二極管和晶體管 (5)ppt課件

1、14.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性共價健共價健 Si Si Si Si價電子價電子 Si Si Si Si價電子價電子這一景象稱為本征激發(fā)。這一景象稱為本征激發(fā)?？昭昭ㄗ栽陔娮幼栽陔娮?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)樽栽陔娮幼優(yōu)樽栽陔娮邮ヒ皇ヒ粋€電子個電子變?yōu)檎優(yōu)檎x子離子 Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴多子的分散運(yùn)動多子的分散運(yùn)動內(nèi)電場內(nèi)電場少子的漂移運(yùn)動少子的漂移運(yùn)動濃度差濃度差 分散的結(jié)果使分散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬。空間電荷區(qū)變寬。空間電荷區(qū)也稱空間電荷區(qū)也稱 PN 結(jié)結(jié) +構(gòu)成空間電荷區(qū)構(gòu)成空間電荷區(qū)

2、在一塊本征半導(dǎo)體在兩側(cè)經(jīng)過分散不同的雜質(zhì)在一塊本征半導(dǎo)體在兩側(cè)經(jīng)過分散不同的雜質(zhì),分別構(gòu)成分別構(gòu)成N型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。在結(jié)合面上：型半導(dǎo)體。在結(jié)合面上： 因濃度差因濃度差空間電荷區(qū)構(gòu)成內(nèi)電場空間電荷區(qū)構(gòu)成內(nèi)電場 內(nèi)電場促使少子漂移內(nèi)電場促使少子漂移 內(nèi)電場阻止多子分散內(nèi)電場阻止多子分散 最后最后,多子的分散和少子的漂移到達(dá)動態(tài)平衡。多子的分散和少子的漂移到達(dá)動態(tài)平衡。多子的分散運(yùn)動多子的分散運(yùn)動 由雜質(zhì)離子構(gòu)成空間電荷區(qū)由雜質(zhì)離子構(gòu)成空間電荷區(qū) 對于對于P型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合面，離子薄層構(gòu)成的空間型半導(dǎo)體結(jié)合面，離子薄層構(gòu)成的空間電荷區(qū)稱為電荷區(qū)稱為PN結(jié)。結(jié)。 在

3、空間電荷區(qū)，由于短少多子，所以也稱耗盡層。在空間電荷區(qū)，由于短少多子，所以也稱耗盡層。 PN結(jié)的構(gòu)成結(jié)的構(gòu)成PN 結(jié)變窄結(jié)變窄 P接正、接正、N接負(fù)接負(fù) 外電場外電場IF內(nèi)電場內(nèi)電場PN+ 內(nèi)電場被加內(nèi)電場被加強(qiáng)，少子的漂強(qiáng)，少子的漂移加強(qiáng)，由于移加強(qiáng)，由于少子數(shù)量很少，少子數(shù)量很少，構(gòu)成很小的反構(gòu)成很小的反向電流。向電流。IR+半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片陰極引線陰極引線陽極引線陽極引線二氧化硅維護(hù)層二氧化硅維護(hù)層P型硅型硅N型硅型硅( c ) 平面型平面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(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型鋁合金小球鋁合金小球N型硅型硅陽極

4、引線陽極引線PN結(jié)結(jié)金銻合金金銻合金底座底座陰極引線陰極引線( b ) 面接觸型面接觸型圖圖 1 12 半導(dǎo)體二極管的構(gòu)造和符號半導(dǎo)體二極管的構(gòu)造和符號 陰極陰極陽極陽極( d ) 符號符號D反向擊穿反向擊穿電壓電壓U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+定性分析：判別二極管的義務(wù)外形定性分析：判別二極管的義務(wù)外形導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止 假設(shè)二極管是理想的，正導(dǎo)游通時正向管壓降為零，假設(shè)二極管是理想的，正導(dǎo)游通時正向管壓降為零，反向截止時二極管相當(dāng)于斷開。反向截止時二極管相當(dāng)于斷開。例例1：D6V12V3kBAUAB+例例2:mA43122D IBD16V12V3kAD2UAB+V sin18it

5、u t UZIZIZM UZ IZ_+UIO穩(wěn)壓管的一種實(shí)物圖黑頭一側(cè)為陰極，即k端ZZ ZIUr幾種普通發(fā)光二極管實(shí)物圖大頭為負(fù)極長腳為正極晶體管的構(gòu)造晶體管的構(gòu)造(a)平面型；平面型； (b)合金型合金型BEP型硅型硅N型硅型硅二氧化碳維護(hù)膜二氧化碳維護(hù)膜銦球銦球N型鍺型鍺N型硅型硅CBECPP銦球銦球(a)(b)晶體管的幾種常見外形幾種常見三極管實(shí)物圖功率三極管功率三極管普通塑封三極管普通塑封三極管(a)NNCEBPCETBIBIEIC(b)BECPPNETCBIBIEICCENNPBCEPPNBEEBRBRC晶體管電流放大的實(shí)驗(yàn)電路晶體管電流放大的實(shí)驗(yàn)電路 mA AVVmAICECIB

6、IERB+UBE+UCEEBCEB3DG100+ UBE ICIEIB CT E B +UCE(a) NPN 型晶體管；型晶體管；+ UBE IBIEIC CT EB +UCE電流方向和發(fā)射結(jié)與集電結(jié)的極性電流方向和發(fā)射結(jié)與集電結(jié)的極性(b) PNP 型晶體管型晶體管BECNNPEBRBECIEIBEICEICBOICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOBCCBOBCBOCBECEIIIIIIII CEOBCBOBC)(1 IIIII BC CEO III ，有，有忽略忽略 即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線，是管子即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線，是管子內(nèi)部載流子運(yùn)動的外部表現(xiàn)

7、，反映了晶體管的性能，內(nèi)部載流子運(yùn)動的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，是分析放大電路的根據(jù)。是分析放大電路的根據(jù)。 重點(diǎn)討論運(yùn)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線重點(diǎn)討論運(yùn)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線共發(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mA AVVICECIBRB+UBE+UCEEBCEB3DG100常數(shù)常數(shù) CE)(BEBUUfI3DG100晶體管的晶體管的輸入特性曲線輸入特性曲線O0.40.8IB/AUBE/VUCE1V60402080常常數(shù)數(shù) B)(CECIUfI 共發(fā)射極電路共發(fā)射極電路ICEC=UCCIBRB+ UBE +UCEEBCEBIC/mAUCE/V100

8、A80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB =03DG100晶體管的輸出特性曲線晶體管的輸出特性曲線 在不同的在不同的 IB下，可得出不同的曲線，所以晶體管下，可得出不同的曲線，所以晶體管的輸出特性曲線是一組曲線。的輸出特性曲線是一組曲線。常常數(shù)數(shù) B)(CECIUfI 晶體管有三種義務(wù)外形，因此輸出特性曲線分為晶體管有三種義務(wù)外形，因此輸出特性曲線分為三個義務(wù)區(qū)三個義務(wù)區(qū)3DG100晶體管的輸出特性曲線晶體管的輸出特性曲線IC/mAUCE/V100 A80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB =0對對 NPN

9、 型管而言型管而言, 應(yīng)使應(yīng)使 UBE 0, UBC UBE。IC/mAUCE/V100 A 80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB =0對對NPN型硅管，當(dāng)型硅管，當(dāng)UBE0.5V時時, 即已即已開場截止開場截止, 為使晶體為使晶體管可靠截止管可靠截止 , 常使常使 UBE 0。截止時。截止時, 集集電結(jié)也處于反向偏電結(jié)也處于反向偏置置(UBC 0),此時此時, I C 0 , U C E UCC 。IB = 0 的曲線以下的區(qū)域稱為截止區(qū)。的曲線以下的區(qū)域稱為截止區(qū)。IB = 0 時時, IC = ICEO(很小很小)。(ICEO0.001mA)

10、IC/mAUCE/V100 A 80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB =0 當(dāng)當(dāng) UCE 0)，晶體管義務(wù)于飽和外形。晶體管義務(wù)于飽和外形。晶體管三種義務(wù)外形的電壓和電流晶體管三種義務(wù)外形的電壓和電流(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 當(dāng)晶體管飽和時，當(dāng)晶體管飽和時， UCE 0，發(fā)射極與集電極，發(fā)射極與集電極之間好似一個開關(guān)的接通，其間電阻很??；當(dāng)晶體之間好似一個開關(guān)的接通，其間電阻很??；當(dāng)晶體管截止時，管截止時，IC 0 ，發(fā)射極與集電極之間好似一個，發(fā)射極與集電極之間好似一個開關(guān)的斷開，其間電阻很大，可見，晶體管除了有開關(guān)的斷開，其間電阻很大，可見，晶體管除了有放大作用外，還有開關(guān)作用。放大作用外，還有開關(guān)作用。 0 0.1 0.5 0.1 0.6 0.7 0.2 0.3 0.3 0.1 0.7 0.3硅管硅管(NPN)鍺管鍺管(PNP) 可靠截止可靠截止開場截止開場截止 UBE/V UBE/VUCE/V UBE/V 截 止 放大 飽和 工 作 狀 態(tài) 管 型晶體管結(jié)電壓的典型值晶體管結(jié)電壓的典型值14.5.4 主要參數(shù)主要參數(shù) 表示晶體管特性的數(shù)據(jù)稱為晶體