模擬電子技術(shù)基礎(chǔ),廖惜春 第2章+半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用B課件

1、第2章 半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用第2章 半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)2.1 教學(xué)基本要求主 要 知 識(shí) 點(diǎn) 教 學(xué) 基 本 要 求 熟練掌握 正確理解 一般了解 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí) 本征半導(dǎo)體，摻雜半導(dǎo)體    PN 結(jié)的形成    PN 結(jié)的單向?qū)щ娦?    PN 結(jié)的電容效應(yīng)    半導(dǎo)體二極管 二極管的結(jié)構(gòu)及類型    二極管的伏安特性及主要參數(shù)   二極管的應(yīng)用（整流和限幅）     硅穩(wěn)壓管的伏安特性、主要參數(shù)   硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路   光電二極

2、管，變?nèi)荻O管    晶體管三極管晶體管的結(jié)構(gòu)及其工作原理  電流分配與放大作用   晶體管的工作原理、伏安特性及主要參數(shù)   場(chǎng)效應(yīng)管 場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)與類型    場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理    場(chǎng)效應(yīng)管的伏安特性及主要參數(shù)     場(chǎng)效應(yīng)管放大器的結(jié)構(gòu)    2.2 重點(diǎn)和難點(diǎn) 一、重點(diǎn) 1理解PN結(jié)的形成和特點(diǎn)。 2理解PN結(jié)的單向?qū)щ娦?、半?dǎo)體二極管的伏安特性。 二、難點(diǎn) 1正確理解PN結(jié)的組成及其工作原理。 2正確理解二極管(包括穩(wěn)壓管)的伏安特性和特點(diǎn)。2.3

3、 知識(shí)要點(diǎn) 什么是半導(dǎo)體 N型和P型半導(dǎo)體 1半導(dǎo)體與PN結(jié) PN結(jié)的形成 PN結(jié)的單向?qū)щ娦?PN結(jié)的伏安特性 二極管的結(jié)構(gòu)及分類 二極管的伏安特性2半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用 主要參數(shù) 等效電路 二極管的應(yīng)用 穩(wěn)壓二極管3特殊二極管 發(fā)光二極管 光電二極管 變?nèi)荻O管 晶體管的結(jié)構(gòu)及類型 電流分配及電流放大作用 4雙極型晶體管 共發(fā)射極特性、工作區(qū)域 主要參數(shù) 場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及類型 場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理 5結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 轉(zhuǎn)移特性和輸出特性 主要參數(shù) MOS場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)及類型 MOS場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理6MOS場(chǎng)效應(yīng)管 轉(zhuǎn)移特性和輸出特性 主要參數(shù) MOS場(chǎng)效應(yīng)管的使用注意事項(xiàng)2.4 主要內(nèi)容2.4

4、.1 半導(dǎo)體及其特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，故稱為半導(dǎo)體，典型的半導(dǎo)體材料有硅（Si）、鍺（Ge）、硒（Se）、砷化鎵（GaAs）及許多金屬氧化物和金屬硫化物等。半導(dǎo)體具有以下特性：（1）熱敏特性：當(dāng)半導(dǎo)體受熱時(shí)，電阻率會(huì)發(fā)生變化，利用這個(gè)特性制成熱敏電阻。（2）光敏特性：當(dāng)半導(dǎo)體受到光照時(shí)，電阻率會(huì)發(fā)生改變，利用這個(gè)特性制成光敏器件，如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等。（3）雜敏特性：當(dāng)在純凈的半導(dǎo)體中摻入微量的其它雜質(zhì)元素(如磷、硼等)時(shí)，其導(dǎo)電能力會(huì)顯著增加，利用這個(gè)特性制成半導(dǎo)體器件，如半導(dǎo)體二極管、半導(dǎo)體三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、晶閘管等等。通常將純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體

5、稱為本征半導(dǎo)體。而摻入雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。雜質(zhì)半導(dǎo)體又分為P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體。首先介紹本征半導(dǎo)體。2.4.2 本征半導(dǎo)體1本征半導(dǎo)體具有晶體結(jié)構(gòu)的純凈半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。最常用的半導(dǎo)體材料為硅（Si）和鍺（Se）。 2半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)在硅或鍺的本征半導(dǎo)體中，由于原子排列整齊和緊密，原來(lái)屬于某個(gè)原子的價(jià)電子，可以和相鄰原子所共有，形成共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。圖2-1所示為硅和鍺共價(jià)鍵的(平面)示意圖。 3載流子在絕對(duì)零度和未獲得外加能量時(shí)，半導(dǎo)體不具備導(dǎo)電能力。但由于共價(jià)鍵中的電子為原子核最外層電子，在溫度升高或者外界供給能量下最外層電子容易被熱激發(fā)成為自由電子，如圖2-2所示。共價(jià)鍵失

6、去電子后留下的空位稱為空穴，電子和空穴成對(duì)出現(xiàn)，稱為載流子?？昭▍⑴c導(dǎo)電是半導(dǎo)體導(dǎo)電的特點(diǎn)，也是與導(dǎo)體導(dǎo)電最根本的區(qū)別。2.4.3 N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體為了提高本征半導(dǎo)體導(dǎo)電能力，應(yīng)增加載流子的數(shù)目，在本征半導(dǎo)體中摻入微量的其它元素（稱為摻雜），形成雜質(zhì)半導(dǎo)體。1N型半導(dǎo)體如果在硅或鍺的本征半導(dǎo)體中摻入微量的5價(jià)元素（如磷）后，其自由電子數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空穴數(shù)目，故這種半導(dǎo)體稱為N型電子半導(dǎo)體，簡(jiǎn)稱N型半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體中自由電子為多數(shù)載流子（多子），空穴為少數(shù)載流子（少子），磷原子稱為施主雜質(zhì)。而且多數(shù)載流子決定于摻雜濃度，少數(shù)載流子取決于溫度。2P型半導(dǎo)體如果在硅或鍺的本征半導(dǎo)體中摻入微量的

7、3價(jià)硼（B）元素，則形成P型半導(dǎo)體。在P型半導(dǎo)體中，空穴的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自由電子數(shù)，空穴為多數(shù)載流子，自由電子為少數(shù)載流子，故P型半導(dǎo)體也稱為空穴半導(dǎo)體，硼原子稱為受主雜質(zhì)。無(wú)論是N型半導(dǎo)體還是P型半導(dǎo)體，盡管有一種載流子占多數(shù)，但整體上仍然是電中性的。2.4.4 PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?. PN結(jié)的形成利用特殊的制造工藝，在一塊本征半導(dǎo)體（硅或鍺）上，一邊摻雜成N型半導(dǎo)體，一邊形成P型半導(dǎo)體，這樣在兩種半導(dǎo)體的交界面就會(huì)形成一個(gè)空間電荷區(qū)，即PN結(jié)。由于PN結(jié)的特殊性質(zhì)，使得它成為制成各種半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。PN結(jié)形成的示意圖如圖2-3所示。2工作原理由于兩邊載流子濃度的差異，P型半導(dǎo)體中的“多子

8、”空穴向N型區(qū)擴(kuò)散，而N型半導(dǎo)體中的“多子”自由電子向P型區(qū)擴(kuò)散。在“多子”擴(kuò)散到交界面附近時(shí)，自由電子和空穴相復(fù)合，在交界面附近只留下不能移動(dòng)的帶正負(fù)電的離子，形成一空間電荷區(qū)并形成的內(nèi)電場(chǎng)使P區(qū)的“少子”電子和N區(qū)的“少子”空穴漂移。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，PN結(jié)就形成了。3PN結(jié)的單向?qū)щ娦?1）PN結(jié)外加正向電壓 如圖2-4所示電路圖，P區(qū)接電源的正極、N區(qū)接電源的負(fù)極，形成較大的擴(kuò)散電流，其方向是由P區(qū)流向N區(qū)，該電流稱為正向電流。在一定范圍內(nèi)，隨著外加電壓的增大正向電流也增大，稱之為PN結(jié)的正向?qū)?，此時(shí)PN結(jié)呈低電阻狀態(tài)。2）PN結(jié)外加反向電壓PN結(jié)外加反向電壓，即P區(qū)

9、接電源的負(fù)極、N區(qū)接電源的正極，如圖2-5所示。此時(shí)即在外電場(chǎng)的作用下，P區(qū)的自由電子向N區(qū)運(yùn)動(dòng)，N區(qū)的空穴向P區(qū)運(yùn)動(dòng)，形成反向電流，其方向是由N區(qū)流向P區(qū)。由于少數(shù)載流子是由于價(jià)電子獲得能量掙脫共價(jià)鍵的束縛而產(chǎn)生的，數(shù)量很少，故形成的電流也很小，此時(shí)PN反向截止，呈現(xiàn)高阻狀態(tài)?？傊?dāng)PN結(jié)加正向電壓時(shí)導(dǎo)通，呈低阻態(tài)，有較大的正向電流流過(guò)；當(dāng)PN結(jié)加反向電壓時(shí)截止，呈高阻態(tài)，只有很小的反向電流（納安級(jí)）流過(guò)。PN結(jié)的這種特性稱為單向?qū)щ娦浴?.5 半導(dǎo)體二極管2.5.1 二極管的結(jié)構(gòu)、類型及符號(hào)將一個(gè)PN結(jié)封裝起來(lái)，引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成半導(dǎo)體二極管，也稱晶體二極管。其電路中的表示符號(hào)如圖2-

10、6a所示。二極管的外形如圖2-6b所示。二極管按材料可分為硅二極管、鍺二極管、砷化鎵等；按工藝結(jié)構(gòu)可分為點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型二極管。點(diǎn)接觸型的二極管的PN結(jié)是由一根很細(xì)的金屬絲和一塊半導(dǎo)體通過(guò)瞬間大電流熔接在一起形成的，其結(jié)面積很小，故不能承受大電流和較高的反向電壓，一般用于高頻檢波和開(kāi)關(guān)電路。面接觸型二極管的PN結(jié)采用合金法或擴(kuò)散法形成，其結(jié)面積比較大，可以承受大電流。但由于結(jié)面積大，其結(jié)電容也比較大，故工作頻率低，一般用在低頻整流電路。2.5.2 二極管的伏安特性及主要性能參數(shù)2.5.2.1二極管的伏安特性1正向特性：二極管的正向特性對(duì)應(yīng)圖2-7曲線的（1）段，此時(shí)二極管加正向電壓，

11、陽(yáng)極電位高于陰極電位。當(dāng)正向電壓較小時(shí)（小于開(kāi)啟電壓），二極管并不導(dǎo)通。硅材料的二極管開(kāi)啟電壓約為0.5V，鍺材料的二極管開(kāi)啟電壓約為0.1V。當(dāng)正向電壓足夠大，超過(guò)開(kāi)啟電壓后，內(nèi)電場(chǎng)的作用被大大削弱，電流很快增加，二極管正向?qū)ǎ藭r(shí)硅二極管的正向?qū)▔航翟?.60.8V，典型值取0.7V；鍺二極管的正向?qū)▔航翟?.10.3V，典型值取0.2V。二極管正向?qū)〞r(shí)的電流和電壓近似滿足下式： (2-1)式中為二極管通過(guò)的電流，u為二極管兩端的電壓；U T為溫度電壓當(dāng)量，且，其中k為波耳茲曼常數(shù)，q為電子電荷，T為熱力學(xué)溫度，即絕對(duì)溫度（300K），室溫下；為二極管的反向飽和電流。2反向特性：

12、二極管的反向特性對(duì)應(yīng)圖2-7所示曲線的（2）段，此時(shí)二極管加反向電壓，陽(yáng)極電位低于陰極電位。應(yīng)注意到，硅管的反向電流要比鍺管小得多，小功率硅管的反向飽和電流一般小于0.1A，鍺管約為幾個(gè)微安。3擊穿特性：當(dāng)二極管反向電壓過(guò)高超過(guò)反向擊穿電壓時(shí)，二極管的反向電流急劇增加，對(duì)應(yīng)圖2-7圖中的（3）段。由于這一段電流大、電壓高， PN結(jié)消耗的功率很大，容易使PN結(jié)過(guò)熱燒壞，一般二極管的反向電壓在幾十伏以上。2.5.2.2 主要性能參數(shù) 1. 額定整流電流IF：二極管長(zhǎng)期工作時(shí)，允許通過(guò)的最大正向平均電流值。 2. 最高反向工作電壓URM：保證二極管不被擊穿的最高反向電壓。 3. 反向飽和漏電流：二極

13、管兩端加反向電壓時(shí)流過(guò)二極管的電流。 4. 直流電阻：的幾何意義是靜態(tài)工作點(diǎn)Q點(diǎn)到原點(diǎn)的直線斜率的倒數(shù)。 5. 交流電阻：幾何意義是二極管伏安特性曲線上Q點(diǎn)處切線斜率的倒數(shù)。6. 最高工作頻率：二極管正常工作時(shí)允許通過(guò)交流信號(hào)的最高頻率。7.反向恢復(fù)時(shí)間：二極管由導(dǎo)通突然反向時(shí)，反向電流由很大衰減到接近IS時(shí)所需要的時(shí)間。大功率開(kāi)關(guān)管工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，反向恢復(fù)時(shí)間是二極管的一項(xiàng)重要指標(biāo)。2.5.2.3 二極管的等效模型及其應(yīng)用1.小信號(hào)模型 當(dāng)二極管外加正向偏置電壓時(shí)，可得到其直流工作點(diǎn)Q，如圖2-8a所示，稱為靜態(tài)工作點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上給二極管外加微小變化的信號(hào)，則二極管的電壓和電流將在其伏

14、安特性曲線上Q點(diǎn)附近變化，且變化范圍較小，可近似認(rèn)為是在特性曲線的線性范圍之內(nèi)變化，于是用過(guò)Q點(diǎn)的切線代替微小變化的曲線，如圖2-8a中Q點(diǎn)附近的小直角三角形所示，并由此將工作在低頻小信號(hào)時(shí)的二極管等效成一個(gè)動(dòng)態(tài)電阻，同時(shí)用圖2-8a中的表示的模型，稱為二極管的小信號(hào)電路模型。2.大信號(hào)模型 二極管在許多情況下都是工作在大信號(hào)條件下(如整流二極管、開(kāi)關(guān)二極管等)。在大信號(hào)條件下，根據(jù)不同的精度要求，二極管可以用折線模型、恒壓模型和理想模型來(lái)表示。(1) 折線模型 圖2-8b為二極管的折線模型。該模型中考慮了二極管的開(kāi)啟電壓，當(dāng)時(shí)二極管才導(dǎo)通，且電流與成線性關(guān)系，直線的斜率為，其中，當(dāng)時(shí)二極管截

15、止，電流為零。(2) 恒壓降模型圖2-8c為二極管的恒壓降模型。當(dāng)二極管的正向?qū)▔航蹬c外加電壓相比不能忽略時(shí)，二極管正向?qū)煽闯墒呛銐涸矗ü韫艿湫椭禐?.7V，鍺管典型值為0.2V），且不隨電流變化而變化；截止時(shí)反向電流為零，做開(kāi)路處理。(3) 理想模型 圖2-8d為二極管的理想模型。在二極管的工作電壓幅度較大時(shí)，認(rèn)為可以忽略二極管的正向?qū)▔航岛头聪蝻柡碗娏鳎凑珪r(shí)二極管導(dǎo)通電壓為零，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合；反偏壓時(shí)二極管截止電流為零，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。 2.6 特殊半導(dǎo)體二極管2.6.1 穩(wěn)壓管及其應(yīng)用 穩(wěn)壓管是一種由特殊工藝制成的面接觸型硅二極管，其表示符號(hào)與伏安特性如圖2-9所示。穩(wěn)壓管工

16、作在反向擊穿區(qū)，并且在一定電流范圍內(nèi)（IZ），穩(wěn)壓管不會(huì)損壞。由于穩(wěn)壓管的擊穿是齊納擊穿，故穩(wěn)壓管也稱為齊納二極管。由圖2-9b可以看出，穩(wěn)壓管加一定的反向電壓擊穿后，反向電流在很大范圍內(nèi)變化，管子兩端的電壓基本保持不變，這就是穩(wěn)壓管之所以穩(wěn)壓的原因。 穩(wěn)壓管的主要參數(shù)如下1. 穩(wěn)定電壓UZ: 穩(wěn)定電壓是穩(wěn)壓管正常工作時(shí)的反向擊穿電壓。2. 穩(wěn)定電流IZ: 穩(wěn)定電流是指穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)定電壓時(shí)的參考電流。3. 最大穩(wěn)定電流IZM: 穩(wěn)壓管在反向工作時(shí)穩(wěn)壓電流的最大穩(wěn)定電流。4. 最大允許耗散功率PZM：是指穩(wěn)壓管的PN結(jié)不至于由于結(jié)溫過(guò)高而損壞的最大功率。5動(dòng)態(tài)電阻：在穩(wěn)壓工作區(qū)域內(nèi)電壓的變化量

17、與電流變化量的比值。6電壓溫度系數(shù)：是反映穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓受溫度影響的參數(shù)。在負(fù)載變化不大的場(chǎng)合，穩(wěn)壓管常用來(lái)做穩(wěn)壓電源，由于負(fù)載和穩(wěn)壓管并聯(lián)，又稱為并聯(lián)穩(wěn)壓電源。穩(wěn)壓管在實(shí)際工作時(shí)要和電阻相配合使用，其電路如圖2-10所示。其中R為限流電阻，使得穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電流在一定范圍內(nèi)，另外也起到電壓的調(diào)節(jié)作用。選擇穩(wěn)壓管一般取UZUoIZM(1.5 3) IOM (2-2) UI = (23) Uo 當(dāng)負(fù)載電阻RL和輸入電壓UI一定時(shí)，電阻R的選擇是根據(jù)穩(wěn)壓管的電流不超過(guò)正常工作范圍來(lái)選的。穩(wěn)壓管的電流是在IZmin < IZ < IZM之間，由圖2-10可知 (2-3)可得電阻R的取值范圍

18、為 (2-4)2.6.2* 半導(dǎo)體光電器件2.6.2.1發(fā)光二極管 發(fā)光二極管也叫LED，它是由砷化鎵（GaAs）、磷化鎵（GaP）、磷砷化鎵（GaAsP）等半導(dǎo)體制成的，因此不僅具有一般PN結(jié)的單向?qū)щ娦?，而且在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對(duì)方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光。故發(fā)光二極管工作時(shí)要加正向電壓。2.6.2.2* 光電二極管光電二極管（也叫光敏二極管）是將光信號(hào)變成電信號(hào)的半導(dǎo)體器件，與光敏電阻相比具有靈敏度高、高頻性能好，可靠性好、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。它的核心部分也是一個(gè)PN結(jié)，和普通二

19、極管相比，在結(jié)構(gòu)上不同的是，為了便于接受入射光照，在光電二極管的管殼上有一個(gè)能射入光線的窗口，窗口上鑲著玻璃透鏡，光線可通過(guò)透鏡照射到管芯，而且PN結(jié)面積盡量做的大一些，電極面積盡量小些， PN結(jié)的結(jié)深很淺，一般小于1微米，這主要是為了提高光的轉(zhuǎn)換效率。2.6.2.3* 變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管是利用外加反向電壓改變二極管結(jié)電容容量的特殊二極管，與普通二極管相比，其結(jié)電容變化范圍較大。由于改變反向電壓的大小可以改變結(jié)電容容量的大小，常用于自動(dòng)頻率控制、掃描振蕩、調(diào)頻和調(diào)諧等電路。2.6.2.4* 快速二極管快速二極管的工作原理與普通二極管是相同的，但由于普通二極管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)下的反向恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)

20、，約45ms，不能適應(yīng)高頻開(kāi)關(guān)電路的要求?？焖俣O管主要應(yīng)用于高頻整流電路、高頻開(kāi)關(guān)電源、高頻阻容吸收電路、逆變電路等，其反向恢復(fù)時(shí)間可達(dá)10ns?？焖俣O管主要包括肖特基二極管和快恢復(fù)二極管。肖特基二極管是由金屬與半導(dǎo)體接觸形成的勢(shì)壘層為基礎(chǔ)制成的二極管，其主要特點(diǎn)是正向?qū)▔航敌。s0.45V），反向恢復(fù)時(shí)間短和開(kāi)關(guān)損耗小。但目前肖特基二極管存在的問(wèn)題是耐壓比較低，反向漏電流比較大，用于功率變換電路中的肖特基二極管的大體水平是耐壓在150V以下，平均電流在100A以下，反向恢復(fù)時(shí)間在1040ns。肖特基二極管應(yīng)用在高頻低壓電路中，是比較理想的。 目前快速恢復(fù)二極管主要應(yīng)用在逆變電源中作整流

21、元件，高頻電路中的限幅、鉗位等。2.7 半導(dǎo)體二極管的應(yīng)用示例 二極管的應(yīng)用范圍很廣泛，主要是由于二極管具有單向?qū)щ娦?，所以利用二極管可以進(jìn)行整流、限幅、保護(hù)、檢波、鉗位及開(kāi)關(guān)電路等，下面主要介紹二極管在幾個(gè)方面的應(yīng)用。1整流電路 整流電路就是利用二極管單向?qū)щ娦詫⒎较螂p向交替變化的正弦波變換成單一方向脈動(dòng)的直流電。2開(kāi)關(guān)電路 由于二極管正向?qū)娮栊?，理想情況下可以看成零，相當(dāng)開(kāi)關(guān)接通；而反向電阻很大，理想情況下可以看成無(wú)窮大，相當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。3限幅電路把輸出電壓的最高電平限制在某一數(shù)值或某一范圍內(nèi)，稱為限幅電路。4低電壓穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓電路是電子電路中常見(jiàn)的組成部分，它可以作為基準(zhǔn)電源，常用特

22、殊二極管穩(wěn)壓管(齊納二極管)構(gòu)成穩(wěn)壓電路。5檢波電路利用二極管的單向?qū)щ娦?，從?jīng)過(guò)調(diào)制的高頻調(diào)幅振蕩電流中，取出調(diào)制信號(hào)的過(guò)程稱為檢波，電路如圖2-12所示。二極管單向?qū)?，將?fù)半周的波形去掉，然后通過(guò)電容濾波將高頻成分濾掉，只剩下低頻（包絡(luò)線）信號(hào)通過(guò)負(fù)載輸出。2.8 晶體三極管2.8.1 晶體三極管的分類及結(jié)構(gòu)晶體三極管通常簡(jiǎn)稱為三極管，也稱為晶體管和半導(dǎo)體三極管。晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖及其符號(hào)如圖2-13所示。圖2-13a所示為NPN型晶體管，圖2-13c所示為PNP型晶體管。晶體管有三個(gè)區(qū)：基區(qū)、集電區(qū)和發(fā)射區(qū)；兩個(gè)PN結(jié)：集電區(qū)和基區(qū)之間的PN稱為集電結(jié)，基區(qū)和發(fā)射區(qū)之間的PN結(jié)稱為發(fā)射

23、結(jié)；三個(gè)電極：基極b、集電極c和發(fā)射極e。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是發(fā)射區(qū)摻雜濃度高，集電區(qū)摻雜濃度比發(fā)射區(qū)低，且集電區(qū)面積比發(fā)射區(qū)大，基區(qū)摻雜濃度遠(yuǎn)低于發(fā)射區(qū)且很薄。2.8.2晶體管的工作原理1. 晶體管放大交流信號(hào)的外部條件 要使晶體管正常放大交流信號(hào)，除了需要滿足內(nèi)部條件外，還需要滿足外部條件：發(fā)射結(jié)外加正向電壓（正偏壓），集電結(jié)外加反向電壓（反偏壓），對(duì)于NPN管，；對(duì)于PNP管，。2. 晶體管內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)過(guò)程 發(fā)射區(qū)的電子向基區(qū)運(yùn)動(dòng)如圖2-14所示。由于發(fā)射結(jié)外加正向電壓，多數(shù)載流子不斷越過(guò)發(fā)射結(jié)擴(kuò)散到基區(qū)，形成了發(fā)射區(qū)電流。同時(shí)基區(qū)的多子空穴也會(huì)向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散，形成空穴電流。 發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)的

24、電子在基區(qū)的擴(kuò)散與復(fù)合當(dāng)發(fā)射區(qū)的電子到達(dá)基區(qū)后，由于濃度的差異，且基區(qū)很薄，電子很快運(yùn)動(dòng)到集電結(jié)。在擴(kuò)散過(guò)程中有一部分電子與基區(qū)的空穴相遇而復(fù)合。 集電區(qū)收集發(fā)射區(qū)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子由于集電結(jié)加反向電壓，基區(qū)中擴(kuò)散到集電結(jié)邊緣的非平衡“少子”電子，在電場(chǎng)力作用下，幾乎全部漂移過(guò)集電結(jié)，到達(dá)集電區(qū)，形成集電極電流。同時(shí)，集電區(qū)“少子”空穴和基區(qū)本身的“少子”電子，也向?qū)Ψ阶銎七\(yùn)動(dòng)，形成反向飽和電流。是由“少子”形成的電流，稱為集電結(jié)反向飽和電流。3. 晶體管的電流分配關(guān)系由圖2-14可得 (2-5) (2-6) (2-7) (2-8)2.8.3 晶體管的特性曲線及主要參數(shù)1. 晶體管的特性曲線 1

25、）輸入特性輸入特性曲線是指在集射極電壓為一定值時(shí)，輸入基極電流與輸入基射極電壓之間的關(guān)系曲線，如圖2-15a所示，即 (2-9) 2） 輸出特性晶體管輸出特性是指當(dāng)為定值時(shí)，集電極電流與集射極之間電壓的關(guān)系曲線，即 (2-10) 3）工作區(qū)域一般將輸出特性分成三個(gè)區(qū)：放大區(qū)、飽和區(qū)和截止區(qū)。(1) 放大區(qū)晶體管工作在放大區(qū)時(shí)，其發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)處于反向偏置。 (2) 飽和區(qū)晶體管工作在飽和區(qū)時(shí)，此時(shí)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小。(3) 截止區(qū)當(dāng)晶體管工作在截止區(qū)時(shí)，發(fā)射結(jié)反偏壓或正偏壓小于開(kāi)啟電壓且集電結(jié)反偏置，很小。2. 晶體管的主要參數(shù) 共發(fā)射極直流電流放大系數(shù) 共發(fā)射極交流

26、電流放大系數(shù) 1電流放大倍數(shù) 共基極直流電流放大系數(shù) 共集電極直流電流放大系數(shù) 2極間反向電流 集電極基極之間的反向飽和電流 集電極發(fā)射極之間的穿透電流 集電極最大允許電流3極限參數(shù) 集電極發(fā)射極之間反向擊穿電壓 集電極最大允許功率損耗2.9 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(JFET)2.9.1 N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管1) N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu) 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖及其符號(hào)如圖2-16所示。圖2-16a所示為N溝道JFET的結(jié)構(gòu)示意圖。FET也有三個(gè)電極，分別稱為柵極G、源極S和漏極D。兩個(gè)PN結(jié)之間的N型區(qū)域稱為N型導(dǎo)電溝道，簡(jiǎn)稱N溝道，其符號(hào)如圖2-16c所示。 圖2-16b所示為P型溝道JFET的結(jié)構(gòu)

27、示意圖，其符號(hào)如圖2-16c所示。2) N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理 (1) 對(duì)導(dǎo)電溝道和的控制作用當(dāng)時(shí)，導(dǎo)電溝道未受任何電場(chǎng)的作用，導(dǎo)電溝道最寬，當(dāng)外加時(shí)，最大；當(dāng)由零向負(fù)值增大時(shí)，在的反向偏置電壓作用下，耗盡層將加寬，導(dǎo)電溝道變窄，溝道電阻增大，外加時(shí)，將減??；當(dāng)時(shí) ，兩側(cè)的耗盡層在中間完全合攏，導(dǎo)電溝道被夾斷；相應(yīng)的柵源極之間的電壓稱為夾斷電壓。可見(jiàn)，改變的大小可以有效控制導(dǎo)電溝道電阻的大小。 (2) 對(duì)導(dǎo)電溝道和的控制作用 當(dāng)為某一固定值，且時(shí)，若則。增大，溝道中的DS之間的電位梯度將發(fā)生變化，在電場(chǎng)的作用下導(dǎo)電溝道中形成的溝道電流也增大。當(dāng)增大到，即時(shí)，靠近漏極端的耗盡層出現(xiàn)預(yù)夾斷。

28、這時(shí)增大也不會(huì)使有明顯的增大。溝道中相應(yīng)電位差用夾斷電壓表示。預(yù)夾斷處A點(diǎn)的電壓與和關(guān)系如下 (2-11)3) 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線 1. 輸出特性曲線 N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線是指當(dāng)柵源電壓一定時(shí)，F(xiàn)ET漏極電流與漏源電壓之間的關(guān)系曲線，用函數(shù)關(guān)系表示為 (2-12)JFET的輸出特性曲線也分為幾個(gè)區(qū)域，其曲線如表2-1所示。1) 可變電阻區(qū)。 2) 放大區(qū)。3) 擊穿區(qū)。 4) 截止區(qū)。 2轉(zhuǎn)移特性曲線轉(zhuǎn)移特性是指在漏源電壓為某一常數(shù)時(shí)，與之間的關(guān)系曲線，即 (2-13) 由于輸出特性和轉(zhuǎn)移特性都是用來(lái)描述FET的電壓與電流之間關(guān)系，因此，轉(zhuǎn)移特性可以直接從輸出特性上通過(guò)作圖法求

29、得。在的范圍內(nèi)，隨的增加(負(fù)數(shù)減小)近似按平方律上升，即 (2-14)2.9.2 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管 JFET的直流輸入電阻可以高達(dá)1069，為了進(jìn)一步提高FET的輸入電阻，可采用MOSFET。由于MOSFET的柵極處于絕緣狀態(tài)，其輸入電阻可以高達(dá)1015。1) N溝道增強(qiáng)型MOSFET 1. N溝道增強(qiáng)型MOSFET的結(jié)構(gòu) N溝道增強(qiáng)型MOSFET結(jié)構(gòu)的示意圖如圖2-17a所示，增強(qiáng)型MOSFET的符號(hào)如圖2-17b所示。 2. N溝道增強(qiáng)型MOSFET的工作原理 (1) 對(duì)的控制作用 a. 時(shí)，沒(méi)有N型導(dǎo)電溝道 b. 時(shí)，出現(xiàn)N溝道。 可以通過(guò)控制N型溝道的厚度，此時(shí)在的作用下將產(chǎn)生漏極電流。

30、顯然越大導(dǎo)電溝道越厚，溝道電阻值越小，通常將在作用下開(kāi)始導(dǎo)電時(shí)的稱為開(kāi)啟電壓，用表示。也正是由于這種場(chǎng)效應(yīng)管在時(shí)才形成導(dǎo)電溝道，才稱之為增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管。 (2) 對(duì)的影響 當(dāng)導(dǎo)電溝道形成，此時(shí)外加漏源電壓將產(chǎn)生漏極電流。當(dāng)較小時(shí)，隨增大而迅速增大。當(dāng)增加到時(shí)，靠近漏極端的溝道厚度為零，出現(xiàn)預(yù)夾斷。若繼續(xù)增大，使，導(dǎo)電溝道的夾斷點(diǎn)向源極方向移動(dòng)，夾斷區(qū)域向源極方向延伸，溝道電阻增大，電流趨于飽和，基本不隨的變化而變化，僅取決于。3. N溝道增強(qiáng)型MOSFET的特性曲線 N溝道增強(qiáng)型MOSFET的特性曲線也分為輸出特性和轉(zhuǎn)移特性。輸出特性同樣分為可變電阻區(qū)、放大區(qū)(飽和區(qū))、擊穿區(qū)和截止區(qū)。轉(zhuǎn)移特

31、性同樣是在的條件下，從輸出特性曲線上用作圖法求出。增強(qiáng)型MOSFET的轉(zhuǎn)移特性同樣以為參變量時(shí)，漏極電流隨柵源電壓變化的關(guān)系曲線。漏極電流的近似表達(dá)式為 (2-15)式中，是時(shí)的漏極電流。2) N溝道耗盡型MOSFET 1. N溝道耗盡型MOSFET的結(jié)構(gòu) N溝道耗盡型MOSFET的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-19a所示。耗盡型MOSFET的符號(hào)如圖2-19b所示。N溝道耗盡型MOSFET的結(jié)構(gòu)與增強(qiáng)型MOSFET結(jié)構(gòu)相似，不同之處在于N溝道耗盡型MOSFET在制造過(guò)程中在柵源之間的SiO2中注入一些離子(圖中2-19中用“”表示)，使漏源之間的導(dǎo)電溝道在時(shí)導(dǎo)電溝道就已經(jīng)存在了，這一溝道稱為初始溝道。因

32、此稱為N溝道耗盡型MOSFET。由于時(shí)就存在初始導(dǎo)電溝道，所以只要加上就能形成漏極電流。 2. N溝道耗盡型MOSFET的特性曲線N溝道耗盡型MOSFET的漏極電流可近似表示為 (2-16) 式中。是時(shí)的漏極電流。 表2-1 各種場(chǎng)效應(yīng)管特性比較結(jié) 構(gòu)工作方式符號(hào)轉(zhuǎn)移特性輸出特性結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管N溝道JFET耗盡型P溝道JFET耗盡型 MOS場(chǎng)效應(yīng)管N溝道MOS管增強(qiáng)型耗盡型P溝道MOS管增強(qiáng)型 耗盡型 2.10典型例題分析例2-1 電路如例2-1圖所示，設(shè)二極管是理想的，試判斷二極管是導(dǎo)通還是截止？并求輸出電壓UAO。 解：若要判斷二極管是導(dǎo)通還是截止，則可先假設(shè)二極管移開(kāi)，計(jì)算二極管的陽(yáng)極和陰

33、極之間的電位差。若該電位差大于零，則表明二極管可能導(dǎo)通；若該電位差小于或等于零，則二極管截止。對(duì)于例2-1圖a所示電路，移開(kāi)二極管后的電路如圖例2-1圖b所示，兩個(gè)二極管的陽(yáng)極和陰極之間的電位差分別為 故二極管D1導(dǎo)通，D2截止。由于二極管為理想二極管，所以D1做短路處理，D2做開(kāi)路處理，其等效電路如例2-1圖c所示。則輸出電壓為： 例2-2 例2-2圖所示電路中的二極管是硅管，若二極管為理想二極管，則流過(guò)二極管中的電流是多少？如果二極管正向?qū)▔航禐?.7V，則流過(guò)二極管中的電流又是多少？若U20V，且二極管正向?qū)▔航禐?.7V，則流過(guò)二極管中的電流又是多少？解：由例2-2圖a所示電路 若

34、二極管為理想二極管，二極管D承受正向電壓而導(dǎo)通，UD0V，二極管中的電流為 如果二極管正向?qū)▔航禐?.7V先判斷二極管是導(dǎo)通還是截止。假設(shè)將二極管移開(kāi)，則R2兩端的電壓為 由于硅二極管的開(kāi)啟電壓約為0.5V，故二極管截止，ID0 若U20V，且二極管正向?qū)▔航禐?.7V，則假設(shè)移開(kāi)二極管后R2兩端的電壓為由于二極管兩端電壓大于開(kāi)啟電壓，故D導(dǎo)通，二極管用恒壓源代替，其等效電路如例2-2圖b所示，恒壓源兩端電壓為UD0.7V，則二極管中的電流為例2-3 如圖2-10所示電路中，UI12V，穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓UZ6V，穩(wěn)定電流10mA，電阻R100，RL150 。求、IR和穩(wěn)壓管實(shí)際工作電流 IZ

35、；若穩(wěn)壓管最大穩(wěn)定電流=50mA，試問(wèn)UI允許波動(dòng)的范圍是多少？若VI =12V，VZ=6V,穩(wěn)壓管穩(wěn)定電流IZ10mA，最大穩(wěn)定電流=50mA，問(wèn)負(fù)載電阻RL允許變化的范圍是多少？解： 由電路可知，。 則穩(wěn)壓管的實(shí)際工作電流為 若穩(wěn)壓管最大穩(wěn)定電流IZM=50mA，而穩(wěn)定電流IZ10mA，則由電路可知 當(dāng)IZ10mA時(shí)當(dāng)IZM50mA時(shí) 故UI允許波動(dòng)的范圍是（1115）V。若VI =12V，VZ =6V,穩(wěn)壓管穩(wěn)定電流IZ10mA，最大穩(wěn)定電流=50mA，由電路可知 當(dāng)IZ10mA時(shí) 當(dāng)IZM50mA時(shí) 故RL允許變化的范圍是（120600），取其中合適的標(biāo)稱值電阻。2.11 習(xí)題及其解答

36、(供參考)一、自測(cè)題 2-1 思考題(1) PN結(jié)的伏安特性有何特點(diǎn)？答：PN結(jié)的特性為單向?qū)щ娦裕琍N結(jié)加正向偏壓時(shí)呈導(dǎo)通狀態(tài)，且正向?qū)〞r(shí)，硅管PN結(jié)上有0.7V的恒壓降，鍺管PN結(jié)上有0.2V的恒壓降；PN加反向偏壓時(shí)，呈截止?fàn)顟B(tài)。(2) 硅二極管和鍺二極管的伏安特性有何異同？答：相同之處：都是正向?qū)?、反向截止?不同之處：硅二極管正向?qū)ê銐航禐?.7V，鍺二極管為0.2V； 硅二極管正向開(kāi)啟電壓為0.5V，鍺二極管為0.1V； 硅二極管反向漏電流比鍺二極管小得多；(3) 二極管是非線性元件,它的直流電阻和交流電阻有何區(qū)別？用萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)量的二極管電阻屬于哪一種？為什么用萬(wàn)用表歐姆

37、檔的不同量程測(cè)出的二極管阻值也不同？答： 二者定義不同 直流電阻是指二極管兩端所加的直流電壓與直流電流之比，即，而且正向時(shí)，較小，反向時(shí)，較大；交流電阻是指在工作點(diǎn)Q附近的小范圍內(nèi)，電壓變化量與電流變化量之比，即。 萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)量的二極管電阻屬于直流電阻； 由于在萬(wàn)用表歐姆檔的不同量程作用下，流過(guò)二極管的直流電流大小不一樣，而二極管是非線性元件，所以，不同量程測(cè)出的二極管直流電阻也不同。(4) 什么是二極管的開(kāi)啟電壓？為什么會(huì)出現(xiàn)開(kāi)啟電壓？硅管和鍺管的開(kāi)啟電壓大約是多少？答：由二極管的伏安特性曲線可知，二極管正向電壓較小時(shí)，有一段的導(dǎo)通電流幾乎為零，該范圍稱作死區(qū)，當(dāng)二極管兩端的正向電壓增大

38、到一定值時(shí)，PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)的作用被大大削弱，電流迅速增加，二極管開(kāi)始導(dǎo)通，此時(shí)二極管所加的正向電壓稱作開(kāi)啟電壓；若外加電壓小于開(kāi)啟電壓時(shí)，外加電場(chǎng)強(qiáng)度還不足以克服PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)的作用，還不足以使載流子運(yùn)動(dòng)，從而形成不了電流，僅當(dāng)外加電壓大于開(kāi)啟電壓時(shí)二極管才開(kāi)始導(dǎo)通。 硅二極管開(kāi)啟電壓為0.5V，鍺二極管為0.1V；(5) 為什么穩(wěn)壓管的動(dòng)態(tài)電阻越小穩(wěn)壓效果越好？答：穩(wěn)壓管的動(dòng)態(tài)電阻越小，電流波動(dòng)引起的電壓波動(dòng)幅度就越小，穩(wěn)壓效果就越好。(6) 單色發(fā)光二極管的兩個(gè)引腳不一樣長(zhǎng)時(shí)，長(zhǎng)腳是發(fā)光二極管的陽(yáng)極還是短腳是陽(yáng)極？答：長(zhǎng)腳為陽(yáng)極。(7) 在物理結(jié)構(gòu)上晶體管由兩個(gè)背靠背的PN結(jié)組成，且基區(qū)很薄，

39、那么晶體管與兩只對(duì)接的二極管有什么區(qū)別？晶體管的發(fā)射極和集電極是否可以調(diào)換使用？為什么？答：將兩個(gè)二極管背靠背地連接在一起是不能構(gòu)成一個(gè)晶體管的。因?yàn)楦鶕?jù)晶體管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)條件，基區(qū)很薄，只能是幾個(gè)微米，若將兩個(gè)二極管背靠背連接在一起，其基區(qū)太厚，即使是發(fā)射區(qū)能向基區(qū)發(fā)射電子，到基區(qū)后也都會(huì)被基區(qū)中大量的空穴復(fù)合掉，根本不可能有載流子繼續(xù)擴(kuò)散到集電區(qū)，所以這樣的“晶體管”是不會(huì)有電流放大作用的。集電極和發(fā)射極對(duì)調(diào)使用，晶體管不會(huì)損壞，但是其電流放大能力大大降低。因?yàn)榧姌O和發(fā)射極的雜質(zhì)濃度差異很大，且結(jié)面積也不同。(8) 場(chǎng)效應(yīng)管的性能與晶體管相比有哪些特點(diǎn)？答：1場(chǎng)效應(yīng)管的源極s、柵極g、漏極

40、d分別對(duì)應(yīng)于晶體管的發(fā)射極e、基極b、集電極c，它們的作用相似。2場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制電流器件，由vGS控制iD，其放大系數(shù)gm一般較小，因此場(chǎng)效應(yīng)管的放大能力較差；晶體管是電流控制電流器件，由iB（或iE）控制iC。3場(chǎng)效應(yīng)管柵極幾乎不取電流（ig0）；而晶體管工作時(shí)基極總要吸取一定的電流。因此場(chǎng)效應(yīng)管的輸入電阻比晶體管的輸入電阻高。4 場(chǎng)效應(yīng)管只有多子參與導(dǎo)電；晶體管有多子和少子兩種載流子參與導(dǎo)電，而少子濃度受溫度、輻射等因素影響較大，因而場(chǎng)效應(yīng)管比晶體管的溫度穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)。在環(huán)境條件（溫度等）變化很大的情況下應(yīng)選用場(chǎng)效應(yīng)管。5 場(chǎng)效應(yīng)管在源極與襯底不連在一起時(shí)，源極和漏極可以互換

41、使用，且特性變化不大；而晶體管的集電極與發(fā)射極互換使用時(shí)，其特性差異很大。 6 場(chǎng)效應(yīng)管的噪聲系數(shù)很小，在低噪聲放大電路的輸入級(jí)及要求信噪比較高的電路中要選用場(chǎng)效應(yīng)管。7 場(chǎng)效應(yīng)管和晶體管均可組成各種放大電路和開(kāi)路電路，但由于前者制造工藝簡(jiǎn)單，且具有耗電少，熱穩(wěn)定性好，工作電源電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛用于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中。2-2 選擇題 (1) P型半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子是   B ，N型半導(dǎo)體中多數(shù)載流子是   A   。 A電子    B空穴    

42、 C正離子   D負(fù)離子 (2) 雜質(zhì)半導(dǎo)體中少數(shù)載流子的濃度    C 本征半導(dǎo)體中載流子濃度。A高于   B等于     C低于 (3) 常溫下，當(dāng)溫度升高時(shí)，雜質(zhì)半導(dǎo)體中   C 濃度明顯增加。A載流子   B多數(shù)載流子     C少數(shù)載流子(4) 硅二極管的正向?qū)▔航当孺N二極管   A   ，反向飽和電流比鍺二極管   B 。A

43、大       B小    C相等(5) 溫度升高時(shí)，二極管在正向電流不變的情況下的正向電壓   B   ，反向電流  A   。A增大    B減小    C不變(6) 工作在放大狀態(tài)的晶體管，流入發(fā)射結(jié)的是   A   電流，流過(guò)集電結(jié)的是    B 電流。A擴(kuò)散     &

44、#160;    B漂移(7) 當(dāng)晶體管工作在放大區(qū)時(shí)，各極電位關(guān)系為： PNP管的   B    B  ，NPN管的   A     A  ；工作在飽和區(qū)時(shí)   B  ；工作在截止區(qū)時(shí)，若忽略ICBO和ICEO，則   C  0，   C  0。 A(8) 晶體管通過(guò)改變   A   來(lái)控制   C

45、60; ；場(chǎng)效應(yīng)管通過(guò)改變   B   來(lái)控制   D  。A基極電流    B柵-源電壓   C集電極電流 D漏極電流    E電壓      F電流(9) 晶體管電流由   B   形成，而場(chǎng)效應(yīng)管的電流由    A 形成，因此晶體管電流受溫度的影響比場(chǎng)效應(yīng)管   C   。A一種載流子  &#

46、160; B兩種載流子     C大     D小 (10) 用萬(wàn)用表測(cè)得PNP晶體管三個(gè)電極的電位分別是UC=6V，UB=0.7V，UE=1V則晶體管工作在 C狀態(tài)。A、 放大 B、截止 C、飽和 D、損壞(11) 在放大電路中，場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)工作在漏極特性的 CE 區(qū)域？ A. 可變電阻區(qū) B. 截止區(qū) C. 飽和區(qū) D. 擊穿區(qū) E. 放大區(qū)(12) 某晶體管各電極電位分別有U1=8V，U2=3V，U3=3.7V，則該管工作在 C ，該晶體管是 F 型晶體管？A飽和區(qū) B截止區(qū) C放大區(qū) D擊穿區(qū) E. PNP

47、F. NPN (13) 晶體管參數(shù)為PCM=800 mW, ICM=100 mA, UBR(CEO)=30V, 在下列幾種情況中 D 屬于正常工作。AUCE=25V，IC=180 mA BUCE=20V，IC=110 mA CUCE=40V，IC=90 mA DUCE=15V，IC= 30 mA (14) 場(chǎng)效應(yīng)管是一種 B 器件，晶體管是一種 C 器件。A.電壓控制 雙極型 B.電壓控制 單極型 C.電流控制 雙極型 D.電流控制 單極型2-3 填空題(1) 非本征半導(dǎo)體中載流子的運(yùn)動(dòng)形式有兩種：  擴(kuò)散 運(yùn)動(dòng)與  漂移 運(yùn)動(dòng)。(2) 本征半導(dǎo)體中摻入

48、五價(jià)元素，成為 N  型半導(dǎo)體；本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)元素，成為  P  型半導(dǎo)體；(3) 非本征半導(dǎo)體中載流子濃度差越大，擴(kuò)散電流越  大 。(4) 空間電荷區(qū)形成后，流過(guò)PN結(jié)的電流有兩種：多數(shù)載流子形成的  擴(kuò)散 電流和少數(shù)載流子形成的  漂移 電流。(5) 當(dāng)PN結(jié)外加正向偏置電壓時(shí)，耗盡區(qū)變  窄 ，形成  擴(kuò)散 電流；而當(dāng)外加反向偏置電壓時(shí)，耗盡區(qū)變  寬 ，形成  漂移 電流且電流極小。(6) PN結(jié)的反向擊穿又叫    電 擊穿，分為

49、0;  齊納 擊穿和   雪崩   擊穿。(7) 晶體管放大電路的性能指標(biāo)分析，主要采用 微變 等效電路分析法。(8) 場(chǎng)效應(yīng)管輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域是 可變電阻區(qū) 、 放大區(qū) 和 截止區(qū) 。(9) FET與BJT相比，F(xiàn)ET的輸入電阻 很大 ，熱穩(wěn)定性 更好 。(10) 在正常工作狀態(tài)下，場(chǎng)效應(yīng)管 柵 極無(wú)電流。(11) 在放大電路中，場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)工作在飽和區(qū)(截止區(qū)，飽和區(qū)，可變電阻區(qū))。(12) 共發(fā)射極放大電路中，輸入信號(hào)從晶體管的 基極 注入，從晶體管的 集電極 輸出；共集電極放大電路中，輸入信號(hào)從晶體管的 基極 注入，從晶體管的 發(fā)射

50、極 輸出。(13) 共源極放大電路中，輸入信號(hào)從場(chǎng)效應(yīng)管的 柵極 注入，從場(chǎng)效應(yīng)管的 漏極 輸出；共漏極放大電路中，輸入信號(hào)從場(chǎng)效應(yīng)管的 柵極 注入，從場(chǎng)效應(yīng)管的 源極 輸出.二、習(xí)題 2-4 試判斷圖2-56中二極管是導(dǎo)通還是截止，并求(設(shè)二極管為理想器件)。解：二極管的導(dǎo)通與截止判斷，可采用反證法來(lái)進(jìn)行，即：先假設(shè)二極管處于反偏截止?fàn)顟B(tài)，則a) 圖所示的環(huán)路中無(wú)電流，若取O點(diǎn)為參考零電位，那么A點(diǎn)電位為，二極管的正向端（P區(qū)）電位為，所以二極管正偏，這與假設(shè)矛盾，所以假設(shè)不成立，二極管應(yīng)處于正偏導(dǎo)通的狀態(tài)，且；b) 二極管處于反偏截止?fàn)顟B(tài)，且；c) 根據(jù)優(yōu)先導(dǎo)通原則，即當(dāng)多個(gè)二極管共陰或共

51、陽(yáng)連接時(shí)，陽(yáng)極和陰極之間電位差大的二極管優(yōu)先導(dǎo)通。有D1導(dǎo)通、D2截止，；d) D1、D2均截止， 2-5 電路如圖2-57所示，二極管是理想的，V：1） 畫出該電路的傳輸特性；2） 畫出輸出電壓波形。解：理想二極管的傳輸特性為：當(dāng)時(shí)，右邊的二極管導(dǎo)通，；當(dāng)時(shí)，左邊的二極管導(dǎo)通，；當(dāng)時(shí)，兩個(gè)二極管都截止，。故其電壓傳輸特性如題2-5圖答案所示。 分析討論： （）； （） 當(dāng)時(shí)，達(dá)到正向最值； （） 當(dāng)時(shí)，達(dá)到負(fù)向最值；畫出輸出電壓波形如下：2-6 如圖2-58所示，求出下列幾種情況下的輸出電壓Uo(設(shè)二極管為理想器件)。（1） ；（2） 、；（3）。解：由優(yōu)先導(dǎo)通的原則，有：（1）D1、D2都導(dǎo)通，則 ；（2）D1截止、D2導(dǎo)通，則；（3）D1、D2都導(dǎo)通，則；2-7 在圖2-59所示的各限幅電路中，設(shè)二極管為理想器件，已知V，試畫出輸出電壓波形。解：（a）當(dāng)時(shí)，二極管截止，；當(dāng)時(shí)，二極管導(dǎo)通，。 （b）當(dāng)時(shí)，二極管截止， ；當(dāng)時(shí)，二極管導(dǎo)通，。 （