常用半導(dǎo)體器件

1、南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組第第1 1章章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 1.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)1.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管1.3 晶體三極管晶體三極管1.4 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組1.1 1.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí) 1.1.1 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體1.1.3 pn結(jié)結(jié)第第1 1章章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組1.1.1 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體一、一、 半導(dǎo)體半導(dǎo)體 在物理學(xué)中，根據(jù)材料的導(dǎo)

2、電在物理學(xué)中，根據(jù)材料的導(dǎo)電能力能力，可以將它們劃分，可以將它們劃分導(dǎo)體導(dǎo)體、絕緣體絕緣體和和半導(dǎo)體半導(dǎo)體。 導(dǎo)體導(dǎo)體原子最外層電子在外電場(chǎng)作用下很容易產(chǎn)生原子最外層電子在外電場(chǎng)作用下很容易產(chǎn)生定向移動(dòng)，形成電流。如：鐵、鋁、銅定向移動(dòng)，形成電流。如：鐵、鋁、銅 絕緣體絕緣體原子最外層電子受原子核的束縛力很強(qiáng)，原子最外層電子受原子核的束縛力很強(qiáng)，只有在外電場(chǎng)強(qiáng)到一定程度時(shí)才可能導(dǎo)電。如：惰性氣體、只有在外電場(chǎng)強(qiáng)到一定程度時(shí)才可能導(dǎo)電。如：惰性氣體、橡膠等橡膠等 半導(dǎo)體半導(dǎo)體原子的最外層電子受原子核的束縛力介于原子的最外層電子受原子核的束縛力介于導(dǎo)體與絕緣體之間，如：硅（導(dǎo)體與絕緣體之間，如：硅

3、（sisi）、鍺（）、鍺（gege）南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組sisi硅原子硅原子ge鍺原子鍺原子ge+4+4硅和鍺最外層軌道上的四個(gè)電子稱為硅和鍺最外層軌道上的四個(gè)電子稱為價(jià)電子價(jià)電子。典型的半導(dǎo)體是典型的半導(dǎo)體是硅硅(si)(si)和和鍺鍺(ge)(ge)，它們都是，它們都是4 4價(jià)價(jià)元素元素1.1.1 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體是純凈的晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。是純凈的晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。無(wú)雜質(zhì)無(wú)雜質(zhì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)1.1.1 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體二、二、 本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)本征半導(dǎo)體

4、的晶體結(jié)構(gòu)+4+4+4+4+4+4+4+4+4共價(jià)鍵共價(jià)鍵共用電子共用電子在絕對(duì)溫度在絕對(duì)溫度t=0kt=0k時(shí)，所時(shí)，所有的價(jià)電子都被共價(jià)鍵緊緊有的價(jià)電子都被共價(jià)鍵緊緊束縛在共價(jià)鍵中，不會(huì)成為束縛在共價(jià)鍵中，不會(huì)成為自由電子自由電子，因此本征半導(dǎo)體因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱，接近絕緣的導(dǎo)電能力很弱，接近絕緣體。體。南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組1.1.1 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體這一現(xiàn)象稱為這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)本征激發(fā)，也稱也稱熱激發(fā)熱激發(fā)。 當(dāng)溫度升高或受到當(dāng)溫度升高或受到光的照射時(shí)，束縛電子光的照射時(shí)，束縛電子能量增高，有的電子可能量增高，有的電子可以掙脫原子

5、核的束縛，以掙脫原子核的束縛，而參與導(dǎo)電，稱為而參與導(dǎo)電，稱為自由自由電子電子。自由電子自由電子空穴空穴 自由電子產(chǎn)生的同自由電子產(chǎn)生的同時(shí)，在其原來(lái)的共價(jià)鍵時(shí)，在其原來(lái)的共價(jià)鍵中就出現(xiàn)了一個(gè)空位，中就出現(xiàn)了一個(gè)空位，稱為稱為空穴空穴。+4+4+4+4+4+4+4+4+4南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組 可見本征激發(fā)同時(shí)可見本征激發(fā)同時(shí)產(chǎn)生電子空穴對(duì)。產(chǎn)生電子空穴對(duì)。 外加能量越高（溫外加能量越高（溫度越高），產(chǎn)生的電子度越高），產(chǎn)生的電子空穴對(duì)越多。空穴對(duì)越多。 與本征激發(fā)相反的與本征激發(fā)相反的現(xiàn)象現(xiàn)象復(fù)合復(fù)合 在一定溫度下，本在一定溫度下，本征激發(fā)和復(fù)合同時(shí)進(jìn)行

6、征激發(fā)和復(fù)合同時(shí)進(jìn)行，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。電子，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。電子空穴對(duì)的濃度一定?？昭▽?duì)的濃度一定。自由電子自由電子 +4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴空穴1.1.1 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體電子空穴對(duì)電子空穴對(duì)南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組三、三、 本征半導(dǎo)體中的兩種載流子本征半導(dǎo)體中的兩種載流子1.1.1 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體自由電子自由電子 +4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴空穴運(yùn)載電荷的粒子稱為運(yùn)載電荷的粒子稱為載流子載流子兩種載流子兩種載流子自由電子自由電子載流子載流子空穴空穴自由電子：帶負(fù)電荷自由電子：帶負(fù)電荷 電子流電子流空穴：帶正電荷空穴：帶正

7、電荷 空穴流空穴流南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由電子自由電子e本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理：本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理：1.1.1 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體四、四、 本征半導(dǎo)體中載流子的濃度本征半導(dǎo)體中載流子的濃度 外加電場(chǎng)時(shí)，帶負(fù)電的外加電場(chǎng)時(shí)，帶負(fù)電的自由電子和帶正電的空穴均自由電子和帶正電的空穴均參與導(dǎo)電，且運(yùn)動(dòng)方向相反。參與導(dǎo)電，且運(yùn)動(dòng)方向相反。由于載流子數(shù)目很少，故導(dǎo)由于載流子數(shù)目很少，故導(dǎo)電性很差。電性很差。 溫度升高，熱運(yùn)動(dòng)加劇，溫度升高，熱運(yùn)動(dòng)加劇，載流子濃度增大，導(dǎo)電性增載流子濃度增大，導(dǎo)電性增強(qiáng)。強(qiáng)。 熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫度

8、0k0k時(shí)不導(dǎo)電。時(shí)不導(dǎo)電。南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組1.1.1 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體310iicm/1043. 1 pn313iicm/105 . 2 pn322cm/105 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性取決于外加能量：本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性取決于外加能量：溫度溫度變化，導(dǎo)電性變化；光照變化，導(dǎo)電性變化。變化，導(dǎo)電性變化；光照變化，導(dǎo)電性變化。南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組本征半導(dǎo)體存在數(shù)量相等的兩種載流子：本征半導(dǎo)體存在數(shù)量相等的兩種載流子：自由電子自由電子和和空穴空穴。電子與空穴電荷量相等，。電子與空穴電荷量相等，極性相反。極性相反。本征

9、半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理 總結(jié)總結(jié)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。溫度越高溫度越高，載流子的濃度越高，因此，載流子的濃度越高，因此本征半本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)。溫度是影響半導(dǎo)體性。溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個(gè)重要的外部因素，這是半導(dǎo)體的一能的一個(gè)重要的外部因素，這是半導(dǎo)體的一大特點(diǎn)。大特點(diǎn)。 1.1.1 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組1.1.1 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 為什么要將半導(dǎo)體變成導(dǎo)為什么要將半導(dǎo)體變成導(dǎo)電性很差的本征半導(dǎo)體？電性很差的本征半導(dǎo)體？南航金城學(xué)院自

10、動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 雜質(zhì)半導(dǎo)體：雜質(zhì)半導(dǎo)體：在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量雜質(zhì)元素在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量雜質(zhì)元素后的半導(dǎo)體。后的半導(dǎo)體。其原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。其原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。 n n型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體（電子半導(dǎo)體）：使自由電子濃度大大增加的（電子半導(dǎo)體）：使自由電子濃度大大增加的 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 p p型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體（空穴半導(dǎo)體）：使空穴濃度大大增加的雜質(zhì)（空穴半導(dǎo)體）：使空穴濃度大大增加的雜質(zhì) 半導(dǎo)體半導(dǎo)體n-negativen-negativep-positivep-posi

11、tive南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組 在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)雜質(zhì)元素稱為在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)雜質(zhì)元素稱為n n型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體，如：磷，砷。如：磷，砷。 一、一、 n型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體+4+4+4+4+4+4+4+4+5多數(shù)載流子，簡(jiǎn)稱多子：多數(shù)載流子，簡(jiǎn)稱多子：自由電子自由電子磷原子、施主原子：磷原子、施主原子：提供電子提供電子 n n型半導(dǎo)體主要靠自由電型半導(dǎo)體主要靠自由電子導(dǎo)電。摻入雜質(zhì)越多，自子導(dǎo)電。摻入雜質(zhì)越多，自由電子濃度越高，導(dǎo)電性越由電子濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)。強(qiáng)。多數(shù)載流子，簡(jiǎn)稱多子：多數(shù)載流子，簡(jiǎn)稱多子：自由電子

12、自由電子磷原子、施主原子：磷原子、施主原子：提供電子提供電子南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組問(wèn)題問(wèn)題1. n1. n型半導(dǎo)體中的載流子是什么？型半導(dǎo)體中的載流子是什么？1.1.由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。2.2.本征半導(dǎo)體中成對(duì)產(chǎn)生的電子和空穴。本征半導(dǎo)體中成對(duì)產(chǎn)生的電子和空穴。 摻雜元素濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，摻雜元素濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電子稱為自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電子稱為多數(shù)載流子多數(shù)載流子（多子），（多子），空穴稱為空穴稱為少

13、數(shù)載流子（少子）。少數(shù)載流子（少子）。1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 問(wèn)題問(wèn)題2. 2. 空穴比未加雜質(zhì)時(shí)的數(shù)目多了？少了？為什么？空穴比未加雜質(zhì)時(shí)的數(shù)目多了？少了？為什么？南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組二、二、 p型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)雜質(zhì)元素稱為在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)雜質(zhì)元素稱為p p型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體，如：硼、鎵如：硼、鎵+4+4+4+4+4+4+3+4+4多數(shù)載流子，簡(jiǎn)稱多子：多數(shù)載流子，簡(jiǎn)稱多子：空穴空穴硼原子、受主原子：硼原子、受主原子：吸收電子吸收電子 p p型半導(dǎo)體主要靠空穴導(dǎo)電，型半導(dǎo)體主要靠空穴

14、導(dǎo)電，摻入雜質(zhì)越多，空穴濃度越高，摻入雜質(zhì)越多，空穴濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)。導(dǎo)電性越強(qiáng)。南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組p p型半導(dǎo)體中的載流子是什么？型半導(dǎo)體中的載流子是什么？1.1.由受主原子提供的空穴，濃度與受主原子相同。由受主原子提供的空穴，濃度與受主原子相同。2.2.本征半導(dǎo)體中成對(duì)產(chǎn)生的電子和空穴。本征半導(dǎo)體中成對(duì)產(chǎn)生的電子和空穴。 摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，空穴濃度遠(yuǎn)大于自由電子濃度。在空穴濃度遠(yuǎn)大于自由電子濃度。在p p型半導(dǎo)體中型半導(dǎo)體中空穴空穴是多子，自由電子是少子是多子，自由電子是少子

15、。1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 總結(jié)：總結(jié)：雜質(zhì)半導(dǎo)體主要靠多數(shù)載流子導(dǎo)電。摻入雜質(zhì)雜質(zhì)半導(dǎo)體主要靠多數(shù)載流子導(dǎo)電。摻入雜質(zhì)越多，多子濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性可控。越多，多子濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性可控。南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意圖雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意圖+n n型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體多子多子電子電子少子少子空穴空穴p p型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體多子多子空穴空穴少子少子電子電子少子濃度少子濃度與溫度有關(guān)與溫度有關(guān)多子濃度多子濃度與溫度無(wú)關(guān)與溫度無(wú)關(guān)1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體受主離子受主離子施主離子施主離子南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航

16、金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組2. 2. 多數(shù)載流子和少數(shù)載流子哪個(gè)受溫度影響？多數(shù)載流子和少數(shù)載流子哪個(gè)受溫度影響？1. 1. 本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)元素，則半導(dǎo)體中本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)元素，則半導(dǎo)體中多數(shù)載流子為多數(shù)載流子為_，該半導(dǎo)體稱為，該半導(dǎo)體稱為_型型半導(dǎo)體；摻入三價(jià)元素，則半導(dǎo)體中多數(shù)載流半導(dǎo)體；摻入三價(jià)元素，則半導(dǎo)體中多數(shù)載流子為子為_，該半導(dǎo)體稱為，該半導(dǎo)體稱為_型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。練習(xí)練習(xí)3.3. 因?yàn)橐驗(yàn)閚 n型半導(dǎo)體的多子是自由電子，所以它型半導(dǎo)體的多子是自由電子，所以它帶負(fù)電，這種說(shuō)法是否正確？帶負(fù)電，這種說(shuō)法是否正確？1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模

17、電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組因多子濃度差因多子濃度差形成內(nèi)電場(chǎng)形成內(nèi)電場(chǎng)多子的擴(kuò)散多子的擴(kuò)散 空間電荷區(qū)空間電荷區(qū) 阻止多子擴(kuò)散，促使少子漂移。阻止多子擴(kuò)散，促使少子漂移。pn結(jié)合結(jié)合+p型半導(dǎo)體+n型半導(dǎo)體+空間電荷區(qū)空間電荷區(qū) 多子擴(kuò)散電流多子擴(kuò)散電流少子漂移電流少子漂移電流耗盡層耗盡層內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)epn結(jié)結(jié)一、一、 pn結(jié)的形成結(jié)的形成1.1.3 pn結(jié)結(jié)p區(qū)空穴濃度區(qū)空穴濃度遠(yuǎn)高于遠(yuǎn)高于n區(qū)。區(qū)。n區(qū)自由電子濃區(qū)自由電子濃度遠(yuǎn)高于度遠(yuǎn)高于p區(qū)。區(qū)。南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組少子少子飄移飄移補(bǔ)充耗盡層失去的多子，耗盡層窄，補(bǔ)充耗盡層失去的多子，

18、耗盡層窄，e多子多子擴(kuò)散擴(kuò)散 又失去多子，耗盡層寬，又失去多子，耗盡層寬，ep型半導(dǎo)體+n型半導(dǎo)體+內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)e多子擴(kuò)散電流多子擴(kuò)散電流少子漂移電流少子漂移電流耗盡層耗盡層動(dòng)態(tài)平衡：擴(kuò)散電流動(dòng)態(tài)平衡：擴(kuò)散電流 漂移電流漂移電流 總電流總電流0 01.1.3 pn結(jié)結(jié)南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組 1. pn結(jié)結(jié)加正向電壓加正向電壓（正偏）（正偏）電源正極接電源正極接p區(qū)，區(qū)， 負(fù)極接負(fù)極接n區(qū)區(qū) 外電場(chǎng)的方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相反。外電場(chǎng)的方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相反。 外電場(chǎng)削弱內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)削弱內(nèi)電場(chǎng)耗盡層變窄耗盡層變窄擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)多子多子擴(kuò)散形成正向電

19、流擴(kuò)散形成正向電流i f+p型半導(dǎo)體+n型半導(dǎo)體+wer空間電荷區(qū)內(nèi)電場(chǎng)e正向電流正向電流外電場(chǎng)外電場(chǎng) 二、二、 pn結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦阅虾浇鸪菍W(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組2. pn結(jié)結(jié)加反向電壓加反向電壓（反偏）（反偏）電源正極接電源正極接n區(qū)，區(qū)， 負(fù)極接負(fù)極接p區(qū)區(qū) 外電場(chǎng)的方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相同。外電場(chǎng)的方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相同。 外電場(chǎng)加強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)加強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)耗盡層變寬耗盡層變寬 漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)少子漂移形成反向電流少子漂移形成反向電流i r+內(nèi)電場(chǎng)+e+ew+空 間 電 荷 區(qū)+r+irpn外電場(chǎng)外電場(chǎng) 在一定的溫度下，由本在一定的溫度

20、下，由本征激發(fā)產(chǎn)生的少子濃度是征激發(fā)產(chǎn)生的少子濃度是一定的，故一定的，故i基本上與外加基本上與外加反壓的大小無(wú)關(guān)反壓的大小無(wú)關(guān)，所以稱所以稱為為反向飽和電流反向飽和電流。但但i與溫與溫度有關(guān)。度有關(guān)。 1.1.3 pn結(jié)結(jié)南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組 pn pn結(jié)加正向電壓時(shí)，具有較大的正向擴(kuò)散電流，結(jié)加正向電壓時(shí)，具有較大的正向擴(kuò)散電流，呈現(xiàn)低電阻，呈現(xiàn)低電阻， pnpn結(jié)導(dǎo)通；結(jié)導(dǎo)通； pnpn結(jié)加反向電壓時(shí)，具有很小的反向漂移電流，結(jié)加反向電壓時(shí)，具有很小的反向漂移電流，呈現(xiàn)高電阻，呈現(xiàn)高電阻， pnpn結(jié)截止。結(jié)截止。 由此可以得出結(jié)論：由此可以得出結(jié)論

21、：pnpn結(jié)具有結(jié)具有單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦浴?.1.3 pn結(jié)結(jié)南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組1.1.3 pn結(jié)結(jié)三、三、 pn結(jié)的電流方程結(jié)的電流方程u ：pn結(jié)兩端的電壓降結(jié)兩端的電壓降i ：流過(guò)：流過(guò)pn結(jié)的電流結(jié)的電流is ：反向飽和電流：反向飽和電流ut =kt/q ：溫度的電壓當(dāng)量：溫度的電壓當(dāng)量其中其中k為玻耳茲曼常數(shù)為玻耳茲曼常數(shù) 1.381023；q 為電子電荷量為電子電荷量1.6109；t 為熱力學(xué)溫度，對(duì)于為熱力學(xué)溫度，對(duì)于室溫室溫（相當(dāng)（相當(dāng)t=300 k），則有），則有ut=26 mv。當(dāng)當(dāng) u0 uut時(shí)時(shí),1etuutesuuii 當(dāng)

22、當(dāng) u|u t |時(shí)時(shí)1etuusii) 1(etsuuii南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組1.1.3 pn結(jié)結(jié)四、四、 pn結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性根據(jù)理論推導(dǎo)，根據(jù)理論推導(dǎo)，pnpn結(jié)的伏安特性曲線如圖結(jié)的伏安特性曲線如圖正偏正偏if（多子擴(kuò)散）（多子擴(kuò)散）is（少子漂移）（少子漂移）反偏反偏反向飽和電流反向飽和電流反向擊穿電壓反向擊穿電壓反向擊穿反向擊穿 正向特性正向特性 反向特性反向特性 南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組 pn pn結(jié)的反向電壓增加結(jié)的反向電壓增加到一定數(shù)值時(shí)，反向電流到一定數(shù)值時(shí)，反向電流突然快速增加，此現(xiàn)象稱突

23、然快速增加，此現(xiàn)象稱為為pnpn結(jié)的結(jié)的反向擊穿。反向擊穿。idovbr d熱擊穿熱擊穿不可逆不可逆 雪崩擊穿雪崩擊穿 齊納擊穿齊納擊穿 電擊穿電擊穿可逆可逆u（br）u/vi/ma擊穿特性：擊穿特性：1.1.3 pn結(jié)結(jié)南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組五、五、 pn結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng)1.1.3 pn結(jié)結(jié) pn pn結(jié)具有一定的電容效應(yīng)，它由兩方面因素決定。結(jié)具有一定的電容效應(yīng)，它由兩方面因素決定。 一是勢(shì)壘電容一是勢(shì)壘電容c cb b 二是擴(kuò)散電容二是擴(kuò)散電容c cd d南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組 勢(shì)壘電容是由空間電荷區(qū)的離

24、子薄層形成的。勢(shì)壘電容是由空間電荷區(qū)的離子薄層形成的。當(dāng)外加電壓發(fā)生變化時(shí)，離子薄層的寬度要相應(yīng)地當(dāng)外加電壓發(fā)生變化時(shí)，離子薄層的寬度要相應(yīng)地隨之改變，即隨之改變，即pnpn結(jié)中存儲(chǔ)的電荷量要隨之變化，就結(jié)中存儲(chǔ)的電荷量要隨之變化，就像電容充放電一樣。像電容充放電一樣。 1 1 勢(shì)壘電容勢(shì)壘電容c cb b空空間間電電荷荷區(qū)區(qū)w+r+e+pn1.1.3 pn結(jié)結(jié)南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組2 2 擴(kuò)散電容擴(kuò)散電容c cd d 擴(kuò)散電容是由擴(kuò)散電容是由多子擴(kuò)散多子擴(kuò)散后，在后，在pnpn結(jié)的另一側(cè)面積結(jié)的另一側(cè)面積累而形成的。累而形成的。pnpn結(jié)正偏時(shí)，結(jié)正偏時(shí)

25、，由由n n區(qū)擴(kuò)散到區(qū)擴(kuò)散到p p區(qū)的電子，區(qū)的電子，與外電源提供的空穴相復(fù)與外電源提供的空穴相復(fù)合，形成正向電流。剛擴(kuò)合，形成正向電流。剛擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子就堆積在散過(guò)來(lái)的電子就堆積在p p區(qū)內(nèi)緊靠區(qū)內(nèi)緊靠pnpn結(jié)附近，形成結(jié)附近，形成一定的濃度梯度曲線。正一定的濃度梯度曲線。正向電壓變，濃度就改變，向電壓變，濃度就改變，相當(dāng)于電容的充放電過(guò)程相當(dāng)于電容的充放電過(guò)程。+npplx濃濃度度分分布布耗耗盡盡層層np區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)中中空空穴穴區(qū)區(qū)中中電電子子區(qū)區(qū)濃濃度度分分布布nl1.1.3 pn結(jié)結(jié)南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組dbjccc結(jié)電容：結(jié)電容： 結(jié)電容不是常量！

26、若結(jié)電容不是常量！若pnpn結(jié)外加電壓頻率高到一定結(jié)外加電壓頻率高到一定程度，則失去單向?qū)щ娦裕〕潭?，則失去單向?qū)щ娦?！電容效?yīng)在交流信號(hào)作用下才會(huì)明顯表現(xiàn)出來(lái)電容效應(yīng)在交流信號(hào)作用下才會(huì)明顯表現(xiàn)出來(lái)1.1.3 pn結(jié)結(jié)南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組1.2 1.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 1.2.1半導(dǎo)體二極管的幾種常見結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體二極管的幾種常見結(jié)構(gòu)1.2.2 二極管的伏安特性二極管的伏安特性1.2.3 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù)1.2.4 二極管的等效電路二極管的等效電路1.2.5 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管1.2.6 其它類型二極管其它類型二極管南航金城學(xué)院

27、自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組1.2.1 半導(dǎo)體二極管的幾種常見結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體二極管的幾種常見結(jié)構(gòu)將將pnpn結(jié)封裝，引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成了二極管。結(jié)封裝，引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成了二極管。小功率小功率二極管二極管大功率大功率二極管二極管穩(wěn)壓穩(wěn)壓二極管二極管發(fā)光發(fā)光二極管二極管南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組 二極管二極管(diode) = pn(diode) = pn結(jié)結(jié) + + 管殼管殼 + + 引線引線結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：分類：分類：按材料分按材料分：硅二極管、鍺二極管：硅二極管、鍺二極管按結(jié)構(gòu)分按結(jié)構(gòu)分：點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型：點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面

28、型 1.2.1 半導(dǎo)體二極管的幾種常見結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體二極管的幾種常見結(jié)構(gòu)n np p半導(dǎo)體二極管的符號(hào)：半導(dǎo)體二極管的符號(hào)：a ak k陽(yáng)極陽(yáng)極 陰極陰極電流方向電流方向 由由p p區(qū)引出區(qū)引出的的電極稱為電極稱為陽(yáng)極陽(yáng)極（正極）（正極）由由n n區(qū)引出區(qū)引出的的電極稱為電極稱為陰陰極極（負(fù)極）（負(fù)極）+ +-u u南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組(1) 點(diǎn)接觸型二極管點(diǎn)接觸型二極管n型 鍺正 極 引 線負(fù) 極 引 線外 殼金 屬 觸 絲(2) 面接觸型二極管面接觸型二極管負(fù) 極 引 線正 極 引 線n型 硅p型 硅鋁 合 金 小 球底 座(3) 平面型二極管平面型二極

29、管sio2正 極 引 線負(fù) 極 引 線n型 硅p型 硅 pn 結(jié)面積可大可小，用結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)管中。于高頻整流和開關(guān)管中。 pn結(jié)面積大，一般僅結(jié)面積大，一般僅作為整流管。作為整流管。 pn結(jié)面積小，結(jié)電容小，結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于高頻電路和小功率整流。用于高頻電路和小功率整流。南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組(1) 正向特性正向特性(2) 反向特性反向特性u(píng)eivmaueivuaiu0硅：硅：0.5 v導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降反向飽和電流反向飽和電流死區(qū)死區(qū)電壓電壓擊穿電壓擊穿電壓ubr 硅硅：0.60.8v典型值為典型值為0.7v 鍺鍺硅硅/ /m

30、a/ /a 鍺：鍺：0.10.3v鍺：鍺：0.1 vpn結(jié)的伏安特性曲線結(jié)的伏安特性曲線1.2.2 二極管的伏安特性二極管的伏安特性一、一、 二極管的伏安特性二極管的伏安特性南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組1.2.2 二極管的伏安特性二極管的伏安特性二極管的伏安特性總結(jié)：二極管的伏安特性總結(jié)： 1. 單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦詔estuuiiuu，則若正向電壓) 1e (tsuuii2. 伏安特性受溫度影響伏安特性受溫度影響t（）在電流不變情況下管壓降在電流不變情況下管壓降u 反向飽和電流反向飽和電流is，u(br) t（）正向特性左移正向特性左移，反向特性下移，反向特性

31、下移正向特性為正向特性為指數(shù)曲線指數(shù)曲線反向特性為橫軸的平行線反向特性為橫軸的平行線增大增大1倍倍/10stiiuu，則若反向電壓南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組 一、一、 最大整流電流最大整流電流if二極管長(zhǎng)期連續(xù)工二極管長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)，允許通過(guò)二作時(shí)，允許通過(guò)二極管的最大整流極管的最大整流電流的平均值。電流的平均值。二、二、 反向擊穿電壓反向擊穿電壓ubr 二極管反向電流二極管反向電流急劇增加時(shí)對(duì)應(yīng)的反向急劇增加時(shí)對(duì)應(yīng)的反向電壓值稱為反向擊穿電壓值稱為反向擊穿電壓電壓ubr。最大反向工作電壓最大反向工作電壓u ur r 為安全計(jì)，在實(shí)際為安全計(jì)，在實(shí)際工作時(shí)，最

32、大反向工作電壓工作時(shí)，最大反向工作電壓ur一般只按反向擊穿電壓一般只按反向擊穿電壓ubr的一半計(jì)算。的一半計(jì)算。1.2.3 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù)南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組 三、三、 反向電流反向電流ir 二極管未擊穿時(shí)的反向電流。此值越小，二極管二極管未擊穿時(shí)的反向電流。此值越小，二極管的單向?qū)щ娦栽胶?。硅二極管的反向電流一般在納安的單向?qū)щ娦栽胶谩９瓒O管的反向電流一般在納安(na)級(jí)；鍺二極管在微安級(jí)；鍺二極管在微安( a)級(jí)。級(jí)。 四、四、 最高工作頻率最高工作頻率fm 由由pn結(jié)的結(jié)電容大小決定，二極管的工作頻結(jié)的結(jié)電容大小決定，二極管的工

33、作頻率超過(guò)率超過(guò)fm時(shí)，單向?qū)щ娦宰儾?。二極管工作的上線時(shí)，單向?qū)щ娦宰儾?。二極管工作的上線截止頻率。截止頻率。1.2.3 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù)南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組理想理想二極管二極管理想開關(guān)理想開關(guān)導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通時(shí) ud0截止時(shí)截止時(shí)is0導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通時(shí)uduon截止時(shí)截止時(shí)is0導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通時(shí)i與與u成線性關(guān)系成線性關(guān)系應(yīng)根據(jù)不同情況選擇不同的等效電路！應(yīng)根據(jù)不同情況選擇不同的等效電路！1.2.4 二極管的等效電路二極管的等效電路一、一、 伏安特性折線化伏安特性折線化近似分析近似分析中最常用中最常用南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化

34、系模電課程組dtdddiuiur根據(jù)電流方程，q q越高，越高，r rd d越小。越小。 當(dāng)二極管在靜態(tài)基礎(chǔ)上有一動(dòng)態(tài)信號(hào)作用時(shí)，則可將當(dāng)二極管在靜態(tài)基礎(chǔ)上有一動(dòng)態(tài)信號(hào)作用時(shí)，則可將二極管等效為一個(gè)電阻，稱為動(dòng)態(tài)電阻，也就是微變等效二極管等效為一個(gè)電阻，稱為動(dòng)態(tài)電阻，也就是微變等效電路。電路。ui=0時(shí)直流電源作用時(shí)直流電源作用小信號(hào)作用小信號(hào)作用靜態(tài)電流靜態(tài)電流1.2.4 二極管的等效電路二極管的等效電路二、二、 二極管的微變等效電路二極管的微變等效電路南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組二極管的應(yīng)用舉例二極管的應(yīng)用舉例例例1. 電路如圖所示，若電路如圖所示，若ua、

35、ub兩點(diǎn)電位分別為兩點(diǎn)電位分別為0v、3v不同組合時(shí)，計(jì)算輸出電壓不同組合時(shí)，計(jì)算輸出電壓uo值，并分析二極管的值，并分析二極管的工作狀態(tài)。設(shè)二極管為硅二極管，導(dǎo)通壓降為工作狀態(tài)。設(shè)二極管為硅二極管，導(dǎo)通壓降為0.7v。南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組(1) ua=0 v ub=0 vvd1、vd2均正向?qū)ň驅(qū)╱o0.7 v(2) ua=3 v ub=3 vvd1、vd2均正向?qū)ň驅(qū)╱o3.7 v二極管的應(yīng)用舉例二極管的應(yīng)用舉例南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組(3) ua=0v ub=3vvd1正向?qū)ㄕ驅(qū)╲d2截止截

36、止uo0.7 v二極管二極管vdvd1 1兩端兩端電位差大而優(yōu)電位差大而優(yōu)先導(dǎo)通先導(dǎo)通(4) ua=3v ub=0vvd2正向?qū)ㄕ驅(qū)╲d1截止截止uo0.7 v二極管二極管vdvd2 2優(yōu)先優(yōu)先導(dǎo)通導(dǎo)通二極管的應(yīng)用舉例二極管的應(yīng)用舉例南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組如何判斷二極管是否導(dǎo)通：如何判斷二極管是否導(dǎo)通：判斷二極管工作狀態(tài)時(shí)，可判斷二極管工作狀態(tài)時(shí)，可先將二極管斷開，然后比較先將二極管斷開，然后比較兩極電位。兩極電位。如果處于正偏，如果處于正偏，則二極管導(dǎo)通；否則截止。則二極管導(dǎo)通；否則截止。電位差大的優(yōu)先導(dǎo)通。電位差大的優(yōu)先導(dǎo)通。二極管的應(yīng)用舉例二極

37、管的應(yīng)用舉例南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組例例2. 寫出圖示各電路的輸出電壓值，設(shè)二極管導(dǎo)通寫出圖示各電路的輸出電壓值，設(shè)二極管導(dǎo)通電壓電壓ud=0.7v。uo1=1.3vuo2=0vuo3= -1.3v二極管的應(yīng)用舉例二極管的應(yīng)用舉例南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組例例3. ui = 2 sin t (v)，畫出輸出電壓，畫出輸出電壓uo的波形的波形 。ui 較小，宜采用恒壓降模型較小，宜采用恒壓降模型0.7 v ui 0.7 vu1、u2 均截止均截止uo = uiuo = 0.7 vui 0.7 vu2 導(dǎo)通導(dǎo)通 u1截止截止ui

38、 0.7 vu1 導(dǎo)通導(dǎo)通 u2 截止截止uo = 0.7 v二極管的應(yīng)用舉例二極管的應(yīng)用舉例南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組otuo/ v0.7otui / v2 0.7二極管的應(yīng)用舉例二極管的應(yīng)用舉例南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組3.3.當(dāng)溫度升高時(shí)，當(dāng)溫度升高時(shí)，pnpn結(jié)的反向飽和電流將增加還是減??？結(jié)的反向飽和電流將增加還是減小？ 2.pn2.pn結(jié)導(dǎo)通后，正向電流（擴(kuò)散電流）的方向：從結(jié)導(dǎo)通后，正向電流（擴(kuò)散電流）的方向：從p p區(qū)到區(qū)到n n區(qū)還是從區(qū)區(qū)還是從區(qū)n n到到p p區(qū)？反向電流的方向？區(qū)？反向電流的方向？ 1.

39、1.對(duì)對(duì)pnpn結(jié)加正向偏置，即結(jié)加正向偏置，即p p區(qū)的電位區(qū)的電位_于于n n區(qū)的電位，區(qū)的電位，pnpn結(jié)處于結(jié)處于_狀態(tài)；加反向偏置，即狀態(tài)；加反向偏置，即p p區(qū)的電位區(qū)的電位_于于n n區(qū)的電位，區(qū)的電位，pnpn結(jié)處于結(jié)處于_狀態(tài)。狀態(tài)。練習(xí)練習(xí)南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組4. ui =5sin t (v)，畫出輸出電壓，畫出輸出電壓uo的波形的波形 。二極管是理想的。二極管是理想的。+-uiuord1d22v2v練習(xí)練習(xí)南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組 穩(wěn)壓二極管是應(yīng)用在反向擊穿區(qū)的特殊二極管穩(wěn)壓二極管是應(yīng)用在反向擊穿

40、區(qū)的特殊二極管反偏電壓反偏電壓uz 反向擊穿反向擊穿uz電路符號(hào)：電路符號(hào)：uiizminizmax uz iz穩(wěn)壓穩(wěn)壓誤差誤差曲線越陡，曲線越陡，電壓越穩(wěn)電壓越穩(wěn)定。定。uz1.2.5 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組.穩(wěn)壓原理：穩(wěn)壓原理：根據(jù)電路圖可知根據(jù)電路圖可知zlr+=iiiriuuuuuririzo= uiuouziziruruoir1.2.5 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組使用穩(wěn)壓管注意事項(xiàng)：在工作時(shí)反接，使用穩(wěn)壓管注意事項(xiàng)：在工作時(shí)反接，并并串入一只電阻串入一只電阻。電阻的作用一是

41、起限。電阻的作用一是起限流作用，保護(hù)穩(wěn)壓管；其次是當(dāng)輸入電流作用，保護(hù)穩(wěn)壓管；其次是當(dāng)輸入電壓或負(fù)載電流變化時(shí)，通過(guò)該電阻上電壓或負(fù)載電流變化時(shí)，通過(guò)該電阻上電壓降的變化，取出誤差信號(hào)以調(diào)節(jié)穩(wěn)壓壓降的變化，取出誤差信號(hào)以調(diào)節(jié)穩(wěn)壓管的工作電流，從而起到穩(wěn)壓作用。管的工作電流，從而起到穩(wěn)壓作用。1.2.5 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組限流電阻限流電阻r r的選擇：的選擇：imminmaxaxzlzuuiirimminmaxminaxzzluurriiimmaxmininzlzuuiir(2) (2) 在在u ui i最低和最低和i il l最大時(shí)

42、，流過(guò)穩(wěn)壓管的電流最小，這最大時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓管的電流最小，這時(shí)應(yīng)保證時(shí)應(yīng)保證i iz z不小于穩(wěn)壓管最小電流值。不小于穩(wěn)壓管最小電流值。immaxminmaxinzzluurriilzzizruruui(1) (1) 在在u ui i最高和最高和i il l最小時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓管的電流最大，此最小時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓管的電流最大，此時(shí)電流不能高于穩(wěn)壓管最大穩(wěn)定電流。時(shí)電流不能高于穩(wěn)壓管最大穩(wěn)定電流。限流電阻限流電阻r的選擇范圍為：的選擇范圍為：rminr rmaxil1.2.5 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組1 1、如圖，已知、如圖，已知u uz z=10v

43、=10v，負(fù)載電壓，負(fù)載電壓u ul l（ ） （）（） 5 5 （）（）1010 （）（）1515 （）（）2020avs20v15k5kul 穩(wěn)壓管的工作條件穩(wěn)壓管的工作條件（）必須工作在反向擊穿狀態(tài)。（）必須工作在反向擊穿狀態(tài)。（）電路中應(yīng)有限流電阻，以保證反向電流不超過(guò)允（）電路中應(yīng)有限流電阻，以保證反向電流不超過(guò)允許范圍。許范圍。練習(xí)練習(xí)南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組2 2、已知、已知u ui i = 6sin= 6sint t，u uz z =3v=3v，畫輸出波形。，畫輸出波形。 vs uiuo6ui /vt3uot3oo練習(xí)練習(xí)南航金城學(xué)院自動(dòng)化系

44、模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組1.2.6 其它類型二極管其它類型二極管一、一、 發(fā)光二極管發(fā)光二極管有正向電流流過(guò)時(shí)，發(fā)有正向電流流過(guò)時(shí)，發(fā)出一定波長(zhǎng)范圍的光，目前出一定波長(zhǎng)范圍的光，目前的發(fā)光管可以從紅外到可的發(fā)光管可以從紅外到可見波段的光，它的電特性見波段的光，它的電特性與一般二極管類似。與一般二極管類似。南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組1.2.6 其它類型二極管其它類型二極管南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組反向電流隨光照度的增加而增大。反向電流隨光照度的增加而增大。1.2.6 其它類型二極管其它類型二極管二、二、 光電二極

45、管光電二極管南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組1.2.6 其它類型二極管其它類型二極管南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組1.3 1.3 晶體三極管晶體三極管 1.3.1 晶體管的結(jié)構(gòu)及類型晶體管的結(jié)構(gòu)及類型1.3.2 晶體管的電流放大作用晶體管的電流放大作用1.3.3 晶體管的共射特性曲線晶體管的共射特性曲線1.3.4 晶體管的主要參數(shù)晶體管的主要參數(shù)南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組 半導(dǎo)體三極管，也叫晶體三極管半導(dǎo)體三極管，也叫晶體三極管。由于工作時(shí)，多。由于工作時(shí)，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運(yùn)行，因此，還被稱

46、為數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運(yùn)行，因此，還被稱為雙雙極型三極管極型三極管(bipolar junction transistor(bipolar junction transistor，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱bjt)bjt) 1.3.1 晶體管的結(jié)構(gòu)及類型晶體管的結(jié)構(gòu)及類型三極管的分類：三極管的分類：按照頻率：按照頻率：高頻管和低頻管。高頻管和低頻管。按結(jié)構(gòu)：按結(jié)構(gòu)：npnnpn型和型和pnppnp型；型；按功率大?。喊垂β蚀笮。捍蠊β使艽蠊β使?00mw1mw;1mw; 按所用半導(dǎo)體材料：按所用半導(dǎo)體材料：硅管和鍺管硅管和鍺管; ; 南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組1.3.1

47、 晶體管的結(jié)構(gòu)及類型晶體管的結(jié)構(gòu)及類型常見三極管的外形結(jié)構(gòu)：常見三極管的外形結(jié)構(gòu)：小功率管小功率管中功率管中功率管大功率管大功率管南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組1.3.1 晶體管的結(jié)構(gòu)及類型晶體管的結(jié)構(gòu)及類型一、一、 三極管的結(jié)構(gòu)三極管的結(jié)構(gòu)npnnpn型型電路電路符號(hào)符號(hào): :三極管三極管是由兩個(gè)是由兩個(gè)pnpn結(jié)結(jié)和三塊摻雜半導(dǎo)體和三塊摻雜半導(dǎo)體組成。組成。- 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū) 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié)集電極集電極 發(fā)射極發(fā)射極基極基極npnbece-emitterb-basec-collectorecbibicie雙極型三極管的符號(hào)中，發(fā)射極

48、的箭頭雙極型三極管的符號(hào)中，發(fā)射極的箭頭代表發(fā)射極電流的實(shí)際方向。代表發(fā)射極電流的實(shí)際方向。南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組兩個(gè)結(jié)、三個(gè)區(qū)、三個(gè)極兩個(gè)結(jié)、三個(gè)區(qū)、三個(gè)極- 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū) 集電區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū) 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié) 集電極集電極 發(fā)射極發(fā)射極基極基極 npnbec1.3.1 晶體管的結(jié)構(gòu)及類型晶體管的結(jié)構(gòu)及類型面積大面積大多子濃度高多子濃度高多子濃度很低，多子濃度很低，且很薄且很薄南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組pnppnp型：型：- 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū) 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié) 集電結(jié)集電結(jié) 集電極集電極 發(fā)射極發(fā)射

49、極基極基極 pnpbec-ecb電路電路符號(hào)符號(hào): :ibicie1.3.1 晶體管的結(jié)構(gòu)及類型晶體管的結(jié)構(gòu)及類型南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組1.1.三極管放大的條件三極管放大的條件內(nèi)部?jī)?nèi)部條件條件發(fā)射區(qū)摻雜濃度高發(fā)射區(qū)摻雜濃度高基區(qū)薄且摻雜濃度低基區(qū)薄且摻雜濃度低集電區(qū)面積大集電區(qū)面積大外部外部條件條件發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏2. 滿足放大條件的三種電路滿足放大條件的三種電路uiuocebecbuiuoecbuiuo共發(fā)射極共發(fā)射極共集電極共集電極共基極共基極1.3.2 晶體管的電流放大作用晶體管的電流放大作用一、一、 晶極管的工作原理晶極管的

50、工作原理南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組eebrbrcbecnpnvvv cbepnpvvv 1.3.2 晶體管的電流放大作用晶體管的電流放大作用南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組1.3.2 晶體管的電流放大作用晶體管的電流放大作用二、二、 晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)少數(shù)載流少數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng)子的運(yùn)動(dòng)基區(qū)空穴基區(qū)空穴的擴(kuò)散的擴(kuò)散 因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量電子從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)量電子從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)因基區(qū)薄且多子濃度低，使因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少數(shù)擴(kuò)散到基區(qū)的電子與極少數(shù)擴(kuò)散到基區(qū)的電子與空穴復(fù)合空

51、穴復(fù)合因集電區(qū)面積大，在外電場(chǎng)因集電區(qū)面積大，在外電場(chǎng)作用下大部分?jǐn)U散到基區(qū)的作用下大部分?jǐn)U散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū)電子漂移到集電區(qū) 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流i ie e，復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成基極電流，復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成基極電流i ib b，漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流，漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流i ic c。ibicie南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組1.3.2 晶體管的電流放大作用晶體管的電流放大作用三、晶體管的電流分配關(guān)系三、晶體管的電流分配關(guān)系i ie e擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的電流擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的電流i ib b復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成的電流復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成的電流i ic c漂移運(yùn)動(dòng)形

52、成的電流漂移運(yùn)動(dòng)形成的電流ibiciecbeiii南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組1.3.2 晶體管的電流放大作用晶體管的電流放大作用四、晶體管的共射電流放大系數(shù)四、晶體管的共射電流放大系數(shù)cboceobcbc)(1 iiiiii穿透電流穿透電流集電結(jié)反向電流集電結(jié)反向電流直流電流直流電流放大系數(shù)放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù) 只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無(wú)只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無(wú)關(guān)。關(guān)。一般一般 1 1 a為共基電流傳輸系數(shù)，為共基電流傳輸系數(shù)，它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電

53、壓無(wú)關(guān)。度有關(guān)，與外加電壓無(wú)關(guān)。一般一般 a a = 0.9 0.995。i ib b的改變控制了的改變控制了i ic c的的變化，體現(xiàn)了三極管變化，體現(xiàn)了三極管的電流控制功能。的電流控制功能。a1南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組共發(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 測(cè)量晶體管特性的實(shí)驗(yàn)線路測(cè)量晶體管特性的實(shí)驗(yàn)線路icebma avuceuberbibecv+1.3.3 晶體管的共射特性曲線晶體管的共射特性曲線南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組輸入特性曲線：輸入特性曲線： ib=f(ube) uce=常數(shù)常數(shù)+i-ube

54、+-ubtce+ci（1）uce=0v時(shí)，相當(dāng)于兩個(gè)時(shí)，相當(dāng)于兩個(gè)pn結(jié)并聯(lián)。結(jié)并聯(lián)。0.40.2i(v)(ua)be80400.80.6bu=0vuce 1vceu（2）當(dāng)）當(dāng)uce=1v時(shí)，時(shí)， 集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，所集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，所以基區(qū)復(fù)合減少，以基區(qū)復(fù)合減少， 在同一在同一ube 電壓下，電壓下，ib 減小。特性曲線將向減小。特性曲線將向右稍微移動(dòng)一些。右稍微移動(dòng)一些。死區(qū)電壓死區(qū)電壓硅硅 0.5v鍺鍺 0.1v導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降硅硅 0.7v鍺鍺 0.2v1.3.3 晶體管的共射特性曲線晶體管的共射特性曲線一、輸入特性曲線一、輸入特性曲線1.3.

55、3 晶體管的共射特性曲線晶體管的共射特性曲線（3）uce 1v再增加時(shí)，曲線右移很不明顯。再增加時(shí)，曲線右移很不明顯。南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組輸出特性曲線：輸出特性曲線：i ic c= =f f( (u ucece) ) i ib=b=常數(shù)常數(shù) 現(xiàn)以現(xiàn)以i ib b=60ua=60ua一條加以說(shuō)明。一條加以說(shuō)明。 （1）當(dāng)）當(dāng)uce=0 v時(shí)，因集電極無(wú)收集作用，時(shí)，因集電極無(wú)收集作用，ic=0。（2） uce ic 。 （3） 當(dāng)當(dāng)uce 1v后，收后，收集電子的能力足夠強(qiáng)。集電子的能力足夠強(qiáng)。這時(shí)，發(fā)射到基區(qū)的電這時(shí)，發(fā)射到基區(qū)的電子都被集電極收集，形子

56、都被集電極收集，形成成ic。所以。所以u(píng)ce再增加，再增加，ic基本保持不變。基本保持不變。同理，可作出同理，可作出ib=其他值的曲線。其他值的曲線。 icce(v)(ma)=60uaibu=0bbii=20uabi=40uab=80uai=100uaib1.3.3 晶體管的共射特性曲線晶體管的共射特性曲線二、輸出特性曲線二、輸出特性曲線（2） uce ic 。南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組飽和區(qū)飽和區(qū)此時(shí)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏。此時(shí)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏。截止區(qū)截止區(qū)發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。放大區(qū)放大區(qū)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。發(fā)射結(jié)正

57、偏，集電結(jié)反偏。1.3.3 晶體管的共射特性曲線晶體管的共射特性曲線狀態(tài)狀態(tài)ubeicuce截止截止uoniceovcc放大放大 uonib ube飽和飽和 uonib ube飽和區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)bici南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組1.3.4 晶體管的主要參數(shù)晶體管的主要參數(shù)一、直流參數(shù)一、直流參數(shù)1.1.電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)ice=20ua(ma)b=40uaicu=0(v)=80uaibbbibiibi=100uacbi=60uai一般取一般取20200之間之間（1）共發(fā)射極電流放大系數(shù)：）共發(fā)射極電流放大系數(shù)：ececbociiiii

58、a abcbceociiiii qecii a aqbcii 南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組 （1 1）集電極基極間反向飽和電流）集電極基極間反向飽和電流i icbocbo 發(fā)射極開路時(shí)，在其集電結(jié)上加反向電壓，得到反發(fā)射極開路時(shí)，在其集電結(jié)上加反向電壓，得到反向電流。它實(shí)際上就是一個(gè)向電流。它實(shí)際上就是一個(gè)pn結(jié)的反向電流。結(jié)的反向電流。 鍺管：鍺管：i cbo為微安數(shù)量級(jí)，為微安數(shù)量級(jí)， 硅管：硅管：i cbo為納安數(shù)量級(jí)。為納安數(shù)量級(jí)。+icboecbiceo1.3.4 晶體管的主要參數(shù)晶體管的主要參數(shù)2. 極間反向電流極間反向電流南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課

59、程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組 （2）集電極發(fā)射極間的穿透電流）集電極發(fā)射極間的穿透電流iceo 基極開路時(shí)，集電極到發(fā)射極間的電流基極開路時(shí)，集電極到發(fā)射極間的電流穿透電流穿透電流 cboceo1i )(i +icboecbiceo1.3.4 晶體管的主要參數(shù)晶體管的主要參數(shù)南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組 i ic c增加時(shí)，增加時(shí)， 要下降。要下降。使使 值值明顯減小時(shí)的明顯減小時(shí)的i ic c的值的值即為即為i icmcm。（2 2）集電極最大允許電流）集電極最大允許電流i icmcm（1 1）集電極最大允許功耗）集電極最大允許功耗p pcmcm 決定于

60、晶體管的溫升。對(duì)于確定型號(hào)的管子，決定于晶體管的溫升。對(duì)于確定型號(hào)的管子，p pcmcm是常數(shù)。是常數(shù)。biceui(v)ibc=100uab=80ua=60ua(ma)iib=0b=40ua=20uabiipcm （3 3）反向擊穿電壓）反向擊穿電壓u（br）ceo基極開路時(shí)集電極與發(fā)射極之間允許的反向擊穿電壓?；鶚O開路時(shí)集電極與發(fā)射極之間允許的反向擊穿電壓。u（br）ceoicm1.3.4 晶體管的主要參數(shù)晶體管的主要參數(shù)u（br）cbo發(fā)射極開路時(shí)集電極與基極之間的反向擊穿電壓。發(fā)射極開路時(shí)集電極與基極之間的反向擊穿電壓。二、極限參數(shù)二、極限參數(shù)南航金城學(xué)院自動(dòng)化系模電課程組南航金城學(xué)院