項(xiàng)目五半導(dǎo)體二極管和三極管

1、電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測主要教學(xué)內(nèi)容主要教學(xué)內(nèi)容電電工工電電子子電工技術(shù)電工技術(shù)電子技術(shù)電子技術(shù)模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)電路原理電路原理電機(jī)及控制電機(jī)及控制電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測模擬電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容模擬電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容l項(xiàng)目五半導(dǎo)體器件項(xiàng)目五半導(dǎo)體器件l項(xiàng)目六基本放大電路項(xiàng)目六基本放大電路l項(xiàng)目七集成運(yùn)算放大器項(xiàng)目七集成運(yùn)算放大器 電子電路中的反饋電子電路中的反饋l項(xiàng)目八直流電壓源項(xiàng)目八直流電壓源核心：放大電路核心：放大電路電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測數(shù)

2、字電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容l項(xiàng)目九項(xiàng)目九 門電路和組合邏輯電路門電路和組合邏輯電路l項(xiàng)目十項(xiàng)目十 觸發(fā)器和時序邏輯電路觸發(fā)器和時序邏輯電路l項(xiàng)目十一模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換項(xiàng)目十一模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換核心：邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)方法核心：邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)方法常用數(shù)字芯片的使用常用數(shù)字芯片的使用電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測教學(xué)參考書教學(xué)參考書模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)高教出版社高教出版社 華成英、童詩白華成英、童詩白數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)高教出版社高教出版社 閻石閻石電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ) 高教出版社康華光高教出版社康華光電工電子技

3、電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測項(xiàng)目五：項(xiàng)目五：半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 任務(wù)二十三：半導(dǎo)體二極管任務(wù)二十三：半導(dǎo)體二極管任務(wù)二十四：半導(dǎo)體三極管任務(wù)二十四：半導(dǎo)體三極管電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測能力目標(biāo)：能力目標(biāo)： 掌握二極管的單向?qū)щ娦?。掌握二極管的單向?qū)щ娦浴Ｄ軌蜃R別常用半導(dǎo)體二級管的種類。能夠識別常用半導(dǎo)體二級管的種類。任務(wù)二十三：任務(wù)二十三： 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管掌握檢測二極管質(zhì)量的技能及選用二極掌握檢測二極管質(zhì)量的技能及選用二極管的基本方法。管的基本方法。電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測導(dǎo)導(dǎo)

4、 體：體：自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體，金自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體，金 屬一般都是導(dǎo)體。屬一般都是導(dǎo)體。絕緣體：絕緣體：有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體，如橡有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。皮、陶瓷、塑料和石英。半導(dǎo)體：半導(dǎo)體：另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱為半導(dǎo)體，如鍺、硅、砷化鎵體之間，稱為半導(dǎo)體，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。和一些硫化物、氧化物等。半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理不同于其它物質(zhì)，所以它具半導(dǎo)體

5、的導(dǎo)電機(jī)理不同于其它物質(zhì)，所以它具有不同于其它物質(zhì)的特點(diǎn)。例如：有不同于其它物質(zhì)的特點(diǎn)。例如： 當(dāng)受外界熱和光的作用時，它的導(dǎo)電能當(dāng)受外界熱和光的作用時，它的導(dǎo)電能 力明顯變化力明顯變化 - - 熱敏特性、光敏特性熱敏特性、光敏特性。 往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會使往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會使 它的導(dǎo)電能力明顯改變它的導(dǎo)電能力明顯改變 - - 摻雜特性摻雜特性。電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體一、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)GeSi 通過一定的工藝過程，可以將半導(dǎo)體制成通過一定的工藝過程，可以將半導(dǎo)體制成晶體晶體。

6、現(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅現(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅(Si)和鍺和鍺(Ge)，它，它們的最外層電子（價(jià)電子）都是四個。們的最外層電子（價(jià)電子）都是四個。電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測本征半導(dǎo)體：本征半導(dǎo)體：完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)構(gòu)成晶體在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)構(gòu)成晶體點(diǎn)陣，每個原子都處在正四面體的中心，而相鄰四點(diǎn)陣，每個原子都處在正四面體的中心，而相鄰四個原子位于四面體的頂點(diǎn)，每個原子與其相鄰的原個原子位于四面體的頂點(diǎn)，每個原子與其相鄰的原子之間形成共價(jià)鍵，共

7、用一對價(jià)電子。子之間形成共價(jià)鍵，共用一對價(jià)電子。硅和鍺的晶硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)：體結(jié)構(gòu)：電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測硅和鍺的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)硅和鍺的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵共共價(jià)鍵共用電子對用電子對+4+4+4+4+4+4表示除表示除去價(jià)電子去價(jià)電子后的原子后的原子電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 共價(jià)鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價(jià)鍵中，共價(jià)鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價(jià)鍵中，稱為稱為束縛電子束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價(jià)鍵成，常溫下束縛電子很難脫離共價(jià)鍵成為為自由電子自由電子，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很

8、少，所以所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。 共價(jià)鍵形成后，每個共價(jià)鍵形成后，每個原子最外層電子是八個，原子最外層電子是八個，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 共價(jià)鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，共價(jià)鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。使原子規(guī)則排列，形成晶體。+4+4+4+4電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測二、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理二、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理在絕對在絕對0 0度（度（T T=0K=0K）和沒有外界激發(fā)時）和沒有外界激發(fā)時, ,價(jià)價(jià)電子完全被共價(jià)鍵束縛，本征半導(dǎo)體中沒有可以電子完全被共價(jià)鍵束縛，本征半導(dǎo)體中沒有可以運(yùn)動的帶電粒子（即運(yùn)動的帶電

9、粒子（即載流子載流子），它的導(dǎo)電能力為），它的導(dǎo)電能力為 0 0，相當(dāng)于絕緣體。，相當(dāng)于絕緣體。在常溫下，由于熱激發(fā)，使一些價(jià)電子獲在常溫下，由于熱激發(fā)，使一些價(jià)電子獲得足夠的能量而脫離共價(jià)鍵的束縛，成為得足夠的能量而脫離共價(jià)鍵的束縛，成為自由電自由電子子，同時共價(jià)鍵上留下一個空位，稱為，同時共價(jià)鍵上留下一個空位，稱為空穴空穴。1. 1.載流子、自由電子和空穴載流子、自由電子和空穴電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測+4+4+4+4自由電子自由電子空穴空穴束縛電子束縛電子電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測2. 2.本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理本

10、征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理+4+4+4+4 在其它力的作用下，在其它力的作用下，空穴可吸引附近的電子空穴可吸引附近的電子來填補(bǔ)，其結(jié)果相當(dāng)于來填補(bǔ)，其結(jié)果相當(dāng)于空穴的遷移，而空穴的空穴的遷移，而空穴的遷移相當(dāng)于正電荷的移遷移相當(dāng)于正電荷的移動，因此可認(rèn)為空穴是動，因此可認(rèn)為空穴是載流子。載流子。 本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子：本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子：自由電子自由電子和和空穴空穴。自由電子：在晶格中運(yùn)動；空穴：在共價(jià)鍵中運(yùn)動自由電子：在晶格中運(yùn)動；空穴：在共價(jià)鍵中運(yùn)動電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 溫度越高，載流子的濃度越高，本征半導(dǎo)溫度越高，載流

11、子的濃度越高，本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，這是半導(dǎo)體的一大，這是半導(dǎo)體的一大特點(diǎn)。特點(diǎn)。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。本征半導(dǎo)體中電流由兩部分組成：本征半導(dǎo)體中電流由兩部分組成： 1. 1. 自由電子移動產(chǎn)生的電流。自由電子移動產(chǎn)生的電流。 2. 2. 空穴移動產(chǎn)生的電流。空穴移動產(chǎn)生的電流。電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測N N 型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和P P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，會使半導(dǎo)在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻雜

12、半導(dǎo)體體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子的濃度大大增加。的某種載流子的濃度大大增加。P P 型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱為（空穴半導(dǎo)體）。稱為（空穴半導(dǎo)體）。N N 型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱為（電子半導(dǎo)體）。也稱為（電子半導(dǎo)體）。電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測一、一、N N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+4+5+4+4多余多余電子電子磷原子磷原子在硅或鍺晶體中摻入少量的在硅或鍺晶體中摻入少量的，晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)

13、取代，磷原子的最晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，磷原子的最外層有五個價(jià)電子，其中四個與相鄰的半導(dǎo)體原子形成外層有五個價(jià)電子，其中四個與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵，必定多出一個電子，這個電子幾乎不受束縛，共價(jià)鍵，必定多出一個電子，這個電子幾乎不受束縛，很容易被激發(fā)而成為很容易被激發(fā)而成為自由電子，這樣磷原自由電子，這樣磷原子就成了不能移動的子就成了不能移動的帶正電的離子。每個帶正電的離子。每個磷原子給出一個電子，磷原子給出一個電子，稱為稱為施主原子施主原子。電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測N N 型半導(dǎo)體中的載流子是什么？型半導(dǎo)體中的載流子是什么？1. 1.

14、由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。2. 2.本征半導(dǎo)體中成對產(chǎn)生的電子和空穴。本征半導(dǎo)體中成對產(chǎn)生的電子和空穴。 因摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所因摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電子稱為以自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電子稱為多數(shù)多數(shù)載流子載流子（多子多子），空穴稱為），空穴稱為少數(shù)載流子少數(shù)載流子（少子少子）。）。 電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測二、二、P P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量在硅或鍺晶體中摻入少量，晶體點(diǎn)，晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原

15、子被雜質(zhì)取代，硼原子的最外陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，硼原子的最外層有三個價(jià)電子，與相鄰的半導(dǎo)體原層有三個價(jià)電子，與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵時，產(chǎn)生一子形成共價(jià)鍵時，產(chǎn)生一個空位。這個空位可能吸個空位。這個空位可能吸引束縛電子來填補(bǔ)，使得引束縛電子來填補(bǔ)，使得硼原子成為不能移動的帶硼原子成為不能移動的帶負(fù)電的離子。由于硼原子負(fù)電的離子。由于硼原子接受電子，所以稱為接受電子，所以稱為受主受主原子原子。P P 型半導(dǎo)體中空穴是多子，電子是少子型半導(dǎo)體中空穴是多子，電子是少子。+4+4+3+4空位空位硼原子硼原子空穴空穴電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測三、雜質(zhì)半

16、導(dǎo)體的示意表示法三、雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 雜質(zhì)型半導(dǎo)體中多子和少子的移動都可形成雜質(zhì)型半導(dǎo)體中多子和少子的移動都可形成電流，但由于數(shù)量關(guān)系，起導(dǎo)電作用的主要是多電流，但由于數(shù)量關(guān)系，起導(dǎo)電作用的主要是多子，受溫度影響較小。子，受溫度影響較小。 一般近似認(rèn)為多子與雜質(zhì)濃度相等。一般近似認(rèn)為多子與雜質(zhì)濃度相等。電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測PNPN 結(jié)的形成結(jié)的形成在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P P 型型半導(dǎo)體和半導(dǎo)體和 N N 型半導(dǎo)體，經(jīng)過載流子的擴(kuò)散，型半導(dǎo)體，經(jīng)過載流子的擴(kuò)散，在它

17、們的交界面處就形成了在它們的交界面處就形成了PN PN 結(jié)。結(jié)。PN PN 結(jié)及其單向?qū)щ娦越Y(jié)及其單向?qū)щ娦噪姽る娮蛹茧姽る娮蛹夹g(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+擴(kuò)散運(yùn)動擴(kuò)散運(yùn)動內(nèi)電場內(nèi)電場E漂移運(yùn)動漂移運(yùn)動擴(kuò)散的結(jié)果是使空間擴(kuò)散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬。電荷區(qū)逐漸加寬。內(nèi)電場越強(qiáng)，漂移內(nèi)電場越強(qiáng)，漂移運(yùn)動就越強(qiáng)，而漂運(yùn)動就越強(qiáng)，而漂移的結(jié)果使空間電移的結(jié)果使空間電荷區(qū)變薄。荷區(qū)變薄。當(dāng)擴(kuò)散和漂移這一對相當(dāng)擴(kuò)散和漂移這一對相反的運(yùn)動最終達(dá)到平衡反的運(yùn)動最終達(dá)到平衡時，空間電荷區(qū)的厚度時，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。固定不變。電工電子技電工電子技

18、術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測+空間空間電荷區(qū)電荷區(qū)N 型區(qū)型區(qū)P 型區(qū)型區(qū)電位電位VV0電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測1. 1.空間電荷區(qū)中幾乎沒有載流子?？臻g電荷區(qū)中幾乎沒有載流子。2. 2.空間電荷區(qū)中內(nèi)電場阻礙空間電荷區(qū)中內(nèi)電場阻礙P P 中的空穴、中的空穴、N N 區(qū)區(qū) 中的電子（中的電子（都是多子都是多子）向?qū)Ψ竭\(yùn)動（）向?qū)Ψ竭\(yùn)動（擴(kuò)散運(yùn)擴(kuò)散運(yùn) 動動）。）。3. 3.P P 區(qū)中的電子和區(qū)中的電子和N N 區(qū)中的空穴（區(qū)中的空穴（都是少子都是少子），）， 數(shù)量有限，因此由它們形成的電流很小。數(shù)量有限，因此由它們形成的電流很小。注意注意

19、: :電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測PN PN 結(jié)結(jié) 的單向?qū)щ娦缘膯蜗驅(qū)щ娦?PN PN 結(jié)結(jié)加上正向電壓加上正向電壓、正向偏置正向偏置的意思都是：的意思都是： P P 區(qū)加正電壓、區(qū)加正電壓、N N 區(qū)加負(fù)電壓。區(qū)加負(fù)電壓。 PN PN 結(jié)結(jié)加上反向電壓加上反向電壓、反向偏置反向偏置的意思都是：的意思都是： P P區(qū)加負(fù)電壓、區(qū)加負(fù)電壓、N N 區(qū)加正電壓。區(qū)加正電壓。電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測+RE一、一、PN 結(jié)加正向電壓結(jié)加正向電壓內(nèi)電場內(nèi)電場外電場外電場變薄變薄PN+_ 內(nèi)電場被削弱，多內(nèi)電場被削弱，多子擴(kuò)散加

20、強(qiáng)，能夠形子擴(kuò)散加強(qiáng)，能夠形成較大的正向電流。成較大的正向電流。電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測二、二、PN 結(jié)加反向電壓結(jié)加反向電壓+外電場外電場變厚變厚NP+_RE 內(nèi)電場被加強(qiáng)，多內(nèi)電場被加強(qiáng)，多子擴(kuò)散受到抑制，少子擴(kuò)散受到抑制，少子漂移加強(qiáng)，但因少子漂移加強(qiáng)，但因少子數(shù)量有限，只能形子數(shù)量有限，只能形成較小的反向電流。成較小的反向電流。內(nèi)電場內(nèi)電場電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測 PN PN 結(jié)的單向?qū)щ娦裕航Y(jié)的單向?qū)щ娦裕?1 1、加、加正向正向電壓時，電壓時，PNPN結(jié)處于結(jié)處于導(dǎo)通導(dǎo)通狀態(tài)，狀態(tài)，呈低電阻，呈低電阻，

21、正向電流較大正向電流較大。 2 2、加、加反向反向電壓時，電壓時，PNPN結(jié)處于結(jié)處于截止截止?fàn)顟B(tài)，狀態(tài)，呈高電阻，呈高電阻， 反向電流很小反向電流很小。電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測二極管二極管一、基本結(jié)構(gòu)：一、基本結(jié)構(gòu)：PN 結(jié)加上管殼和引線。結(jié)加上管殼和引線。電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測PN+UI反向擊穿反向擊穿電壓電壓U(BR)導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降正向特性正向特性反向特性反向特性死區(qū)電壓死區(qū)電壓PN+ 反向電流反向電流在一定電壓在一定電壓范圍內(nèi)保持范圍內(nèi)保持常數(shù)。常數(shù)。 二、伏安特性：二、伏安特性：非線性非線性電工電子技

22、電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測三、主要參數(shù)三、主要參數(shù)1. 1. 最大整流電流最大整流電流 I IOMOM二極管長時間使用時，允許流過二極管的最二極管長時間使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。大正向平均電流。2. 2. 反向工作峰值電壓反向工作峰值電壓U URWMRWM保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓，保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓，一般是反向擊穿電壓一般是反向擊穿電壓U U(BR)(BR)的一半或三分之二。的一半或三分之二。點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型D D 管為數(shù)十伏，面接觸型管為數(shù)十伏，面接觸型D D管可達(dá)管可達(dá)數(shù)百伏。數(shù)百伏。電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)

23、體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測3. 反向峰值電流反向峰值電流 IRM指二極管加反向峰值工作電壓時的反向電流。反指二極管加反向峰值工作電壓時的反向電流。反向電流越大，說明二極管的單向?qū)щ娦栽讲?。向電流越大，說明二極管的單向?qū)щ娦栽讲?。反向電流受溫度影響，溫度越高反向電流越大。反向電流受溫度影響，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?。?V陰陰 導(dǎo)通導(dǎo)通 V陽陽 V陰陰 截止截止 電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測RLuiuouiuott二極管的應(yīng)用舉例二極管的應(yīng)用舉例1：二極管半波整流二極管半波整流假定為理想二極管假定為理想二極管電工電子

24、技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測RLuiuouiuott二極管的應(yīng)用舉例：二極管的應(yīng)用舉例：二極管半波整流二極管半波整流非理想二極管？（硅管）非理想二極管？（硅管）電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測U iw t0Uowt05VUiUo+_5VUiUo+_5VUiUo+_5V練習(xí)：練習(xí)：已知：已知：Ui = 10 sinwt V，二極管為理想元件。，二極管為理想元件。 試畫出試畫出Uo的波形。的波形。Ui 5V ：Uo = 5V電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測例：例：已知：管子為鍺管，已知：管子為鍺管，Va =

25、 3V，Vb = 0V。 試求：試求：Vy = ?先判二極管誰導(dǎo)通，導(dǎo)通后二極管先判二極管誰導(dǎo)通，導(dǎo)通后二極管起嵌位作用，兩端壓降為定值。起嵌位作用，兩端壓降為定值。因：因：Va VbVa Vb故：故：DaDa優(yōu)先導(dǎo)通優(yōu)先導(dǎo)通 DbDb截止截止鍺管導(dǎo)通壓降為鍺管導(dǎo)通壓降為0.3V0.3V則：則：Vy = 2.7VVy = 2.7VVaVbVy-12VDaDb解：多個二極管時，壓差大者優(yōu)先導(dǎo)通！多個二極管時，壓差大者優(yōu)先導(dǎo)通！電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測例：例：二極管的應(yīng)用二極管的應(yīng)用 - 檢波檢波uotttuiuRuo脈沖寬度RC電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)

26、體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測符號符號 穩(wěn)壓管進(jìn)入穩(wěn)壓管進(jìn)入穩(wěn)壓穩(wěn)壓工作狀態(tài)時，工作于工作狀態(tài)時，工作于反向擊穿區(qū)！反向擊穿區(qū)！使用時要加限流電阻使用時要加限流電阻穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管UZIZIZM UZ IZ伏安特性伏安特性UIO曲線越陡曲線越陡電壓越穩(wěn)電壓越穩(wěn)特殊的二極管特殊的二極管反向擊穿時，穩(wěn)壓反向擊穿時，穩(wěn)壓管并不一定管并不一定損壞！損壞！電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測(1) (1) 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓 U UZ Z 穩(wěn)壓管正常工作穩(wěn)壓管正常工作( (反向擊穿反向擊穿) )時管子兩端的電壓。時管子兩端的電壓。(2) (2) 電壓溫度系數(shù)電壓溫度系

27、數(shù) 環(huán)境溫度每變化環(huán)境溫度每變化1 1 C C引起引起穩(wěn)壓值變化的穩(wěn)壓值變化的百分?jǐn)?shù)百分?jǐn)?shù)。(3) (3) 動態(tài)電阻動態(tài)電阻ZZ ZIUr(4) (4) 穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流 I IZ Z 、最大穩(wěn)定電流、最大穩(wěn)定電流 I IZMZM(5) (5) 最大允許耗散功率最大允許耗散功率 P PZM ZM = = U UZ Z I IZMZMr rZ Z愈小，曲線愈陡，穩(wěn)壓性能愈好。愈小，曲線愈陡，穩(wěn)壓性能愈好。穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù): :電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測例：例：已知：已知：Uz = 12V，IZM = 18mA，R = 1.6K。 試求

28、：試求：Iz = ? 限流電阻限流電阻 R 的阻值是否合適？的阻值是否合適？RIz+20V解：Iz = ( 20 Uz ) / R = ( 20-12 ) / 1.6x103 = 5mA因：因：IZ IZM故：限流電阻故：限流電阻 R 的阻值合適的阻值合適電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測mA10ZWZminLRUIi 10108 . 0ZW RUiRuiuoiZDZRiLiuiRL聯(lián)立方程聯(lián)立方程 、 可解得：可解得：k5 . 0,V75.18Ruiuimin = 0.8ui 流過穩(wěn)壓管的電流為流過穩(wěn)壓管的電流為 IZmin電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識

29、及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測能力目標(biāo)：能力目標(biāo)： 掌握半導(dǎo)體三極管的放大原理。掌握半導(dǎo)體三極管的放大原理。能夠識別常用半導(dǎo)體三級管的種類。能夠識別常用半導(dǎo)體三級管的種類。任務(wù)二十四：任務(wù)二十四： 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管掌握檢測三極管的質(zhì)量及選用方法。掌握檢測三極管的質(zhì)量及選用方法。電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測一、三極管的基本結(jié)構(gòu)和分類一、三極管的基本結(jié)構(gòu)和分類NNP發(fā)射極發(fā)射極 E基極基極 B集電極集電極 C發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié) 基區(qū)基區(qū) 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū) 集電區(qū)集電區(qū)emitterbasecollectorNPN 型型PPNEBCPNP 型型分類：分類：按

30、材料分：按材料分： 硅管、鍺管硅管、鍺管按結(jié)構(gòu)分：按結(jié)構(gòu)分： NPN、 PNP按使用頻率分：按使用頻率分： 低頻管、高頻管低頻管、高頻管按功率分：按功率分：小功率管小功率管 1 WECBECB電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測二、三極管的放大作用二、三極管的放大作用1.1. 三極管放大的條件（以三極管放大的條件（以NPN型三極管為例討論）型三極管為例討論）cNNPebbec表面看表面看三極管若實(shí)三極管若實(shí)現(xiàn)放大，必須從現(xiàn)放大，必須從三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)和和外部所加電源外部所加電源的極性的極性來保證。來保證。不具備不具備放大作用放大作用電工電子技電工電子技術(shù)

31、術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求：三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求：NNPebcN N NP P P1. 發(fā)射區(qū)高摻雜。發(fā)射區(qū)高摻雜。2. 基區(qū)做得很薄基區(qū)做得很薄。通常只有。通常只有幾微米到幾十微米，而且?guī)孜⒚椎綆资⒚?，而且摻雜較摻雜較少少。三極管放大的外部條件三極管放大的外部條件：外加電源的極性應(yīng)使：外加電源的極性應(yīng)使發(fā)射發(fā)射結(jié)處于正向偏置結(jié)處于正向偏置狀態(tài)，而狀態(tài)，而集電結(jié)處于反向偏置集電結(jié)處于反向偏置狀態(tài)。狀態(tài)。3. 集電結(jié)面積大。集電結(jié)面積大。電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)共射極放大電路VBBIBIERBVCCRCmAATmA

32、IB (A)020 40 60 80 100IC (mA)0.005 0.99 2.08 3.17 4.26 5.40IE (mA)0.005 1.01 2.12 3.23 4.34 5.50表24-1 三極管各極電流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測2. 三極管內(nèi)部載流子的傳輸過程三極管內(nèi)部載流子的傳輸過程1) ) 發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入多子發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入多子電子電子， 形成發(fā)射極電流形成發(fā)射極電流 IE。I CN多數(shù)向集電結(jié)方向擴(kuò)散形成多數(shù)向集電結(jié)方向擴(kuò)散形成 ICN。IE少數(shù)與空穴復(fù)合，形成少數(shù)與空穴復(fù)合，形成 IBN 。I BN基區(qū)空基區(qū)空穴來源穴來源

33、基極電源提供基極電源提供( (IB) )集電區(qū)少子漂移集電區(qū)少子漂移( (ICBO) )I CBOIBIBN IB + ICBO即：即：IB = IBN ICBO 3) ) 集電區(qū)收集擴(kuò)散過來的載流子形成集電極電流集電區(qū)收集擴(kuò)散過來的載流子形成集電極電流 ICICI C = ICN + ICBO 2) )電子到達(dá)基區(qū)后電子到達(dá)基區(qū)后( (基區(qū)空穴運(yùn)動因濃度低而忽略基區(qū)空穴運(yùn)動因濃度低而忽略) )電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測三、三極管的特性曲線uCE = 0VuBE /V iB=f(uBE) UCE=常數(shù)常數(shù)(2) 當(dāng)當(dāng)uCE1V時，時， uCB= uCE -

34、 - uBE0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收 集電子，基區(qū)復(fù)合減少，在同樣的集電子，基區(qū)復(fù)合減少，在同樣的uBE下下 IB減小，特性曲線右移。減小，特性曲線右移。(1) 當(dāng)當(dāng)uCE=0V時，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。時，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。輸入特性曲線輸入特性曲線uCE = 0VuCE 1VuBE /V+-bce共射極放大電路UBBUCCuBEiCiB+-uCE電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測飽和區(qū)：飽和區(qū)：iC明顯受明顯受uCE控控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般一般uCE0.7V(硅管硅管)。此時，

35、此時，發(fā)射結(jié)正偏，集發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很電結(jié)正偏或反偏電壓很小小。iC=f(uCE) IB=常數(shù)常數(shù)輸出特性曲線輸出特性曲線輸出特性曲線的三個區(qū)域輸出特性曲線的三個區(qū)域:截止區(qū)：截止區(qū)：iC接近零的接近零的區(qū)域，相當(dāng)區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲的曲線的下方。此時，線的下方。此時， uBE小于死區(qū)電壓，小于死區(qū)電壓，集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏。放大區(qū)：放大區(qū)：iC平行于平行于uCE軸的軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。區(qū)域，曲線基本平行等距。此時，此時，發(fā)射結(jié)正偏，集電發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏結(jié)反偏。電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測晶體管三種工作狀態(tài)晶體管三種工作狀態(tài):

36、 (a)放大放大+ UBE 0 ICIB+UCE UBC 0+(b)截止截止IC 0 IB = 0+ UCE UCC UBC 0 IB+ UCE 0 UBC 0+CCCCRUI NPN型：集電極電位最高，發(fā)射極電位最低；型：集電極電位最高，發(fā)射極電位最低；PNP型：發(fā)射極電位最高，集電極電位最低。型：發(fā)射極電位最高，集電極電位最低。電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測四、晶體三極管的主要參數(shù)四、晶體三極管的主要參數(shù)1. 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321 直流電流放大系數(shù)

37、直流電流放大系數(shù)BCCBOBCBOCBNCNIIIIIIII 交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù) BiiC一般為幾十一般為幾十 幾百幾百Q(mào)82A1030A1045. 263 80108 . 0A1010A10)65. 145. 2(63 2.極間反向電流極間反向電流I ICBOCBO為發(fā)射極開路時集電極與基為發(fā)射極開路時集電極與基極之間的反向飽和電流極之間的反向飽和電流 。I ICEOCEO為基極開路時集電極與發(fā)射為基極開路時集電極與發(fā)射極之間的穿透電流。極之間的穿透電流。 電工電子技電工電子技術(shù)術(shù)半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測半導(dǎo)體器件認(rèn)識及檢測3、極限參數(shù)、極限參數(shù)(1). ICM 集電極最大允許電流，超過時集電極最大允許電流，超過時 值明顯降低。值明顯降低。U( (BR) )CBO 發(fā)射極開路時發(fā)射極開路時 C、B 極極間反向擊穿電壓。間反向擊穿電壓。(2). PCM 集電極最大允許功率損耗集電極最大允許功率損耗 PC = iC uCE。(3). U( (BR) )CEO 基極開路時基極開路時 C、E 極極間反向擊穿電壓。間反向擊穿電壓。U( (BR) )EBO 集電極極開路時集電極極開路時 E、B 極極間反向擊穿電壓。間反向擊穿電壓。U( (BR) )CB