電子技術(shù)第一章(半導(dǎo)體技術(shù))

第一章半導(dǎo)體二極管和三極管§1－0半導(dǎo)體器件的種類及發(fā)展DiodeandDiodeCircuits§1－2PN結(jié)及其單向?qū)щ娦浴?－3半導(dǎo)體二極管§1－4穩(wěn)壓管§1－5半導(dǎo)體三極管§1－1半導(dǎo)體的基本知識(shí)目前一頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)

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1-0半導(dǎo)體器件的種類及發(fā)展１、種類二極管（Diode）三極管（BJT）集成電路（IC）[IntegratedCircuit]場效應(yīng)管（MOSFET）目前二頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)1)1906年電子管發(fā)明（進(jìn)入電子時(shí)代）２、發(fā)展2)1948年晶體管問世（半導(dǎo)體器件）3)60年代集成電路出現(xiàn)(進(jìn)入信息時(shí)代)目前三頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)(1)第一代電子器件——電子管（真空管）1906年，福雷斯特（LeeDeFordst）等發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)整流、穩(wěn)壓、檢波、放大、振蕩等多種功能電路。電子管體積大、重量重、壽命短、耗電大。世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)用1.8萬只電子管，占地170m2，重30t，耗電150kW。目前四頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)(2)第二代電子器件——晶體管（半導(dǎo)體三極管）1948年，肖克利（W.Shckly）等發(fā)明。比真空管的體積更小，重量更輕，功耗更低，在許多領(lǐng)域已經(jīng)取代了真空管。目前五頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)(3)第三代電子器件——集成電路(IC)1958年，基爾白等設(shè)想將管子、元件和線路集成封裝在一起，三年后，集成電路實(shí)現(xiàn)了商品化。目前六頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)目前七頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)§1-1半導(dǎo)體的基本知識(shí)導(dǎo)體絕緣體半導(dǎo)體（Semiconductor）導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體很容易傳導(dǎo)電流的物質(zhì)，如：銅、鋁等幾乎不能傳導(dǎo)電流的物質(zhì)，如：塑料、橡膠等其導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)。如：硅、鍺以及大多數(shù)金屬氧化物和硫化物特點(diǎn):導(dǎo)電能力可控（受控于光、熱、雜質(zhì)等）典型半導(dǎo)體材料:硅Si和鍺Ge以及砷化鎵GaAs等目前八頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)①有些半導(dǎo)體對溫度的反映特別靈敏，環(huán)境溫度增高時(shí)，它的導(dǎo)電能力要增強(qiáng)很多，利用該特性可作成熱敏元件、半導(dǎo)體溫度傳感器等；②有些半導(dǎo)體（如硫化鎘）受到光照時(shí)，它的導(dǎo)電能力變得很強(qiáng)，當(dāng)無光照時(shí)，有變得象絕緣體那樣不導(dǎo)電，利用該特性作成了各種光電元件、光敏元件；③如果在純凈的半導(dǎo)體中滲入微量的某種雜質(zhì)后，它的導(dǎo)電能力增加十萬倍乃至幾百萬倍。利用該特性就作成了各種不同用途的半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體材料受到了人們的特別的重視半導(dǎo)體為何有如此懸殊的導(dǎo)電特性呢？目前九頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)一、本征半導(dǎo)體(IntrinsicSemiconductor)——純凈無摻雜的半導(dǎo)體。制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料的純度要達(dá)到99.9999999%，常稱為“九個(gè)9”。原子核價(jià)電子目前十頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)硅、鍺材料具有晶體結(jié)構(gòu)，所以半導(dǎo)體又稱為晶體，這就是晶體管名稱的由來。本征半導(dǎo)體是指完全純凈的，具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。Si，Ge均為4價(jià)元素。目前十一頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)

(1)共價(jià)鍵(covalentbond)結(jié)構(gòu)空間排列有序的晶體(crystal)硅原子(Si)

(a)硅晶體的空間排列(b)共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)平面示意圖目前十二頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)SiSiSiSi目前十三頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)（2）本征激發(fā)a）絕對零度，無外界激發(fā)時(shí)，不存在自由電子，相當(dāng)于絕緣體；b）T或受光激發(fā)等，共價(jià)鍵中價(jià)電子掙脫束縛為自由電子，具有導(dǎo)電功能本無光照、熱激發(fā)絕緣本導(dǎo)電光、熱激發(fā)溫度對半導(dǎo)體器件性能影響很大目前十四頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)價(jià)電子受到熱或光的激勵(lì)(共價(jià)鍵的價(jià)電子被束縛，較穩(wěn)定)時(shí)，有少量價(jià)電子能掙脫共價(jià)鍵的束縛而成為自由電子，在原來的位置上留下一個(gè)空位——稱為空穴。

(3)空穴和自由電子的形成SiSiSiSi自由電子空穴目前十五頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)空穴運(yùn)動(dòng)的方向與價(jià)電子運(yùn)動(dòng)的方向相反，因此空穴運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于正電荷的運(yùn)動(dòng)。空穴帶正電目前十六頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)自由電子SiSiSiSiSiSiSiSiSi························空穴空穴和自由電子總是成對出現(xiàn)的空穴電流電子電流半導(dǎo)體中同時(shí)存在著電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電在一定溫度下，載流子（自由電子和空穴）的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，維持一定數(shù)目。目前十七頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)自由電子和空穴——稱為載流子（Carrier)(運(yùn)載電流的粒子)。本征半導(dǎo)體中，自由電子和空穴成對產(chǎn)生，不斷復(fù)合，(recombination)整個(gè)半導(dǎo)體對外呈電中性，不顯示電性。

溫度越高，載流子的數(shù)目就越多，導(dǎo)電性能也就越好。本征半導(dǎo)體特點(diǎn)：電子濃度=空穴濃度載流子少，導(dǎo)電性差，溫度穩(wěn)定性差！目前十八頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)

雜質(zhì)半導(dǎo)體(ExtrinsicSemiconductor)在本征半導(dǎo)體中摻入某些少量雜質(zhì)，使其導(dǎo)電能力大大增加。二、N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體目前十九頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)1、N型半導(dǎo)體(N-typesemiconductor)

當(dāng)磷原子給出了多余價(jià)電子后，磷原子本身失去電子而成為正離子。但在產(chǎn)生自由電子的同時(shí)，并不產(chǎn)生空穴，這不同于本征半導(dǎo)體。PSiSiSi+自由電子數(shù)遠(yuǎn)大于空穴數(shù)目前二十頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)這樣的一種半導(dǎo)體將以自由電子導(dǎo)電為主，所以自由電子稱為多數(shù)載流子（簡稱多子），而空穴稱為少數(shù)載流子（簡稱少子）。這種在本征半導(dǎo)體中摻入微量五價(jià)元素，使自由電子濃度大大增加的半導(dǎo)體稱為N型半導(dǎo)體（或稱電子半導(dǎo)體）。＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋·············目前二十一頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)2、P型半導(dǎo)體（空穴半導(dǎo)體）(P-typesemiconductor)在本征半導(dǎo)體中摻入微量的三價(jià)元素，可使半導(dǎo)體中的空穴濃度大為增加，形成P型半導(dǎo)體。

當(dāng)相鄰共價(jià)鍵上的電子受到熱振動(dòng)或在其他激發(fā)條件下獲得能量時(shí)，就有可能填補(bǔ)這個(gè)空位，使硼原子成為不能移動(dòng)的負(fù)離子，而原來硅原子的共價(jià)鍵則因缺少一個(gè)電子，形成了空穴。BSiSiSi目前二十二頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)

但在產(chǎn)生空穴的同時(shí)并不產(chǎn)生新的自由電子，只是原來的硅晶體本身仍會(huì)產(chǎn)生少量的電子空穴對。此時(shí)空穴數(shù)遠(yuǎn)大于自由電子數(shù)，在這種半導(dǎo)體中以空穴導(dǎo)電為主，稱空穴為多數(shù)載流子，而自由電子為少數(shù)載流子。同時(shí)稱這種在本征半導(dǎo)體中摻入微量三價(jià)元素，使空穴濃度大大增加的半導(dǎo)體為P型半導(dǎo)體（空穴半導(dǎo)體）。－－－－－－－－－－－－目前二十三頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)雜質(zhì)對半導(dǎo)體導(dǎo)電性的影響——載流子數(shù)目劇增！

T=300K室溫下,本征硅的電子和空穴濃度:

n=p=1.4×1010/cm31本征硅的原子濃度:4.96×1022/cm3

3以上三個(gè)濃度基本上依次相差106/cm3。

2摻雜后N型半導(dǎo)體中的自由電子濃度:

n=5×1016/cm3目前二十四頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)一、PN結(jié)的形成§1-2PN結(jié)及其單向?qū)щ娦裕ぁぁぁぁぁぁぁぁぁぃ璓N·

N型半導(dǎo)體中有較多的自由電子，代表失去一個(gè)電子的磷離子，帶正電。+－P型半導(dǎo)體中有較多的空穴，代表得到一個(gè)電子的硼離子。目前二十五頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)隨著P型區(qū)大批空穴擴(kuò)散到N區(qū)與電子復(fù)合,N區(qū)大批電子擴(kuò)散到P區(qū)中與空穴復(fù)合,使交界面附近只留下不能移動(dòng)的正負(fù)電荷。正負(fù)電荷相互作用，形成一個(gè)電場，方向N區(qū)指向P區(qū),由于這個(gè)電場不是外加電壓形成的，故稱為內(nèi)電場(built-inpotentialbarrier)。內(nèi)電場＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋··········－－－－－－－－－－－－PN·－··目前二十六頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)

這些不能移動(dòng)的帶電粒子通常稱為空間電荷,它們集中在P區(qū)和N區(qū)交界面附近，形成了一個(gè)很薄的空間電荷區(qū)(Spacechargeregion)

，這就是PN結(jié)?？臻g電荷區(qū)在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，多數(shù)載流子已擴(kuò)散到對方并復(fù)合掉了，或者說消耗盡了,因此空間電荷區(qū)有時(shí)又稱為耗盡層(Depletionlayer)。它的電阻率很高，擴(kuò)散越強(qiáng)，空間電荷區(qū)越寬。內(nèi)電場＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋··········－－－－－－－－－－－－PN－目前二十七頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)在內(nèi)電場作用下，多子擴(kuò)散(Diffusion)受阻，而這個(gè)電場有利于N區(qū)的少數(shù)載流子空穴向P區(qū)漂移(Drift)、P區(qū)的少數(shù)載流子電子向N區(qū)漂移運(yùn)動(dòng)，漂移運(yùn)動(dòng)的方向正好與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的方向相反，當(dāng)擴(kuò)散和漂移作用相互抵消時(shí)，便達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。復(fù)合阻止多子擴(kuò)散，增強(qiáng)少子漂移PN結(jié)（耗盡層，空間電荷區(qū)）結(jié)合（濃度差）多子擴(kuò)散內(nèi)電場動(dòng)態(tài)平衡目前二十八頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)兩種載流子的兩種運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)平衡時(shí)形成PN結(jié)兩種運(yùn)動(dòng)：擴(kuò)散Diffusion漂移Drift（濃度差）（電場力）目前二十九頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)濃度差

多子擴(kuò)散空間電荷區(qū)(雜質(zhì)離子)內(nèi)電場促少子阻多子漂移擴(kuò)散動(dòng)態(tài)平衡PN結(jié)形成過程：目前三十頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)二、PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N結(jié)的基本特性——單向?qū)щ娦灾挥性谕饧与妷簳r(shí)才顯示出來1、外加正向電壓——P接電源正極，N接電源負(fù)極。正方向接法：PN結(jié)處導(dǎo)通狀態(tài)，導(dǎo)通時(shí)呈低阻

PN內(nèi)電場方向外電場方向目前三十一頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)

(1)PN結(jié)正偏(UP>UN)時(shí)外加的正向電壓削弱了內(nèi)電場?！獙?dǎo)通PN結(jié)呈現(xiàn)低阻性,IF大

目前三十二頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)2、外加反向電壓——N區(qū)接E正，P接負(fù)反向電壓：PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)，截止時(shí)呈高阻本征激發(fā)產(chǎn)生的少子受溫度影響很大，故溫度對反向電流影響很大。PN內(nèi)電場方向外電場方向目前三十三頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)

(2)PN結(jié)反偏(UP<UN)時(shí)外加的反向電壓增強(qiáng)了內(nèi)電場——截止PN結(jié)呈現(xiàn)高阻性，反向飽和電流IR小

目前三十四頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)1、不加電阻R是否可以？2、如何用萬用表判斷PN結(jié)的P端、N端?PN結(jié)加正向電壓時(shí)，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)，呈現(xiàn)電阻很低；PN結(jié)加反向電壓時(shí)，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)，呈現(xiàn)電阻很高。這就是PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦越Y(jié)論：目前三十五頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)

§1-3半導(dǎo)體二極管類型結(jié)構(gòu)和符號(hào)主要參數(shù)典型應(yīng)用型號(hào)命名規(guī)則特殊二極管伏安特性目前三十六頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)目前三十七頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)目前三十八頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)目前三十九頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)目前四十頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)一、類型結(jié)構(gòu)和符號(hào)材料：硅、鍺二極管=PN結(jié)+引線+管殼整流二極管

檢波二極管

穩(wěn)壓二極管

光電二極管

開關(guān)二極管

按用途

陰極陽極D電流方向二極管的符號(hào)按結(jié)構(gòu)

點(diǎn)接觸型

面接觸型和平面型目前四十一頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)(1)點(diǎn)接觸型—(a)點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型二極管（一般為鍺管），它的PN結(jié)結(jié)面積很?。ńY(jié)電容很?。?，因此不能通過較大電流，但其高頻性能好，故一般適用于高頻和小功率的工作，也用作脈沖數(shù)字電路里的開關(guān)元件。目前四十二頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)(c)平面型(3)平面型—(2)面接觸型—(b)面接觸型面接觸型二極管（一般為硅管），PN結(jié)結(jié)面積大（結(jié)電容大），故可承受較大電流，適用于整流，不宜用作于高頻電路。2CP1面接觸型硅二極管目前四十三頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)陰極陽極D舊符號(hào)新符號(hào)陽極(Anode)陰極(Cathode)標(biāo)記Diode目前四十四頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)二、伏安特性死區(qū)電壓反向飽和電流U（BR）正向反向I（mA）U（V）Si0.5VGe0.15V目前四十五頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)IS:反向飽和電流UT=kT/q:溫度的電壓當(dāng)量室溫（T=300K）下，UT=26mV1、理想二極管方程(PN結(jié)方程)非線性器件！理想二極管伏安特性曲線I（mA）U（V）-Is目前四十六頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)實(shí)際D與理想D兩點(diǎn)區(qū)別：2、實(shí)際二極管伏安特性1)正向(U>0)存在死區(qū)電壓硅：Uth=0.5VThreshold鍺：Uth=0.15V

閾限

2)反向(U<0)存在擊穿電壓

UBR(Breakdown)

電擊穿（雪崩、齊納）熱擊穿理想實(shí)際目前四十七頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)三、主要參數(shù)1、最大整流電流IOM二極管長期工作時(shí)，允許通過二極管的最大正向平均電流，當(dāng)電流超過允許值時(shí)，PN結(jié)將過熱而使管子損壞。2、反向工作峰值電壓URWM一般為反向擊穿電壓的一半或三分之二，確保不被擊穿。3、反向峰值電流IRM二極管上加URWM時(shí)的反向電流值，該值大，說明二極管的單向?qū)щ娦阅懿睢Ｄ壳八氖隧揬總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)

二極管的應(yīng)用范圍很廣，主要都是利用它的單向?qū)щ娦?，例如用于整流、檢波、開關(guān)、限幅、鉗位等。判斷二極管在電路中工作狀態(tài)的方法將二極管斷開,求出二極管陽極與陰極之間所承受的電壓,對于理想二極管來說,如果求出的電壓大于零,則說明該二極管處于正向偏置而導(dǎo)通;如果該電壓小于零,則說明該二極管處于反向偏置而截止。如果電路中有兩個(gè)或兩個(gè)以上的二極管,則首先斷開所有二極管,求出各管所承受的電壓,其中承受正向電壓最大者將優(yōu)先導(dǎo)通,對于理想二極管來說,導(dǎo)通時(shí)其正向?qū)▔航禐榱?可將其短路,然后再用上述方法判斷其余二極管的情況。目前四十九頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)已知，畫的波形。

思考：電阻兩端電壓的波形？

RDE例15510解目前五十頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)將D開路，求其兩端開路電壓U故D導(dǎo)通，Uo=0V已知D為理想二極管，求Uo=？

+4V例2解若U>0，則D導(dǎo)通；反之D截止。+4V目前五十一頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)若E=－4V，求Uo=？

故D截止，Uo=

－2V例3+解+-目前五十二頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)若將E改為ui，求uo+例4解目前五十三頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)將兩個(gè)二極管全部斷開，求開路電壓求輸出電壓UoD1D2+++9V3V6V+++9V3V6V++U1U2例5解目前五十四頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)+++9V3V6V++U1U2+++9V3V6V+U1目前五十五頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)+++9V3V6V+U1目前五十六頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)求F的電位VF，二極管的正向電位降忽略A端電位比B端電位高，DA優(yōu)先導(dǎo)通，則當(dāng)DA導(dǎo)通時(shí)，DB上所加為反向電壓截止例6解目前五十七頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)iou1uaTbDRLuobu1uaTDRLuo例7解+－+－目前五十八頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件，常用于光的測量，或做光電池。光電二極管圖A將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的器件，常用于顯示，或做光纖傳輸中的光發(fā)射端。發(fā)光二極管（LED）

圖B(light-emittingdiode)發(fā)射相干單色光的特殊發(fā)光二極管。主要用于小功率光電設(shè)備，如光驅(qū)、激光打印頭等。激光二極管目前五十九頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)1.正確理解PN結(jié)。2.熟練掌握器件（二極管)的外特性、主要參數(shù)。3.正確理解模型分析法及典型應(yīng)用。4.會(huì)查閱電子器件手冊?；疽骉HEEND目前六十頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)作業(yè)：1.11.2目前六十一頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)穩(wěn)壓管是一種特殊的半導(dǎo)體硅二極管，在電路中能起穩(wěn)定電壓的作用，故稱為穩(wěn)壓管。

§1-4穩(wěn)壓管U/VI/mAIZMIZΔIZΔUZUZ目前六十二頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)一、主要參數(shù)1、穩(wěn)定電壓UZ2、穩(wěn)定電流IZ穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電流只是一個(gè)作為依據(jù)的參考值，但對每一個(gè)穩(wěn)壓管，都規(guī)定一個(gè)最大穩(wěn)定電流

IZmax。穩(wěn)壓管在正常工作下管子兩端的電壓。U/VI/mAIZMIZΔIZΔUZUZ3、電壓溫度系數(shù)——穩(wěn)壓值受溫度變化影響的系數(shù)目前六十三頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)4、動(dòng)態(tài)電阻rzrz越小，穩(wěn)壓管反向伏安特性曲線越陡，穩(wěn)壓性能越好穩(wěn)壓管端電壓的變化量與相應(yīng)的電流變化量的比值U/VI/mAIZMIZΔIZΔUZUZ目前六十四頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)5、最大允許耗散功率PZM為管子不發(fā)生損壞時(shí)的最大功率損耗反向電流通過PN結(jié)，產(chǎn)生功率損耗，T目前六十五頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)限流電阻已知UZ=5V，

UD=0.6V，求Uo=？①U=10V；②U=－10V；③U=4V當(dāng)U=10V時(shí)，穩(wěn)壓管反向擊穿，Uo=UZ=5V當(dāng)U=－10V時(shí),穩(wěn)壓管正向?qū)?UO=－UD=－0.6V當(dāng)U=4V時(shí)，穩(wěn)壓管反向截止，UO=4V例解目前六十六頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)①

U=10V；②

U=-10V；③

U=4V已知UZ=5V，

UD=0.6V，求UO=？UO=UZ

+UD

=5.6V例解當(dāng)U=10V時(shí)，設(shè)C點(diǎn)電位為零UO=-UZ

-UD

=-5.6V當(dāng)U=-10V時(shí)，設(shè)B點(diǎn)電位為零UO=4V當(dāng)U=4V時(shí)，設(shè)C點(diǎn)電位為零目前六十七頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)求UO(a)(b)Dz1穩(wěn)壓值6VDz2穩(wěn)壓值10V正向壓降0.7V解例(a)RURU(b)+--+++--U=20V目前六十八頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)電阻R的選擇范圍：為保證流過穩(wěn)壓管電流不超過其最大允許電流，穩(wěn)壓管在使用時(shí)，在電路中必須加限流電阻。注意RLILUIRIRIZ+-Uo+-目前六十九頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)

§1-5半導(dǎo)體三極管BipolarJunctionTransistor(BJT)1.5.1基本結(jié)構(gòu)1.5.2放大原理1.5.3特性曲線1.5.4主要參數(shù)1.5.5半導(dǎo)體三極管型號(hào)1.5.6小結(jié)目前七十頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)目前七十一頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)三極管又稱為晶體管高頻管按頻率分低頻管按功率分大功率管中功率管小功率管NPN型按結(jié)構(gòu)分PNP型按材料分硅管鍺管

硅晶體管多為NPN型（3D系列）鍺晶體管多為PNP型（3A系列）目前七十二頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)1.5.1基本結(jié)構(gòu)1、NPN型發(fā)射結(jié)(Je)集電結(jié)(Jc)基區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)e(Emitter)發(fā)射極b(Base）基極c(Collector)集電極目前七十三頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)它由兩個(gè)PN結(jié)的三層半導(dǎo)體制成的，中間是一塊很薄的P型半導(dǎo)體（幾微米——幾十微米），兩邊各為一塊N型半導(dǎo)體。發(fā)射區(qū)與基區(qū)交界處的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)基區(qū)不但很薄，而且摻雜濃度低；發(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠(yuǎn)高于集電區(qū)，集電極和發(fā)射極不能互換。兩個(gè)PN結(jié)集電區(qū)與基區(qū)交界處的PN結(jié)稱為集電結(jié)目前七十四頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)2、PNP型發(fā)射結(jié)(Je)集電結(jié)(Jc)基區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)e(Emitter)發(fā)射極b(Base）基極c(Collector)集電極目前七十五頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)符號(hào)*Je箭頭:PN目前七十六頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)BCEBCETNPN型BCEBCETPNP型目前七十七頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)一、放大條件二、內(nèi)部載流子傳輸過程三、電流分配關(guān)系放大原理四、放大作用目前七十八頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)一、放大條件外部條件內(nèi)部條件Je正偏Jc反偏電位關(guān)系三區(qū)結(jié)構(gòu)與摻雜NPN：VC

＞VB＞VEPNP：VC

＜VB＜VE目前七十九頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入載流子；

基區(qū)則是傳送和控制載流子；

集電區(qū)是收集載流子的。

把晶體管接成兩個(gè)回路，即基極電路和集電極電路。

以發(fā)射極為公共端，這種接法稱為晶體管的共發(fā)射極接法。

BCERBEBRCECNNP二、內(nèi)部載流子傳輸過程發(fā)射結(jié)加正向電壓，集電結(jié)加反向電壓。

目前八十頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)（1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子BCERBEBRCECNNP目前八十一頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)（2）電子在基區(qū)的擴(kuò)散和復(fù)合BCERBEBRCECNNP基極電流就是電子在基區(qū)與空穴復(fù)合的電流擴(kuò)散和復(fù)合同時(shí)進(jìn)行，電流放大取決于兩者的比例希望擴(kuò)散>>復(fù)合，因此基區(qū)很薄，摻雜濃度小目前八十二頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)（3）集電區(qū)收集擴(kuò)散過來的電子BCERBEBRCECNNP目前八十三頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)BCERBEBRCECNNP

根據(jù)反向PN結(jié)的特性，當(dāng)集電結(jié)加反向電壓時(shí)，基區(qū)中少數(shù)載流子電子和集電區(qū)中少數(shù)載流子空穴在結(jié)電場作用下形成反向漂移電流。這部分電流決定于少數(shù)載流子濃度，稱為反向飽和電流ICBO目前八十四頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)三、電流分配關(guān)系(CurrentRelationship)IB(mA)00.020.040.060.080.10Ic(mA)<0.0010.71.52.303.103.95IE(mA)<0.0010.721.542.363.184.05且IE

≈IC

>>IB

目前八十五頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)晶體管的IB有很小變化時(shí)，IC變化很大，這就是晶體管的電流放大作用。發(fā)射結(jié)必須正向偏置，集電結(jié)必須反向偏置注意表示電流放大能力，電流放大系數(shù)。

IB(mA)00.020.040.060.080.10Ic(mA)<0.0010.71.52.303.103.95IE(mA)<0.0010.721.542.363.184.05四、放大作用----電流放大(控制）目前八十六頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)三種組態(tài)電路(Common)應(yīng)用：共射電壓放大(CommonEmitterCircuit)目前八十七頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)目前八十八頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)一、輸入特性曲線輸入特性是指當(dāng)集電極—發(fā)射極電壓UCE為常數(shù)時(shí)，輸入回路中加在基極—發(fā)射極之間電壓UBE與基極電流iB之間的關(guān)系。1.5.3特性曲線目前八十九頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)當(dāng)UCE足夠大時(shí)，集電結(jié)反偏，輸入特性曲線右移。208060400.20.40.6目前九十頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)0208060400.40.8當(dāng)UCE≥1V時(shí)，集電結(jié)的電場足夠大，可以把從發(fā)射區(qū)進(jìn)入基區(qū)的電子中的絕大部分吸引到集電區(qū)，此時(shí)UCE再大，IB已基本不變。硅管為0.5V，在正常工作時(shí)，發(fā)射結(jié)上壓降

PNP鍺管死區(qū)電壓：0.1VUBE=－0.2～－0.3VUCE≥1V后的輸入特性基本重合，所以，通常只要畫出UCE≥1V以后的任何一條輸入特性就可代表UCE≥1V以后的各種情況。死區(qū)電壓目前九十一頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)輸出特性是指IB=常數(shù)時(shí)，三極管輸出回路中（此處指集電極回路），集電極—發(fā)射極之間的電壓UCE與集電極電流IC之間的關(guān)系。二、輸出特性曲線不同的IB可得到不同的曲線，各條特性曲線的形狀基本上是一樣的，輸出特性曲線為一組曲線。目前九十二頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)當(dāng)UCE很小時(shí)，不能把由發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的自由電子大部分拉入集電區(qū)。IC受UCE

影響較大。當(dāng)UCE增大，集電結(jié)吸引電子能力增強(qiáng)，IC很快增大。當(dāng)UCE超過一定值后，自由電子的大部分已被拉入集電區(qū)，即使再增加UCE，IC基本不變，具有恒流特性。102520155目前九十三頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)放大區(qū)1.放大區(qū)IC＝βIB，IB、IC呈線性關(guān)系

，放大區(qū)又稱線性區(qū)

條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。NPN型：UBE＞0，UCE＞UBE

102520155目前九十四頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)2.截止區(qū)IB＝0時(shí)，IC＝ICEO≈0UBE＜0.5V時(shí)，晶體管進(jìn)入截止區(qū)為使晶體管可靠截止，一般使UBE≤0V發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均反向偏置。截止區(qū)102520155目前九十五頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)3.飽和區(qū)當(dāng)UCE＜UBE時(shí)，集電結(jié)正偏，晶體管處于飽和狀態(tài)。飽和區(qū)IC≠βIB，IB與IC不成比例

，放大倍數(shù)β不適用于飽和區(qū)。UCE＝UCES（飽和壓降）硅管0.3V鍺管0.1V發(fā)射結(jié)、集電結(jié)正向偏置；三極管如同工作在短接狀態(tài)102520155目前九十六頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)測量三極管三個(gè)電極對地電位如圖試判斷三極管的工作狀態(tài)。放大截止飽和例目前九十七頁\總數(shù)一百零七頁\編于十七點(diǎn)三個(gè)晶體管動(dòng)工作在放大區(qū)，測得管子三個(gè)電極的電位分別如下。試判斷各三極管的類型、材料和電極。①2V②2.6V③6V①2.2V②5.4V③6V①-4V②-1.2V③-1.5V1、NPN型硅管①發(fā)射極②基極③集電極解例2、PNP型硅管①集電極②基極③發(fā)射極3、PNP型鍺管