第-9-章-常用晶體管.

1、第 9 章 常用晶體管9 . 1 半導(dǎo)體的基本知識9 . 1 . 1 本征半導(dǎo)體1 本征半導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu) 半導(dǎo)體鍺和硅都是 4 價元素，其原子結(jié)構(gòu)示意圖如圖 9 一 1 所示。它們的最外層都有 4 個價電子，帶 4 個單位負電荷。通常把原子核和內(nèi)層電子稱為2 本征激發(fā) 在本征半導(dǎo)體內(nèi)部，自由電子與空穴總是成對出現(xiàn)的，因此將它們稱為電子一空穴對。當自由電子在運動過程中遇到空穴時，可能會填充進去從而恢復(fù)一個共價鍵，與此同時消失一個電子一空穴對，這一相反過程稱為復(fù)合。9 . 1 . 2N 型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體1 . N 型半導(dǎo)體9 . 1 . 3 PN 結(jié)1 . PN 結(jié)的形成 在一塊完整的硅片上，

2、用不同的摻雜工藝使其一邊形成 N 型半導(dǎo)體，另一邊形成 P 型半導(dǎo)體，那么在兩種半導(dǎo)體交界面附近就形成了 PN 結(jié)，如圖 9 一 5 所示。2 . PN 結(jié)的單向?qū)щ娚?PN 結(jié)在未加外加電壓時，擴散運動與漂移運動處于動態(tài)平衡，通過 PN 結(jié)的電流為零。當電源正極接 P 區(qū)，負極接 N 區(qū)時，稱為給 PN 結(jié)加正向電壓或正向偏置，如圖 9 一 6 所示。9 . 2 晶體二極管9 . 2 . 1 基本結(jié)構(gòu) 晶體二極管也稱半導(dǎo)體二極管，它是在 PN 結(jié)兩側(cè)接上電極引線，再用管殼封裝而成的。按其結(jié)構(gòu)，通常有點接觸型和面結(jié)合型兩類。常用符號如圖 9 一 7 所示。1 類型( 1 ）按材料分有硅二極管、

3、鍺二極管和砷化稼二極管等。 ( 2 ）按結(jié)構(gòu)分：根據(jù) PN 結(jié)面積大小，有點接觸型、面結(jié)合型二極管( 3 ）按用途分：有整流、穩(wěn)壓、開關(guān)、發(fā)光、光電、變?nèi)?、阻尼二極管等。 ( 4 ）按封裝形式分：有塑封及金屬封等二極管。 ( 5 ）按功率分：有大功率、中功率及小功率二極管等。2 半導(dǎo)體二極管的命名方式 半導(dǎo)體器件的型號由 4 個部分組成，如圖 9 一 n 所示。如 2APg , 2 表示電極數(shù)為 2 , 表示 N 型鍺材料， P ”表示普通管， 9 表示序號。9 . 2 . 2 伏安特性1 正向特牲 由圖 9 一 12 可以看出，當所加的正向電壓為零時，電流為零；當正向電壓較小時，由于外電場遠

4、不足以克服 PN 結(jié)內(nèi)電場對多數(shù)載流子擴散運動所造成的阻力，故正向電流很?。◣缀鯙榱悖?，二極管呈現(xiàn)出較大的電阻。這段曲線稱為死區(qū)。2 反向特牲 當二極管兩端外加反向電壓時， PN 結(jié)內(nèi)電場進一步圖 9 一 12 二極管的伏安特性曲線增強，使擴散更難進行。3 反向擊穿特牲 擊穿特性的特點是：雖然反向電流劇增，但二極管的端電壓變化很小，這一特點成為制作穩(wěn)壓二極管的依據(jù)。4 激發(fā)對二極管伏安特牲的影響 二極管是溫度的敏感器件，溫度的變化對其伏安特性的影響主要表現(xiàn)為：隨著溫度的升高，其正向特性曲線左移，即正向壓降減??；反向特性曲線下移，即反向電流增大。一般在室溫附近，溫度每升高 1 ，其正向壓降減小

5、2 一 2 . 5 n1V ；溫度每升高 10 ，反向電流增大 1 倍左右。9 . 2 . 3 主要參數(shù)( 1 ）最大整流電流( 2 ）反向擊穿電壓 U 取和最大反向工作電壓磯 M( 3 ）反向峰值電流( 4 ）正向壓降( 5 ）動態(tài)電阻9 . 2 . 4 二極管的簡易測試9 . 2 . 5 二極管應(yīng)用舉例9.3晶體三極管9 . 3 . 1 基本結(jié)構(gòu) 1 結(jié)構(gòu)和符號 雙極型半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 9 一 15 所示E 一 B 間的 PN 結(jié)稱為發(fā)射結(jié)， C 一 B 間的 PN 結(jié)稱為集電結(jié)。2 三極管的分類( 1 ）按其結(jié)構(gòu)類型分為 NPN 管和 PNP 管； ( 2 ）按其制作材料分為

6、硅管和鍺管； ( 3 ）按工作頻率分為高頻管和低頻管； ( 4 ）按功率分為小功率管和大功率管； ( 5 ）按用途分有普通三極管和開關(guān)管。9 . 3 . 2 電流分配和放大原理1 雙極型半導(dǎo)體三極管內(nèi)部電流分配管系 雙極型半導(dǎo)體三極管在工作時，一定要加上適當?shù)闹绷髌秒妷?。若工作在放大狀態(tài)，發(fā)射結(jié)加正向電壓，集電結(jié)加反向電壓?，F(xiàn)以 NPN 型三極管為例，當它導(dǎo)通時， 3 個電極上的電流必然滿足節(jié)點電流定律，即流人三極管的基極電流幾和集電極電流 IC 等于流出三極管的發(fā)射極電流幾，即2 雙極型半導(dǎo)體三極管的放大原理1 ）三極管的 3 種連接方式2 ）三極管的電流放大系數(shù) 對于集電極電流 Ic 和

7、基極電流幾之間的關(guān)系可以用系數(shù)來說明，定義3 ）三極管的放大作用如圖 9 一 20 所示為共射接法的三極管放大電路。9 . 3 . 3 三極管的特性曲線 三極管的特性曲線是用來表示該晶體三極管各極電壓和電流之間相互關(guān)系的曲線，特性曲線可用實驗或查半導(dǎo)體器件手冊獲得。最常用的是共發(fā)射極接法的輸人特性曲線和輸出特性曲線。共發(fā)射極接法的電路如圖 9 一 21 所示。1 偷入特牲曲線2 輸出特性曲線9 . 3 . 4 半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù) 當晶體管接成共射極電路時，靜態(tài)時集電極電流 Ic 與基極電流幾的比值稱為共射極靜態(tài)（又稱直流）電流放大系數(shù)，用刀表示。即2 極間反向電流3 極限參數(shù)1 ）集電極最

8、大允許電流2 ）集電極最大允許功率損耗9 . 3 . 5 三極管的判別方法1 基極和管型的判斷 三極管內(nèi)部有兩個 PN 結(jié)，即集電結(jié)和發(fā)射結(jié)，圖 9 一 25 所示為 NPN 型三極管。與二極管相似，三極管內(nèi)的 PN 結(jié)同樣具有單向?qū)щ娦浴Ｒ虼?，可用萬用表電阻擋判別出基極 B 和管型2 集電極和發(fā)射極的判別3 共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)的性能測試 測試方法與上述判別 C , E 極方法相似。由三極管電流放大倍數(shù)原理可知，在接 RB 時，測得阻值比未接 RB 時越小，表明三極管的電流放大系數(shù)越大。9 . 4 其他常用晶體管9 . 4 . 1 穩(wěn)壓二極管 穩(wěn)壓二極管是一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管

9、，應(yīng)用在穩(wěn)壓二極管伏安特性曲線（見圖 9 一 27 ）反向擊穿區(qū)，由于它在電路中與適當?shù)碾娮枧浜虾竽芷鸬椒€(wěn)定電壓的作用，故稱為穩(wěn)壓管。9 . 4 . 2 光電二極管 光電二極管又稱光敏二極管，它是光電轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體器件，與光敏電阻器相比，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。光電二極管如圖 9 一 29 所示。光電二極管使用時要反向接人電路中，即正極接電源負極，負極接電源正極9 . 4 . 3 發(fā)光二極管1 發(fā)光原理 發(fā)光二極管的管芯結(jié)構(gòu)與普通二極管相似，由一個 PN 結(jié)構(gòu)成。當在發(fā)光二極管 PN 結(jié)上加正向電壓時，空間電荷層變窄，載流子擴散運動大于漂移運動，致使 P 區(qū)的空穴注人 N 區(qū)， N 區(qū)的電子注人 P 區(qū)。當電子和空穴復(fù)合時，會釋放出能量并以發(fā)光的形式表現(xiàn)出來。2 種類和將號 發(fā)光二極管的種類很多，按發(fā)光材料來區(qū)分，有磷化稼（ GaP ）發(fā)光二極管、磷砷化稼 ( GaAsP ）發(fā)光二極管、砷鋁稼（ GaAIAs ）發(fā)光二極管等；按發(fā)光顏色來分，有發(fā)紅光、黃光、綠光及眼睛看不見的紅外發(fā)光二極管等；若按功率來區(qū)別，可分為小功率（ HG400 系列）、中功率（ HG50 系列）和大功率（ HG52 系列）發(fā)光二極管。另外，還有多色、變色發(fā)光二極管等9