電工電子技術(shù)(林平勇)電子教案第10章

1、第10章 電子電路中常用的器件電電子子技技術(shù)術(shù)模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)（第（第1013章）章）數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)（第（第1418章）章）實(shí)踐環(huán)節(jié)實(shí)踐環(huán)節(jié)邏輯門電路邏輯門電路組合邏輯電路組合邏輯電路觸發(fā)器及其應(yīng)用（時(shí)序邏觸發(fā)器及其應(yīng)用（時(shí)序邏輯控制）輯控制）常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件基本放大電路基本放大電路集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源&第10章 電子電路中常用的器件電子電路中常用的器件電子電路中常用的器件&第10章 電子電路中常用的器件10.1 半導(dǎo)體的半導(dǎo)體的基本知識(shí)基本知識(shí)&第10章 電子電路中常用的器件導(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

2、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)， 例如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等例如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等半導(dǎo)體的特點(diǎn)半導(dǎo)體的特點(diǎn)當(dāng)受外界熱和光的作用時(shí)，它的導(dǎo)電能力明顯變化。當(dāng)受外界熱和光的作用時(shí)，它的導(dǎo)電能力明顯變化。往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會(huì)使它的導(dǎo)電能力往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會(huì)使它的導(dǎo)電能力明顯改變。明顯改變。&第10章 電子電路中常用的器件1. 本征半導(dǎo)體本

3、征半導(dǎo)體GeSi本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理純凈的半導(dǎo)體純凈的半導(dǎo)體。如：硅和鍺如：硅和鍺1）四價(jià)元素）四價(jià)元素在原子最在原子最外層軌道上有四個(gè)電子。外層軌道上有四個(gè)電子。2）共價(jià)鍵）共價(jià)鍵相相鄰原子共有電子對(duì)鄰原子共有電子對(duì)+4+4+4+4共價(jià)鍵共用電子對(duì)共價(jià)鍵共用電子對(duì)+4表示除去價(jià)電子后的原子表示除去價(jià)電子后的原子&第10章 電子電路中常用的器件共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子被緊緊束縛在共價(jià)共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子被緊緊束縛在共價(jià)鍵中，常溫下束縛電子很難脫離共價(jià)鍵成為鍵中，常溫下束縛電子很難脫離共價(jià)鍵成為自由電子自由電子，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，所以本征半

4、導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。少，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。形成共價(jià)鍵后，每個(gè)原子的最外層電形成共價(jià)鍵后，每個(gè)原子的最外層電子是八個(gè)，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。子是八個(gè)，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&第10章 電子電路中常用的器件3）在絕對(duì)）在絕對(duì)0度和沒(méi)有度和沒(méi)有外界激發(fā)時(shí)外界激發(fā)時(shí),價(jià)電子完全價(jià)電子完全被共價(jià)鍵束縛著，本征被共價(jià)鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒(méi)有可以運(yùn)動(dòng)半導(dǎo)體中沒(méi)有可以運(yùn)動(dòng)的帶電粒子（即的帶電粒子（即載流子載流子），它的導(dǎo)電能力為），它的導(dǎo)電能力為0，相當(dāng)于絕緣體。，相當(dāng)于絕緣體。+4+4+4+44）在

5、熱或光激發(fā)）在熱或光激發(fā)下，使一些價(jià)電子獲下，使一些價(jià)電子獲得足夠的能量而脫離得足夠的能量而脫離共價(jià)鍵的束縛，成為共價(jià)鍵的束縛，成為自由電子自由電子，同時(shí)共價(jià)，同時(shí)共價(jià)鍵上留下一個(gè)空位，鍵上留下一個(gè)空位，稱為稱為空穴空穴。+4+4+4+4空空穴穴束縛束縛電子電子自由自由電子電子&第10章 電子電路中常用的器件在其它力的作用下（例在其它力的作用下（例如電場(chǎng)力），空穴吸引如電場(chǎng)力），空穴吸引臨近的電子來(lái)填補(bǔ)，這臨近的電子來(lái)填補(bǔ)，這樣的結(jié)果相當(dāng)于空穴的樣的結(jié)果相當(dāng)于空穴的遷移，而空穴的遷移相遷移，而空穴的遷移相當(dāng)于正電荷的移動(dòng)，因當(dāng)于正電荷的移動(dòng)，因此可以認(rèn)為空穴也是載此可以認(rèn)為空穴也是載流子。流子

6、。+4+4+4+45）自由電子和空穴的運(yùn)動(dòng)形成電流）自由電子和空穴的運(yùn)動(dòng)形成電流因熱激發(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是同時(shí)因熱激發(fā)而出現(xiàn)的自由電子和空穴是同時(shí)成對(duì)出現(xiàn)的，稱為成對(duì)出現(xiàn)的，稱為電子空穴對(duì)電子空穴對(duì)。&第10章 電子電路中常用的器件兩種載流子兩種載流子電子電子( (自由電子自由電子) )空穴空穴兩種載流子的運(yùn)動(dòng)兩種載流子的運(yùn)動(dòng)自由電子自由電子( (在共價(jià)鍵以外在共價(jià)鍵以外) )的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)空穴空穴( (在共價(jià)鍵以內(nèi)在共價(jià)鍵以內(nèi)) )的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)IIPINI = IP + IN+ 電子和空穴兩種電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電載流子參與導(dǎo)電 在外電場(chǎng)的在外電場(chǎng)的作用下，自由電作用下，自由電子逆

7、著電場(chǎng)方向子逆著電場(chǎng)方向定向運(yùn)動(dòng)形成定向運(yùn)動(dòng)形成電電子電流子電流IN ?？昭?。空穴順著電場(chǎng)方向移順著電場(chǎng)方向移動(dòng)，形成動(dòng)，形成空穴電空穴電流流IP 。&第10章 電子電路中常用的器件 自由電子和空穴在運(yùn)動(dòng)中相遇重新結(jié)合自由電子和空穴在運(yùn)動(dòng)中相遇重新結(jié)合成對(duì)消失的過(guò)程。成對(duì)消失的過(guò)程。自由電子和空穴在電場(chǎng)作用下的定向運(yùn)動(dòng)。自由電子和空穴在電場(chǎng)作用下的定向運(yùn)動(dòng)。 在室溫或光照下價(jià)電子獲得足夠能量擺在室溫或光照下價(jià)電子獲得足夠能量擺脫共價(jià)鍵的束縛成為自由電子，并在共價(jià)鍵脫共價(jià)鍵的束縛成為自由電子，并在共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位中留下一個(gè)空位( (空穴空穴) )的過(guò)程。的過(guò)程。&第10章 電子電路中常用的器

8、件&第10章 電子電路中常用的器件&第10章 電子電路中常用的器件 結(jié)論結(jié)論:.本征半導(dǎo)體中電子空穴成對(duì)出現(xiàn)本征半導(dǎo)體中電子空穴成對(duì)出現(xiàn), 且數(shù)量少；且數(shù)量少； . 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； . 本征半導(dǎo)體導(dǎo)電能力弱，并與溫度、光照等外本征半導(dǎo)體導(dǎo)電能力弱，并與溫度、光照等外 界條件有關(guān)界條件有關(guān)。 本征半導(dǎo)體中由于載流子數(shù)量極少，導(dǎo)電能力本征半導(dǎo)體中由于載流子數(shù)量極少，導(dǎo)電能力很弱。如果有控制、有選擇地?fù)饺牒苋?。如果有控制、有選擇地?fù)饺氲挠杏玫挠杏茫撤N元素），將使其導(dǎo)電能力大大增強(qiáng)，成為具（某種元素），將使其導(dǎo)電能力大大增強(qiáng)，成為具有

9、特定導(dǎo)電性能的有特定導(dǎo)電性能的。&第10章 電子電路中常用的器件（1）N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在硅或鍺的晶體中摻入五價(jià)元在硅或鍺的晶體中摻入五價(jià)元 素素。N 型型磷原子磷原子自由電子自由電子電子為電子為多多數(shù)載流數(shù)載流子子空穴為空穴為少少數(shù)載流數(shù)載流子子載流子數(shù)載流子數(shù) 電子數(shù)電子數(shù)+5+4+4+4+4+4正離子正離子多數(shù)載多數(shù)載流子流子少數(shù)載少數(shù)載流子流子N 型半導(dǎo)體的簡(jiǎn)化圖示型半導(dǎo)體的簡(jiǎn)化圖示&第10章 電子電路中常用的器件P 型型硼原子硼原子空穴空穴空穴空穴 多子多子電子電子 少子少子載流子數(shù)載流子數(shù) 空穴數(shù)空穴數(shù)（2）P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在硅或鍺的晶體中摻入三價(jià)元在硅或鍺的晶體中摻入三價(jià)元

10、 素素。+4+4+4+4+4+3P型半導(dǎo)體的簡(jiǎn)化圖示型半導(dǎo)體的簡(jiǎn)化圖示多數(shù)載多數(shù)載流子流子少數(shù)載少數(shù)載流子流子負(fù)離子負(fù)離子&第10章 電子電路中常用的器件 結(jié)論結(jié)論:.雜質(zhì)半導(dǎo)體中兩種載流子濃度不同，分為多數(shù)雜質(zhì)半導(dǎo)體中兩種載流子濃度不同，分為多數(shù)載流子和少數(shù)載流子（簡(jiǎn)稱多子、少子）載流子和少數(shù)載流子（簡(jiǎn)稱多子、少子） . 雜質(zhì)半導(dǎo)體中多數(shù)載流子的數(shù)量取決于參雜濃雜質(zhì)半導(dǎo)體中多數(shù)載流子的數(shù)量取決于參雜濃度，少數(shù)載流子的數(shù)量主要取決于溫度。度，少數(shù)載流子的數(shù)量主要取決于溫度。. 雜質(zhì)半導(dǎo)體中起導(dǎo)電作用的主要是多子。雜質(zhì)半導(dǎo)體中起導(dǎo)電作用的主要是多子。. N型半導(dǎo)體中電子是多子，空穴是少子。型半導(dǎo)

11、體中電子是多子，空穴是少子。 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。&第10章 電子電路中常用的器件10.2 PN PN結(jié)結(jié)&第10章 電子電路中常用的器件（一）載流子的濃度差引起多子的擴(kuò)散（一）載流子的濃度差引起多子的擴(kuò)散（二）（二） 復(fù)合使交界面形成空間電荷區(qū)復(fù)合使交界面形成空間電荷區(qū)( (耗盡層耗盡層) )無(wú)載流子、無(wú)載流子、 阻止擴(kuò)散進(jìn)行、阻止擴(kuò)散進(jìn)行、利于少子的漂移。利于少子的漂移。（三）擴(kuò)散和漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡（形成（三）擴(kuò)散和漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡（形成PN結(jié)）結(jié)）擴(kuò)散電流擴(kuò)散電流 等于漂移電流，等于漂移電流， 總電流總電流 I = 0。內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)由濃度

12、差引起的載流子運(yùn)動(dòng)。由濃度差引起的載流子運(yùn)動(dòng)。載流子在電場(chǎng)力作用下引起的運(yùn)動(dòng)。載流子在電場(chǎng)力作用下引起的運(yùn)動(dòng)。P區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)&第10章 電子電路中常用的器件&第10章 電子電路中常用的器件 歸納歸納:.空間電荷區(qū)中沒(méi)有載流子。空間電荷區(qū)中沒(méi)有載流子。 . 空間電荷區(qū)中內(nèi)電場(chǎng)阻礙多子（空間電荷區(qū)中內(nèi)電場(chǎng)阻礙多子（P中的空穴，中的空穴，N中的電子）的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。中的電子）的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。. 空間電荷區(qū)中內(nèi)電場(chǎng)推動(dòng)少子（空間電荷區(qū)中內(nèi)電場(chǎng)推動(dòng)少子（P中的電子，中的電子，N中的空穴）的漂移運(yùn)動(dòng)。中的空穴）的漂移運(yùn)動(dòng)。. P中的電子和中的電子和N中的空穴（都是少子）數(shù)量有限，中的空穴（都是少子）數(shù)量有限，因此由

13、它們形成的漂移電流很小。因此由它們形成的漂移電流很小。&第10章 電子電路中常用的器件（一）加正向電壓（一）加正向電壓( (正向偏置正向偏置) )導(dǎo)通導(dǎo)通P 區(qū)區(qū)N 區(qū)區(qū)內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)+ UR外電場(chǎng)外電場(chǎng)外電場(chǎng)使多子向外電場(chǎng)使多子向 PN 結(jié)移動(dòng)結(jié)移動(dòng),中和部分離子中和部分離子使空間電荷區(qū)變窄。使空間電荷區(qū)變窄。 I限流電阻限流電阻擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)形成正向電流擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)形成正向電流 I 。I = I多子多子 I少子少子 I多子多子（二）加反向電壓（二）加反向電壓( (反向偏置反向偏置) )截止截止P 區(qū)區(qū)N 區(qū)區(qū) +UR內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)外電場(chǎng)外電場(chǎng)使多子背離外電場(chǎng)使多子背離 PN 結(jié)移動(dòng)，結(jié)移動(dòng)

14、， 空間電荷區(qū)變寬?？臻g電荷區(qū)變寬。IPN 結(jié)的單向?qū)щ娦裕赫珜?dǎo)通，呈小電阻，電流較大結(jié)的單向?qū)щ娦裕赫珜?dǎo)通，呈小電阻，電流較大; 反偏截止，電阻很大，電流近似為零。反偏截止，電阻很大，電流近似為零。漂移運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)形成反向電流漂移運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)形成反向電流 II = I少子少子 0&第10章 電子電路中常用的器件&第10章 電子電路中常用的器件&第10章 電子電路中常用的器件 PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?.正向特性：外電場(chǎng)削弱內(nèi)電場(chǎng)，正向特性：外電場(chǎng)削弱內(nèi)電場(chǎng)，PN結(jié)電阻小，結(jié)電阻小，電流大，導(dǎo)通；電流大，導(dǎo)通；I的大小與外加電壓有關(guān)。的大小與外加電壓有關(guān)。. 反向特性：外電場(chǎng)增強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)，反

15、向特性：外電場(chǎng)增強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)，PN結(jié)電阻大，結(jié)電阻大，反向電流很小，截止；反向電流很小，截止；I反的大小與少子的數(shù)量有關(guān)，與溫度有關(guān)。反的大小與少子的數(shù)量有關(guān)，與溫度有關(guān)。&第10章 電子電路中常用的器件10.3 二極管二極管&第10章 電子電路中常用的器件構(gòu)成：構(gòu)成： PN結(jié)結(jié) + 引線引線 + 管殼管殼 = 二極管二極管 (Diode)符號(hào)：符號(hào)：分類：分類：按材料分按材料分硅二極管硅二極管鍺二極管鍺二極管按結(jié)構(gòu)分按結(jié)構(gòu)分點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型面接觸型面接觸型點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型正極正極引線引線觸絲觸絲N型鍺片型鍺片外殼外殼負(fù)極負(fù)極引線引線負(fù)極引線負(fù)極引線 面接觸型面接觸型N型鍺型鍺PN結(jié)結(jié) 正極引線正

16、極引線鋁合金鋁合金小球小球底座底座金銻金銻合金合金平面型平面型正極正極引線引線負(fù)極負(fù)極引線引線集成電路中平面型集成電路中平面型pNP型支持襯底型支持襯底&第10章 電子電路中常用的器件OuD /ViD /mA正向特性正向特性Uth死區(qū)死區(qū)電壓電壓iD = 0Uth = 0.5 V 0.2 V(硅管硅管)(鍺管鍺管)U UthiD 急劇上升急劇上升0 U Uth 反向特性反向特性U (BR)反向擊穿反向擊穿U（BR) U 0 iD 0.1 A(硅硅) 幾十幾十 A (鍺鍺)U U（BR）反向電流急劇增大反向電流急劇增大(反向擊穿反向擊穿)擊穿擊穿電壓電壓&第10章 電子電路中常用的器件反向擊穿類

17、型：反向擊穿類型：電擊穿電擊穿熱擊穿熱擊穿反向擊穿原因反向擊穿原因： 齊納擊穿齊納擊穿： 反向電場(chǎng)太強(qiáng)，將電子強(qiáng)行拉出共價(jià)鍵。反向電場(chǎng)太強(qiáng)，將電子強(qiáng)行拉出共價(jià)鍵。雪崩擊穿：雪崩擊穿：反向電場(chǎng)使電子加速，動(dòng)能增大，撞擊反向電場(chǎng)使電子加速，動(dòng)能增大，撞擊使自由電子數(shù)突增。使自由電子數(shù)突增。 PN結(jié)未損壞，斷電即恢復(fù)。結(jié)未損壞，斷電即恢復(fù)。 PN結(jié)燒毀。結(jié)燒毀。&第10章 電子電路中常用的器件1. IOM 最大整流電流最大整流電流（二極管長(zhǎng)期使用時(shí)，允許流過(guò)二二極管長(zhǎng)期使用時(shí)，允許流過(guò)二極管的最大正向平均電流。極管的最大正向平均電流。）2. URM 最大反向電壓最大反向電壓 （二極管正常工作時(shí)允許承

18、受的最二極管正常工作時(shí)允許承受的最大反向工作電壓大反向工作電壓。手冊(cè)上給出的最高反向工作電壓。手冊(cè)上給出的最高反向工作電壓URM一般是一般是UBR的一半。的一半。）3. IRM 最大反向電流最大反向電流（二極管加最大反向電壓時(shí)的電流，二極管加最大反向電壓時(shí)的電流，越小單向?qū)щ娦栽胶迷叫蜗驅(qū)щ娦栽胶茫┮?、理想二極管一、理想二極管特性特性u(píng)DiD符號(hào)及符號(hào)及等效模型等效模型SS正偏導(dǎo)通，正偏導(dǎo)通，uD= 0 ; 反偏截止，反偏截止， iD= 0&第10章 電子電路中常用的器件二、實(shí)際二極管二、實(shí)際二極管uDiD例例 硅二極管，硅二極管，R = 2 k ，求出，求出 VDD = 2 V 時(shí)時(shí) IO

19、 和和 UO 的值。（忽略二極管正的向工作電壓）的值。（忽略二極管正的向工作電壓）UOVDDIOR解：解： VDD = 2 V IO = VDD / R = 2 / 2 = 1 (mA)UO = VDD = 2 VUOVDDIOR硅管硅管 0.6-0.7 V鍺管鍺管 0.2-0.3 V二極管正的二極管正的向工作電壓向工作電壓&第10章 電子電路中常用的器件例例 二極管構(gòu)成二極管構(gòu)成“門門”電路，設(shè)電路，設(shè) D1、D2 均為理均為理想二極管，當(dāng)輸入電壓想二極管，當(dāng)輸入電壓 UA、UB 為低電壓為低電壓 0 V 和高和高電壓的不同組合時(shí)，求輸出電壓電壓的不同組合時(shí)，求輸出電壓 UF 的值。的值。0

20、 V正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通0 V0 V 5 V正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通反偏反偏截止截止0 V5 V 0 V反偏反偏截止截止正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通0 V5 V 5 V正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通5 VFR3 k 12 VD1D2BAUAUBUFR3 k 12 VVDDD1D2BAF輸入電壓輸入電壓理想二極管理想二極管輸出輸出電壓電壓UAUBD1D20 V 0 V正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通0 V0 V 5 V正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通反偏反偏截止截止0 V5 V 0 V反偏反偏截止截止正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通0 V5 V6V正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通反偏反偏截止截止5 V&第10章 電子電路中常用的器件&第10章 電子

21、電路中常用的器件課本課本P155第第10.5題題第10章 電子電路中常用的器件課本課本P155第第10.6題題第10章 電子電路中常用的器件課本課本P155第第10.7題（設(shè)二極管為理想二極管）題（設(shè)二極管為理想二極管）第10章 電子電路中常用的器件10.4 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管第10章 電子電路中常用的器件 穩(wěn)壓管是一種特殊的面接觸穩(wěn)壓管是一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管。型半導(dǎo)體硅二極管。I/mAUZ /VOUZIZIZM+ 正向正向 +反向反向 UZ IZ符號(hào)符號(hào)工作條件：工作條件：反向擊穿反向擊穿&第10章 電子電路中常用的器件1. 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓 UZ 穩(wěn)壓二極管在正常工作時(shí)管子兩

22、端的電壓。穩(wěn)壓二極管在正常工作時(shí)管子兩端的電壓。2. 穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流 IZ 穩(wěn)壓二極管在正常工作時(shí)的電流。穩(wěn)壓二極管在正常工作時(shí)的電流。3. 最大工作電流最大工作電流 IZM 穩(wěn)壓二極管允許通過(guò)的最大反向電流。穩(wěn)壓二極管允許通過(guò)的最大反向電流。4. 動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻 rZrZ = UZ / IZ 電壓變化量與電流變化量的比值，越小穩(wěn)壓效果越好。電壓變化量與電流變化量的比值，越小穩(wěn)壓效果越好。P ZM = UZ IZM5. 最大允許耗散功率最大允許耗散功率 PZM 穩(wěn)壓二極管不至于發(fā)生熱擊穿而損壞的穩(wěn)壓二極管不至于發(fā)生熱擊穿而損壞的 最大功率損耗。最大功率損耗。&第10章 電子電路中常用的器件

23、 穩(wěn)壓二極管在工穩(wěn)壓二極管在工作時(shí)應(yīng)反接，并作時(shí)應(yīng)反接，并串入一只電阻。串入一只電阻。電阻的作用一是起電阻的作用一是起限流限流作用，以保護(hù)穩(wěn)壓管；作用，以保護(hù)穩(wěn)壓管；其次是當(dāng)輸入電壓或負(fù)載電流變化時(shí)，通過(guò)該其次是當(dāng)輸入電壓或負(fù)載電流變化時(shí)，通過(guò)該電阻上電壓降的變化，變化的量由電阻上電壓降的變化，變化的量由R R承擔(dān)，從承擔(dān)，從而起到穩(wěn)壓作用。而起到穩(wěn)壓作用。UO VDZRRL+&第10章 電子電路中常用的器件例例 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管DZ1穩(wěn)定電壓為穩(wěn)定電壓為6V，DZ2穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓為為8V，正向壓降都為，正向壓降都為0.5V，問(wèn)下圖中，問(wèn)下圖中UO電壓值（圖電壓值（圖中上方為中上方為DZ

24、1，下方位，下方位DZ2）。）。20V20V20VUOUOUO&第10章 電子電路中常用的器件課本課本P155第第10.9題題&第10章 電子電路中常用的器件10.5 發(fā)光二極管發(fā)光二極管第10章 電子電路中常用的器件一、發(fā)光二極管一、發(fā)光二極管 LED ( (Light Emitting Diode) )工作條件：工作條件：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： 普通普通不可見光：不可見光：紅外光紅外光，點(diǎn)陣，點(diǎn)陣 LED符號(hào)符號(hào)七段七段 LED&第10章 電子電

25、路中常用的器件&第10章 電子電路中常用的器件每字段是一只每字段是一只發(fā)光二極管發(fā)光二極管 低電平驅(qū)動(dòng)低電平驅(qū)動(dòng)二、數(shù)碼管二、數(shù)碼管1. 共陽(yáng)極共陽(yáng)極abcdefg 高電平驅(qū)動(dòng)高電平驅(qū)動(dòng)2. 共陰極共陰極abcdefgaebcfgdcomcom&第10章 電子電路中常用的器件&第10章 電子電路中常用的器件&第10章 電子電路中常用的器件10.6 晶體管晶體管第10章 電子電路中常用的器件晶體管（晶體管（三極管三極管）是最重要的一種半導(dǎo)體器件。）是最重要的一種半導(dǎo)體器件。部分三極管的外型部分三極管的外型&第10章 電子電路中常用的器件三層半導(dǎo)體材料構(gòu)成三層半導(dǎo)體材料構(gòu)成NPN型、型、PNP型型

26、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ECB各區(qū)主要作用及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：各區(qū)主要作用及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：發(fā)射區(qū)：發(fā)射區(qū)：作用：作用：發(fā)射載流子發(fā)射載流子 特點(diǎn)：特點(diǎn)：摻雜濃度高摻雜濃度高基區(qū)：基區(qū)：作用：作用：傳輸載流子傳輸載流子 特點(diǎn)：特點(diǎn)：薄、摻雜濃度低薄、摻雜濃度低集電區(qū)：集電區(qū)：作用：作用：接收載流子接收載流子 特點(diǎn)：特點(diǎn)：面積大面積大&第10章 電子電路中常用的器件PPNEBC按材料分：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

27、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 WECBPNP 型型二、類型二、類型&第10章 電子電路中常用的器件一、晶體管放大的條件一、晶體管放大的條件1.內(nèi)部條件內(nèi)部條件發(fā)射區(qū)摻雜濃度高發(fā)射區(qū)摻雜濃度高基區(qū)薄且摻雜濃度低基區(qū)薄且摻雜濃度低集電區(qū)面積大集電區(qū)面積大2.外部條件外部條件發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏二、晶體管的電流分二、晶體管的電流分 配和放大作用配和放大作用實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)電路mAmAICECIBIERBEBCEB3DG6 A &第10章 電子電路中常用的器件mAmAICECIBIERBEBCEB3DG6 A1.測(cè)量結(jié)果測(cè)量結(jié)果IB

28、/mA00.010.020.030.040.05IC/mA 0.0010.501.001.602.202.90IE/mA 0.0010.511.021.632.242.95IC/ IB5050535558IC/ IB50606070(1)BCEIII 符合符合KCL定律定律(2) IC和和IE比比IB大得多大得多(3) IB 很小的變化可以引起很小的變化可以引起 IC很大的變化。很大的變化。 即：即：&第10章 電子電路中常用的器件2.晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(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 CE多數(shù)

29、向多數(shù)向 BC 結(jié)方向擴(kuò)散形成結(jié)方向擴(kuò)散形成 ICE。IE少數(shù)與空穴復(fù)合，形成少數(shù)與空穴復(fù)合，形成 IBE 。I BE基區(qū)空基區(qū)空穴來(lái)源穴來(lái)源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 CBOIBIBE = IB + ICBO即：即：IB = IBE ICBO (3) 集電區(qū)收集擴(kuò)散過(guò)來(lái)的載流子形成集電極電流集電區(qū)收集擴(kuò)散過(guò)來(lái)的載流子形成集電極電流 ICICI C = ICE + ICBO (2)電子到達(dá)基區(qū)后電子到達(dá)基區(qū)后&第10章 電子電路中常用的器件3. 晶體管的電流分配關(guān)系晶體管的電流分配關(guān)系 當(dāng)管子制成后，發(fā)射區(qū)載流子濃度、基區(qū)寬度、當(dāng)

30、管子制成后，發(fā)射區(qū)載流子濃度、基區(qū)寬度、集電區(qū)面積等是確定的，故電流的比例關(guān)系確定，即：集電區(qū)面積等是確定的，故電流的比例關(guān)系確定，即：IB = I BE ICBO IC = ICE + ICBOBECEII BCEIII BC II BE )1(II CBOBCBOCIIII BCII (直流電流放大倍數(shù)）直流電流放大倍數(shù)） 1.晶體管在發(fā)射結(jié)正向偏置、晶體管在發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置的條件下具有電流集電結(jié)反向偏置的條件下具有電流放大作用。放大作用。 2.晶體管的電流放大作用，實(shí)晶體管的電流放大作用，實(shí)質(zhì)上是基極電流對(duì)集電極電流的控質(zhì)上是基極電流對(duì)集電極電流的控制作用。制作用。&第10

31、章 電子電路中常用的器件一、輸入特性一、輸入特性輸入輸入回路回路輸出輸出回路回路常數(shù)常數(shù) CE)(BEBuufiRCECiBIERB+uBE +uCE EBCEBiC+ + + BEuBiOV 1CE uV 1CE u與二極管的正向特性類似。（集電結(jié)反偏）與二極管的正向特性類似。（集電結(jié)反偏）導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓 UBESi 管管: (0.6 0.7) VGe管管: (0.2 0.3) V&第10章 電子電路中常用的器件二、輸出特性二、輸出特性常數(shù)常數(shù) B)(CECiufi 1.調(diào)整調(diào)整RB使基極電流為某使基極電流為某一數(shù)值一數(shù)值。 2.基極電流不變，調(diào)整基極電流不變，調(diào)整EC測(cè)量測(cè)量集電極電流和

32、集電極電流和uCE 電壓。電壓。輸出特性曲線輸出特性曲線50 A40 A30 A10 AIB = 020 AuCE /VO 2 4 6 8 4321iC / mAmAICECIBRBEBCEB3DG6 ARCV+uCE &第10章 電子電路中常用的器件二、輸出特性二、輸出特性常數(shù)常數(shù) B)(CECiufiuCE較小時(shí)，不能保證集電結(jié)較小時(shí)，不能保證集電結(jié)反向偏置，不能把處于基區(qū)的反向偏置，不能把處于基區(qū)的電子收集過(guò)來(lái)，沒(méi)有電流放大電子收集過(guò)來(lái)，沒(méi)有電流放大作用，作用，iC不受不受iB的控制。當(dāng)?shù)目刂?。?dāng)uCE增加到一定值后，集電結(jié)反向增加到一定值后，集電結(jié)反向偏置，偏置，iC受受iB控制。控制

33、。輸出特性曲線輸出特性曲線50 A40 A30 A10 AIB = 020 AuCE /VO 2 4 6 8 4321iC / mAmAICECIBRBEBCEB3DG6 ARCV+uCE &第10章 電子電路中常用的器件iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 43211. 截止區(qū)：截止區(qū)： IB 0 IC 0條件：條件：兩個(gè)結(jié)反偏兩個(gè)結(jié)反偏2. 放大區(qū)：放大區(qū)：BCII 3. 飽和區(qū)：飽和區(qū)：UBC 0， UBE 0 條件：條件：兩個(gè)結(jié)正偏兩個(gè)結(jié)正偏特點(diǎn)：特點(diǎn)：I C IB放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)飽飽和和區(qū)區(qū)條件：條件：發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射

34、結(jié)正偏 集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏特點(diǎn)：特點(diǎn)：水平、等間隔水平、等間隔ICEO輸出特性曲線輸出特性曲線BECIBIEIC&第10章 電子電路中常用的器件特性歸納特性歸納輸入特性輸入特性同二極管的正向特性同二極管的正向特性UBE IB 輸出特性輸出特性(NPN為例為例)一組曲線（一個(gè)一組曲線（一個(gè)IB對(duì)應(yīng)一條曲線對(duì)應(yīng)一條曲線）UBE 0， UBC 0， UBE 0 IC = IB 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏無(wú)電流放大作用無(wú)電流放大作用放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)BCII &第10章 電子電路中常用的器件BECIBIEICNPN型三極管型三極管BECIBIEICPNP型三極管型

35、三極管注意注意！只有：只有：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，晶體管才能工作在放大狀態(tài)。晶體管才能工作在放大狀態(tài)。CBEVVVCBEVVV&第10章 電子電路中常用的器件一、一、共發(fā)射極共發(fā)射極電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)iC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 00 2 4 6 8 4321 BC一般為幾十一般為幾十 幾百幾百Q(mào)82A1030A1045. 263 80108 . 0A1010A10)65. 145. 2(63 1.直流電流放大系數(shù)直流電流放大系數(shù)2.交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù) BCII &第10章 電子電路中常用的器件 (2) 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ICEO ICEO=（1+ ）ICBO 二、二、極間反向電流極間反向電流ICEO (1) 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 發(fā)射極開發(fā)射極開路時(shí)，集電結(jié)的反向飽和電流。路時(shí)，集電結(jié)的反向飽和電流。 即輸出特性曲即輸出特性曲線線IB=0那條曲線所那條曲線所對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的Y坐標(biāo)的數(shù)值。坐標(biāo)的數(shù)值。 ICEO也稱為集電極也稱為集電極發(fā)射極間穿透電流。發(fā)射極間穿透電流。+b