實質(zhì)上是質(zhì)上是價電子價電子填補空穴填補空穴而形而形成的。成的。注意：注意： (1) 本征半導(dǎo)體中載流子數(shù)目極少本征半導(dǎo)體中載流子數(shù)目極少, 其導(dǎo)電性能很其導(dǎo)電性能很差；差； (2) 溫度愈高，溫度愈高， 載流子的數(shù)目愈多載流子的數(shù)目愈多,半導(dǎo)體的導(dǎo)電半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能也就愈好性能也就愈好。所以，。所以，溫度溫度對對半導(dǎo)體器件性能影半導(dǎo)體器件性能影響很大。響很大。自由電子自由電子和和空穴空穴都稱為都稱為載流子載流子。 自由電子和自由電子和空穴成對地產(chǎn)生的同時，

6、另一方空穴成對地產(chǎn)生的同時，另一方面，面，自由電子在運動過程中能量減少自由電子在運動過程中能量減少，又成為填又成為填補空穴恢復(fù)共價鍵補空穴恢復(fù)共價鍵，這個過程稱為，這個過程稱為載流子的復(fù)合載流子的復(fù)合。在一定外界條件下，載流子的產(chǎn)生和復(fù)合達到動在一定外界條件下，載流子的產(chǎn)生和復(fù)合達到動態(tài)平衡，態(tài)平衡，半導(dǎo)體中載流子便維持一定的數(shù)目半導(dǎo)體中載流子便維持一定的數(shù)目。4.1.3 N型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和 P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體摻雜后摻雜后自由電子數(shù)自由電子數(shù)目大量增加目大量增加，自由電，自由電子導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)子導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式，體的主要導(dǎo)電方式，稱為稱為電子半導(dǎo)體電子半導(dǎo)體或或N型半導(dǎo)

7、體。型半導(dǎo)體。摻入五價元素摻入五價元素 Si Si Si Sip+多多余余電電子子磷原子磷原子在常溫下即可在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮幼優(yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€失去一個電子變?yōu)殡娮幼優(yōu)檎x子正離子在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)（某種元素）在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)（某種元素）,形成形成雜質(zhì)半導(dǎo)體。雜質(zhì)半導(dǎo)體。在在N 型半導(dǎo)體中型半導(dǎo)體中自由電子是多自由電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。 摻雜后空穴數(shù)目大量摻雜后空穴數(shù)目大量增加增加摻入三價元素摻入三價元素 Si Si Si Si空穴是多數(shù)載空穴是多數(shù)載流子流子，自由電子是少數(shù)載流子。，自由電子是少數(shù)載流子。B硼原子硼原子空穴

8、空穴P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體歸納歸納4、雜質(zhì)半導(dǎo)體中起導(dǎo)電作用的、雜質(zhì)半導(dǎo)體中起導(dǎo)電作用的主要主要是多子是多子。2、N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體中中電子是多子電子是多子，空穴是少子；，空穴是少子； P型型半導(dǎo)體半導(dǎo)體中中空穴是多子空穴是多子，電子是少子。，電子是少子。1、雜質(zhì)半導(dǎo)體中、雜質(zhì)半導(dǎo)體中兩種載流子濃度不同兩種載流子濃度不同，分為多數(shù)，分為多數(shù)載流子和少數(shù)載流子（簡稱多子、少子）。載流子和少數(shù)載流子（簡稱多子、少子）。3、雜質(zhì)半導(dǎo)體中、雜質(zhì)半導(dǎo)體中多數(shù)載流子的數(shù)量多數(shù)載流子的數(shù)量取決于取決于摻雜濃摻雜濃度度，少數(shù)載流子的數(shù)量少數(shù)載流子的數(shù)量取決于取決于溫度溫度。雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意

9、表示法P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體(1)漂移運動（漂移運動（Drift Movement） 有電場力作用時，有電場力作用時，少數(shù)載流子少數(shù)載流子（電子或空穴）（電子或空穴）便便產(chǎn)生定向運動產(chǎn)生定向運動，稱為漂移運動。，稱為漂移運動。 載流子的載流子的漂移運動產(chǎn)生的電流漂移運動產(chǎn)生的電流稱為稱為漂移電流漂移電流。4.1.4 載流子的漂移運動和擴散運動載流子的漂移運動和擴散運動（2）擴散運動）擴散運動（Diffusion Movement）當半導(dǎo)體受光照射或有載流子從外界注入時，半當半導(dǎo)體受光照射或有載流子從外界注入時，半導(dǎo)體內(nèi)載流子濃度分布不均勻。這時導(dǎo)體內(nèi)載流子濃度分布不均勻。這時載

10、流子便會載流子便會從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域運動。從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域運動。 由于濃度差而引起的定向運動稱為擴散運動，由于濃度差而引起的定向運動稱為擴散運動，載流子擴散運動所形成的電流載流子擴散運動所形成的電流稱為稱為擴散電流擴散電流。在在同一片半導(dǎo)體基片同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造上，分別制造P型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，型半導(dǎo)體，經(jīng)過載流子的擴散經(jīng)過載流子的擴散，在它們的，在它們的交界面交界面處就形成了處就形成了PN結(jié)結(jié)。4.2.1 PN結(jié)的形成結(jié)的形成 由于兩種半導(dǎo)體中的由于兩種半導(dǎo)體中的載流子濃度的差異載流子濃度的差異，將，將產(chǎn)生相對產(chǎn)生相對擴散運動擴散運動。 若若P區(qū)的

11、空穴濃度大于區(qū)的空穴濃度大于N區(qū)，區(qū)，P區(qū)的空穴要穿過交界面區(qū)的空穴要穿過交界面向向N區(qū)擴散；同樣，區(qū)擴散；同樣，N區(qū)的自由電子向區(qū)的自由電子向P區(qū)擴散。區(qū)擴散。 擴散的結(jié)果：擴散的結(jié)果：交界面附近的交界面附近的P區(qū)一側(cè)因失去空穴而區(qū)一側(cè)因失去空穴而留下不能移動的負離子留下不能移動的負離子；在；在N區(qū)一側(cè)因失去電子而留下區(qū)一側(cè)因失去電子而留下不能移動的正離子。不能移動的正離子。 這些帶電離子在這些帶電離子在交界面兩側(cè)形成了一個空間電荷區(qū)交界面兩側(cè)形成了一個空間電荷區(qū)，產(chǎn)生一個由產(chǎn)生一個由N區(qū)指向區(qū)指向P區(qū)的電場，稱為區(qū)的電場，稱為內(nèi)電場內(nèi)電場。 隨著擴散的進行，空間電荷區(qū)加寬空間電荷區(qū)加寬，內(nèi)

12、電場增強內(nèi)電場增強，由于內(nèi)電場的作用是阻礙多子擴散，促使少子漂移內(nèi)電場的作用是阻礙多子擴散，促使少子漂移，所以，當擴散運動擴散運動與與漂移運動漂移運動達到動態(tài)平衡時達到動態(tài)平衡時，將形成穩(wěn)定的空空間電荷區(qū)間電荷區(qū)，稱為PN結(jié)結(jié)。由于空間電荷區(qū)內(nèi)缺少載流子，所以又稱PN結(jié)為耗盡層耗盡層或高阻區(qū)高阻區(qū)。4.2.2 PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?. PN 結(jié)加正向電壓結(jié)加正向電壓（正向偏置）（正向偏置）PN 結(jié)變窄結(jié)變窄 P接正、接正、N接負接負 外電場外電場IFPN 結(jié)加正向電壓時，結(jié)加正向電壓時，電源向電源向P區(qū)補充區(qū)補充正電荷，向正電荷，向N區(qū)補充負電荷，區(qū)補充負電荷，形成較形成較大的正向

13、電流大的正向電流IF， PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。內(nèi)電場內(nèi)電場PN+P區(qū)的多子空區(qū)的多子空穴向右移動穴向右移動，與與空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)里的負離子中里的負離子中和和；同時；同時N區(qū)區(qū)的多子電子的多子電子與與正離子中和。正離子中和。這樣使這樣使空間電空間電荷數(shù)目減少荷數(shù)目減少， PN結(jié)外加正向電壓結(jié)外加正向電壓PN結(jié)外加正向電壓時（結(jié)外加正向電壓時（P正、正、N負），負），空間空間電荷區(qū)變窄電荷區(qū)變窄。不大的正向電壓，產(chǎn)生相當大的正向電流。不大的正向電壓，產(chǎn)生相當大的正向電流。外加電壓的微小變化，擴散電流變化較大。外加電壓的微小變化，擴散電流變化較大。 2. PN 結(jié)加反向電壓結(jié)加反向

14、電壓（反向偏置）（反向偏置）內(nèi)電場被加強內(nèi)電場被加強，把把P、N區(qū)的多區(qū)的多子從子從PN結(jié)附近結(jié)附近拉走拉走，PN結(jié)加結(jié)加寬寬，多數(shù)載流，多數(shù)載流子的擴散難于子的擴散難于進行。進行。少子的少子的漂移加強，漂移加強，由由于少子數(shù)量很于少子數(shù)量很少，少，形成很小形成很小的反向電流。的反向電流。IR溫度越高少子的數(shù)目越多，反向電流將隨溫度增加。溫度越高少子的數(shù)目越多，反向電流將隨溫度增加。+PN 結(jié)加反向電壓時，結(jié)加反向電壓時，PN結(jié)變寬，結(jié)變寬，反向電流較小，反向電阻較大，反向電流較小，反向電阻較大，PN結(jié)處于截止狀態(tài)。結(jié)處于截止狀態(tài)。 PN結(jié)外加反向電壓結(jié)外加反向電壓 PN結(jié)加反向電壓時（結(jié)加反

15、向電壓時（P負、負、N正），正），空空間電荷區(qū)變寬間電荷區(qū)變寬，內(nèi)電場增強，內(nèi)電場增強，多子的擴散電多子的擴散電流近似為零流近似為零。 流過流過PN結(jié)的電流結(jié)的電流主要是少子的漂移決定主要是少子的漂移決定的，稱為的，稱為PN結(jié)的結(jié)的反向電流反向電流。 PN結(jié)的結(jié)的反向電流很小反向電流很小，而且，而且與反向電壓的大小與反向電壓的大小基本無關(guān)基本無關(guān)。PN結(jié)表現(xiàn)為很大的電阻，稱之截止。結(jié)表現(xiàn)為很大的電阻，稱之截止。溫度升高時，少子值迅速增大，所以溫度升高時，少子值迅速增大，所以PN結(jié)的反向結(jié)的反向電流受溫度影響很大。電流受溫度影響很大。結(jié)論PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕航Y(jié)的單向?qū)щ娦裕?PN結(jié)加正向電壓產(chǎn)生

16、大的正向電流，結(jié)加正向電壓產(chǎn)生大的正向電流， PN結(jié)導(dǎo)電。結(jié)導(dǎo)電。 PN結(jié)加反向電壓產(chǎn)生很小的反向飽和電流，結(jié)加反向電壓產(chǎn)生很小的反向飽和電流，近似為零，近似為零， PN結(jié)不導(dǎo)電。結(jié)不導(dǎo)電。在在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個二極管。結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個二極管。二極管按結(jié)構(gòu)分有：二極管按結(jié)構(gòu)分有：點接觸型點接觸型、面接觸型面接觸型和和平面平面型型。金屬觸絲金屬觸絲陽極引線陽極引線N型鍺片型鍺片陰極引線陰極引線外殼外殼( a ) 點接觸型點接觸型PN結(jié)面積小結(jié)面積小，不能通過較大的電流（在幾十毫安，不能通過較大的電流（在幾十毫安以下），以下），結(jié)電容小結(jié)電容?。≒N結(jié)的正負離子層），

17、用于結(jié)的正負離子層），用于高頻高頻和和小功率電路小功率電路。通常為鍺管。通常為鍺管。平面型平面型面接觸型面接觸型通過較大的電流，通過較大的電流，結(jié)電容大，用于工作頻率低，結(jié)電容大，用于工作頻率低，功率大的場合功率大的場合。通常為硅管。通常為硅管。陽極陽極陰極陰極半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管反向擊穿反向擊穿電壓電壓U(BR)外加電壓大于死外加電壓大于死區(qū)電壓二極管才能導(dǎo)通。區(qū)電壓二極管才能導(dǎo)通。正正常工作電流范圍內(nèi)，電壓基常工作電流范圍內(nèi)，電壓基本穩(wěn)定。本穩(wěn)定。反向特性反向特性UIPN+PN+4.3.1 伏安特性（管兩端的電壓和通過管子的電流伏安特性（

18、管兩端的電壓和通過管子的電流的關(guān)系曲線）的關(guān)系曲線）4.3.2 主要參數(shù)主要參數(shù)1. 最大整流電流最大整流電流 IOM流過二極管的流過二極管的最大正最大正向平均電流向平均電流2. 反向工作峰值電壓反向工作峰值電壓URWM二極管不被擊穿而容許的反向峰值電壓二極管不被擊穿而容許的反向峰值電壓，一般是一般是二極管反向擊穿電壓二極管反向擊穿電壓UBR的一半或的一半或2/3。 二二極管擊穿后單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至過熱而燒壞。極管擊穿后單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至過熱而燒壞。點接觸型點接觸型二極管的反向工作峰值電壓一般為二極管的反向工作峰值電壓一般為數(shù)數(shù)十伏十伏，面接觸型面接觸型二極管的反向工作峰值電壓可達二極

19、管的反向工作峰值電壓可達數(shù)百伏數(shù)百伏。3. 反向峰值電流反向峰值電流IRM指二極管加反向工作峰值電壓時的反向電流指二極管加反向工作峰值電壓時的反向電流。反向電流小反向電流小，說明管子的，說明管子的單向?qū)щ娦院脝蜗驅(qū)щ娦院?，IRM受溫受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流較大鍺管的反向電流較大，為硅管的幾十到幾百倍。為硅管的幾十到幾百倍。 2. 二極管加反向電壓二極管加反向電壓（反向偏置，陽極接負、（反向偏置，陽極接負、陰極接正陰極接正 ）時，）時， 二極管處于反向截止狀態(tài)，二極二極管處于反向截止狀態(tài)，二極管反向電

20、阻較大，管反向電阻較大，反向電流很小反向電流很小。3. 外加電壓外加電壓大于大于反向擊穿電壓反向擊穿電壓二極管被擊穿，反二極管被擊穿，反向電流急劇增加，從而失去單向?qū)щ娦浴Ｏ螂娏骷眲≡黾?，從而失去單向?qū)щ娦?。定性分析：定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)判斷二極管的工作狀態(tài)導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止 若二極管是理想的，若二極管是理想的，4.3.3 二極管的型號命名（國產(chǎn)）二極管的型號命名（國產(chǎn)）半導(dǎo)體器件的型號由五部分組成半導(dǎo)體器件的型號由五部分組成判斷二極管的好壞判斷二極管的好壞正向電阻越小，反向電阻越大越好。正向電阻越小，反向電阻越大越好。若正向電阻無窮大，說明二極管內(nèi)部斷路；若正向電阻無窮大，說明二極管

21、內(nèi)部斷路；若反向電阻接近零，說明二極管已擊穿。若反向電阻接近零，說明二極管已擊穿。判斷二極管的好壞判斷二極管的好壞將二極管負端接電池正極，二極管正端串接將二極管負端接電池正極，二極管正端串接喇叭（或耳機）再接電池池負極，斷續(xù)接通喇叭（或耳機）再接電池池負極，斷續(xù)接通時，若喇叭發(fā)出較大的時，若喇叭發(fā)出較大的 “咯咯咯咯”聲，表明聲，表明二二極管已擊穿極管已擊穿；反之將二極管正向連續(xù)接通時，；反之將二極管正向連續(xù)接通時，喇叭無一點響聲，表明喇叭無一點響聲，表明二極管內(nèi)部斷路二極管內(nèi)部斷路。UZIZIZM UZ IZ2. 伏安特性伏安特性使用時要加限流電阻使用時要加限流電阻電流變化很大，但其電流變化

22、很大，但其兩端電壓變化很小兩端電壓變化很小，利用此特性，穩(wěn)壓管利用此特性，穩(wěn)壓管在電路中可起穩(wěn)壓作在電路中可起穩(wěn)壓作用。用。UIO1. 符號符號配合適當數(shù)值的電阻，把配合適當數(shù)值的電阻，把反向電流限制在一定數(shù)值反向電流限制在一定數(shù)值范圍內(nèi)，使其范圍內(nèi)，使其工作在擊工作在擊穿狀態(tài)穿狀態(tài)，而，而PN結(jié)的溫度結(jié)的溫度不致?lián)p壞管子。不致?lián)p壞管子。+-穩(wěn)壓值穩(wěn)壓值穩(wěn)壓穩(wěn)壓誤差誤差(1) 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓UZ 穩(wěn)壓管正常工作穩(wěn)壓管正常工作(反向擊穿狀態(tài)下反向擊穿狀態(tài)下)時管子兩端時管子兩端的電壓。的電壓。同一型號的穩(wěn)壓管，其穩(wěn)定電壓分布在同一型號的穩(wěn)壓管，其穩(wěn)定電壓分布在一定的數(shù)值范圍內(nèi)。一定的數(shù)值范圍內(nèi)

23、。3. 主要參數(shù)主要參數(shù)環(huán)境溫度每變化環(huán)境溫度每變化1 C引起引起穩(wěn)壓值變化的穩(wěn)壓值變化的百分數(shù)百分數(shù)。例如例如2CW18型硅穩(wěn)壓管的型硅穩(wěn)壓管的電壓溫度系數(shù)電壓溫度系數(shù)是是+0.095%,表示溫度每升高表示溫度每升高1度，穩(wěn)定電壓要增加度，穩(wěn)定電壓要增加0.095%。ZZ ZIUrrZ愈小，工作電流越大，反向伏安特性曲線愈陡，愈小，工作電流越大，反向伏安特性曲線愈陡，穩(wěn)壓性能愈好。穩(wěn)壓性能愈好。rZ是穩(wěn)壓管在穩(wěn)定工作范圍內(nèi)管子是穩(wěn)壓管在穩(wěn)定工作范圍內(nèi)管子兩端電壓的變化兩端電壓的變化量量與相應(yīng)與相應(yīng)電流變化量之比電流變化量之比(4) 穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流 IZ 、最大穩(wěn)定電流、最大穩(wěn)定電流 IZM

24、穩(wěn)壓管兩端電壓等于穩(wěn)定電壓穩(wěn)壓管兩端電壓等于穩(wěn)定電壓Uz時通過穩(wěn)壓管中時通過穩(wěn)壓管中的電流值。的電流值。它是穩(wěn)壓管正常工作時的最它是穩(wěn)壓管正常工作時的最小電流值，為使穩(wěn)壓管工作小電流值，為使穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓區(qū)，在穩(wěn)壓區(qū)，穩(wěn)壓管中的工作穩(wěn)壓管中的工作電流電流應(yīng)大于應(yīng)大于穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流Iz最大穩(wěn)定電流最大穩(wěn)定電流IZM是穩(wěn)壓是穩(wěn)壓管允許通過的管允許通過的最大反向最大反向電流。電流。4.穩(wěn)壓管與二極管的主要區(qū)別穩(wěn)壓管與二極管的主要區(qū)別穩(wěn)壓管比二極管的反向特性更陡。穩(wěn)壓管比二極管的反向特性更陡。穩(wěn)壓管運用在反向擊穿區(qū)穩(wěn)壓管運用在反向擊穿區(qū)二極管運用在正向區(qū)二極管運用在正向區(qū)電阻電阻R的作用的作用：限

25、流限流作用，作用，以以保護穩(wěn)壓管保護穩(wěn)壓管； 當輸入電壓或負載電流變化當輸入電壓或負載電流變化時，通過該電阻上電時，通過該電阻上電壓降的變化，以壓降的變化，以調(diào)節(jié)穩(wěn)壓管的工作電流調(diào)節(jié)穩(wěn)壓管的工作電流，從而起，從而起到穩(wěn)壓作用。到穩(wěn)壓作用。UO VDZRRL+穩(wěn)壓二極管在工作時應(yīng)穩(wěn)壓二極管在工作時應(yīng)反接反接，并串入一只電阻。，并串入一只電阻。RIUUUiZo oZZoiURIIUUU)()(LZRIIRRIUIZIL輸入電壓輸入電壓Ui的增量絕大部分降落在的增量絕大部分降落在R上，使輸出電上，使輸出電壓壓Uo基本不變?；静蛔?。限幅元件限幅元件二極管正向?qū)ê螅恼驂航祷颈３植蛔儯ü韫転槎?/p>

26、極管正向?qū)ê?，它的正向壓降基本保持不變（硅管?.7V，鍺管為，鍺管為0.3V）。利用這一特性，在電路中作為限幅）。利用這一特性，在電路中作為限幅元件，可以把信號幅度限制在一定范圍內(nèi)。元件，可以把信號幅度限制在一定范圍內(nèi)。整流二極管整流二極管 利用二極管單向?qū)щ娦?，可以把方向交替變化的交流利用二極管單向?qū)щ娦裕梢园逊较蚪惶孀兓慕涣麟娮儞Q成單一方向的脈動直流電。電變換成單一方向的脈動直流電。光電二極管光電二極管反向電流反向電流隨光照強度的增加而上升。隨光照強度的增加而上升。IV照度增加照度增加 光電二極管在設(shè)計和制作時盡量使PN結(jié)的面積相對較大，以便接收入射光。光電二極管是在反向電壓作用下

27、工作的，沒有光照時，反向電流極其微弱，叫暗電流；有光照時，反向電流迅速增大到幾十微安，稱為光電流。光的強度越大，反向電流也越大。光的變化引起光電二極管電流變化，這就可以把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，成為光電傳感器件。 發(fā)光二極管發(fā)光二極管有正向電流流有正向電流流過時，發(fā)出一過時，發(fā)出一定波長范圍的定波長范圍的光，目前的發(fā)光，目前的發(fā)光管可以發(fā)出光管可以發(fā)出從紅外到可見從紅外到可見波段的光，它波段的光，它的電特性與一的電特性與一般二極管類似。般二極管類似。4.5.1 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)4.5 半導(dǎo)體三極管（晶體三極管）半導(dǎo)體三極管（晶體三極管）一塊半導(dǎo)體基片上制成兩個一塊半導(dǎo)體基片上制成兩個PN結(jié)，再引出

28、三個電結(jié)，再引出三個電極，然后用管封裝而成。極，然后用管封裝而成。NNPBECBECIBIEICBECIBIEIC中間部分稱為中間部分稱為基區(qū)基區(qū)，相連接電極稱為相連接電極稱為基極基極（Base）一側(cè)稱為一側(cè)稱為發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)，相，相連接電極稱為連接電極稱為發(fā)射極發(fā)射極（Emitter）另一側(cè)稱為另一側(cè)稱為集電區(qū)集電區(qū)，相連接電極稱為相連接電極稱為集電集電極極（Collector）E-B間的間的PN結(jié)稱為結(jié)稱為發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)C-B間的間的PN結(jié)稱為結(jié)稱為集電結(jié)集電結(jié)基區(qū)基區(qū)：中間薄層半導(dǎo)：中間薄層半導(dǎo)體（幾微米至幾十微體（幾微米至幾十微米）。摻入雜質(zhì)最少，米）。摻入雜質(zhì)最少，因而因而多數(shù)載流子濃度

29、多數(shù)載流子濃度最低最低?；鶇^(qū)兩邊為同型半導(dǎo)基區(qū)兩邊為同型半導(dǎo)體，但兩者體，但兩者摻入雜質(zhì)摻入雜質(zhì)的的濃度不同濃度不同，故，故多數(shù)多數(shù)載流子的濃度不同載流子的濃度不同。發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)：多數(shù)載流子濃度大，發(fā)射多數(shù)載流子：多數(shù)載流子濃度大，發(fā)射多數(shù)載流子集電區(qū)集電區(qū)：多數(shù)載流子濃度小，收集載流子：多數(shù)載流子濃度小，收集載流子集電結(jié)集電結(jié)面積大于面積大于發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)，其目的在于，其目的在于保證集電區(qū)保證集電區(qū)能有效地收集載流子。能有效地收集載流子。晶體管的結(jié)構(gòu)和類型晶體管的結(jié)構(gòu)和類型PNP型的發(fā)射極箭頭向內(nèi)，多為鍺管；型的發(fā)射極箭頭向內(nèi)，多為鍺管；NPN型的發(fā)射極箭頭向外，多為硅管。型的發(fā)射極箭頭向外，

30、多為硅管。BECNNPEBRBEcRC放大的條件：放大的條件：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EB保證發(fā)射結(jié)正偏，保證發(fā)射結(jié)正偏，ECEB保證集電結(jié)反偏。保證集電結(jié)反偏。4. 5. 2 三極管的工作原理三極管的工作原理（1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子：）發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子： 當發(fā)射結(jié)處于正向偏置當發(fā)射結(jié)處于正向偏置，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子（自由電子）不斷擴散到基區(qū)；同時電源負極不（自由電子）不斷擴散到基區(qū)；同時電源負極不斷把電子送入發(fā)射區(qū)以補償擴散電子，形成斷把電子送入發(fā)射區(qū)以補償擴散電子，形成發(fā)射發(fā)射極電流極電流IE，其方向與電子運動方向相反。，其方向與電子運動方向相

31、反。 同時基區(qū)的多數(shù)載流子（空穴）也擴散到發(fā)射同時基區(qū)的多數(shù)載流子（空穴）也擴散到發(fā)射區(qū)而形成電流，但由于區(qū)而形成電流，但由于基區(qū)的空穴濃度比發(fā)射區(qū)基區(qū)的空穴濃度比發(fā)射區(qū)的自由電子濃度低得多的自由電子濃度低得多，故這部分，故這部分空穴電流很小空穴電流很小，可忽略不計?？珊雎圆挥?。進入進入P區(qū)的電區(qū)的電子少部分與基子少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合區(qū)的空穴復(fù)合，形成電流，形成電流IB ，多數(shù)擴散到，多數(shù)擴散到集電結(jié)。集電結(jié)。BECNNPEBRBEc發(fā)射結(jié)正發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射偏，發(fā)射區(qū)電子不區(qū)電子不斷向基區(qū)斷向基區(qū)擴散，形擴散，形成發(fā)射極成發(fā)射極電流電流IE。IEIBRCIB（2）集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴散過來的

32、電子：）集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴散過來的電子： 由于由于集電結(jié)加了較大的反向電壓集電結(jié)加了較大的反向電壓，其內(nèi)電場增其內(nèi)電場增強強。內(nèi)電場對多數(shù)載流子的擴散起阻擋作用內(nèi)電場對多數(shù)載流子的擴散起阻擋作用，但，但對基區(qū)內(nèi)的少數(shù)載流子（電子）則是一個加速電對基區(qū)內(nèi)的少數(shù)載流子（電子）則是一個加速電場。所以，從發(fā)射區(qū)進入基區(qū)并擴散到集電結(jié)邊場。所以，從發(fā)射區(qū)進入基區(qū)并擴散到集電結(jié)邊緣的緣的大量電子大量電子，作為基區(qū)的少數(shù)載流子作為基區(qū)的少數(shù)載流子，幾乎全幾乎全部進入集電區(qū)，然后被電源部進入集電區(qū)，然后被電源Ec拉走拉走，形成，形成集電極集電極電流電流IC從基區(qū)擴從基區(qū)擴散來的電散來的電子作為集子作為集電結(jié)

33、的少電結(jié)的少子，漂移子，漂移進入集電進入集電結(jié)而被收結(jié)而被收集，形成集，形成IC。BECNNPEBRBEcIEICIBICRCIB1）三電極電流關(guān)系）三電極電流關(guān)系 IE = IB + IC2） IC IB ， IC IE 3） IC IB 基極電流的微小變化基極電流的微小變化能夠引起能夠引起集電極電流較大集電極電流較大變化變化的特性稱為晶體管的的特性稱為晶體管的電流放大作用電流放大作用。電流放大系數(shù)：電流放大系數(shù)：集電極電流的變化量集電極電流的變化量IC與與基極基極電流的變化量電流的變化量IB的比值。的比值。常數(shù)CEUIIBC4.5.3 特性曲線特性曲線 即管子即管子各電極電壓各電極電壓與與

34、電流的關(guān)系曲線電流的關(guān)系曲線，是管子，是管子內(nèi)部載流子運動的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性內(nèi)部載流子運動的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，是能，是分析放大電路的依據(jù)分析放大電路的依據(jù)。為什么要研究特性曲線：為什么要研究特性曲線： 1）直觀地分析管子的工作狀態(tài)直觀地分析管子的工作狀態(tài) 2）合理地選擇偏置電路的參數(shù)，設(shè)計性能良好合理地選擇偏置電路的參數(shù)，設(shè)計性能良好的電路的電路發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端共發(fā)射極電路共發(fā)射極電路輸入回路輸入回路輸出回路輸出回路 測量晶體管特性的實驗線路測量晶體管特性的實驗線路ICEBmA AVUCEUBERBIBECV+1. 輸入

35、特性輸入特性輸入特性曲線是指當集電極與發(fā)射極之間的電輸入特性曲線是指當集電極與發(fā)射極之間的電壓壓UCE為常數(shù)為常數(shù)時，時，輸入電路中輸入電路中基極電流基極電流IB與與基極基極發(fā)射極電壓發(fā)射極電壓UBE之間的關(guān)系曲線之間的關(guān)系曲線，用函數(shù)，用函數(shù)關(guān)系表示為：關(guān)系表示為：常常數(shù)數(shù) CE)(BEBUUfI 死區(qū)電壓死區(qū)電壓硅管硅管0.5V鍺管鍺管0.2V輸入特性輸入特性IB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1VUBEIB工作壓降：工作壓降： 硅管硅管UBE 0.60.7V,鍺管鍺管UBE 0.20.3V2. 輸出特性輸出特性輸出特性曲線是指當輸出特性曲線是指當基極電流基極電流IB為常數(shù)時為常數(shù)時，晶體，晶體管管輸出電路輸出電路（集電極電路）（集電極電路）中中集電極電流集電極電流IC與與集電極集電極發(fā)射極電壓發(fā)射極電壓UCE之間的關(guān)系曲線之間的關(guān)系曲線，用函，用函數(shù)關(guān)系表示為：數(shù)關(guān)系表示為：常常數(shù)數(shù) B)(CECIUfI在在不同的基極電流不同的基極電流IB下，下，可得出不同的曲線，故可得出不同的曲線，故晶體管的輸出特性曲線晶體管的輸出特性曲線是一組曲線是一組曲線。當當基極電流基極