第4章半導(dǎo)體二極管和三極管

第4章半導(dǎo)體二極管和三極管4.3半導(dǎo)體二極管4.4穩(wěn)壓二極管4.5半導(dǎo)體三極管4.2PN結(jié)4.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)第4章半導(dǎo)體二極管和三極管本章要求：一、理解PN結(jié)的單向?qū)щ娦?，三極管的電流分配和電流放大作用；二、了解二極管、穩(wěn)壓管和三極管的基本構(gòu)造、工作原理和特性曲線，理解主要參數(shù)的意義；三、會(huì)分析含有二極管的電路。4.1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)導(dǎo)體:自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì).例如金屬。絕緣體：電阻率很高的物質(zhì)，幾乎不導(dǎo)電;如橡皮、陶瓷、塑料和石英等。半導(dǎo)體：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4.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性：摻雜性：往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)（其他元素），導(dǎo)電能力明顯改變光敏性：當(dāng)受到光照時(shí)，導(dǎo)電能力明顯變化熱敏性：當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)4.1.2本征半導(dǎo)體

完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，稱為本征半導(dǎo)體。原子的組成：帶正電的原子核若干個(gè)圍繞原子核運(yùn)動(dòng)的帶負(fù)電的電子

且整個(gè)原子呈電中性。半導(dǎo)體器件的材料：

硅（Silicon-Si）：四價(jià)元素，硅的原子序數(shù)是14，外層有4個(gè)電子。

鍺（Germanium-Ge）：也是四價(jià)元素，鍺的原子序數(shù)是32，外層也是4個(gè)電子。原子核價(jià)電子簡(jiǎn)化原子結(jié)構(gòu)模型圖硅和鍺的簡(jiǎn)化原子模型GeSi1）最外層四個(gè)價(jià)電子。晶體中原子的排列方式硅單晶中的共價(jià)健結(jié)構(gòu)共價(jià)健共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子，稱為價(jià)電子。

Si

Si

Si

Si價(jià)電子共價(jià)鍵:由相鄰兩個(gè)原子各拿出一個(gè)價(jià)電子組成價(jià)電子對(duì)所構(gòu)成的聯(lián)系。

Si

Si

Si

Si價(jià)電子本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)?？昭?/p>

溫度愈高，晶體中產(chǎn)生的自由電子便愈多。自由電子

在外電場(chǎng)的作用下，空穴吸引相鄰原子的價(jià)電子來(lái)填補(bǔ)，而在該原子中又產(chǎn)生新的空穴，其結(jié)果相當(dāng)于空穴的運(yùn)動(dòng)（相當(dāng)于正電荷的移動(dòng)）。價(jià)電子在獲得一定能量（溫度升高或受光照）后，即可掙脫原子核的束縛，成為自由電子（帶負(fù)電），同時(shí)共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位，稱為空穴（帶正電）。BA空穴自由電子晶體共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)平面示意圖+4+4+4+4+4+4+4+4+4C共價(jià)鍵

半導(dǎo)體材料在外電場(chǎng)的作用下，自由電子和空穴按相反方向運(yùn)動(dòng)。

(1)自由電子作定向運(yùn)動(dòng)電子流

(2)價(jià)電子遞補(bǔ)空穴空穴流空穴的運(yùn)動(dòng)實(shí)質(zhì)上是價(jià)電子填補(bǔ)空穴而形成的。注意：

(1)本征半導(dǎo)體中載流子數(shù)目極少,其導(dǎo)電性能很差；

(2)溫度愈高，載流子的數(shù)目愈多,半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能也就愈好。所以，溫度對(duì)半導(dǎo)體器件性能影響很大。自由電子和空穴都稱為載流子。自由電子和空穴成對(duì)地產(chǎn)生的同時(shí)，另一方面，自由電子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量減少，又成為填補(bǔ)空穴恢復(fù)共價(jià)鍵，這個(gè)過(guò)程稱為載流子的復(fù)合。在一定外界條件下，載流子的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，半導(dǎo)體中載流子便維持一定的數(shù)目。4.1.3N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體

摻雜后自由電子數(shù)目大量增加，自由電子導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式，稱為電子半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體。摻入五價(jià)元素

Si

Si

Si

Sip+多余電子磷原子在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€(gè)電子變?yōu)檎x子

在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)（某種元素）,形成雜質(zhì)半導(dǎo)體。

在N

型半導(dǎo)體中自由電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。

摻雜后空穴數(shù)目大量增加，空穴導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式，稱為空穴半導(dǎo)體或

P型半導(dǎo)體。摻入三價(jià)元素

Si

Si

Si

Si

在P型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子，自由電子是少數(shù)載流子。B–硼原子接受一個(gè)電子變?yōu)樨?fù)離子空穴P型半導(dǎo)體歸納4、雜質(zhì)半導(dǎo)體中起導(dǎo)電作用的主要是多子。2、N型半導(dǎo)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。1、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）。3、雜質(zhì)半導(dǎo)體中多數(shù)載流子的數(shù)量取決于摻雜濃度，少數(shù)載流子的數(shù)量取決于溫度。雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++N型半導(dǎo)體(1)漂移運(yùn)動(dòng)（DriftMovement）

有電場(chǎng)力作用時(shí)，少數(shù)載流子（電子或空穴）便產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng)，稱為漂移運(yùn)動(dòng)。

載流子的漂移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電流稱為漂移電流。4.1.4載流子的漂移運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)（2）擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)（DiffusionMovement）當(dāng)半導(dǎo)體受光照射或有載流子從外界注入時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)載流子濃度分布不均勻。這時(shí)載流子便會(huì)從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域運(yùn)動(dòng)。

由于濃度差而引起的定向運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)所形成的電流稱為擴(kuò)散電流。在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，經(jīng)過(guò)載流子的擴(kuò)散，在它們的交界面處就形成了PN結(jié)。4.2PN結(jié)4.2.1PN結(jié)的形成

由于兩種半導(dǎo)體中的載流子濃度的差異，將產(chǎn)生相對(duì)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。若P區(qū)的空穴濃度大于N區(qū)，P區(qū)的空穴要穿過(guò)交界面向N區(qū)擴(kuò)散；同樣，N區(qū)的自由電子向P區(qū)擴(kuò)散。

擴(kuò)散的結(jié)果：交界面附近的P區(qū)一側(cè)因失去空穴而留下不能移動(dòng)的負(fù)離子；在N區(qū)一側(cè)因失去電子而留下不能移動(dòng)的正離子。這些帶電離子在交界面兩側(cè)形成了一個(gè)空間電荷區(qū)，產(chǎn)生一個(gè)由N區(qū)指向P區(qū)的電場(chǎng)，稱為內(nèi)電場(chǎng)。

隨著擴(kuò)散的進(jìn)行，空間電荷區(qū)加寬，內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)，由于內(nèi)電場(chǎng)的作用是阻礙多子擴(kuò)散，促使少子漂移，所以，當(dāng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，將形成穩(wěn)定的空間電荷區(qū)，稱為PN結(jié)。由于空間電荷區(qū)內(nèi)缺少載流子，所以又稱PN結(jié)為耗盡層或高阻區(qū)。4.2.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦?.PN結(jié)加正向電壓（正向偏置）PN結(jié)變窄P接正、N接負(fù)

外電場(chǎng)IFPN結(jié)加正向電壓時(shí)，電源向P區(qū)補(bǔ)充正電荷，向N區(qū)補(bǔ)充負(fù)電荷，形成較大的正向電流IF，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。內(nèi)電場(chǎng)PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–P區(qū)的多子空穴向右移動(dòng)，與空間電荷區(qū)里的負(fù)離子中和；同時(shí)N區(qū)的多子電子與正離子中和。這樣使空間電荷數(shù)目減少，內(nèi)電場(chǎng)被削弱，多子的擴(kuò)散加強(qiáng)，形成較大的擴(kuò)散電流。①PN結(jié)外加正向電壓PN結(jié)外加正向電壓時(shí)（P正、N負(fù)），空間電荷區(qū)變窄。不大的正向電壓，產(chǎn)生相當(dāng)大的正向電流。外加電壓的微小變化，擴(kuò)散電流變化較大。PN結(jié)變寬2.PN結(jié)加反向電壓（反向偏置）外電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，把P、N區(qū)的多子從PN結(jié)附近拉走，PN結(jié)加寬，多數(shù)載流子的擴(kuò)散難于進(jìn)行。少子的漂移加強(qiáng)，由于少子數(shù)量很少，形成很小的反向電流。IRP接負(fù)、N接正溫度越高少子的數(shù)目越多，反向電流將隨溫度增加。–+

PN結(jié)加反向電壓時(shí)，PN結(jié)變寬，反向電流較小，反向電阻較大，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。內(nèi)電場(chǎng)PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－②PN結(jié)外加反向電壓

PN結(jié)加反向電壓時(shí)（P負(fù)、N正），空間電荷區(qū)變寬，內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)，多子的擴(kuò)散電流近似為零。流過(guò)PN結(jié)的電流主要是少子的漂移決定的，稱為PN結(jié)的反向電流。

PN結(jié)的反向電流很小，而且與反向電壓的大小基本無(wú)關(guān)。PN結(jié)表現(xiàn)為很大的電阻，稱之截止。溫度升高時(shí)，少子值迅速增大，所以PN結(jié)的反向電流受溫度影響很大。結(jié)論P(yáng)N結(jié)的單向?qū)щ娦裕?/p>

PN結(jié)加正向電壓產(chǎn)生大的正向電流，PN結(jié)導(dǎo)電。

PN結(jié)加反向電壓產(chǎn)生很小的反向飽和電流，近似為零，PN結(jié)不導(dǎo)電。4.3半導(dǎo)體二極管在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管。二極管按結(jié)構(gòu)分有：點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型。金屬觸絲陽(yáng)極引線N型鍺片陰極引線外殼(

a)

點(diǎn)接觸型PN結(jié)面積小，不能通過(guò)較大的電流（在幾十毫安以下），結(jié)電容?。≒N結(jié)的正負(fù)離子層），用于高頻和小功率電路。通常為鍺管。平面型面接觸型通過(guò)較大的電流，結(jié)電容大，用于工作頻率低，功率大的場(chǎng)合。通常為硅管。陽(yáng)極陰極半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管硅管0.5V,鍺管0.2V。反向擊穿電壓U(BR)導(dǎo)通電壓

外加電壓不足以克服內(nèi)電場(chǎng)的阻擋。外加電壓大于死區(qū)電壓二極管才能導(dǎo)通。正常工作電流范圍內(nèi)，電壓基本穩(wěn)定。

外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，失去單向?qū)щ娦?。正向特性反向特性特點(diǎn)：非線性硅0.6~0.8V鍺0.3~0.5VUI死區(qū)電壓PN+–PN–+

反向電流在一定電壓范圍內(nèi)保持常數(shù)。4.3.1伏安特性（管兩端的電壓和通過(guò)管子的電流的關(guān)系曲線）4.3.2主要參數(shù)1.最大整流電流IOM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。2.反向工作峰值電壓URWM是保證二極管不被擊穿而容許的反向峰值電壓，一般是二極管反向擊穿電壓UBR的一半或2/3。二極管擊穿后單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至過(guò)熱而燒壞。點(diǎn)接觸型二極管的反向工作峰值電壓一般為數(shù)十伏，面接觸型二極管的反向工作峰值電壓可達(dá)數(shù)百伏。3.反向峰值電流IRM指二極管加反向工作峰值電壓時(shí)的反向電流。反向電流小，說(shuō)明管子的單向?qū)щ娦院?，IRM受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流較大，為硅管的幾十到幾百倍。二極管的單向?qū)щ娦?.二極管加正向電壓（正向偏置，陽(yáng)極接正、陰極接負(fù)）時(shí)，二極管處于正向?qū)顟B(tài)，二極管正向電阻較小，正向電流較大。

2.

二極管加反向電壓（反向偏置，陽(yáng)極接負(fù)、陰極接正）時(shí)，二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)，二極管反向電阻較大，反向電流很小。

3.外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，反向電流急劇增加，從而失去單向?qū)щ娦浴?.二極管的反向電流受溫度的影響，溫度愈高反向電流愈大。

二極管電路分析舉例定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)導(dǎo)通截止否則，正向管壓降硅0.6~0.7V鍺0.2~0.3V

分析方法：將二極管斷開(kāi)，分析二極管兩端電位的高低或所加電壓UD的正負(fù)。若V陽(yáng)

>V陰或UD為正(正向偏置)，二極管導(dǎo)通若V陽(yáng)

<V陰或UD為負(fù)(反向偏置)，二極管截止

若二極管是理想的，正向?qū)〞r(shí)正向管壓降為零，反向截止時(shí)二極管相當(dāng)于斷開(kāi)。4.3.3二極管的型號(hào)命名（國(guó)產(chǎn)）半導(dǎo)體器件的型號(hào)由五部分組成判斷二極管的好壞正向電阻越小，反向電阻越大越好。若正向電阻無(wú)窮大，說(shuō)明二極管內(nèi)部斷路；若反向電阻接近零，說(shuō)明二極管已擊穿。判斷二極管的好壞將二極管負(fù)端接電池正極，二極管正端串接喇叭（或耳機(jī)）再接電池池負(fù)極，斷續(xù)接通時(shí)，若喇叭發(fā)出較大的“咯咯”聲，表明二極管已擊穿；反之將二極管正向連續(xù)接通時(shí)，喇叭無(wú)一點(diǎn)響聲，表明二極管內(nèi)部斷路。UZIZIZMUZIZ2.伏安特性使用時(shí)要加限流電阻

穩(wěn)壓管反向擊穿后，電流變化很大，但其兩端電壓變化很小，利用此特性，穩(wěn)壓管在電路中可起穩(wěn)壓作用。UIO1.符號(hào)配合適當(dāng)數(shù)值的電阻，把反向電流限制在一定數(shù)值范圍內(nèi)，使其工作在擊穿狀態(tài)，而PN結(jié)的溫度不致?lián)p壞管子。4.4穩(wěn)壓二極管+-穩(wěn)壓值穩(wěn)壓誤差(1)穩(wěn)定電壓UZ

穩(wěn)壓管正常工作(反向擊穿狀態(tài)下)時(shí)管子兩端的電壓。同一型號(hào)的穩(wěn)壓管，其穩(wěn)定電壓分布在一定的數(shù)值范圍內(nèi)。3.主要參數(shù)(2)電壓溫度系數(shù)ｕ

環(huán)境溫度每變化1C引起穩(wěn)壓值變化的百分?jǐn)?shù)。例如2CW18型硅穩(wěn)壓管的電壓溫度系數(shù)是+0.095%,表示溫度每升高1度，穩(wěn)定電壓要增加0.095%。(3)動(dòng)態(tài)電阻rZ愈小，工作電流越大，反向伏安特性曲線愈陡，穩(wěn)壓性能愈好。rZ是穩(wěn)壓管在穩(wěn)定工作范圍內(nèi)管子兩端電壓的變化量與相應(yīng)電流變化量之比(4)穩(wěn)定電流IZ、最大穩(wěn)定電流IZM穩(wěn)壓管兩端電壓等于穩(wěn)定電壓Uz時(shí)通過(guò)穩(wěn)壓管中的電流值。它是穩(wěn)壓管正常工作時(shí)的最小電流值，為使穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓區(qū)，穩(wěn)壓管中的工作電流應(yīng)大于穩(wěn)定電流Iz最大穩(wěn)定電流IZM是穩(wěn)壓管允許通過(guò)的最大反向電流。4.穩(wěn)壓管與二極管的主要區(qū)別穩(wěn)壓管比二極管的反向特性更陡。穩(wěn)壓管運(yùn)用在反向擊穿區(qū)二極管運(yùn)用在正向區(qū)電阻R的作用：①限流作用，以保護(hù)穩(wěn)壓管；②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，以調(diào)節(jié)穩(wěn)壓管的工作電流，從而起到穩(wěn)壓作用。UOVDZRRL+－穩(wěn)壓二極管在工作時(shí)應(yīng)反接，并串入一只電阻。IZIL輸入電壓Ui的增量絕大部分降落在R上，使輸出電壓Uo基本不變。限幅元件二極管正向?qū)ê?，它的正向壓降基本保持不變（硅管?.7V，鍺管為0.3V）。利用這一特性，在電路中作為限幅元件，可以把信號(hào)幅度限制在一定范圍內(nèi)。整流二極管利用二極管單向?qū)щ娦?，可以把方向交替變化的交流電變換成單一方向的脈動(dòng)直流電。光電二極管反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升。IV照度增加光電二極管在設(shè)計(jì)和制作時(shí)盡量使PN結(jié)的面積相對(duì)較大，以便接收入射光。光電二極管是在反向電壓作用下工作的，沒(méi)有光照時(shí)，反向電流極其微弱，叫暗電流；有光照時(shí)，反向電流迅速增大到幾十微安，稱為光電流。光的強(qiáng)度越大，反向電流也越大。光的變化引起光電二極管電流變化，這就可以把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，成為光電傳感器件。

發(fā)光二極管有正向電流流過(guò)時(shí)，發(fā)出一定波長(zhǎng)范圍的光，目前的發(fā)光管可以發(fā)出從紅外到可見(jiàn)波段的光，它的電特性與一般二極管類似。4.5.1基本結(jié)構(gòu)4.5半導(dǎo)體三極管（晶體三極管）一塊半導(dǎo)體基片上制成兩個(gè)PN結(jié)，再引出三個(gè)電極，然后用管封裝而成。NNP基極發(fā)射極集電極NPN型BECBECPNP型PPN基極發(fā)射極集電極符號(hào)：BECIBIEICBECIBIEICNPN型三極管中間部分稱為基區(qū)，相連接電極稱為基極（Base）一側(cè)稱為發(fā)射區(qū)，相連接電極稱為發(fā)射極（Emitter）另一側(cè)稱為集電區(qū)，相連接電極稱為集電極（Collector）E-B間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)C-B間的PN結(jié)稱為集電結(jié)基區(qū)：中間薄層半導(dǎo)體（幾微米至幾十微米）。摻入雜質(zhì)最少，因而多數(shù)載流子濃度最低?；鶇^(qū)兩邊為同型半導(dǎo)體，但兩者摻入雜質(zhì)的濃度不同，故多數(shù)載流子的濃度不同。發(fā)射區(qū)：多數(shù)載流子濃度大，發(fā)射多數(shù)載流子集電區(qū)：多數(shù)載流子濃度小，收集載流子集電結(jié)面積大于發(fā)射結(jié)，其目的在于保證集電區(qū)能有效地收集載流子。晶體管的結(jié)構(gòu)和類型PNP型的發(fā)射極箭頭向內(nèi)，多為鍺管；NPN型的發(fā)射極箭頭向外，多為硅管。BECNNPEBRBEcRC放大的條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏EB保證發(fā)射結(jié)正偏，EC>EB保證集電結(jié)反偏。4.5.2三極管的工作原理（1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子：

當(dāng)發(fā)射結(jié)處于正向偏置，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子（自由電子）不斷擴(kuò)散到基區(qū)；同時(shí)電源負(fù)極不斷把電子送入發(fā)射區(qū)以補(bǔ)償擴(kuò)散電子，形成發(fā)射極電流IE，其方向與電子運(yùn)動(dòng)方向相反。

同時(shí)基區(qū)的多數(shù)載流子（空穴）也擴(kuò)散到發(fā)射區(qū)而形成電流，但由于基區(qū)的空穴濃度比發(fā)射區(qū)的自由電子濃度低得多，故這部分空穴電流很小，可忽略不計(jì)。進(jìn)入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成電流IB

，多數(shù)擴(kuò)散到集電結(jié)。BECNNPEBRBEc發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴(kuò)散，形成發(fā)射極電流IE。IEIBRCIB（2）集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子：

由于集電結(jié)加了較大的反向電壓，其內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)。內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多數(shù)載流子的擴(kuò)散起阻擋作用，但對(duì)基區(qū)內(nèi)的少數(shù)載流子（電子）則是一個(gè)加速電場(chǎng)。所以，從發(fā)射區(qū)進(jìn)入基區(qū)并擴(kuò)散到集電結(jié)邊緣的大量電子，作為基區(qū)的少數(shù)載流子，幾乎全部進(jìn)入集電區(qū)，然后被電源Ec拉走，形成集電極電流IC從基區(qū)擴(kuò)散來(lái)的電子作為集電結(jié)的少子，漂移進(jìn)入集電結(jié)而被收集，形成IC。BECNNPEBRBEcIEICIBICRCIB各電極電流關(guān)系及電流放大作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.10<0.0010.701.502.303.103.95<0.0010.721.542.363.184.051）三電極電流關(guān)系IE=IB+IC2）IC

IB

，

IC

IE

3）IC

IB

基極電流的微小變化能夠引起集電極電流較大變化的特性稱為晶體管的電流放大作用。電流放大系數(shù)：集電極電流的變化量ΔIC與基極電流的變化量ΔIB的比值。4.5.3特性曲線

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(dòng)的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，是分析放大電路的依據(jù)。為什么要研究特性曲線：

1）直觀地分析管子的工作狀態(tài)

2）合理地選擇偏置電路的參數(shù)，設(shè)計(jì)性能良好的電路發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端

共發(fā)射極電路輸入回路輸出回路

測(cè)量晶體管特性的實(shí)驗(yàn)線路ICEBmAAVUCEUBERBIBECV++––––++1.輸入特性

輸入特性曲線是指當(dāng)集電極與發(fā)射極之間的電壓UCE為常數(shù)時(shí)，輸入電路中基極電流IB與基極——發(fā)射極電壓UBE之間的關(guān)系曲線，用函數(shù)關(guān)系表示為：

死區(qū)電壓硅管0.5V鍺管0.2V輸入特性IB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1VUBEIB工作壓降：硅管UBE0.6~0.7V,鍺管UBE0.2~0.3V2.輸出特性

輸出特性曲線是指當(dāng)基極電流IB為常數(shù)時(shí)，晶體管輸出電路（集電極電路）中集電極電流IC與集電極——發(fā)射極電壓UCE之間的關(guān)系曲線，用函數(shù)關(guān)系表示為：在不同的基極電流IB下，可得出不同的曲線，故晶體管的輸出特性曲線是一組曲線。輸出特性曲線當(dāng)基極電流IB一定時(shí)，從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子數(shù)大致是一定的。當(dāng)集電極——發(fā)射極電壓UCE大于1V后，集電結(jié)的電場(chǎng)足以使擴(kuò)散到基區(qū)的電子絕大部分都被拉入集電區(qū)而形成集電極電流IC，以致于當(dāng)UCE再繼續(xù)增大時(shí)，IC也不再有明顯的增加。這反映出晶體管的恒流特性。(1)放大區(qū)（線性區(qū)）在放大區(qū)有IC=IB

在放大區(qū)，發(fā)射結(jié)處于正向偏置、集電結(jié)處于反向偏置，晶體管工作于放大狀態(tài)。當(dāng)基極電流IB增大時(shí)，相應(yīng)的集電極電流IC也增大，而且IC比IB增加的多得多，即晶體管的電流放大作用。根據(jù)工作狀態(tài)，輸出特性通常分三個(gè)工作區(qū)IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A放大區(qū)IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A（2）截止區(qū)截止區(qū)IB<0以下區(qū)域?yàn)榻刂箙^(qū)，有

IB

0,IC0

。

在截止區(qū)發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均處于反向偏置，晶體管工作于截止?fàn)顟B(tài)。基極——發(fā)射極電壓UBE小于死區(qū)電壓三極管呈現(xiàn)高阻抗，類似于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。

（3）飽和區(qū)IC上升部分與縱軸之間的區(qū)域。飽和區(qū)特性曲線的特點(diǎn)是固定IB不變時(shí)，IC隨UCE的增加而迅速增大。當(dāng)UCEUBE時(shí)，晶體管工作于飽和狀態(tài)。IBIC，發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均處于正偏。IB的變化對(duì)IC的影響較小IC稱為集電極飽和電流ICS，集-射極電壓UCE稱為飽和電壓UCES特性歸納輸入特性同二極管的正向特性UBEIB輸出特性一組曲線（一個(gè)IB對(duì)應(yīng)一條曲線）UBE>0，UCE>UBE發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏I(xiàn)C=IB電流放大作用UBE<0，IB0

發(fā)射結(jié)反偏UBE>0，UCE<UBEIC=IB發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均正偏無(wú)電流放大作用放大區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)4.5.4主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)，直流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)

表示晶體管特性的數(shù)據(jù)稱為晶體管的參數(shù)，晶體管的參數(shù)也是設(shè)計(jì)電路、選用晶體管的依據(jù)。常用晶體管的

值在20~200之間。值太小，放大能力差；值太大，熱穩(wěn)定性較差。

兩者在特性曲線近于平行等距并且ICEO

較小的情況下，兩者數(shù)值接近。在以后的計(jì)算中，一般作近似處理：=。IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)9120Q1Q2在Q1點(diǎn)，有由Q1和Q2點(diǎn)，得例：在UCE=6V時(shí)，在Q1

點(diǎn)IB=40A,IC=1.5mA；在Q2

點(diǎn)IB=60A,IC=2.3mA。2.集—基極反向截止電流ICBO

ICBO是由少數(shù)載流子的漂