《電工與電子技術(shù)》半導(dǎo)體二極管和晶體管

第一節(jié)

半導(dǎo)體的基本知識第二節(jié)

半導(dǎo)體二極管第三節(jié)

特殊二極管第四節(jié)

晶體管本章小結(jié)課后作業(yè)半導(dǎo)體二極管和晶體管半導(dǎo)體二極管和晶體管

1．了解本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性，掌握PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴?/p>

2．掌握半導(dǎo)體二極管結(jié)構(gòu)、符號、工作原理、特性曲線和主要參數(shù)，會分析二極管的簡單應(yīng)用電路。3．掌握晶體管結(jié)構(gòu)、符號、工作原理、特性曲線和主要參數(shù)。自然界中的物質(zhì)，按照導(dǎo)電能力的強弱可分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體三大類。半導(dǎo)體導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間。它具有熱敏性、光敏性和摻雜性。

常用電子器件都是由半導(dǎo)體制成的，

例如：利用光敏性可制成光敏二極管、光敏三極管及光敏電阻；利用熱敏性可制成各種熱敏電阻；利用摻雜性可制成各種不同性能的半導(dǎo)體器件，例如二極管、晶體管、場效應(yīng)管等。第一節(jié)

半導(dǎo)體的基本知識第一節(jié)

半導(dǎo)體的基本知識一、本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體是一種完全純凈、具有完整晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。常用的本征半導(dǎo)體是硅（Si）和鍺（Ge）。它們都是4價元素，即在原子最外層軌道上各有4個價電子。其原子結(jié)構(gòu)如圖所示。第一節(jié)

半導(dǎo)體的基本知識下面以硅晶體為例來說明本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性。本征半導(dǎo)體硅晶體各原子間整齊而有規(guī)則地排列著，使每個原子最外層的4個價電子不僅受所屬原子核的吸引，而且還受相鄰4個原子核的吸引，每一個價電子都為相鄰原子核所共用，形成了共價鍵結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。每個原子核最外層等效有8個價電子，滿足了穩(wěn)定條件。第一節(jié)

半導(dǎo)體的基本知識本征半導(dǎo)體是一種完全純凈、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。在溫度為零開爾文（0K,相當(dāng)于-273.15℃）時,每一個原子的外圍電子被共價鍵所束縛,不能自由移動。這樣,本征半導(dǎo)體中雖有大量的價電子,但沒有自由電子,此時半導(dǎo)體是不導(dǎo)電的。第一節(jié)

半導(dǎo)體的基本知識但本征半導(dǎo)體在獲得一定能量（溫度增高或受光照）后，共價鍵中的有些價電子就會掙脫原子核的束縛，成為自由電子。同時價電子掙脫共價鍵的束縛而成為自由電子后，在共價鍵中就留下一個空位，稱為“空穴”。顯然自由電子和空穴是成對出現(xiàn)的，所以稱他們?yōu)殡娮涌昭▽?。在本征半?dǎo)體中，電子與空穴的數(shù)量總是相等的。我們把在熱或光的作用下，本征半導(dǎo)體中產(chǎn)生電子空穴對的現(xiàn)象，稱為本征激發(fā)，又稱為熱激發(fā)。溫度愈高，晶體中產(chǎn)生的自由電子愈多，在共價鍵中就留下的空位也愈多。第一節(jié)

半導(dǎo)體的基本知識自由電子是本征半導(dǎo)體中一種可以參與導(dǎo)電的帶電粒子，叫做載流子。中性的原子因失去一個電子而帶正電，同時形成了一個空穴，故也可以認(rèn)為空穴帶正電?？昭ǖ某霈F(xiàn)將吸引相鄰原子的價電子離開它所在的共價鍵來填補這個空穴，因而這個相鄰原子也因失去價電子而產(chǎn)生新的空穴。這個空穴又會被相鄰的價電子填補而產(chǎn)生新的空穴，這種電子填補空穴的運動相當(dāng)于帶正電荷的空穴在運動。實際上，空穴是不動的，移動的只是價電子。于是空穴就可以被看做帶正電荷的載流子。第一節(jié)

半導(dǎo)體的基本知識

自由電子與空穴的移動第一節(jié)

半導(dǎo)體的基本知識在有外電場作用時，帶負(fù)電的自由電子將逆著電場的方向作定向運動，形成電子電流；帶正電的空穴則順著電場方向作定向運動（實際上是共價鍵中的價電子在運動），形成空穴電流。兩部分電流方向相同，總電流為電子電流和空穴電流之和，如圖所示。第一節(jié)

半導(dǎo)體的基本知識已知外界的溫度和光照變化將影響半導(dǎo)體內(nèi)部載流子的數(shù)量，因此溫度越高或光照越強，半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力就越強。在常溫時，本征半導(dǎo)體雖然存在著自由電子和空穴兩種載流子，但數(shù)目很少，因此導(dǎo)電能力很差。但如果在本征半導(dǎo)體中摻入微量的某種雜質(zhì)后，其導(dǎo)電能力就可以增加幾十萬乃至幾百萬倍。第一節(jié)

半導(dǎo)體的基本知識二、N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體不含有雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體（亦稱純凈半導(dǎo)體）。在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)元素，會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力發(fā)生顯著的變化。根據(jù)摻入雜質(zhì)元素不同，可形成兩種不同的雜質(zhì)半導(dǎo)體，即N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。1.N型半導(dǎo)體在純凈的半導(dǎo)體硅（或鍺）中摻入微量五價元素（如磷）后,就可成為N型半導(dǎo)體。由于五價的磷原子同相鄰四個硅（或鍺）原子組成共價鍵時,有一個多余的價電子不能構(gòu)成共價鍵,這個價電子只受雜質(zhì)原子核的束縛，因此，在常溫下，這個價電子很容易脫離原子核的束縛而成為自由電子。因此在這種半導(dǎo)體中,自由電子數(shù)遠(yuǎn)大于空穴數(shù),導(dǎo)電以電子為主,故此類半導(dǎo)體亦稱電子型半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體自由電子為多數(shù)載流子，空穴為少數(shù)載流子。

第一節(jié)

半導(dǎo)體的基本知識2.P型半導(dǎo)體在硅（或鍺）的晶體內(nèi)摻入少量三價元素雜質(zhì),如硼（或銦）等，就可成為P型半導(dǎo)體。硼原子只有3個價電子,它與周圍硅原子組成共價鍵時,因缺少一個電子,很容易吸引相鄰硅原子上的價電子而產(chǎn)生一個空穴。這個空穴與本征激發(fā)產(chǎn)生的空穴都是載流子,具有導(dǎo)電性能。一個硼原子就增加一個空穴，由于摻入硼原子的絕對數(shù)量很多，因此空穴的數(shù)量很多，這種半導(dǎo)體以空穴導(dǎo)電為主，因而稱為空穴導(dǎo)電型半導(dǎo)體。

P型半導(dǎo)體空穴為多數(shù)載流子，自由電子為少數(shù)載流子。第一節(jié)

半導(dǎo)體的基本知識N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體第一節(jié)

半導(dǎo)體的基本知識三、PN結(jié)及其單向?qū)щ娦訬型或P型半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力雖然比本征半導(dǎo)體大大增強，但僅用其中一種材料還不能直接制成半導(dǎo)體器件。通常是在一塊晶片上，采取一定的摻雜工藝措施，在兩邊分別形成P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，在兩者的交界處就形成一個特殊的薄層，這個薄層就稱為PN結(jié)。PN結(jié)是構(gòu)成各種半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。

1.PN結(jié)的形成在一塊完整的晶片上，通過一定的摻雜工藝，一邊形成P型半導(dǎo)體，另一邊形成N型半導(dǎo)體。在P型和N型半導(dǎo)體交界面的兩側(cè)，由于載流子濃度的差別，N區(qū)的電子必然向P區(qū)擴散，而P區(qū)的空穴要向N區(qū)擴散。第一節(jié)

半導(dǎo)體的基本知識P區(qū)一側(cè)因失去空穴而留下不能移動的負(fù)離子，N區(qū)一側(cè)則因失去電子而留下不能移動的正離子，這些離子被固定排列在晶格上，不能自由運動，所以并不參與導(dǎo)電，這樣，在交界面兩側(cè)形成一個帶異性電荷的離子層，稱為空間電荷區(qū)，并產(chǎn)生內(nèi)電場，其方向是從N區(qū)指向P區(qū)，內(nèi)電場的建立阻礙了多數(shù)載流子的擴散運動，隨著內(nèi)電場的加強，多子的擴散運動逐步減弱，直至停止，使交界面形成一個穩(wěn)定的特殊的薄層，即PN結(jié)。第一節(jié)

半導(dǎo)體的基本知識PN結(jié)的內(nèi)電場的電位差約為零點幾伏，寬度一般為幾微米到幾十微米。因為在空間電荷區(qū)內(nèi)多數(shù)載流子已擴散到對方并復(fù)合掉了，或者說消耗盡了，因此空間電荷區(qū)又稱為耗盡層。2.PN結(jié)的單向?qū)щ娦栽赑N結(jié)兩端外加電壓，稱為給PN結(jié)以偏置電壓。

（1）PN結(jié)正向偏置——導(dǎo)通給PN結(jié)加正向偏置電壓，即P區(qū)接電源正極，N區(qū)接電源負(fù)極，此時稱PN結(jié)為正向偏置（簡稱正偏），如圖所示。由于外加電源產(chǎn)生的外電場的方向與PN結(jié)產(chǎn)生的內(nèi)電場方向相反，削弱了內(nèi)電場，使PN結(jié)變薄，有利于兩區(qū)多數(shù)載流子向?qū)Ψ綌U散，形成正向電流，此時PN結(jié)處于正向?qū)顟B(tài)。第一節(jié)

半導(dǎo)體的基本知識PN結(jié)加正向電壓第一節(jié)

半導(dǎo)體的基本知識（2）PN結(jié)反向偏置——截止給PN結(jié)加反向偏置電壓，即N區(qū)接電源正極，P區(qū)接電源負(fù)極，稱PN結(jié)反向偏置（簡稱反偏），如圖所示。第一節(jié)

半導(dǎo)體的基本知識由于外加電場與內(nèi)電場的方向一致，因而加強了內(nèi)電場，使PN結(jié)加寬，阻礙了多子的擴散運動。在外電場的作用下，只有少數(shù)載流子形成的很微弱的電流，稱為反向電流。若忽略反向電流，則可以認(rèn)為PN結(jié)截止。應(yīng)當(dāng)指出，少數(shù)載流子是由于熱激發(fā)產(chǎn)生的，因而PN結(jié)的反向電流受溫度影響很大。綜上所述,PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?即加正向電壓時導(dǎo)通,加反向電壓時截止。一、二極管的結(jié)構(gòu)1.結(jié)構(gòu)、符號和外形半導(dǎo)體二極管又稱晶體二極管，簡稱二極管。在PN結(jié)兩端接上相應(yīng)的電極引線，外面用金屬（或玻璃、塑料）管殼封裝起來，就制成了二極管，基本結(jié)構(gòu)、符號、常見外形如圖。其中從P區(qū)引出的線為正極（或陽極），從N區(qū)引出的線為負(fù)極（或陰極）。第二節(jié)

半導(dǎo)體二極管第二節(jié)

半導(dǎo)體二極管

2．類型（1）按材料分類，有硅二極管、鍺二極管和砷化鎵二極管等。（2）按結(jié)構(gòu)分類，根據(jù)PN結(jié)面積大小，有點接觸型二極管、面接觸型二極管。（3）按用途分類，有整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管、發(fā)光二極管、光敏二極管、變?nèi)荻O管、阻尼二極管等。（4）按封裝形式分類，有塑封二極管及金屬封二極管等。（5）

按功率分類，

有大功率二極管、

中功率二極管及小功率二極管。

第二節(jié)

半導(dǎo)體二極管二、二極管的伏安特性半導(dǎo)體二極管的核心是PN結(jié)，它的特性就是PN結(jié)的特性——單向?qū)щ娦?。為了形象地描述二極管的單向?qū)щ娦?，常利用伏安特性曲線來表示。二極管的伏安特性就是加在二極管兩端的電壓與流過二極管的電流之間的關(guān)系。二極管的伏安特性是非線性的，如圖所示。第二節(jié)

半導(dǎo)體二極管第二節(jié)

半導(dǎo)體二極管二極管的伏安特性曲線1.正向特性當(dāng)外加正向電壓很低時，由于外電場還不能克服PN結(jié)內(nèi)電場對多數(shù)載流子擴散運動的阻力，故正向電流很小，幾乎為零。當(dāng)正向電壓超過一定值后，電流急劇上升，二極管處于正向?qū)?。這個定值正向電壓叫做死區(qū)電壓

。一般硅管的死區(qū)電壓約為0.5V，鍺管的死區(qū)電壓約為0.1V。對理想二極管，認(rèn)為

。當(dāng)正向電壓超過死區(qū)電壓后，正向電流就會急劇增大，二極管呈現(xiàn)很小電阻而處于導(dǎo)通狀態(tài)，二極管正向?qū)ê螅鋲航岛苄?，一般硅管的正向壓降約為0.6～0.7V，鍺管的正向壓降約為0.2～0.3V。對理想二極管，認(rèn)為正向壓降為0。第二節(jié)

半導(dǎo)體二極管2.反向特性二極管兩端加上反向電壓時，在開始很大范圍內(nèi)，二極管相當(dāng)于非常大的電阻，反向電流很小，且不隨反向電壓的變化而變化。此時的電流稱之為反向飽和電流。對理想二極管，認(rèn)為反向飽和電流為零。二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)。第二節(jié)

半導(dǎo)體二極管

3.反向擊穿特性二極管反向電壓加到一定數(shù)值時，反向電流急劇增大，二極管失去單向?qū)щ娦?，這種現(xiàn)象稱為反向擊穿。產(chǎn)生反向擊穿時加在二極管上的反向電壓稱為反向擊穿電壓

。反向擊穿包括電擊穿和熱擊穿，電擊穿指反向電壓去除后，二極管能恢復(fù)原來的性能；熱擊穿指反向電壓去除后，二極管不能恢復(fù)原來的性能。1.最大整流電流

——它是指二極管長時間使用時，允許通過二極管的最大正向平均電流。使用時二極管正向平均電流不能超過此值，否則會燒壞二極管。2.最高反向工作電壓

——它是指二極管不被擊穿所允許的最高反向電壓（峰值），通常手冊上給出的最大反向工作電壓是擊穿電壓的一半左右。3.最大反向電流

——指二極管加最高反向工作電壓時的反向電流。反向電流越小，表明管子的單向?qū)щ娦栽胶?。硅管的反向電流較小，一般只有幾微安；鍺管的反向電流較大，一般在幾十至幾百微安之間。

第二節(jié)

半導(dǎo)體二極管三、二極管的參數(shù)：第二節(jié)

半導(dǎo)體二極管例題分析二極管的應(yīng)用范圍很廣，主要都是利用它的單向?qū)щ娦?。它可用于整流、檢波、元件保護以及在數(shù)字電子電路中作為開關(guān)元件?！纠?-1】在圖示電路中，判斷二極管是導(dǎo)通還是截止？并求輸出電壓

。（假設(shè)二極管為理想二極管）解：比較二極管陽極與陰極的電位高低，若陽極電位高，則二極管導(dǎo)通；反之截止。設(shè)兩電源公共端c點電位為0V。圖（a）中二極管陽極a點電位為3V，陰極b點電位為0V，陽極電位高于陰極電位，故二極管VD導(dǎo)通，輸出電壓=3V；第二節(jié)

半導(dǎo)體二極管

圖（b）中二極管陽極b點電位為－5V，陰極a點電位為5V，陽極電位低于陰極電位，故二極管VD截止，輸出電壓=5V。第二節(jié)

半導(dǎo)體二極管

【例6-2】如圖（a）所示電路中，已知

，輸入電壓

，試畫出輸出電壓

的波形圖（假設(shè)二極管VD為理想二極管）。

第二節(jié)

半導(dǎo)體二極管

解：如圖（b）畫出輸入電壓

和

的波形。

當(dāng)

的值高于5V時，VD正偏導(dǎo)通，V；

當(dāng)

的值小于5V時，VD反偏截止，

。

由此畫出輸出電壓的波形圖如圖（c）所示。從分析可以看出，例6-2是由二極管組成的單向限幅電路。在電子電路中，為了降低信號的幅度以滿足電路工作的需要，或者為了保護某些器件不受大的信號電壓作用而損壞，往往利用二極管的導(dǎo)通和截止限制信號的幅度，這就是所謂的限幅。一、穩(wěn)壓二極管1.結(jié)構(gòu)和符號穩(wěn)壓管是一種特殊的半導(dǎo)體二極管，其結(jié)構(gòu)和普通二極管一樣，實質(zhì)上也是一個PN結(jié)。特殊之處在于它工作在反向擊穿狀態(tài)。應(yīng)用時它在電路中反向偏置，與適當(dāng)數(shù)值的電阻R配合（見圖（a））后能起穩(wěn)定電壓的作用，故稱為穩(wěn)壓管。其符號如圖（b）所示。第三節(jié)

特殊二極管第三節(jié)

特殊二極管第三節(jié)

特殊二極管2.

穩(wěn)壓二極管的伏安特性穩(wěn)壓二極管的伏安特性與普通二極管類似，其主要差別是穩(wěn)壓管的反向特性曲線比較陡。如圖（c）所示。由反向特性曲線可以看出，反向電壓在一定范圍內(nèi)變化時，反向電流很小。當(dāng)反向電壓增高到擊穿電壓時，反向電流突然劇增，穩(wěn)壓管反向擊穿。此時，反向電流雖然在很大范圍內(nèi)變化，但穩(wěn)壓管兩端的電壓變化很小。利用這一特性，穩(wěn)壓管在電路中能起穩(wěn)壓作用。第三節(jié)

特殊二極管3.穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)

（2）穩(wěn)定電流

：指穩(wěn)壓管在穩(wěn)定電壓時的工作電流，其范圍在

～

之間。最小穩(wěn)定電流

是指穩(wěn)壓管進入反向擊穿區(qū)時的轉(zhuǎn)折點電流。最大穩(wěn)定電流

是指穩(wěn)壓管長期工作時允許通過的最大反向電流。（3）最大耗散功率

：是指管子工作時允許承受的最大功率。和是為了保證管子不被熱擊穿而規(guī)定的極限參數(shù)，由管子允許的最高結(jié)溫決定，其值為。

（4）動態(tài)電阻

：是指穩(wěn)壓管在正常工作時，其電壓的變化量與相應(yīng)的電流變化量的比值。即。如果穩(wěn)壓管的反向特性曲線比較陡，則動態(tài)電阻就愈小，穩(wěn)壓性能就愈好。（1）穩(wěn)定電壓

：就是穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓。

第三節(jié)

特殊二極管幾個穩(wěn)壓管串聯(lián)后，可獲得多個不同的穩(wěn)壓值，故穩(wěn)壓管串聯(lián)使用較常見。幾個穩(wěn)壓管并聯(lián)后，穩(wěn)壓值將由最低（包括正向?qū)ê蟮碾妷褐担┑囊粋€來決定。故除非特殊情況，穩(wěn)壓二極管都不并聯(lián)使用。二、發(fā)光二極管1.結(jié)構(gòu)、類型和符號第三節(jié)

特殊二極管發(fā)光二極管（LightEmittingDiode，簡稱LED），也是由PN結(jié)構(gòu)成的，同樣具有單向?qū)щ娦?，但在正向?qū)〞r能發(fā)光，所以它是一種把電能轉(zhuǎn)換成光能的半導(dǎo)體器件。由于構(gòu)成它的材料、封裝形式、外形等不同，因而它的類型很多，如單色發(fā)光二極管、變色發(fā)光二極管、閃爍發(fā)光二極管、電壓型發(fā)光二極管、紅外發(fā)射二極管、激光二極管等。發(fā)光二極管其外形和電路符號分別如下圖（a）、（b）所示。發(fā)光二極管的兩根引腳中，長引腳是發(fā)光二極管的正極，短引腳是發(fā)光二極管的負(fù)極。第三節(jié)

特殊二極管發(fā)光二極管外形和電路符號第三節(jié)

特殊二極管發(fā)光二極管應(yīng)用很廣，可作電器和儀器的指示燈，數(shù)字、字符顯示器件，高亮度的大屏幕等。發(fā)光二極管還可作為光源器件將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?，廣泛應(yīng)用于光電檢測技術(shù)領(lǐng)域中。2.應(yīng)用大功率發(fā)光二極管還可用作舞臺照明燈、道路照明燈、室內(nèi)照明燈和LED水下燈、射燈等等。大功率LED作為第四代電光源，被賦有“綠色照明光源”之稱，其具有體積小、安全低電壓、壽命長、電光轉(zhuǎn)換效率高、響應(yīng)速度快、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)良特性，必將取代傳統(tǒng)的白熾燈、鹵鎢燈和熒光燈新一代光源。三、光敏二極管1.結(jié)構(gòu)和符號第三節(jié)

特殊二極管光敏二極管是一種很常用的光敏元件。與普通二極管相似，它也是具有一個PN結(jié)的半導(dǎo)體器件，但二者在結(jié)構(gòu)上有著顯著不同。普通二極管的PN結(jié)是被嚴(yán)密封裝在管殼內(nèi)部的，光線的照射對其特性不產(chǎn)生任何影響；而光電二極管的管殼上則開有一個透明的窗口，光線能透過此照射到PN結(jié)上，以改變其工作狀態(tài)。光敏二極管的外形（實物圖）與電路符號如下圖所示。第三節(jié)

特殊二極管光敏二極管外形和電路符號2.應(yīng)用：光敏二極管工作在反偏狀態(tài)，它的反向電流隨光照強度的增加而上升，用于實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換功能。光敏二極管廣泛用于遙控接收器、激光頭中。當(dāng)制成大面積的光電二極管時，能將光能直接轉(zhuǎn)換成電能，可當(dāng)作一種能源器件，即光電池。第四節(jié)

晶體管晶體管常稱為半導(dǎo)體三極管，是電子電路中一種重要的半導(dǎo)體器件。一、晶體管的結(jié)構(gòu)常見晶體管的外形結(jié)構(gòu)第四節(jié)

晶體管晶體管是通過一定的工藝在一塊半導(dǎo)體基片上制成三層半導(dǎo)體兩個PN結(jié)，再從三層半導(dǎo)體引出三個電極，然后用管殼封裝而成。按半導(dǎo)體的組合方式不同，晶體管可分為NPN型和PNP型兩種類型。晶體管結(jié)構(gòu)示意圖第四節(jié)

晶體管晶體管各區(qū)的主要特點是：發(fā)射區(qū)的摻雜濃度高；基區(qū)做得很薄，且摻雜濃度低；集電結(jié)面積大于發(fā)射結(jié)面積，因此三極管發(fā)射極與集電極不能互換。NPN型和PNP型的電路圖形符號如圖所示。晶體管的電路圖形符號第四節(jié)

晶體管二、晶體管的電流分配與放大原理1．晶體管放大的條件晶體管的基本放大電路晶體管實現(xiàn)放大作用的外部條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。這種電路稱為共發(fā)射極電路，電路中

，電源極性如圖所示，這樣就保證了發(fā)射結(jié)加的是正向電壓（正向偏置），集電結(jié)加的是反向電壓（反向偏置），滿足三極管實現(xiàn)電流放大作用的外部條件。第四節(jié)

晶體管為了實現(xiàn)放大作用，NPN型晶體管三個電極的電位關(guān)系必須滿足

PNP型晶體管三個電極的電位關(guān)系必須滿足2．晶體管的電流分配關(guān)系及電流放大作用

晶體管各電極電流分配關(guān)系可用上圖所示電路進行測試，測試可得如下結(jié)論：（1）

（2）

為電流放大倍數(shù)（也稱放大系數(shù)）

晶體管實現(xiàn)放大作用的實質(zhì)：通過改變基極電流

的大小，達到控制集電極電流

的目的。因此晶體三極管是一種電流控制型器件。第四節(jié)

晶體管晶體管三電極電流分配關(guān)系可用下圖表示晶體管的電流分配關(guān)系第四節(jié)

晶體管三、晶體管的特性曲線晶體管的特性曲線是指各電極間電壓和電流之間的關(guān)系曲線。它能直觀、全面地反映晶體管各電極電流與電壓之間的關(guān)系。它反映晶體管的性能，是分析晶體管電路的重要依據(jù)。由于晶體管有三個電極，它的伏安特性曲線比二極管更復(fù)雜一些，常用到的是它的輸入特性和輸出特性。下面以NPN管為例，其測試電路如下圖所示，通過調(diào)節(jié)電路中的

和，便可測得其特性曲線。第四節(jié)

晶體管晶體管的特性曲線的測試電路第四節(jié)

晶體管1.輸入特性曲線當(dāng)不變時，輸入回路中的基極電流

與基-射極電壓

之間的關(guān)系曲線被稱為輸入特性，即晶體管的輸入特性曲線與二極管正向特性曲線相似，也有一段死區(qū)，發(fā)射結(jié)的正向電壓

大于死區(qū)電壓（硅管約為0.5V，鍺管約為0.1V），輸入回路才有基極電流

產(chǎn)生。另外，當(dāng)發(fā)射結(jié)完全導(dǎo)通時，三極管也具有恒壓特性。常溫下硅管的導(dǎo)通電壓為0.6～0.7V，鍺管的導(dǎo)通電壓為0.2～0.3V。第四節(jié)

晶體管2.輸出特性曲線當(dāng)

不變時，輸出回路中的電流

與電壓

之間的關(guān)系曲線稱為輸出特性曲線，即

。給定一個基極電流

，就對應(yīng)一條特性曲線，所以晶體管的輸出特性曲線是個曲線族。第四節(jié)

晶體管由輸出特性曲線看出，它可以劃分三個區(qū)：放大區(qū)、截止區(qū)、飽和區(qū)。（1）放大區(qū)

。此時，晶體管的發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。根據(jù)曲線特征，可總結(jié)放大區(qū)有如下重要特性：①受控特性：指

隨著的變化而變化，即；②恒流特性：指當(dāng)輸入回路中有一個恒定的

，輸出回路便對應(yīng)一個不受

影響的恒定的

；③各曲線間的間隔大小可體現(xiàn)

值大小

第四節(jié)

晶體管晶體管工作在截止區(qū)的外部條件是發(fā)射結(jié)零偏置或反向偏置，集電結(jié)反向偏置。這時

，

很小，近似為0，，

晶體管的C、E之間相當(dāng)于開路狀態(tài)，類似于開關(guān)斷開。（2）截止區(qū)。的曲線以下的

約為零的區(qū)域稱為截止區(qū)。（3）飽和區(qū)。將

時的區(qū)域稱為飽和區(qū)。此時，晶體管發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于正向偏置，這時

由外電路決定，而與無關(guān)，，晶體管失去了基極電流對集電極電流的控制作用。將此時所對應(yīng)的

值稱為飽和壓降

，一般，小功率管的

小于0.4V（硅管約為0.3V，鍺管約為0.1V），大功率管的

約為1～3V。在理想條件下，

，晶體管C、E之間相當(dāng)于短路狀態(tài)，類似于開關(guān)閉合。由以上分析可知，晶體管在電路中既可以作為放大元件，又可以作為開關(guān)元件。第四節(jié)

晶體管四、晶體管的主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)：電流放大系數(shù)的大小反映了三極管放大能力的強弱。

（1）共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)

為晶體管集電極電流

與基極電流之比，即（2）共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)

指集電極電流變化量與基極電流變化量之比，其大小體現(xiàn)了共射接法時，三晶體管的放大能力，即因

與的值幾乎相等，故在應(yīng)用中不再區(qū)分，均用

表示。

第四節(jié)

晶體管2.極間反向電流：（1）集電極--基極間的反向電流（2）集電極-發(fā)射極間的反向電流

是指發(fā)射極開路時，集電結(jié)在反向電壓作用下，形成的反向飽和電流，也稱為集電結(jié)反向飽和電流。選管時應(yīng)選

小且受溫度影響小的晶體管。

是指基極開路時，集電極-發(fā)射極間加上一定數(shù)值的反偏電壓時，流過集電極和發(fā)射極之間的電流，也稱為集電結(jié)穿透電流。穿透電流的大小是衡量晶體管質(zhì)量的重要參數(shù)，它反映了晶體管的穩(wěn)定性，其值越小，受溫度影響也越小，晶體管