青島科技大學(xué)數(shù)電陳爽版第1章半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識剖析

1、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)Fundamentals of Analog Electronics童詩白、華成英主編童詩白、華成英主編第第四四版版童童詩詩白白11. 本課程的性質(zhì)本課程的性質(zhì) 電子技術(shù)基礎(chǔ)課電子技術(shù)基礎(chǔ)課2. 特點特點 非純理論性課程非純理論性課程 實踐性很強實踐性很強 以工程實踐的觀點來處理電路中的一些問題以工程實踐的觀點來處理電路中的一些問題3. 研究內(nèi)容研究內(nèi)容 以器件為基礎(chǔ)、以電信號為主線，研究各種模擬電子電路的工作以器件為基礎(chǔ)、以電信號為主線，研究各種模擬電子電路的工作原理、特點及性能指標等。原理、特點及性能指標等。4. 教學(xué)目標教學(xué)目標 能夠?qū)σ话阈缘?、常用的模擬

2、電子電路進行分析，同時對較簡單能夠?qū)σ话阈缘?、常用的模擬電子電路進行分析，同時對較簡單的單元電路進行設(shè)計。的單元電路進行設(shè)計。導(dǎo)導(dǎo) 言言第第四四版版童童詩詩白白25. 學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法 重點掌握基本概念；基本電路的結(jié)構(gòu)、性能特點；基本分析估算方法。重點掌握基本概念；基本電路的結(jié)構(gòu)、性能特點；基本分析估算方法。6. 課時及成績評定標準課時及成績評定標準課時：課時：80學(xué)時學(xué)時=64(理論）理論）+16（實驗）（實驗）7. 教學(xué)參考書教學(xué)參考書 康華光主編，康華光主編，電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分模擬部分 第三版，高教出版社第三版，高教出版社 陳大欽主編，陳大欽主編，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)問答：例

3、題模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)問答：例題 試題試題， 華科大出版社華科大出版社 陳陳 潔主編，潔主編， EDA軟件仿真技術(shù)快速入門軟件仿真技術(shù)快速入門- Protel99SE+Multisim10+Proteus 7 中國電力出版社中國電力出版社 導(dǎo)導(dǎo) 言言第第四四版版童童詩詩白白3第第四四版版童童詩詩白白電子技術(shù)電子技術(shù): : 通常我們把由電阻、電容、三極管、二極管、集成通常我們把由電阻、電容、三極管、二極管、集成電路等電子元器件組成并具有一定功能的電路稱為電子電路等電子元器件組成并具有一定功能的電路稱為電子電路，簡稱為電路。電路，簡稱為電路。 一個完整的電子電路系統(tǒng)通常由若干個功能電路組一個完整的電子

4、電路系統(tǒng)通常由若干個功能電路組成，功能電路主要有：放大器、濾波器、信號源、波形成，功能電路主要有：放大器、濾波器、信號源、波形發(fā)生電路、數(shù)字邏輯電路、數(shù)字存儲器、電源、模擬發(fā)生電路、數(shù)字邏輯電路、數(shù)字存儲器、電源、模擬/數(shù)數(shù)字轉(zhuǎn)換器等。字轉(zhuǎn)換器等。 電子技術(shù)就是研究電子技術(shù)就是研究電子器件電子器件及及電路系統(tǒng)電路系統(tǒng)設(shè)計、分析設(shè)計、分析及制造的工程實用技術(shù)。目前電子技術(shù)主要由及制造的工程實用技術(shù)。目前電子技術(shù)主要由模擬電子模擬電子技術(shù)技術(shù)和和數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)兩部分組成。兩部分組成。 在電子技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，電子電路的應(yīng)用在日在電子技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，電子電路的應(yīng)用在日常生活中無處不在

5、，小到門鈴、收音機、常生活中無處不在，小到門鈴、收音機、DVD播放機、播放機、電話機等，大到全球定位系統(tǒng)電話機等，大到全球定位系統(tǒng)GPS（Global Positioning Systems）、雷達、導(dǎo)航系統(tǒng)等。）、雷達、導(dǎo)航系統(tǒng)等。4第第四四版版童童詩詩白白模擬電子技術(shù)：模擬電子技術(shù)： 模擬電子技術(shù)主要研究處理模擬信號的電子電路。模擬電子技術(shù)主要研究處理模擬信號的電子電路。 模擬信號就是幅度連續(xù)的信號，如溫度、壓力、流量等。模擬信號就是幅度連續(xù)的信號，如溫度、壓力、流量等。 數(shù)字電子技術(shù)主要研究處理數(shù)字信號的電子電路。數(shù)字電子技術(shù)主要研究處理數(shù)字信號的電子電路。 數(shù)字信號通常是指時間和幅度均

6、離散的信號，如電報數(shù)字信號通常是指時間和幅度均離散的信號，如電報信號、計算機數(shù)據(jù)信號等等。信號、計算機數(shù)據(jù)信號等等。時間時間時間時間幅度幅度幅度幅度 T 2T 3T 4T 5T 6T數(shù)字電子技術(shù)：數(shù)字電子技術(shù)：5第第四四版版童童詩詩白白第一章第一章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 1.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識 1.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 1.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 1.4 場效應(yīng)管場效應(yīng)管 1.5 單結(jié)晶體管和晶閘管單結(jié)晶體管和晶閘管 1.6 集成電路中的元件集成電路中的元件6本章討論的問題：本章討論的問題：2.空穴是一種載流子嗎？空穴導(dǎo)電時電子運動嗎？空穴是一種載流子嗎？空

7、穴導(dǎo)電時電子運動嗎？3.什么是什么是N型半導(dǎo)體？什么是型半導(dǎo)體？什么是P型半導(dǎo)體？型半導(dǎo)體？當(dāng)二種半導(dǎo)體制作在一起時會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？當(dāng)二種半導(dǎo)體制作在一起時會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？4.PN結(jié)上所加端電壓與電流符合歐姆定律嗎？它為什么結(jié)上所加端電壓與電流符合歐姆定律嗎？它為什么具有單向性？在具有單向性？在PN結(jié)中另反向電壓時真的沒有電流嗎？結(jié)中另反向電壓時真的沒有電流嗎？5.晶體管是通過什么方式來控制集電極電流的？場效晶體管是通過什么方式來控制集電極電流的？場效應(yīng)管是通過什么方式來控制漏極電流的？為什么它應(yīng)管是通過什么方式來控制漏極電流的？為什么它們都可以用于放大？們都可以用于放大？1.為什么采用半導(dǎo)體

8、材料制作電子器件？為什么采用半導(dǎo)體材料制作電子器件？第第四四版版童童詩詩白白71.1 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識1.1.1 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 純凈的具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體純凈的具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體導(dǎo)體：導(dǎo)體：自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體導(dǎo)體，金屬，金屬一般都是導(dǎo)體。一般都是導(dǎo)體。絕緣體：絕緣體：有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體絕緣體，如橡，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，稱為體之間，稱為半導(dǎo)體半導(dǎo)體，如鍺、硅、砷化鎵，如鍺

9、、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。和一些硫化物、氧化物等。一、一、導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體第第四四版版童童詩詩白白8硅硅( (鍺鍺) )的原子結(jié)構(gòu)的原子結(jié)構(gòu)簡化簡化模型模型價電子價電子半導(dǎo)體半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理不同于其它物質(zhì)，所以的導(dǎo)電機理不同于其它物質(zhì)，所以它具有不同于其它物質(zhì)的特點。例如：它具有不同于其它物質(zhì)的特點。例如：1.1.當(dāng)受外界熱和光的作用時，它的導(dǎo)當(dāng)受外界熱和光的作用時，它的導(dǎo)電能力明顯變化。電能力明顯變化。2.2.往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會使它的導(dǎo)電能力明顯改變。使它的導(dǎo)電能力明顯改變。第第四四版版童童詩詩白白10+4+4+

10、4+4+4+4+4+4+4 完全純凈的、不含其他雜質(zhì)且具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)完全純凈的、不含其他雜質(zhì)且具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo) 體體 稱為本征半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體 將硅或鍺材料提將硅或鍺材料提純便形成單晶體，純便形成單晶體，它的原子結(jié)構(gòu)為它的原子結(jié)構(gòu)為共價鍵結(jié)構(gòu)。共價鍵結(jié)構(gòu)。價價電電子子共共價價鍵鍵圖圖 1.1.1本征半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖本征半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖二、本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)二、本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)當(dāng)溫度當(dāng)溫度 T = 0 K 時，時，半導(dǎo)體不導(dǎo)電，如同半導(dǎo)體不導(dǎo)電，如同絕緣體。絕緣體。第第四四版版童童詩詩白白第第四四版版童童詩詩白白11+4+4+4+4+4+4+4+4+4圖圖 1.1.2本征半導(dǎo)體中

11、的本征半導(dǎo)體中的 自由電子和空穴自由電子和空穴自由電子自由電子空穴空穴 若若 T ，將有少數(shù)價，將有少數(shù)價電子克服共價鍵的束縛成電子克服共價鍵的束縛成為為自由電子自由電子，在原來的共，在原來的共價鍵中留下一個空位價鍵中留下一個空位空穴。空穴。T 自由電子自由電子和和空穴空穴使本使本征半導(dǎo)體具有導(dǎo)電能力，征半導(dǎo)體具有導(dǎo)電能力，但很微弱。但很微弱?？昭煽闯蓭д姷目昭煽闯蓭д姷妮d流子。載流子。三、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子三、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子第第四四版版童童詩詩白白123. 在一定的溫度條件下，載流子的數(shù)目是一定的。在一定的溫度條件下，載流子的數(shù)目是一定的。2. 動態(tài)平衡動態(tài)平衡：在溫

12、度不變的情況下，：在溫度不變的情況下， 本征激發(fā)本征激發(fā) 復(fù)合復(fù)合自由電子自由電子和和空穴空穴在運動中相遇重新結(jié)合在運動中相遇重新結(jié)合成對消失的過程。成對消失的過程。 結(jié)論結(jié)論：1）本征半導(dǎo)體中電子空穴成對出現(xiàn)，且數(shù)量少；）本征半導(dǎo)體中電子空穴成對出現(xiàn)，且數(shù)量少； 2） 半導(dǎo)體中有電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電；半導(dǎo)體中有電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電； 3） 本征半導(dǎo)體導(dǎo)電能力弱，并與溫度有關(guān)本征半導(dǎo)體導(dǎo)電能力弱，并與溫度有關(guān)。 在一定溫度下在一定溫度下本征半導(dǎo)體中本征半導(dǎo)體中載流子的濃度是一定的，載流子的濃度是一定的，并且自由電子與空穴的濃度相等。并且自由電子與空穴的濃度相等。本征半導(dǎo)體中本征

13、半導(dǎo)體中載流子的濃度公式：載流子的濃度公式：T=300 K室溫下室溫下, ,本征硅的電子和空穴濃度本征硅的電子和空穴濃度: : n = p =1.431010/cm3本征鍺的電子和空穴濃度本征鍺的電子和空穴濃度: : n = p =2.381013/cm3ni=pi=K1T3/2 e -EGO/(2KT)第第四四版版童童詩詩白白141. 半導(dǎo)體中兩種載流子半導(dǎo)體中兩種載流子帶負電的帶負電的自由電子自由電子帶正電的帶正電的空穴空穴 2. 本征半導(dǎo)體中，自由電子和空穴總是成對出現(xiàn)，本征半導(dǎo)體中，自由電子和空穴總是成對出現(xiàn)，稱為稱為 電子電子 - 空穴對?？昭▽?。3. 本征半導(dǎo)體中本征半導(dǎo)體中自由電

14、子自由電子和和空穴空穴的濃度用的濃度用 ni 和和 pi 表示，顯然表示，顯然 ni = pi 。 4. 由于物質(zhì)的運動，自由電子和空穴不斷的產(chǎn)生又由于物質(zhì)的運動，自由電子和空穴不斷的產(chǎn)生又不斷的復(fù)合。不斷的復(fù)合。在一定的溫度下，產(chǎn)生與復(fù)合運動在一定的溫度下，產(chǎn)生與復(fù)合運動會達到平衡，載流子的濃度就一定了。會達到平衡，載流子的濃度就一定了。5. 載流子的濃度與溫度密切相關(guān)，它隨著溫度的升載流子的濃度與溫度密切相關(guān)，它隨著溫度的升高，基本按指數(shù)規(guī)律增加。高，基本按指數(shù)規(guī)律增加。小結(jié)：小結(jié)：第第四四版版童童詩詩白白151.1.21.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體有兩種雜質(zhì)半導(dǎo)體有兩種N 型半

15、導(dǎo)體型半導(dǎo)體P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體一、一、 N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體(Negative)在硅或鍺的晶體中摻入少量的在硅或鍺的晶體中摻入少量的 5 價價雜質(zhì)元素，如雜質(zhì)元素，如磷、銻、砷等，即構(gòu)成磷、銻、砷等，即構(gòu)成 N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體( (或稱電子型或稱電子型半導(dǎo)體半導(dǎo)體) )。常用的常用的 5 價雜質(zhì)元素有磷、銻、砷等。價雜質(zhì)元素有磷、銻、砷等。第第四四版版童童詩詩白白16 本征半導(dǎo)體摻入本征半導(dǎo)體摻入 5 價元素后，原來晶體中的某些價元素后，原來晶體中的某些硅原子將被雜質(zhì)原子代替。雜質(zhì)原子最外層有硅原子將被雜質(zhì)原子代替。雜質(zhì)原子最外層有 5 個價個價電子，其中電子，其中 4 個與硅構(gòu)成共價鍵，

16、多余一個電子只受個與硅構(gòu)成共價鍵，多余一個電子只受自身原子核吸引，在室溫下即可成為自由電子。自身原子核吸引，在室溫下即可成為自由電子。 自由電子濃度遠大于空穴的濃度，即自由電子濃度遠大于空穴的濃度，即 n p 。電子稱為多數(shù)載流子電子稱為多數(shù)載流子( (簡稱多子簡稱多子) )，空穴稱為少數(shù)載流子空穴稱為少數(shù)載流子( (簡稱少子簡稱少子) )。5 價雜質(zhì)原子稱為價雜質(zhì)原子稱為施主原子。施主原子。第第四四版版童童詩詩白白17+4+4+4+4+4+4+4+4+4+5自由電子自由電子施主原子施主原子圖圖 1.1.3N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體第第四四版版童童詩詩白白18二、二、 P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在硅或鍺的

17、晶體中摻入少量的在硅或鍺的晶體中摻入少量的 3 價價雜質(zhì)元素，如雜質(zhì)元素，如硼、鎵、銦等，即構(gòu)成硼、鎵、銦等，即構(gòu)成 P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體?？昭舛榷嘤陔娮訚舛龋纯昭舛榷嘤陔娮訚舛?，即 p n?？湛昭槎鄶?shù)載流子穴為多數(shù)載流子，電子為少數(shù)載流子。，電子為少數(shù)載流子。3 價雜質(zhì)原子稱為價雜質(zhì)原子稱為受主原子。受主原子。第第四四版版童童詩詩白白19圖圖 1.1.4P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+4+4+4+4+4+4+4+4+4+3受主受主原子原子空穴空穴第第四四版版童童詩詩白白20說明：說明：1. 摻入雜質(zhì)的濃度決定多數(shù)載流子濃度；溫度決摻入雜質(zhì)的濃度決定多數(shù)載流子濃度；溫度決 定少數(shù)載流子的濃度。定

18、少數(shù)載流子的濃度。3. 雜質(zhì)半導(dǎo)體總體上保持電中性。雜質(zhì)半導(dǎo)體總體上保持電中性。 4. 雜質(zhì)半導(dǎo)體的表示方法如下圖所示。雜質(zhì)半導(dǎo)體的表示方法如下圖所示。2. 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體載流子的數(shù)目載流子的數(shù)目要遠遠高于本征半導(dǎo)要遠遠高于本征半導(dǎo)體，因而其導(dǎo)電能力大大改善。體，因而其導(dǎo)電能力大大改善。( (a) )N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體( (b) ) P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體圖圖 雜質(zhì)半導(dǎo)體的的簡化表示法雜質(zhì)半導(dǎo)體的的簡化表示法第第四四版版童童詩詩白白21 在一塊半導(dǎo)體單晶上一側(cè)摻雜成為在一塊半導(dǎo)體單晶上一側(cè)摻雜成為 P 型半導(dǎo)體，型半導(dǎo)體，另一側(cè)摻雜成為另一側(cè)摻雜成為 N 型半導(dǎo)體，兩個區(qū)域的交界處就形型

19、半導(dǎo)體，兩個區(qū)域的交界處就形成了一個特殊的薄層，成了一個特殊的薄層，稱為稱為 PN 結(jié)結(jié)。 PNPN結(jié)結(jié)圖圖 PN 結(jié)的形成結(jié)的形成一、一、PN 結(jié)的形成結(jié)的形成1.1.3PN結(jié)結(jié)第第四四版版童童詩詩白白22 PN 結(jié)中載流子的運動結(jié)中載流子的運動耗盡層耗盡層空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)PN1. 擴散運動擴散運動2 . 擴 散擴 散運 動 形 成 空運 動 形 成 空間電荷區(qū)間電荷區(qū)電子和空電子和空穴濃度差形成穴濃度差形成多數(shù)載流子的多數(shù)載流子的擴散運動。擴散運動。 PN 結(jié)，結(jié)，耗盡層。耗盡層。PN （動畫1-3）第第四四版版童童詩詩白白233. 空間電荷區(qū)產(chǎn)生內(nèi)電場空間電荷區(qū)產(chǎn)生內(nèi)電場PN空間電荷

20、區(qū)空間電荷區(qū)內(nèi)電場內(nèi)電場Uho空間電荷區(qū)正負離子之間電位差空間電荷區(qū)正負離子之間電位差 Uho 電位壁電位壁壘壘； 內(nèi)電場內(nèi)電場；內(nèi)電場阻止多子的擴散；內(nèi)電場阻止多子的擴散 阻擋層阻擋層。4. 漂移運動漂移運動內(nèi) 電 場內(nèi) 電 場有利于少子有利于少子運動運動漂移。漂移。 少子少子的 運 動 與的 運 動 與多 子 運 動多 子 運 動方向相反方向相反 阻擋層阻擋層第第四四版版童童詩詩白白245. 擴散與漂移的動態(tài)平衡擴散與漂移的動態(tài)平衡擴散運動使空間電荷區(qū)增大，擴散電流逐漸減??；擴散運動使空間電荷區(qū)增大，擴散電流逐漸減??；隨著內(nèi)電場的增強，漂移運動逐漸增加；隨著內(nèi)電場的增強，漂移運動逐漸增加；

21、當(dāng)擴散電流與漂移電流相等時，當(dāng)擴散電流與漂移電流相等時，PN 結(jié)總的電流等結(jié)總的電流等于零，空間電荷區(qū)的寬度達到穩(wěn)定。于零，空間電荷區(qū)的寬度達到穩(wěn)定。對稱結(jié)對稱結(jié)即即擴散運動與漂移運動達到動態(tài)平衡。擴散運動與漂移運動達到動態(tài)平衡。PN不對稱結(jié)不對稱結(jié)第第四四版版童童詩詩白白25圖1.1.5 PN結(jié)形成示意圖 N 區(qū)區(qū) 本本征征半半導(dǎo)導(dǎo)體體 P 區(qū)區(qū) 空空間間電電荷荷區(qū)區(qū) 兩兩側(cè)側(cè)分分別別摻摻入入 3 價價和和 5價價雜雜質(zhì)質(zhì) 電電子子和和空空穴穴的的濃濃度度差差形形成成擴擴散散 N 區(qū)區(qū) P 區(qū)區(qū) 在在交交界界面面 不不能能移移 動動的的負負 離離子子 耗耗盡盡層層 勢勢壘壘區(qū)區(qū) 阻阻擋擋層層

22、 不不能能移移 動動的的正正 離離子子 P 區(qū)區(qū) 內(nèi)內(nèi)建建電電場場 促促使使少少子子的的漂漂移移 阻阻礙礙多多子子的的擴擴散散 PN結(jié)結(jié) 動動態(tài)態(tài)平平衡衡 電電子子 空空穴穴 復(fù)復(fù) 合合 1. 外加正向電壓時處于導(dǎo)通狀態(tài)外加正向電壓時處于導(dǎo)通狀態(tài)又稱正向偏置，簡稱正偏。又稱正向偏置，簡稱正偏。外電場方向外電場方向內(nèi)電場方向內(nèi)電場方向耗盡層耗盡層VRI空間電荷區(qū)變窄，有利空間電荷區(qū)變窄，有利于擴散運動，電路中有于擴散運動，電路中有較大的正向電流。較大的正向電流。圖圖 1.1.6PN什么是什么是PN結(jié)的單向結(jié)的單向?qū)щ娦裕繉?dǎo)電性？有什么作用？有什么作用？第第四四版版童童詩詩白白27在在 PN 結(jié)加

23、上一個很小的正向電壓，即可得到較結(jié)加上一個很小的正向電壓，即可得到較大的正向電流，為防止電流過大，可接入電阻大的正向電流，為防止電流過大，可接入電阻 R。2. 外加反向電壓時處于截止狀態(tài)外加反向電壓時處于截止狀態(tài)( (反偏反偏) )反向接法時，外電場與內(nèi)電場的方向一致，增強反向接法時，外電場與內(nèi)電場的方向一致，增強了內(nèi)電場的作用；了內(nèi)電場的作用；外電場使空間電荷區(qū)變寬；外電場使空間電荷區(qū)變寬；不利于擴散運動，有利于漂移運動，漂移電流不利于擴散運動，有利于漂移運動，漂移電流大于擴散電流，電路中產(chǎn)生反向電流大于擴散電流，電路中產(chǎn)生反向電流 I ；由于少數(shù)載流子濃度很低，反向電流數(shù)值非常小。由于少數(shù)

24、載流子濃度很低，反向電流數(shù)值非常小。第第四四版版童童詩詩白白28耗盡層耗盡層圖圖 1.1.7PN 結(jié)加反相電壓時截止結(jié)加反相電壓時截止 反向電流又稱反向電流又稱反向飽和電流反向飽和電流。對溫度十分敏感對溫度十分敏感，隨著溫度升高，隨著溫度升高， IS 將急劇增大將急劇增大。PN外電場方向外電場方向內(nèi)電場方向內(nèi)電場方向VRIS第第四四版版童童詩詩白白29 當(dāng)當(dāng) PN 結(jié)正向偏置時，回路中將產(chǎn)生一個較大結(jié)正向偏置時，回路中將產(chǎn)生一個較大的正向電流，的正向電流， PN 結(jié)處于結(jié)處于 導(dǎo)通狀態(tài)導(dǎo)通狀態(tài)； 當(dāng)當(dāng) PN 結(jié)反向偏置時，回路中反向電流非常結(jié)反向偏置時，回路中反向電流非常小，幾乎等于零，小，幾

25、乎等于零， PN 結(jié)處于結(jié)處于截止狀態(tài)截止狀態(tài)。 （動畫1-4） （動畫1-5）綜上所述：綜上所述：可見，可見， PN 結(jié)具有結(jié)具有單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦?。第第四四版版童童詩詩白?0+正向?qū)ā⒎聪蚪刂?；正向?qū)ā⒎聪蚪刂梗?正向電阻小、反向電阻大；正向電阻小、反向電阻大；+反向電流小、正向電流大；反向電流小、正向電流大；+正向電流是多子的擴散電流，與外加電壓有正向電流是多子的擴散電流，與外加電壓有關(guān)，電壓越高，電流越大；關(guān)，電壓越高，電流越大；+反向電流是少子的漂移電流，稱為：反向飽反向電流是少子的漂移電流，稱為：反向飽和電流。與外加電壓無關(guān)，與溫度有關(guān)。和電流。與外加電壓無關(guān)，與溫度有關(guān)。

26、三、三、 PN結(jié)的電流方程結(jié)的電流方程) 1e (/STUuII反向飽反向飽和電流和電流溫度的溫度的電壓當(dāng)量電壓當(dāng)量qkTUT 電子電量電子電量玻爾茲曼玻爾茲曼常數(shù)常數(shù)當(dāng)當(dāng) T = 300( (27 C) )：UT = 26 mVOu /VI /mA正向特性正向特性反向擊穿反向擊穿加正向電壓時加正向電壓時加反向電壓時加反向電壓時iIS（1.1.3)熱力學(xué)熱力學(xué)溫度溫度1. 當(dāng)當(dāng)PN結(jié)正向偏置時，結(jié)正向偏置時，I與與u之間呈指數(shù)關(guān)系。之間呈指數(shù)關(guān)系。2.當(dāng)正向電壓當(dāng)正向電壓UT（26mV）時，可簡化為：）時，可簡化為：TUuSeIIu2.6mV26mV260mV1V1.5V2.6V0.11103

27、8.557.71001.102.718220265.25e+161.14e+252.69e+43TDUUX xe3. 當(dāng)當(dāng)PN結(jié)反向偏置時：結(jié)反向偏置時： SSUUSUUSDIIeI)e(IiTT 10111U 0五、五、PN結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng)當(dāng)當(dāng)PN上的電壓發(fā)生變化時，上的電壓發(fā)生變化時，PN 結(jié)中儲存的電荷結(jié)中儲存的電荷量將隨之發(fā)生變化，使量將隨之發(fā)生變化，使PN結(jié)具有電容效應(yīng)。結(jié)具有電容效應(yīng)。電容效應(yīng)包括兩部分電容效應(yīng)包括兩部分勢壘電容勢壘電容擴散電容擴散電容1. 勢壘電容勢壘電容Cb是由是由 PN 結(jié)的空間電荷區(qū)變化形成的。結(jié)的空間電荷區(qū)變化形成的。( (a) ) PN 結(jié)加正向

28、電壓結(jié)加正向電壓（b) ) PN 結(jié)加反向電壓結(jié)加反向電壓 N空間空間電荷區(qū)電荷區(qū)PVRI+UN空間空間電荷區(qū)電荷區(qū)PRI+ UV第第四四版版童童詩詩白白35空間電荷區(qū)的正負離子數(shù)目發(fā)生變化，如同電容空間電荷區(qū)的正負離子數(shù)目發(fā)生變化，如同電容的放電和充電過程。的放電和充電過程。勢壘電容的大小可用下式表示：勢壘電容的大小可用下式表示：lSUQC ddb由于由于 PN 結(jié)結(jié) 寬度寬度 l 隨外隨外加電壓加電壓 u 而變化，因此而變化，因此勢壘勢壘電容電容 Cb不是一個常數(shù)不是一個常數(shù)。其。其 Cb = f ( (U) ) 曲線如圖示。曲線如圖示。 ：半導(dǎo)體材料的介電比系數(shù)；：半導(dǎo)體材料的介電比系數(shù)

29、；S ：結(jié)面積；：結(jié)面積；l ：耗盡層寬度。：耗盡層寬度。OuCb圖圖 1.1.11（b)第第四四版版童童詩詩白白362. 擴散電容擴散電容 Cd Q是由多數(shù)載流子在擴散過程中積累而引起的。是由多數(shù)載流子在擴散過程中積累而引起的。在某個正向電壓下，在某個正向電壓下，P 區(qū)中的電子濃度區(qū)中的電子濃度 np( (或或 N 區(qū)的空穴區(qū)的空穴濃度濃度 pn) )分布曲線如圖中曲線分布曲線如圖中曲線 1 所示。所示。x = 0 處為處為 P 與與 耗耗盡層的交界處盡層的交界處當(dāng)電壓加大，當(dāng)電壓加大，np ( (或或 pn) )會升高，會升高，如曲線如曲線 2 所示所示( (反之濃度會降低反之濃度會降低)

30、 )。OxnPQ12 Q當(dāng)加反向電壓時，擴散運動被當(dāng)加反向電壓時，擴散運動被削弱，擴散電容的作用可忽略。削弱，擴散電容的作用可忽略。 Q正向電壓變化時，變化載流子積正向電壓變化時，變化載流子積累電荷量發(fā)生變化，相當(dāng)于電容器充累電荷量發(fā)生變化，相當(dāng)于電容器充電和放電的過程電和放電的過程 擴散電容效應(yīng)。擴散電容效應(yīng)。圖圖 1.1.12PNPN 結(jié)結(jié)第第四四版版童童詩詩白白37綜上所述：綜上所述：PN 結(jié)總的結(jié)電容結(jié)總的結(jié)電容 Cj 包括勢壘電容包括勢壘電容 Cb 和擴散電容和擴散電容 Cd 兩部分兩部分。Cb 和和 Cd 值都很小，通常為幾個皮法值都很小，通常為幾個皮法 幾十皮法，幾十皮法， 有些

31、結(jié)面積大的二極管可達幾百皮法。有些結(jié)面積大的二極管可達幾百皮法。當(dāng)反向偏置時，勢壘電容起主要作用，可以認為當(dāng)反向偏置時，勢壘電容起主要作用，可以認為 Cj Cb。一般來說，當(dāng)二極管正向偏置時，擴散電容起主要一般來說，當(dāng)二極管正向偏置時，擴散電容起主要作用，即可以認為作用，即可以認為 Cj Cd；在信號頻率較高時，須考慮結(jié)電容的作用。在信號頻率較高時，須考慮結(jié)電容的作用。第第四四版版童童詩詩白白38 1.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管在在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、面接觸型和平面型點接觸型、面接觸型和平面

32、型圖圖1.2.11.2.1二極管的幾種二極管的幾種外形外形第第四四版版童童詩詩白白391 點接觸型二極管點接觸型二極管(a)(a)點接觸型點接觸型 二極管的結(jié)構(gòu)示意圖二極管的結(jié)構(gòu)示意圖1.2.1半導(dǎo)體二極管的幾種常見結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體二極管的幾種常見結(jié)構(gòu) PN結(jié)面積小，結(jié)結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。頻等高頻電路。第第四四版版童童詩詩白白403 平面型二極管平面型二極管 往往用于集成電路制造往往用于集成電路制造工藝中。工藝中。PN 結(jié)面積可大可小，結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路中。用于高頻整流和開關(guān)電路中。2 面接觸型二極管面接觸型二極管 PN結(jié)面積大，用結(jié)

33、面積大，用于工頻大電流整流電路。于工頻大電流整流電路。(b)(b)面接觸型面接觸型(c)(c)平面型平面型陰極陰極引線引線陽極陽極引線引線PNP 型支持襯底型支持襯底4二極管的代表符號二極管的代表符號(d) 代表符號代表符號k 陰極陰極陽極陽極 aD第第四四版版童童詩詩白白41 1.2.2二極管的伏安特性二極管的伏安特性二極管的伏安特性曲線可用下式表示二極管的伏安特性曲線可用下式表示0 D/V0.2 0.4 0.6 0.8 10 20 30 405101520 10 20 30 40iD/ AiD/mA死死區(qū)區(qū)VthVBR硅二極管硅二極管2CP102CP10的的伏安伏安特性特性+iDvD-R正

34、向特性正向特性反向特性反向特性反向擊穿特性反向擊穿特性開啟電壓：開啟電壓：0.5V導(dǎo)通電壓：導(dǎo)通電壓：0.7) 1e(STUuIi一、伏安特性一、伏安特性0 D/V0.2 0.4 0.6 20 40 605101520 10 20 30 40iD/ AiD/mAVthVBR鍺二極管鍺二極管2AP152AP15的的伏安伏安特性特性UonU(BR)開啟電壓：開啟電壓：0.1V導(dǎo)通電壓：導(dǎo)通電壓：0.2V第第四四版版童童詩詩白白42二、溫度對二極管伏安特性的影響二、溫度對二極管伏安特性的影響在環(huán)境溫度升高時，二極管的正向特性將左移，反在環(huán)境溫度升高時，二極管的正向特性將左移，反向特性將下移。向特性將

35、下移。二極管的特性對溫度很敏感，二極管的特性對溫度很敏感，具有負溫度系數(shù)。具有負溫度系數(shù)。 50I / mAU / V0.20.4 25510150.010.020溫度增加溫度增加第第四四版版童童詩詩白白43 1.2.3 二極管的參數(shù)二極管的參數(shù)(1) 最大整流電流最大整流電流IF(2) 反向擊穿電壓反向擊穿電壓U（BR）和最高反向工作電壓和最高反向工作電壓URM(3) 反向電流反向電流I IR R(4) 最高工作頻率最高工作頻率f fM M(5) 極間電容極間電容Cj在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)管子在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)管子所用的場合，按其所承受的所用的場合，按其所承受的最高反向電壓、最大正向平最高反

36、向電壓、最大正向平均電流、工作頻率、環(huán)境溫均電流、工作頻率、環(huán)境溫度等條件，選擇滿足要求的度等條件，選擇滿足要求的二極管。二極管。第第四四版版童童詩詩白白44 1.2.4 二極管二極管等效電路等效電路一、由伏安特性折線化得到的等效電路一、由伏安特性折線化得到的等效電路 1. 理想模型理想模型第第四四版版童童詩詩白白45 1.2.4 二極管二極管等效電路等效電路一、由伏安特性折線化得到的等效電路一、由伏安特性折線化得到的等效電路 2. 恒壓降模型恒壓降模型第第四四版版童童詩詩白白46 1.2.4 二極管二極管等效電路等效電路一、由伏安特性折線化得到的等效電路一、由伏安特性折線化得到的等效電路3.

37、 折線模型折線模型第第四四版版童童詩詩白白47 二、二極管的微變等效電路二、二極管的微變等效電路 二極管工作在正向特性的某一小范圍內(nèi)二極管工作在正向特性的某一小范圍內(nèi)時，其正向特性可以等效成一個微變電阻。時，其正向特性可以等效成一個微變電阻。DDdivr 即即)1(/SDD TVveIi根據(jù)根據(jù)得得Q點處的微變電導(dǎo)點處的微變電導(dǎo)QdvdigDDd QVvTTeVI/SD TVID dd1gr 則則DIVT 常溫下（常溫下（T=300K）)mA()mV(26DDdIIVrT 圖圖1.2.7二極管的微變等效電路二極管的微變等效電路第第四四版版童童詩詩白白48 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 二極管的靜態(tài)工作情況

38、分析二極管的靜態(tài)工作情況分析V 0D VmA 1/DDD RVI理想模型理想模型（R=10k ）VDD=10V 時時mA 93. 0/ )(DDDD RVVI恒壓模型恒壓模型V 7 . 0D V（硅二極管典型值）（硅二極管典型值）折線模型折線模型V 5 . 0th V（硅二極管典型值）（硅二極管典型值）mA 931. 0DthDDD rRVVI k 2 . 0Dr設(shè)設(shè)V 69. 0DDthD rIVV+ DiDVDD+ DiDVDDVD+ DiDVDDrDVth第第四四版版童童詩詩白白491.2.5 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管一、穩(wěn)壓管的伏安特性一、穩(wěn)壓管的伏安特性(a)符號符號(b)2CW17 伏

39、安特性伏安特性 利用二極管反向擊穿特性實現(xiàn)穩(wěn)壓。穩(wěn)壓二極管利用二極管反向擊穿特性實現(xiàn)穩(wěn)壓。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓時工作在反向電擊穿狀態(tài)，反向電壓應(yīng)大于穩(wěn)壓穩(wěn)壓時工作在反向電擊穿狀態(tài)，反向電壓應(yīng)大于穩(wěn)壓電壓。電壓。DZ第第四四版版童童詩詩白白50(1) 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓UZ(2) 動態(tài)電阻動態(tài)電阻rZ 在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流工作電流IZ下，所對應(yīng)的下，所對應(yīng)的反向工作電壓。反向工作電壓。rZ = VZ / IZ(3)(3)最大耗散功率最大耗散功率 PZM(4)(4)最大穩(wěn)定工作電流最大穩(wěn)定工作電流 IZmax 和最小穩(wěn)定工作電流和最小穩(wěn)定工作電流 IZmin(5)溫度系數(shù)溫度系數(shù)

40、VZ二、穩(wěn)壓管的主要參數(shù)二、穩(wěn)壓管的主要參數(shù)第第四四版版童童詩詩白白51 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路正常穩(wěn)壓時正常穩(wěn)壓時 UO =UZUI UOUZ IZUOUR IR +R-IR+-RLIOVOVIIZDZUOUI第第四四版版童童詩詩白白 如電路參數(shù)變化？如電路參數(shù)變化？52例例1：穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用：穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用RLuiuORDZiiziLUZ穩(wěn)壓二極管技術(shù)數(shù)據(jù)為：穩(wěn)壓值穩(wěn)壓二極管技術(shù)數(shù)據(jù)為：穩(wěn)壓值U UZ Z=10V=10V，I Izmaxzmax=12mA=12mA，I Izminzmin=2mA=2mA，負載電阻，負載電阻R RL L=2k=2k ，輸入電壓，輸入電壓u ui i=12V=1

41、2V，限流電阻，限流電阻R=200 R=200 ，求，求iZ。若若負載電阻負載電阻變化范圍為變化范圍為1.5 1.5 k k - 4 - 4 k k ，是否還能穩(wěn)，是否還能穩(wěn)壓？壓？第第四四版版童童詩詩白白53RLuiuORDZiiziLUZUZ=10V ui=12VR=200 Izmax=12mA Izmin=2mARL=2k (1.5 k 4 k ) iL=uo/RL=UZ/RL=10/2=5（mA）i= （ui - UZ）/R=（12-10）/0.2=10 （mA） iZ = i - iL=10-5=5 （mA）RL=1.5 k , iL=10/1.5=6.7（mA）, iZ =10-6

42、.7=3.3（mA）RL=4 k , iL=10/4=2.5（mA）, iZ =10-2.5=7.5（mA）負載變化負載變化,但但iZ仍在仍在12mA和和2mA之間之間,所以穩(wěn)壓管仍能起所以穩(wěn)壓管仍能起穩(wěn)壓作用穩(wěn)壓作用第第四四版版童童詩詩白白54例例2：穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用：穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用tu0I/V63tu0O1/V3tu0O2/V3解：解： ui和和uo的波形如圖所示的波形如圖所示 （UZ3V）uiuODZR(a)(b)uiuORDZ第第四四版版童童詩詩白白55一、發(fā)光二極管一、發(fā)光二極管 LED ( (Light Emitting Diode) )1. 符號和特性符號和特性工作條件：工作條

43、件：正向偏置正向偏置一般工作電流幾十一般工作電流幾十 mA， 導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓 (1 2) V符號符號u /Vi /mAO2特性特性1.2.6其它類型的二極管其它類型的二極管第第四四版版童童詩詩白白56發(fā)光類型：發(fā)光類型： 可見光：可見光：紅、黃、綠紅、黃、綠顯示類型：顯示類型： 普通普通 LED ，不可見光：不可見光：紅外光紅外光點陣點陣 LED七段七段 LED ,第第四四版版童童詩詩白白57二、光電二極管二、光電二極管符號和特性符號和特性符號符號特性特性uiOE = 200 lxE = 400 lx工作原理：工作原理：三、變?nèi)荻O管三、變?nèi)荻O管四、隧道二極管四、隧道二極管五、肖特基二極管

44、五、肖特基二極管無光照時，與普通二極管一樣。無光照時，與普通二極管一樣。有光照時，分布在第三、四象限。有光照時，分布在第三、四象限。第第四四版版童童詩詩白白581.3雙極型晶體管雙極型晶體管( (BJT) )又稱半導(dǎo)體三極管、晶體三極管，或簡稱晶體管。又稱半導(dǎo)體三極管、晶體三極管，或簡稱晶體管。( (Bipolar Junction Transistor) )三極管的外形如下圖所示。三極管的外形如下圖所示。三極管有兩種類型：三極管有兩種類型：NPN 型和型和 PNP 型。型。主要以主要以 NPN 型為例進行討論。型為例進行討論。圖圖 1.3.1三極管的外形三極管的外形X：低頻小功率管：低頻小功

45、率管D：低頻大功率管：低頻大功率管G：高頻小功率管：高頻小功率管A：高頻大功率管：高頻大功率管第第四四版版童童詩詩白白591.3.1晶體管的結(jié)構(gòu)及類型晶體管的結(jié)構(gòu)及類型常用的三極管的結(jié)構(gòu)有硅平面管和鍺合金管兩種類型。常用的三極管的結(jié)構(gòu)有硅平面管和鍺合金管兩種類型。圖圖1.3.2a三極管的結(jié)構(gòu)三極管的結(jié)構(gòu)( (a) )平面型平面型( (NPN) )( (b) )合金型合金型( (PNP) )NecNPb二氧化硅二氧化硅becPNPe 發(fā)射極，發(fā)射極，b基極，基極，c 集電極。集電極。發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū)基區(qū)基區(qū)發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電區(qū)第第四四版版童童詩詩白白60圖圖 1.3.2(b)

46、三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號NPN 型型ecb符號符號集電區(qū)集電區(qū)集電結(jié)集電結(jié)基區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電極集電極 c基極基極 b發(fā)射極發(fā)射極 eNNP第第四四版版童童詩詩白白61集電區(qū)集電區(qū)集電結(jié)集電結(jié)基區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電極集電極 c發(fā)射極發(fā)射極 e基極基極 bcbe符號符號NNPPN圖圖 1.3.2三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號( (b) )PNP 型型第第四四版版童童詩詩白白621.3.2晶體管的電流放大作用晶體管的電流放大作用以以 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三極管若實現(xiàn)放大，必須

47、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第第四四版版童童詩詩白白63三極管內(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祝覔诫s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。第第四四版版

48、童童詩詩白白64becRcRb一、晶體管內(nèi)部載流子的運動一、晶體管內(nèi)部載流子的運動I EIB發(fā)射結(jié)加正向電壓，擴散發(fā)射結(jié)加正向電壓，擴散運動形成發(fā)射極電流運動形成發(fā)射極電流發(fā)射區(qū)的電子越過發(fā)射結(jié)擴散發(fā)射區(qū)的電子越過發(fā)射結(jié)擴散到基區(qū)，基區(qū)的空穴擴散到發(fā)到基區(qū)，基區(qū)的空穴擴散到發(fā)射區(qū)射區(qū)形成發(fā)射極電流形成發(fā)射極電流 IE ( (基基區(qū)多子數(shù)目較少，空穴電流可區(qū)多子數(shù)目較少，空穴電流可忽略忽略) )。2. 擴散到基區(qū)的自由電子與擴散到基區(qū)的自由電子與空穴的復(fù)合運動形成基極空穴的復(fù)合運動形成基極電流電流電子到達基區(qū)，少數(shù)與空穴復(fù)電子到達基區(qū)，少數(shù)與空穴復(fù)合形成基極電流合形成基極電流 Ibn，復(fù)合掉的復(fù)

49、合掉的空穴由空穴由 VBB 補充補充。多數(shù)電子在基區(qū)繼續(xù)擴散，到達多數(shù)電子在基區(qū)繼續(xù)擴散，到達集電結(jié)的一側(cè)。集電結(jié)的一側(cè)。晶體管內(nèi)部載流子的運動晶體管內(nèi)部載流子的運動第第四四版版童童詩詩白白65becI EI BRcRb3.集電結(jié)加反向電壓，漂移集電結(jié)加反向電壓，漂移運動形成集電極電流運動形成集電極電流Ic 集電結(jié)反偏，有利于收集基區(qū)集電結(jié)反偏，有利于收集基區(qū)擴散過來的電子而形成集電極擴散過來的電子而形成集電極電流電流 Icn。其能量來自外接電源其能量來自外接電源 VCC 。I C另外，集電區(qū)和基區(qū)的少另外，集電區(qū)和基區(qū)的少子在外電場的作用下將進子在外電場的作用下將進行漂移運動而形成行漂移運動

50、而形成反向反向飽飽和電流和電流，用用ICBO表示表示。ICBO晶體管內(nèi)部載流子的運動晶體管內(nèi)部載流子的運動第第四四版版童童詩詩白白66beceRcRb二、晶體管的電流分配關(guān)系二、晶體管的電流分配關(guān)系IEpICBOIEICIBIEnIBnICnIC = ICn + ICBO IE= ICn + IBn + IEp = IEn+ IEpIB=IEP+ IBNICBOIE =IC+IB圖圖1.3.4晶體管內(nèi)部載流子的運動與外部電流晶體管內(nèi)部載流子的運動與外部電流第第四四版版童童詩詩白白67三、晶體管的共射電流放大系數(shù)三、晶體管的共射電流放大系數(shù)CBOBCBOCIIIICEOBCBOBC)1 ( II

51、III整理可得：整理可得：ICBO 稱反向飽和電流稱反向飽和電流ICEO 稱穿透電流稱穿透電流1、共射直流電流放大系數(shù)、共射直流電流放大系數(shù)BCIIBEI1I）（2、共射交流電流放大系數(shù)、共射交流電流放大系數(shù)BCII VCCRb+VBBC1TICIBC2Rc+共發(fā)射極接法共發(fā)射極接法第第四四版版童童詩詩白白683、共基直流電流放大系數(shù)、共基直流電流放大系數(shù)ECnII CBOECBOCnCIIIII 11或或4、共基交流電流放大系數(shù)、共基交流電流放大系數(shù)ECii直流參數(shù)直流參數(shù) 與交流參數(shù)與交流參數(shù) 、 的含義是不同的，的含義是不同的，但是，對于大多數(shù)三極管來說，但是，對于大多數(shù)三極管來說， 與

52、與 ， 與與 的數(shù)值的數(shù)值卻差別不大，計算中，可不將它們嚴格區(qū)分。卻差別不大，計算中，可不將它們嚴格區(qū)分。 、 5. 與與 的關(guān)系的關(guān)系ICIE+C2+C1VEEReVCCRc共基極接法共基極接法第第四四版版童童詩詩白白691.3.3 晶體管的共射特性曲線晶體管的共射特性曲線uCE = 0VuBE /V iB=f(uBE) UCE=const(2) 當(dāng)當(dāng)uCE1V時，時， uCB= uCE - - uBE0，集電結(jié)已進入反偏狀態(tài)，開始收，集電結(jié)已進入反偏狀態(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)

53、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。一一. 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第第四四版版童童詩詩白白70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，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=const二、輸出特性曲線二、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)

54、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。第第四四版版童童詩詩白白71三極管的參數(shù)分為三大類三極管的參數(shù)分為三大類: 直流參數(shù)、交流參數(shù)、極限參數(shù)直流參數(shù)、交流參數(shù)、極限參數(shù)一、直流參數(shù)一、直流參數(shù)1.1.共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)=（ICICEO）/IBIC / IB vCE=const1.3.4晶體管的主要參數(shù)2.共基直流電流放大系數(shù)共基

55、直流電流放大系數(shù)ECII3.集電極基極間反向飽和電流集電極基極間反向飽和電流ICBO集電極發(fā)射極間的反向飽和電流集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEOICEO=（1+ ）ICBO第第四四版版童童詩詩白白72二、交流參數(shù)二、交流參數(shù)1.共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù) = iC/ iB UCE=const2. 共基極交流電流放大系數(shù)共基極交流電流放大系數(shù) = iC/ iE UCB=const3.特征頻率特征頻率 fT 值下降到值下降到1 1的信號頻率的信號頻率第第四四版版童童詩詩白白731.最大集電極耗散功率最大集電極耗散功率PCM PCM= iCuCE 三、三、 極限參數(shù)極限參數(shù)

56、2.最大集電極電流最大集電極電流ICM3. 反向擊穿電壓反向擊穿電壓 UCBO發(fā)射極開路時的集電結(jié)反發(fā)射極開路時的集電結(jié)反 向擊穿電壓。向擊穿電壓。 U EBO集電極開路時發(fā)射結(jié)的反集電極開路時發(fā)射結(jié)的反 向擊穿電壓。向擊穿電壓。 UCEO基極開路時集電極和發(fā)射基極開路時集電極和發(fā)射 極間的擊穿電壓。極間的擊穿電壓。幾個擊穿電壓有如下關(guān)系幾個擊穿電壓有如下關(guān)系 U UCBOUCEOUEBO第第四四版版童童詩詩白白74 由由PCM、 ICM和和UCEO在輸出特性曲線上可以確在輸出特性曲線上可以確定過損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)。定過損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)。 輸出特性曲線上的過損耗區(qū)和擊穿區(qū)輸出特性

57、曲線上的過損耗區(qū)和擊穿區(qū) PCM= iCuCE U (BR) CEOUCE/V第第四四版版童童詩詩白白751.3.5溫度對晶體管特性及參數(shù)的影響溫度對晶體管特性及參數(shù)的影響一、溫度對一、溫度對ICBO的影響的影響溫度每升高溫度每升高100C ， ICBO增加約一倍。增加約一倍。反之，當(dāng)溫度降低時反之，當(dāng)溫度降低時ICBO減少。減少。硅管的硅管的ICBO比鍺管的小得多。比鍺管的小得多。二、溫度對輸入特性的影響二、溫度對輸入特性的影響溫度升高時正向特性左移，溫度升高時正向特性左移，反之右移反之右移60402000.4 0.8I / mAU / V溫度對輸入特性的影響溫度對輸入特性的影響200600

58、三、溫度對輸出特性的影響三、溫度對輸出特性的影響溫度升高將導(dǎo)致溫度升高將導(dǎo)致 IC 增大增大iCuCEOiB200600溫度對輸出特性的影響溫度對輸出特性的影響第第四四版版童童詩詩白白76三極管工作狀態(tài)的判斷三極管工作狀態(tài)的判斷例例1：測量某測量某NPN型型BJT各電極對地的電壓值如下，各電極對地的電壓值如下，試判別管子工作在什么區(qū)域？試判別管子工作在什么區(qū)域？ 解：原則：原則：正偏正偏反偏反偏反偏反偏集電結(jié)正偏正偏正偏正偏反偏反偏發(fā)射結(jié)飽和飽和放大放大截止截止對NPN管而言，放大時對PNP管而言，放大時（1）放大區(qū)）放大區(qū)（2）截止區(qū)）截止區(qū)（3）飽和區(qū)）飽和區(qū)第第四四版版童童詩詩白白77例

59、例2某放大電路中某放大電路中BJT三個電極的電流如圖所示。三個電極的電流如圖所示。 IA-2mA,IB-0.04mA,IC+2.04mA,試判斷管腳、管型。試判斷管腳、管型。解：電流判斷法。解：電流判斷法。電流的正方向和電流的正方向和KCL。IE=IB+ ICABC IAIBICC為發(fā)射極為發(fā)射極B為基極為基極A為集電極。為集電極。管型為管型為NPN管。管。管腳、管型的判斷法也可采用萬用表電阻法。參考實驗。腳、管型的判斷法也可采用萬用表電阻法。參考實驗。第第四四版版童童詩詩白白78原則：先求原則：先求UBE，若等于，若等于0.6-0.7V，為硅管；若等于，為硅管；若等于0.2-0.3V，為鍺，

60、為鍺管。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。管。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。 NPN管管UBE0， UBC0，即即。 PNP管管UBE0， UBC0，即即。第第四四版版童童詩詩白白791.3.6光電三極管光電三極管一、等效電路、符號一、等效電路、符號二、光電三極管的輸出特性曲線二、光電三極管的輸出特性曲線ceceiCuCEO圖圖1.3.11光電三極管的輸出特性光電三極管的輸出特性E1E2E3E4E0第第四四版版童童詩詩白白80復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)1.BJT放大電路三個放大電路三個 電流關(guān)系電流關(guān)系 ？IE =IC+IBBCIIBEI1I）（2.BJT的輸入、輸出特性曲線？的輸入、輸出特性曲線？uCE = 0VuCE 1V