電工與電子技術(shù)第10章常用半導(dǎo)體器件

1、第第1010章章 常用半常用半導(dǎo)導(dǎo)體器件體器件 本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 本章主要介紹半導(dǎo)體二極管、半導(dǎo)體三極管和半導(dǎo)體場效本章主要介紹半導(dǎo)體二極管、半導(dǎo)體三極管和半導(dǎo)體場效 晶體管的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和主要特征，為后面將要討論的晶體管的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和主要特征，為后面將要討論的 放大電路、邏輯電路等內(nèi)容打下基礎(chǔ)放大電路、邏輯電路等內(nèi)容打下基礎(chǔ) 。 【引例引例】 如何實如何實 現(xiàn)的？現(xiàn)的？ 手機及內(nèi)部電路手機及內(nèi)部電路 10.110.1半半導(dǎo)導(dǎo)體的體的導(dǎo)電導(dǎo)電特性特性 10.110.1半半導(dǎo)導(dǎo)體的體的導(dǎo)電導(dǎo)電特性特性 半導(dǎo)體半導(dǎo)體 的特性的特性 熱敏性：對溫度敏熱敏性：對溫度敏 感，如熱敏

2、電阻感，如熱敏電阻 光敏性：對光照敏感，光敏性：對光照敏感， 如光電管、光敏電阻、如光電管、光敏電阻、 光電池光電池 雜敏性：對雜雜敏性：對雜 質(zhì)敏感，如半質(zhì)敏感，如半 導(dǎo)體器件導(dǎo)體器件 光敏光敏 電阻電阻 光敏二光敏二 極管極管 10.110.1半半導(dǎo)導(dǎo)體的體的導(dǎo)電導(dǎo)電特性特性 10.1.1 10.1.1 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 半導(dǎo)體硅和鍺的原子結(jié)構(gòu)圖半導(dǎo)體硅和鍺的原子結(jié)構(gòu)圖 本征半導(dǎo)體：本征半導(dǎo)體：純凈的、晶格完整的半導(dǎo)體純凈的、晶格完整的半導(dǎo)體 。這樣的半。這樣的半 導(dǎo)體稱為晶體，用這樣的材料制成的管子稱為晶體管。導(dǎo)體稱為晶體，用這樣的材料制成的管子稱為晶體管。 10.110.1半半導(dǎo)導(dǎo)

3、體的體的導(dǎo)電導(dǎo)電特性特性 本征半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu)本征半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu) 價電子價電子 自由電子自由電子 空穴空穴 光照光照 10.110.1半半導(dǎo)導(dǎo)體的體的導(dǎo)電導(dǎo)電特性特性 說明：說明：半導(dǎo)體中有兩種電流：自由電子電流和空穴電半導(dǎo)體中有兩種電流：自由電子電流和空穴電 流，這是和導(dǎo)體導(dǎo)電本質(zhì)區(qū)別。且由于自由電子和空穴成對出流，這是和導(dǎo)體導(dǎo)電本質(zhì)區(qū)別。且由于自由電子和空穴成對出 現(xiàn)，故對外不顯電性?，F(xiàn)，故對外不顯電性。 填補填補 10.110.1半半導(dǎo)導(dǎo)體的體的導(dǎo)電導(dǎo)電特性特性 10.1.2 10.1.2 N型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 在硅或鍺的本征半導(dǎo)體中摻入微量的在硅或鍺的本征半導(dǎo)

4、體中摻入微量的5 5價磷（價磷（P P）元素，）元素， 則形成則形成N N型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。 +5 摻入摻入 +5 自由電子自由電子 1N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 自由電子為多數(shù)載流子，空穴為少數(shù)載流子自由電子為多數(shù)載流子，空穴為少數(shù)載流子，故故N型半導(dǎo)體也型半導(dǎo)體也 稱為稱為電子型半導(dǎo)體電子型半導(dǎo)體，磷原子也稱為磷原子也稱為施主雜質(zhì)施主雜質(zhì) 10.110.1半半導(dǎo)導(dǎo)體的體的導(dǎo)電導(dǎo)電特性特性 2 2P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 在硅或鍺的本征半導(dǎo)體中摻入微量的在硅或鍺的本征半導(dǎo)體中摻入微量的3 3價硼（價硼（B B）元素，）元素， 則形成則形成P P型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。 +3 摻入摻入 +3 填補填補 空

5、穴為多數(shù)載流子，自由電子為少數(shù)載流子空穴為多數(shù)載流子，自由電子為少數(shù)載流子，故故P型半導(dǎo)體也型半導(dǎo)體也 稱為稱為空穴型半導(dǎo)體空穴型半導(dǎo)體，硼原子也稱為硼原子也稱為受主雜質(zhì)受主雜質(zhì) 10.110.1半半導(dǎo)導(dǎo)體的體的導(dǎo)電導(dǎo)電特性特性 10.1.3 P10.1.3 PN結(jié)結(jié) 1 1PNPN結(jié)的形成結(jié)的形成 10.110.1半半導(dǎo)導(dǎo)體的體的導(dǎo)電導(dǎo)電特性特性 10.110.1半半導(dǎo)導(dǎo)體的體的導(dǎo)電導(dǎo)電特性特性 2 2PNPN結(jié)的特性結(jié)的特性-單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦?10.110.1半半導(dǎo)導(dǎo)體的體的導(dǎo)電導(dǎo)電特性特性 總結(jié)：總結(jié)：PN結(jié)外加正向電壓時，結(jié)外加正向電壓時，PN結(jié)電阻很小，正向電結(jié)電阻很小，正向電

6、流很大，流很大，PN結(jié)正向?qū)?，電流方向從結(jié)正向?qū)?，電流方向從P型區(qū)流向型區(qū)流向N型區(qū)；型區(qū)；PN結(jié)結(jié) 外加反向電壓時，外加反向電壓時，PN結(jié)電阻很大，反向電流很小，近似為零，結(jié)電阻很大，反向電流很小，近似為零， PN結(jié)反向截止。結(jié)反向截止。PN結(jié)的這種特性稱為單向?qū)щ娦?。結(jié)的這種特性稱為單向?qū)щ娦浴?10.210.2半半導(dǎo)導(dǎo)體的二體的二極極管管 10.2.1 10.2.1 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 整流二極管整流二極管 發(fā)光二極管發(fā)光二極管穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管 開關(guān)二極管開關(guān)二極管 10.210.2半半導(dǎo)導(dǎo)體的二體的二極極管管 半導(dǎo)體的二極管型號說明：半導(dǎo)體的二極管型號說明： 舉例舉例 10.2.

7、2 10.2.2 伏安特性伏安特性 10.210.2半半導(dǎo)導(dǎo)體的二體的二極極管管 + - 1.1.正向特性正向特性 二極管的伏安特性二極管的伏安特性 （1 1）死區(qū)及死區(qū)電壓）死區(qū)及死區(qū)電壓 死區(qū)死區(qū) 電壓電壓 硅管：硅管：0.5V 鍺管：鍺管：0.1V 當(dāng)外加正向電壓小于某值時，正向電流很小，當(dāng)外加正向電壓小于某值時，正向電流很小， 幾乎為零，此段稱為死區(qū)，對應(yīng)電壓為死區(qū)電壓。幾乎為零，此段稱為死區(qū)，對應(yīng)電壓為死區(qū)電壓。 （2 2）正向?qū)皩?dǎo)通電壓）正向?qū)皩?dǎo)通電壓 當(dāng)外加正向電壓大于死區(qū)電壓時，正向電流當(dāng)外加正向電壓大于死區(qū)電壓時，正向電流 增長很快，二極管正向?qū)?，對?yīng)電壓為導(dǎo)通電增

8、長很快，二極管正向?qū)?，對?yīng)電壓為導(dǎo)通電 壓。壓。 導(dǎo)通導(dǎo)通 電壓電壓 硅管：硅管：0.60.7V 鍺管：鍺管：0.20.3V 2.2.反向特性反向特性 10.210.2半半導(dǎo)導(dǎo)體的二體的二極極管管 二極管的伏安特性二極管的伏安特性 - + 當(dāng)二極管加反向電壓并小于某電壓（擊穿電當(dāng)二極管加反向電壓并小于某電壓（擊穿電 壓）時，由少數(shù)載流子的漂移運動形成很小的反壓）時，由少數(shù)載流子的漂移運動形成很小的反 向電流，硅管為向電流，硅管為nAnA級，鍺管為級，鍺管為AA級，故二極管級，故二極管 反向截止。反向截止。 （1 1）反向截止區(qū)）反向截止區(qū) 一、它隨溫度的升高增長很快；一、它隨溫度的升高增長很

9、快； 注意：反向電流的特點注意：反向電流的特點 二、反向電流與反向電壓的大小無關(guān)，二、反向電流與反向電壓的大小無關(guān)， 基本不變稱它為基本不變稱它為反向飽和電流。反向飽和電流。 （2 2）反向擊穿區(qū)）反向擊穿區(qū) 當(dāng)反向電壓增加到擊穿電壓時，反向電流將當(dāng)反向電壓增加到擊穿電壓時，反向電流將 突然增大，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?，二極管突然增大，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?，二極管 反向?qū)ǎ斐刹豢苫謴?fù)的損壞。反向?qū)?，造成不可恢?fù)的損壞。 10.210.2半半導(dǎo)導(dǎo)體的二體的二極極管管 10.2.3 10.2.3 主要參數(shù)主要參數(shù) 為了正確使用二極管，除了理解其伏安特性之外，還要掌為了正確使用二極管，除

10、了理解其伏安特性之外，還要掌 握其相應(yīng)的參數(shù)，以便選擇二極管。握其相應(yīng)的參數(shù)，以便選擇二極管。 1最大整流電流最大整流電流IFM IFM二極管長時間正向?qū)〞r，允許流過的最大正向平均電流。在使用二極管長時間正向?qū)〞r，允許流過的最大正向平均電流。在使用 時不能超過此值，否則將因二極管過熱而損壞。時不能超過此值，否則將因二極管過熱而損壞。 2反向峰值電壓反向峰值電壓URM URM是指二極管反向截止時允許外加的最高反向工作電壓，是指二極管反向截止時允許外加的最高反向工作電壓，URM的數(shù)值的數(shù)值 大約等于二極管的反向擊穿電壓大約等于二極管的反向擊穿電壓UBR的一半，以確保管子安全工作。的一半，以確保

11、管子安全工作。 3反向峰值電流反向峰值電流IFM IRM是指在常溫下二極管加反向峰值電壓是指在常溫下二極管加反向峰值電壓URM時，流經(jīng)管子的電流。它說時，流經(jīng)管子的電流。它說 明了二極管質(zhì)量的好壞，反向電流大說明它的單向?qū)щ娦圆?，而且受溫度影明了二極管質(zhì)量的好壞，反向電流大說明它的單向?qū)щ娦圆?，而且受溫度?響大響大 。硅管比鍺管的反向電流小。硅管比鍺管的反向電流小。 10.210.2半半導(dǎo)導(dǎo)體的二體的二極極管管 10.2.4 10.2.4 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 由于半導(dǎo)體二極管具有單向?qū)щ娦裕蚨玫搅藦V泛應(yīng)用。由于半導(dǎo)體二極管具有單向?qū)щ娦?，因而得到了廣泛應(yīng)用。 在電路中，常用來作為整流、檢波

12、、鉗位、隔離、保護、開關(guān)在電路中，常用來作為整流、檢波、鉗位、隔離、保護、開關(guān) 等元件使用。等元件使用。 【例例10.2-1】二極管電路如圖二極管電路如圖 (a)和和(b)所示，試分析二極管的工所示，試分析二極管的工 作狀態(tài)和它們所起的作用。設(shè)二極管為理想二極管。作狀態(tài)和它們所起的作用。設(shè)二極管為理想二極管。 (1) (1)在圖在圖(a)(a)所示電路中，移所示電路中，移 開二極管，求兩端電位，即開二極管，求兩端電位，即 【解解】 【例例10.2-1】二極管電路如圖二極管電路如圖 (a)和和(b)所示，試分析二極管的工所示，試分析二極管的工 作狀態(tài)和它們所起的作用。設(shè)二極管為理想二極管。作狀態(tài)

13、和它們所起的作用。設(shè)二極管為理想二極管。 10.210.2半半導(dǎo)導(dǎo)體的二體的二極極管管 1 12VV 2 6VV 二極管陽極電位高于陰極電位，是正偏，二極管處于二極管陽極電位高于陰極電位，是正偏，二極管處于導(dǎo)導(dǎo) 通通狀態(tài)，相當(dāng)短路，使?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)短路，使Uo=12V，起，起鉗位鉗位作用。作用。 (2) (2)在圖在圖(b)(b)所示電路中，移所示電路中，移 開二極管，求兩端電位，即開二極管，求兩端電位，即 10.210.2半半導(dǎo)導(dǎo)體的二體的二極極管管 【例例10.2-1】二極管電路如圖二極管電路如圖 (a)和和(b)所示，試分析二極管的工所示，試分析二極管的工 作狀態(tài)和它們所起的作用。設(shè)二極管為

14、理想二極管。作狀態(tài)和它們所起的作用。設(shè)二極管為理想二極管。 【解解】 2 12VV 1 6VV 二極管陽極電位低于陰極電位，是反偏，二極管處于二極管陽極電位低于陰極電位，是反偏，二極管處于截截 止止?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)開路，使?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)開路，使Uo=6V，起，起隔離隔離作用。作用。 在如圖所示電路中，移開兩在如圖所示電路中，移開兩 個二極管，并求它們兩端陽極到陰個二極管，并求它們兩端陽極到陰 極的電位差，即極的電位差，即 10.210.2半半導(dǎo)導(dǎo)體的二體的二極極管管 【例例10.2-2】在如圖所示電路中，試分析二極管在如圖所示電路中，試分析二極管VD1和和VD2的工的工 作狀態(tài)，并求輸出電壓作狀態(tài)，并求

15、輸出電壓Uo之值。設(shè)二極管為理想二極管。之值。設(shè)二極管為理想二極管。 【解解】 D1 15 105VU D2 151025VU 由于由于VD2兩端電壓高于兩端電壓高于VD1，故其優(yōu)先導(dǎo)通。使得故其優(yōu)先導(dǎo)通。使得Uo= -10V， 使使VD1反偏。故反偏。故VD2起鉗位作用，起鉗位作用，VD1起隔離作用，隔離了起隔離作用，隔離了+10V 電源。電源。 10.210.2半半導(dǎo)導(dǎo)體的二體的二極極管管 【例例10.2-3】在如圖所示電路中，已知在如圖所示電路中，已知US = 5V，ui= 10sint V， 試畫出輸出電壓試畫出輸出電壓uo的波形。設(shè)二極管為理想二極管。的波形。設(shè)二極管為理想二極管。

16、【解解】 VD導(dǎo)通導(dǎo)通 起限幅作用起限幅作用 VD截止截止 在如圖所示電路中，若無二極管在如圖所示電路中，若無二極管D1，則當(dāng)三極管由導(dǎo)通到截止，在，則當(dāng)三極管由導(dǎo)通到截止，在 線圈兩端產(chǎn)生很高的電動勢，會擊穿線圈并在開關(guān)兩端產(chǎn)生火花。線圈兩端產(chǎn)生很高的電動勢，會擊穿線圈并在開關(guān)兩端產(chǎn)生火花。 10.210.2半半導(dǎo)導(dǎo)體的二體的二極極管管 【例例10.2-4】如圖所示是用二極管保護繼電器線圈的原理電路，如圖所示是用二極管保護繼電器線圈的原理電路， 試分析該電路的工作原理。試分析該電路的工作原理。 【解解】 實用電路實用電路 為了保護線圈和和開關(guān)，則在線圈兩端并一二極管，提供電流泄放為了保護線圈

17、和和開關(guān)，則在線圈兩端并一二極管，提供電流泄放 回路?；芈?。 10.3 10.3 特殊二特殊二極極管管 穩(wěn)壓二極管是一種特殊的面接觸型硅二極管，由于它在電穩(wěn)壓二極管是一種特殊的面接觸型硅二極管，由于它在電 路中與適當(dāng)阻值的電阻配合后能起穩(wěn)定電壓的作用，故稱穩(wěn)壓路中與適當(dāng)阻值的電阻配合后能起穩(wěn)定電壓的作用，故稱穩(wěn)壓 管。管。 10.3.1 10.3.1 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管 外型外型符號符號 伏安特性伏安特性 比較陡比較陡 應(yīng)用電路應(yīng)用電路 主要參數(shù)主要參數(shù) （1）UZ是穩(wěn)定電壓；（是穩(wěn)定電壓；（2）IZ是穩(wěn)定電流是穩(wěn)定電流 ；（；（3）IZm是最大穩(wěn)定電流。是最大穩(wěn)定電流。 10.3 10.3

18、 特殊二特殊二極極管管 【例例10.3-1】試分析如圖所示電路中穩(wěn)壓管試分析如圖所示電路中穩(wěn)壓管VDZ的穩(wěn)壓作用。的穩(wěn)壓作用。 【解解】 在電路的實際工作中，電源電壓在電路的實際工作中，電源電壓U 的波動、負(fù)載的變化的波動、負(fù)載的變化 都會引起輸出電壓都會引起輸出電壓 UL的波動。的波動。 1 1設(shè)電源電壓波動（負(fù)載不變）設(shè)電源電壓波動（負(fù)載不變） 2 2設(shè)負(fù)載變化（電源電壓不變）設(shè)負(fù)載變化（電源電壓不變） 說明：說明：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路是通過穩(wěn)壓管電流穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路是通過穩(wěn)壓管電流IZ的調(diào)節(jié)作用的調(diào)節(jié)作用 和限流電阻和限流電阻R上電壓降上電壓降UR的補償作用而使輸出電壓穩(wěn)定的。的補償作用而使輸出

19、電壓穩(wěn)定的。 【例例10.3-2】試設(shè)計一個穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，如圖所示。已知：電試設(shè)計一個穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，如圖所示。已知：電 源電壓源電壓U = 20V，負(fù)載電阻，負(fù)載電阻RL = 0.8k，負(fù)載所需穩(wěn)定電壓，負(fù)載所需穩(wěn)定電壓UL = 12V。選擇穩(wěn)壓管。選擇穩(wěn)壓管VDZ和限流電阻和限流電阻R。 10.3 10.3 特殊二特殊二極極管管 【解解】 (1)負(fù)載電流負(fù)載電流IL為為 L L 3 L 12 15mA 0.8 10 U I R (2)選擇穩(wěn)壓管選擇穩(wěn)壓管VDZ 穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ = UL = 12V，可選擇，可選擇2CW60型硅穩(wěn)壓管（見型硅穩(wěn)壓管（見 附錄附錄3），

20、其），其UZ = 12V, IZ = 5mA, IZm = 19mA。 (3)選限流電阻選限流電阻R IZ = 5mA Z 3 20 12 400 (5 15) 10 UU R I W IZm = 19mA Z 3 20 12 235.3 (1915) 10 UU R I W 取取R = 300 10.3 10.3 特殊二特殊二極極管管 10.3.2 10.3.2 發(fā)光二極管發(fā)光二極管 發(fā)光二極管（常稱為發(fā)光二極管（常稱為LED）也是由一個）也是由一個PN結(jié)組成的，常結(jié)組成的，常 用的半導(dǎo)體材料是砷化鎵和磷化鎵。用的半導(dǎo)體材料是砷化鎵和磷化鎵。 外型外型 符號符號 工作電路工作電路 說明：說明

21、：發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓在發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓在2V2V左右，工作電流為幾左右，工作電流為幾 個毫安，管腳較長的為陽極。通常用做指示燈和各種儀表和設(shè)備個毫安，管腳較長的為陽極。通常用做指示燈和各種儀表和設(shè)備 的數(shù)字顯示。發(fā)光二極管也可用于照明和裝飾照明，以及可充電的數(shù)字顯示。發(fā)光二極管也可用于照明和裝飾照明，以及可充電 的便攜式移動照明的便攜式移動照明 。 10.3 10.3 特殊二特殊二極極管管 10.3.3 10.3.3 光電二極管光電二極管 光電二極管是利用光電二極管是利用PNPN結(jié)的光敏特性制成的，它將接收到的光結(jié)的光敏特性制成的，它將接收到的光 的變化轉(zhuǎn)換為電流的變化。的變化轉(zhuǎn)換為電流

22、的變化。 外型外型 符號符號工作電路工作電路 說明：說明：當(dāng)無光照時，其反向電流很小，稱為暗電流。當(dāng)當(dāng)無光照時，其反向電流很小，稱為暗電流。當(dāng) 有光照時，產(chǎn)生較大的反向電流，稱為光電流。光照愈強，有光照時，產(chǎn)生較大的反向電流，稱為光電流。光照愈強， 光電流也愈大。光電流也愈大。 10.3 10.3 特殊二特殊二極極管管 10.3.4 10.3.4 光耦合器光耦合器 光耦合器是由發(fā)光器件和光敏器件組成的。光耦合器是由發(fā)光器件和光敏器件組成的。 外型即內(nèi)部電路外型即內(nèi)部電路 原理電路原理電路 說明：說明：光耦合器是用光傳輸電信號的電隔離器件（兩光耦合器是用光傳輸電信號的電隔離器件（兩 管之間無電的

23、聯(lián)系）。管之間無電的聯(lián)系）。 10.4 10.4 半半導(dǎo)導(dǎo)體三體三極極管管 10.4.1 10.4.1 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 各種半導(dǎo)體三極管的外型圖各種半導(dǎo)體三極管的外型圖 按結(jié)構(gòu)分類：按結(jié)構(gòu)分類： NPN PNP 10.4.2 10.4.2 載流子分配及電流放大原理載流子分配及電流放大原理 10.4 10.4 半半導(dǎo)導(dǎo)體三體三極極管管 共射極放大電路共射極放大電路 放大放大 條件條件 內(nèi)部內(nèi)部 條件條件 發(fā)射區(qū)摻雜濃度最高發(fā)射區(qū)摻雜濃度最高 基區(qū)很薄基區(qū)很薄 集電結(jié)面積大集電結(jié)面積大 外部外部 條件條件 發(fā)射結(jié)結(jié)正偏發(fā)射結(jié)結(jié)正偏 集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏 bb cc ee NPNPNP EBC V

24、VV EBC VVV P P N N N N N N P P P P 輸輸 入入 輸輸 出出 各極電流（各極電流（mA）測量結(jié)果測量結(jié)果 IB- -0.00100.020.040.060.080.10 IC0.0010.010.701.502.303.103.95 IE00.010.721.542.363.184.05 10.4 10.4 半半導(dǎo)導(dǎo)體三體三極極管管 實驗數(shù)據(jù)分析：實驗數(shù)據(jù)分析： IE = IC + IB C5 B5 2.3 38.3 0.06 I I C B 0.8 40 0.02 I I D D 10.4 10.4 半半導(dǎo)導(dǎo)體三體三極極管管 半導(dǎo)體三極管內(nèi)部載流子的運動：半導(dǎo)

25、體三極管內(nèi)部載流子的運動： 10.4 10.4 半半導(dǎo)導(dǎo)體三體三極極管管 半導(dǎo)體三極管內(nèi)部載流子運動示意圖半導(dǎo)體三極管內(nèi)部載流子運動示意圖 三個結(jié)論：三個結(jié)論： (1)發(fā)射極電流發(fā)射極電流IE、基極電流、基極電流IB、集電極電流、集電極電流IC的關(guān)系是的關(guān)系是IE = IB + IC； 載流子運動過程：載流子運動過程： 發(fā)射結(jié)正偏：發(fā)射區(qū)發(fā)射電子到基區(qū)發(fā)射結(jié)正偏：發(fā)射區(qū)發(fā)射電子到基區(qū) 少量電子在基區(qū)與空穴復(fù)合，大部分少量電子在基區(qū)與空穴復(fù)合，大部分 運動到集電結(jié)；運動到集電結(jié)； 集電結(jié)反偏：集電區(qū)收集電子。集電結(jié)反偏：集電區(qū)收集電子。 (2)集電極電流集電極電流IC、基極電流、基極電流IB的關(guān)

26、系是的關(guān)系是IC =IB ； (3)晶體管的電流放大作用，實質(zhì)上為晶體管的控制作用，即較小電流晶體管的電流放大作用，實質(zhì)上為晶體管的控制作用，即較小電流IB控控 制大電流制大電流IC。 10.4 10.4 半半導(dǎo)導(dǎo)體三體三極極管管 10.4.3 10.4.3 特性曲線特性曲線 1輸入特性曲線輸入特性曲線 輸入特性曲線是指當(dāng)集輸入特性曲線是指當(dāng)集-射極電壓射極電壓UC E為常數(shù)時，輸入回路（基極回路）中基 為常數(shù)時，輸入回路（基極回路）中基 極電流極電流IB與基與基-射極電壓射極電壓UBE之間的關(guān)系曲之間的關(guān)系曲 線，即線，即 CE BBE constantU If U 輸入特性曲線輸入特性曲線

27、 特點：特點： UCE1曲線重合；曲線重合； 當(dāng)當(dāng)UBE小于死區(qū)電壓時，小于死區(qū)電壓時，IB=0，三極管截止；，三極管截止； 當(dāng)當(dāng)UBE大于死區(qū)電壓時，三極管導(dǎo)通，大于死區(qū)電壓時，三極管導(dǎo)通，IB隨隨UBE快快 速增大。發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓為速增大。發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓為 BE 0.60.7VU: 硅管：硅管： BE 0.20.3VU: 鍺管：鍺管： 測試電路測試電路 10.4 10.4 半半導(dǎo)導(dǎo)體三體三極極管管 2輸出特性曲線輸出特性曲線 輸出特性曲線是指當(dāng)基極電流輸出特性曲線是指當(dāng)基極電流IB為為 常數(shù)時，輸出電路（集電極回路）中集常數(shù)時，輸出電路（集電極回路）中集 電極電流電極電流IC與集與集-射極

28、電壓射極電壓UCE之間的關(guān)之間的關(guān) 系曲線，即系曲線，即 測試電路測試電路 B CCE constantI If U 輸出特性曲線輸出特性曲線 特點：特點： 當(dāng)當(dāng)IB一定時，在一定時，在UCE = 01V區(qū)間，隨著區(qū)間，隨著 UCE的增大，的增大，IC線性增加。當(dāng)線性增加。當(dāng)UCE超過超過1V后，后， 當(dāng)當(dāng)UCE增高時，增高時，IC幾乎不變，即具有恒流特幾乎不變，即具有恒流特 性；性； 當(dāng)當(dāng)IB增大時，增大時，IC線性增大，遠(yuǎn)大于線性增大，遠(yuǎn)大于IB，且，且 IC受受IB控制，這就是晶體管的電流放大作用控制，這就是晶體管的電流放大作用 的表現(xiàn)。的表現(xiàn)。 飽和區(qū)：飽和區(qū)：IB增加，增加，IC小于

29、小于 IB， IC IB， 晶體管失去電晶體管失去電 流放大作用。飽和時，電壓流放大作用。飽和時，電壓 UCE =0.20.3V（鍺管為（鍺管為0. 10.2V），數(shù)值很小，近似為零，晶體管的），數(shù)值很小，近似為零，晶體管的C、E極之間極之間 相當(dāng)于一個閉合的開關(guān)相當(dāng)于一個閉合的開關(guān) 。 10.4 10.4 半半導(dǎo)導(dǎo)體三體三極極管管 輸出特性曲線輸出特性曲線 通常把晶體管的輸出特性曲線分為三個通常把晶體管的輸出特性曲線分為三個 工作區(qū)：工作區(qū)： 輸出特性輸出特性 曲線的三曲線的三 個工作區(qū)個工作區(qū) 放大區(qū)：放大區(qū)：IC與與IB基本上成正比關(guān)基本上成正比關(guān) 系，即系，即 IC= IB，發(fā)射結(jié)為正

30、偏，發(fā)射結(jié)為正偏， 集電結(jié)為反偏；集電結(jié)為反偏； 截止區(qū)：截止區(qū)：IB=0，即，即 IC=ICEO0，發(fā)射，發(fā)射 結(jié)為反偏，集電結(jié)為反偏；晶體管結(jié)為反偏，集電結(jié)為反偏；晶體管 的的C、E極之間相當(dāng)于一個斷開的開極之間相當(dāng)于一個斷開的開 關(guān)；關(guān)； 10.4 10.4 半半導(dǎo)導(dǎo)體三體三極極管管 B C I I 10.4.4 10.4.4 主要參數(shù)主要參數(shù) 1共射極電流放大系數(shù)共射極電流放大系數(shù)和和 說明：說明： C B I I 共發(fā)射極靜態(tài)（又稱共發(fā)射極靜態(tài)（又稱 直流）電流放大系數(shù)直流）電流放大系數(shù) 共發(fā)射極動態(tài)（又稱共發(fā)射極動態(tài)（又稱 交流）電流放大系數(shù)交流）電流放大系數(shù) ) 1 ( (2)晶

31、體管的晶體管的b 值在值在20200之間。之間。 10.4 半半導(dǎo)導(dǎo)體三體三極極管管 2集集-基極反向飽和電流基極反向飽和電流ICBO ICBO是當(dāng)發(fā)射極開路（是當(dāng)發(fā)射極開路（IE = 0）時的集電流）時的集電流IC，是，是 由少數(shù)載流子漂移運動（主要是集電區(qū)的少數(shù)載由少數(shù)載流子漂移運動（主要是集電區(qū)的少數(shù)載 流子向基區(qū)運動）產(chǎn)生的，它受溫度影響很大。流子向基區(qū)運動）產(chǎn)生的，它受溫度影響很大。 注意：在室溫下，小功率鍺管的注意：在室溫下，小功率鍺管的ICBO約為幾微安到幾約為幾微安到幾 十微安，小功率硅管在十微安，小功率硅管在1A以下。以下。 3集集-射極穿透電流射極穿透電流ICEO ICEO

32、是基極開路（是基極開路（IB = 0）時的集電極電流）時的集電極電流IC ，且，且 CEOCBO (1)II 注意：溫度升高時，注意：溫度升高時，ICBO增大，增大，ICEO隨著增加，集電隨著增加，集電 極電流極電流IC亦增加，亦增加， 且且值亦不能太大，值亦不能太大，一般一般 為為5010050100。 10.4 半半導(dǎo)導(dǎo)體三體三極極管管 4集電極最大允許電流集電極最大允許電流ICM 集集電極電電極電流流IC超過一定值時，超過一定值時， 值要下降。值要下降。ICM為晶體管為晶體管 值下降到正常值值下降到正常值2/3時的集電極電流。時的集電極電流。 5集集-射極擊穿電壓射極擊穿電壓BUCEO

33、BUCEO為基極開路時，加在集電極和發(fā)射極之間的最大允為基極開路時，加在集電極和發(fā)射極之間的最大允 許電壓，當(dāng)超過此值時，晶體管集電結(jié)會被擊穿而損壞。許電壓，當(dāng)超過此值時，晶體管集電結(jié)會被擊穿而損壞。 6集電極最大允許耗散功率集電極最大允許耗散功率PCM PCM為當(dāng)晶體管因受熱而引起的為當(dāng)晶體管因受熱而引起的 參數(shù)變化不超過允許值時，集電極參數(shù)變化不超過允許值時，集電極 所消耗的最大功率。所消耗的最大功率。PCM主要受晶主要受晶 體管的溫升限制，一般來說鍺管允體管的溫升限制，一般來說鍺管允 許結(jié)溫為許結(jié)溫為7090，硅管約為，硅管約為15 0。 由由PCM 、ICM 和和 BUCEO 圍成的區(qū)

34、圍成的區(qū) 域稱為三極管的域稱為三極管的 ICM BUCEO 10.4 半半導(dǎo)導(dǎo)體三體三極極管管 【例例10.4-1】放大電路中的晶體管放大電路中的晶體管VT1和和VT2如圖所示，用直流如圖所示，用直流 電壓表測得各點對地電位值是：電壓表測得各點對地電位值是：V1 = 8V, V2 = 1.2V, V3 = 1.9V； V4 = -3.3V, V5 = -9V, V6 = -3.1V。(1)確定確定VT1的類型和各電極；的類型和各電極； (2)確定確定VT2的類型和各電極。的類型和各電極。 【解解】 由于由于V1最高，故最高，故1為集電極，且為為集電極，且為 NPN型。型。 2是發(fā)射極是發(fā)射極

35、，3是基極。是基極。 由于由于V5最低，故最低，故5為集電極，且為為集電極，且為PNP型。型。 6是發(fā)射極是發(fā)射極 ，4 是基極。是基極。 (1)VT1管：管： V3 - V2 =1.9 -1.2 = 0.7V (2)VT2管：管： V4 - V6 = -3.3-(-3.1) = -0.2V 10.5 場場效效應(yīng)應(yīng)晶體管晶體管 場效晶體管是又一種性能特殊的半導(dǎo)體三極管，外形也與場效晶體管是又一種性能特殊的半導(dǎo)體三極管，外形也與 普通晶體管相似。但其工作原理卻截然不同。普通晶體管相似。但其工作原理卻截然不同。 區(qū)別：區(qū)別： （1）晶體管發(fā)射結(jié)在放大時是正向偏置，故其輸入阻抗?。ǎ┚w管發(fā)射結(jié)在放

36、大時是正向偏置，故其輸入阻抗?。?03 的數(shù)量級）；場效應(yīng)管輸入回路的數(shù)量級）；場效應(yīng)管輸入回路PN結(jié)工作于反偏，或輸入端結(jié)工作于反偏，或輸入端 完全處于絕緣狀態(tài)，故其輸入阻抗可高達(dá)完全處于絕緣狀態(tài)，故其輸入阻抗可高達(dá)1071012 。 （2）晶體管有兩種導(dǎo)電粒子參與導(dǎo)電：自由電子和空穴，故稱）晶體管有兩種導(dǎo)電粒子參與導(dǎo)電：自由電子和空穴，故稱 為雙極型。由于少數(shù)載流子參與導(dǎo)電，故工作點受溫度影響大，為雙極型。由于少數(shù)載流子參與導(dǎo)電，故工作點受溫度影響大， 不穩(wěn)定；場效應(yīng)管只有不穩(wěn)定；場效應(yīng)管只有參與導(dǎo)電，故稱為單參與導(dǎo)電，故稱為單 極型，其噪聲低、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強；極型，其噪聲低、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強； （3）晶體管屬于電流控制電流器件，場效應(yīng)管屬于電壓控制電）晶體管屬于電流控制電流器件，場效應(yīng)管屬于電壓控制電 流器件。流器件。 10.5 場場效效應(yīng)應(yīng)晶體管晶體管 分類：分類： 場效應(yīng)管場效應(yīng)管 結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管(Jun ction Field Effect Transistor, JFET) 絕緣柵型場效應(yīng)絕緣柵型場效應(yīng) 管（管（MOSFET） N溝道溝道 P溝道溝道 增強型增強型 耗盡型耗盡型 N溝道溝道 P溝道溝道 N溝道溝道 P溝道溝道