第14章半導(dǎo)體二極管和三極管

1、祝同學(xué)們?cè)谛碌膶W(xué)期里身體好學(xué)習(xí)好成績(jī)好南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-292電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-293課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容電工電子技術(shù)研究電工技術(shù)和電子技術(shù) 的理論及其應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)。電工技術(shù)電工技術(shù) （上冊(cè)）（上冊(cè)）（電工學(xué)）（電工學(xué)）電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)電子技術(shù)電子技術(shù) （下冊(cè)）（下冊(cè)）電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 磁路與電機(jī)磁路與電機(jī) 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù) 電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-294電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 直流電路（直流電路（1、2）；暫態(tài)分析）；暫態(tài)分析

2、（3） ；交流電路（；交流電路（4 、5 ）。）。 磁路與電機(jī)磁路與電機(jī)磁路和變壓器（磁路和變壓器（6）；電動(dòng)機(jī)（）；電動(dòng)機(jī)（7、 8、9）；繼電接觸器控制（）；繼電接觸器控制（10） 可編程控制器（可編程控制器（11）、供電與安全用電（）、供電與安全用電（12）、電工測(cè)量（）、電工測(cè)量（13）上冊(cè)上冊(cè)模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)半導(dǎo)體器件（半導(dǎo)體器件（14）；放大器）；放大器 （15、16）；反饋（）；反饋（17）；直流電源）；直流電源 （18）；電力電子技術(shù)（）；電力電子技術(shù)（19）數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)組合電路（組合電路（20）；時(shí)序電路（）；時(shí)序電路（21）存儲(chǔ)器和可編程器件（存儲(chǔ)器和可

3、編程器件（22）、模數(shù)轉(zhuǎn)換（）、模數(shù)轉(zhuǎn)換（23）下冊(cè)下冊(cè)電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-295 計(jì)算機(jī)檢測(cè)控制系統(tǒng)原理框圖計(jì)算機(jī)檢測(cè)控制系統(tǒng)原理框圖微微機(jī)機(jī)傳傳感感器器伺服伺服機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)模擬模擬信號(hào)信號(hào)處理處理功率功率放大放大模數(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換數(shù)模數(shù)模轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換數(shù)字?jǐn)?shù)字接口接口數(shù)字?jǐn)?shù)字接口接口 被被 測(cè)測(cè) 控控 對(duì)對(duì) 象象干擾、噪聲、漂移、非線性干擾、噪聲、漂移、非線性電工電子技術(shù)的典型應(yīng)用電工電子技術(shù)的典型應(yīng)用模擬電模擬電子技術(shù)子技術(shù)數(shù)字電數(shù)字電子技術(shù)子技術(shù)電機(jī)電機(jī)電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-296電工學(xué)課程和非電類專業(yè)學(xué)生的關(guān)系電工學(xué)課程和非電類專業(yè)學(xué)生的關(guān)系 幾乎沒有任何一個(gè)行業(yè)離得開電學(xué)

4、幾乎沒有任何一個(gè)行業(yè)離得開電學(xué) 在非電類專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，在非電類專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域， 如機(jī)械制造，如機(jī)械制造， 現(xiàn)現(xiàn)代先進(jìn)的制造技術(shù)涉及代先進(jìn)的制造技術(shù)涉及電鍍、電焊、金屬加電鍍、電焊、金屬加工、數(shù)字控制技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)工、數(shù)字控制技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)等，等， 都都和電學(xué)知識(shí)息息相關(guān)。和電學(xué)知識(shí)息息相關(guān)。 在航空領(lǐng)域，在航空領(lǐng)域， 如機(jī)務(wù)維修、空中交通管制如機(jī)務(wù)維修、空中交通管制等，電氣設(shè)備比比皆是，等，電氣設(shè)備比比皆是， 都離不開電工電都離不開電工電子技術(shù)子技術(shù)電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-297電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-298電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-299電子技術(shù)電子技術(shù)2021-

5、10-2910在物理學(xué)中。根據(jù)材料的導(dǎo)電能力，可以將他們?cè)谖锢韺W(xué)中。根據(jù)材料的導(dǎo)電能力，可以將他們劃分為：劃分為：導(dǎo)體：導(dǎo)體：自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體導(dǎo)體，金，金屬一般都是導(dǎo)體。電阻率在屬一般都是導(dǎo)體。電阻率在1010-4-4cmcm以下。以下。絕緣體：絕緣體：有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體絕緣體，如，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。電阻率在橡皮、陶瓷、塑料和石英。電阻率在10101010cmcm以上。以上。半導(dǎo)體：半導(dǎo)體：另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱為緣體之間，稱為半導(dǎo)體半導(dǎo)體，如鍺、硅

6、、砷，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等?；壓鸵恍┝蚧?、氧化物等。電阻率電阻率在在10-4 1010cm。14.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2911電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2912共價(jià)健共價(jià)健 si si si si價(jià)電子價(jià)電子電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2913 si si si si價(jià)電子價(jià)電子這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)?？昭昭ㄗ杂呻娮幼杂呻娮与娮蛹夹g(shù)電子技術(shù)2021-10-2914電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2915 si si si sip+多多余余電電子子磷原子磷原子在常溫下即可在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮?/p>

7、變?yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€(gè)失去一個(gè)電子變?yōu)殡娮幼優(yōu)檎x子正離子電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2916 si si si sib硼原子硼原子空穴空穴電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2917電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2918多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)少子的漂移運(yùn)動(dòng)少子的漂移運(yùn)動(dòng)濃度差濃度差 擴(kuò)散的結(jié)果使空擴(kuò)散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬。間電荷區(qū)變寬?？臻g電荷區(qū)也稱空間電荷區(qū)也稱 pn 結(jié)結(jié) +形成空間電荷區(qū)形成空間電荷區(qū)電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2919pn 結(jié)變窄結(jié)變窄 p接正、接正、n接負(fù)接負(fù) 外電場(chǎng)外電場(chǎng)if內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)pn+電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2920+電子技

8、術(shù)電子技術(shù)2021-10-2921 內(nèi)電場(chǎng)被加內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，少子的漂強(qiáng)，少子的漂移加強(qiáng)，由于移加強(qiáng)，由于少子數(shù)量很少，少子數(shù)量很少，形成很小的反形成很小的反向電流。向電流。ir+電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2922+p區(qū)陽(yáng)極區(qū)陽(yáng)極n區(qū)陰極區(qū)陰極 陽(yáng)極陽(yáng)極陰極陰極d電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2923電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2924陰極引線陰極引線陽(yáng)極引線陽(yáng)極引線二氧化硅保護(hù)層二氧化硅保護(hù)層p型硅型硅n型硅型硅( c ) 平面型平面型金屬觸絲金屬觸絲陽(yáng)極引線陽(yáng)極引線n型鍺片型鍺片陰極引線陰極引線外殼外殼( a ) 點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型鋁合金小球鋁合金小球n型硅型硅陽(yáng)極引線陽(yáng)極引線pn

9、結(jié)結(jié)金銻合金金銻合金底座底座陰極引線陰極引線( b ) 面接觸型面接觸型圖圖 14.3.1 半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào) 陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極( d ) 符號(hào)符號(hào)d電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2925反向擊穿反向擊穿電壓電壓u(br)反向特性反向特性u(píng)ipn+pn+電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-29261)(eiituus電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2927電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2928電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2929定性分析：定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)判斷二極管的工作狀態(tài)導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止 若二極管是理想的，若二極管是理想的，電子技術(shù)電子技術(shù)20

10、21-10-2930例例1：d6v12v3k bauab+電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2931例例2:ma43122d ibd16v12v3k ad2uab+電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2932例例 二極管構(gòu)成二極管構(gòu)成“門門”電路，設(shè)電路，設(shè) d1、d2 均為理想二均為理想二極管，當(dāng)輸入電壓極管，當(dāng)輸入電壓 ua、ub 為低電壓為低電壓 0 v 和高電壓和高電壓 5 v 的不同組合時(shí)，求輸出電壓的不同組合時(shí)，求輸出電壓 uo 的值。的值。uaubuor3 k 12 vud1d2bay輸入電壓輸入電壓理想二極管理想二極管輸出輸出電壓電壓uaubd1d20 v0 v正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通正偏正

11、偏導(dǎo)通導(dǎo)通0 v0 v5 v正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通反偏反偏截止截止0 v5 v0 v反偏反偏截止截止正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通0 v5 v5 v正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通正偏正偏導(dǎo)通導(dǎo)通5 v電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2933例：例：判別二極管是導(dǎo)通還是截止。判別二極管是導(dǎo)通還是截止。+9v- -+1v- - +2.5v - - +12.5v - - +14v - -+1v- -截止截止- -9v+ +- -1v+ + +2.5v - - +12.5v - - +14v - -+1v- -截止截止解：解：電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2934+18v- -+2v- - +2.5v - - +12.5v - -

12、+14v - -+1v- -導(dǎo)通導(dǎo)通電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2935分析二極管組成的限幅電路時(shí)：分析二極管組成的限幅電路時(shí)：根據(jù)電路先判斷二極管根據(jù)電路先判斷二極管若導(dǎo)通，輸出的電壓是什么；若導(dǎo)通，輸出的電壓是什么；若不導(dǎo)通，輸出的電壓又是什么；若不導(dǎo)通，輸出的電壓又是什么；根據(jù)電路的輸入電壓（電流），判斷二極根據(jù)電路的輸入電壓（電流），判斷二極管導(dǎo)通和截止的范圍。管導(dǎo)通和截止的范圍。畫出電路的輸出電壓（電流）波形。畫出電路的輸出電壓（電流）波形。電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2936v sin18itu t 電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2937uzizizm uz iz_+ui

13、o電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2938zz ziur電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2939nnpbecbecibieicbecibieictt電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2940電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2941eebrbrcbecnpnvvv cbepnpvvv 電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2942電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2943becnnpebrbecieibeiceicbo電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2944icibbecnnpebrbecieibeiceicbobccbobcbocbeceiiiiiiii ceobcbobc)(1 iiiii bc ce

14、o iii ，有有忽忽略略電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2945 即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線，是管子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，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)。是分析放大電路的依據(jù)。 重點(diǎn)討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線重點(diǎn)討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2946共發(fā)射極電路共發(fā)射極電路輸入回路輸入回路輸出回路輸出回路icebma avuceuberbibecv+電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2947常常數(shù)數(shù) ce)(bebuufiib( a)ub

15、e(v)204060800.40.8uce 1vo電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2948ib=020 a40 a60 a80 a100 a常常數(shù)數(shù) b)(ceciufi36ic(ma )1234uce(v)912o放大區(qū)放大區(qū)電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2949o電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2950 bcii_ bcii 電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-295153704051bc.ii 400400605132bc .ii 電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2952icbo a+ec aiceoib=0+電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2953電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2954

16、icmu(br)ceo安全工作區(qū)安全工作區(qū)icuceo電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2955電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2956例例1：由晶體管各管腳電位判定晶體管屬性：由晶體管各管腳電位判定晶體管屬性（1） a: 1v b：0. 3v c: 3v（2 ）a: 0. 2v b: 0v c: 3v 如何區(qū)分硅管和鍺管如何區(qū)分硅管和鍺管如何區(qū)分如何區(qū)分npn、pnp管管如何區(qū)分三個(gè)極如何區(qū)分三個(gè)極cbenpnvvv cbepnpvvv a. ube 0. 2v(鍺管）鍺管） ube 0. 7v(硅管）硅管）b.步驟：步驟：1. 區(qū)分硅管、鍺管，并確定區(qū)分硅管、鍺管，并確定c極（以極（以 相近

17、兩個(gè)電極的電壓差為依據(jù)，相近兩個(gè)電極的電壓差為依據(jù)， ube硅硅0.7v ube鍺鍺0.2v0.3 v） 2. 區(qū)分區(qū)分npn、pnp管管 （npn：vc最高最高 ， pnp： vc最低最低 ） 3. 區(qū)分三極區(qū)分三極 （ npn： vc vb ve pnp： vc ub ve）解：解： （1） 硅管硅管 、npn管管a：基極：基極 ；b: 發(fā)射極；發(fā)射極； c: 集電極集電極（2） 鍺管鍺管 、 pnp管管a: 基極；基極； b: 發(fā)射極發(fā)射極 ； c: 集電極集電極電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2957例例2：有三只晶體管，分別為：有三只晶體管，分別為 鍺管鍺管150，icbo2a； 硅

18、管硅管100，icbo1a； 硅硅管管40，iceo41a；試從試從和溫度穩(wěn)定性選擇和溫度穩(wěn)定性選擇一只最佳的管子。一只最佳的管子。 解：解： 值大，但值大，但icbo也大，溫度穩(wěn)定性較差；也大，溫度穩(wěn)定性較差； 值較大值較大，icbo1a，iceo101 a ； 值較小值較小，iceo41a， icbo1a。 、 icbo相等，但相等，但 的的 較大，故較大，故 較好。較好。電子技術(shù)電子技術(shù)2021-10-2958例例3 3一個(gè)一個(gè)npnnpn管子在電路中正常工作，現(xiàn)測(cè)得管子在電路中正常工作，現(xiàn)測(cè)得0, 0, 0bebcceuuu則此時(shí)該管子工作區(qū)為（則此時(shí)該管子工作區(qū)為（ ）a) 飽和區(qū)飽和區(qū) b) 截止區(qū)截止區(qū) c) 放大區(qū)放大區(qū)c判斷晶體管的工作狀態(tài)：判斷晶體管的工作狀態(tài)： 根據(jù)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)的偏置情況判斷。根據(jù)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)的偏置情況判斷。截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)：發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都反偏；：發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都