電子技術(shù)課件：半導(dǎo)體器件

半導(dǎo)體器件1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)1.2半導(dǎo)體二極管1.3半導(dǎo)體三極管1.4能力訓(xùn)練習(xí)題

第1章半導(dǎo)體器件

本章介紹半導(dǎo)體中的載流子及其導(dǎo)電規(guī)律，討論P(yáng)N結(jié)的形成原理和特性，重點(diǎn)介紹二極管、三極管的工作原理、特性曲線和主要參數(shù)，并討論由這些器件組成的幾種簡(jiǎn)單應(yīng)用電路。

1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)

自然界中的物質(zhì)按導(dǎo)電性能可分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。物質(zhì)的導(dǎo)電特性取決于原子結(jié)構(gòu)。導(dǎo)體一般為低價(jià)元素，如銅、鐵、鋁等金屬，其最外層電子受原子核的束縛力很小，極易掙脫原子核的束縛而成為自由電子。在外電場(chǎng)作用下，這些電子產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng)形成電流，呈現(xiàn)出較好的導(dǎo)電特性。

絕緣體一般為高價(jià)元素(如惰性氣體)和高分子物質(zhì)(如橡膠、塑料)，其最外層電子受原子核的束縛力很強(qiáng)，不易擺脫原子核的束縛成為自由電子，所以其導(dǎo)電性極差。而半導(dǎo)體的最外層電子既不像導(dǎo)體那樣極易擺脫原子核的束縛而成為自由電子，也不像絕緣體那樣被原子核束縛得那么緊，因此，半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性介于二者之間。

1.1.1本征半導(dǎo)體

純凈晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。常用的半導(dǎo)體材料是硅(Si)和鍺(Ge)，它們都是四價(jià)元素，在原子結(jié)構(gòu)中最外層軌道上有4個(gè)價(jià)電子。為便于討論，這里采用圖1－1所示的簡(jiǎn)化原子結(jié)構(gòu)模型來(lái)說(shuō)明。把硅(或鍺)材料制成單晶體時(shí)，相鄰兩個(gè)原子的一對(duì)最外層價(jià)電子成為共有電子，它們一方面圍繞自身的原子核運(yùn)動(dòng)，另一方面又出現(xiàn)在相鄰原子所屬的軌道上，即價(jià)電子不僅受到自身原子核的作用，同時(shí)還受到相鄰原子核的吸引。于是，兩個(gè)相鄰的原子共有一對(duì)價(jià)電子，組成共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，從而形成如圖1－2所示的本征半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖，這樣每個(gè)原子都和周圍的4個(gè)原子共享共價(jià)鍵。

圖1－1硅和鍺簡(jiǎn)化原子結(jié)構(gòu)模型

圖1－2本征半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖

共價(jià)鍵中的價(jià)電子由于熱運(yùn)動(dòng)而獲得一定的能量，其中少數(shù)能夠擺脫共價(jià)鍵的束縛而成為自由電子，同時(shí)必然在共價(jià)鍵中留下空位，稱為空穴?？昭◣б粋€(gè)單位正電，用空心圓表示，自由電子帶一個(gè)單位負(fù)電，用實(shí)心圓表示，如圖1－3所示。由此可見，半導(dǎo)體中存在著兩種載流子：自由電子和空穴。本征半導(dǎo)體中，自由電子與空穴是同時(shí)成對(duì)產(chǎn)生的，因此，若用n

和

p分別表示電子和空穴的濃度，則有ni=pi

，下標(biāo)i表示為本征半導(dǎo)體。

圖1－3本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴

半導(dǎo)體中的價(jià)電子在熱運(yùn)動(dòng)中獲得能量產(chǎn)生了電子—空穴對(duì)，該現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。同時(shí)自由電子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中失去能量，與空穴相遇，使電子—空穴對(duì)消失，這種現(xiàn)象稱為復(fù)合。在一定溫度下，載流子的產(chǎn)生過(guò)程和復(fù)合過(guò)程是相對(duì)平衡的，載流子的濃度是一定的，達(dá)到一種動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。

半導(dǎo)體中載流子的濃度直接影響其導(dǎo)電性。材料、溫度和光照是影響載流子濃度的三個(gè)重要因素。常溫下，就本征半導(dǎo)體中載流子濃度而言，鍺遠(yuǎn)大于硅。溫度與載流子濃度的關(guān)系為，隨著溫度的升高，濃度按指數(shù)規(guī)律增加，故半導(dǎo)體載流子濃度對(duì)溫度十分敏感。對(duì)于硅材料，大約溫度每升高8℃，載流子濃度增加1倍;對(duì)于鍺材料，大約溫度每升高12℃，載流子濃度增加1倍。除此之外，半導(dǎo)體載流子濃度還與光照有關(guān)，人們正是利用此特性制成了光敏器件。

1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體

雜質(zhì)半導(dǎo)體是在本征半導(dǎo)體中摻入少量雜質(zhì)元素形成的。根據(jù)雜質(zhì)元素的不同，它分為N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體，其導(dǎo)電性可以通過(guò)所摻入的元素濃度來(lái)控制。

1.N型半導(dǎo)體

在本征半導(dǎo)體中，摻入微量5價(jià)元素，如磷、銻、砷，則原來(lái)晶格中的某些硅(鍺)原子被雜質(zhì)原子代替。由于雜質(zhì)原子的最外層有5個(gè)價(jià)電子，因此它與周圍4個(gè)硅(鍺)原子組成共價(jià)鍵時(shí)，還多余1個(gè)價(jià)電子，成為鍵外電子。它不受共價(jià)鍵的束縛，而只受自身原子核的束縛。因此，它只要得到較少的能量就能成為自由電子，并留下不參與導(dǎo)電的正雜質(zhì)離子，如圖1－4所示。顯然，雜質(zhì)半導(dǎo)體中電子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空穴的濃度，即nn?pn(下標(biāo)n表示是N

型半導(dǎo)體)，此類雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為N型半導(dǎo)體。

由于5價(jià)雜質(zhì)原子提供自由電子，故稱為施主原子。N型半導(dǎo)體中，自由電子稱為多數(shù)載流子(以下簡(jiǎn)稱多子)，空穴稱為少數(shù)載流子(以下簡(jiǎn)稱少子)，導(dǎo)電主體為自由電子。

圖1－4N型半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)

2.P型半導(dǎo)體

在本征半導(dǎo)體中，摻入微量3價(jià)元素，如硼、鎵、銦，則原來(lái)晶格中的某些硅(鍺)原子被雜質(zhì)原子代替。由于雜質(zhì)原子的最外層有3個(gè)價(jià)電子，因此它與周圍4個(gè)硅(鍺)原子組成共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)時(shí)，因缺少一個(gè)電子而產(chǎn)生一個(gè)空位。當(dāng)硅(鍺)的外層電子填補(bǔ)此空位時(shí)，其共價(jià)鍵中便產(chǎn)生一個(gè)空穴，從而雜質(zhì)原子變?yōu)椴粎⑴c導(dǎo)電的負(fù)離子，如圖1－5所示。因此，雜質(zhì)半導(dǎo)體空穴濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電子濃度，即pp?np(下標(biāo)p

表示是P

型半導(dǎo)體)，此類雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為P

型半導(dǎo)體。由于3價(jià)雜質(zhì)原子中的空位吸收電子，故稱為受主原子。

P型半導(dǎo)體中，空穴稱為多子，自由電子稱為少子，導(dǎo)電主體為空穴。

圖1－5P型半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)

雜質(zhì)半導(dǎo)體中多數(shù)載流子濃度主要取決于摻入的雜質(zhì)濃度。由于少子是半導(dǎo)體材料共價(jià)鍵提供的，數(shù)量很少，故可認(rèn)為，雜質(zhì)半導(dǎo)體中多子的濃度大致與本征半導(dǎo)體中所摻雜的雜質(zhì)濃度相當(dāng)。

1.1.3PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?/p>

1.異型半導(dǎo)體接觸現(xiàn)象

異型半導(dǎo)體包括P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體。采用不同的摻雜工藝，將異型半導(dǎo)體制作在同一硅片上，在其交界面就形成了PN結(jié)。

就P型半導(dǎo)體而言，多子空穴的濃度遠(yuǎn)大于少子電子的濃度；而N型半導(dǎo)體則是多子電子的濃度遠(yuǎn)大于少子空穴的濃度。

當(dāng)兩者制作在一起時(shí)，其交界面的兩種載流子的濃度

差很大，便會(huì)出現(xiàn)P區(qū)的多子空穴向N

區(qū)擴(kuò)散，

N

區(qū)的多子電子向P

區(qū)擴(kuò)散，如圖1－6(a)所示。圖中P

區(qū)標(biāo)有負(fù)號(hào)的小圓圈表示不可移動(dòng)的負(fù)離子(即受主原子)，N

區(qū)標(biāo)有正號(hào)的小圓圈表示不可移動(dòng)的正離子(即施主原子)。兩類離子自建電場(chǎng)，形成耗盡層，稱之為空間電荷區(qū)。在此電場(chǎng)作用下，少子的漂移運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)減弱。其運(yùn)動(dòng)過(guò)程如圖1－6(b)所示。電荷擴(kuò)散得越多，電場(chǎng)越強(qiáng)，因而漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，對(duì)擴(kuò)散的阻力也越大。

圖1－6PN結(jié)的形成

當(dāng)漂移運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)達(dá)到平衡時(shí)，通過(guò)PN結(jié)臨界面的載流子總數(shù)為零，即PN結(jié)電流為零。此時(shí)，在PN結(jié)交界面處形成一個(gè)缺少載流子的高阻區(qū)，稱為阻擋層，此時(shí)，PN結(jié)寬度基本保持恒定。

2.PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦?/p>

若將電源的正極接P區(qū)，負(fù)極接N區(qū)，則稱此為正向接法或正向偏置，如圖1－7(a)所示。圖中，電阻R為限流電阻。此時(shí)外加電壓在阻擋層內(nèi)形成的電場(chǎng)與自建電場(chǎng)方向相反，削弱了自建電場(chǎng)，使阻擋層變窄。顯然，此時(shí)擴(kuò)散作用大于漂移作用，在電源作用下，多子向?qū)Ψ絽^(qū)域擴(kuò)散，形成較大的正向擴(kuò)散電流，其方向由電源正極通過(guò)P區(qū)、N區(qū)及電阻R到達(dá)電源負(fù)極。此時(shí)，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)，它所呈現(xiàn)出的電阻為正向電阻，其阻值很小。

正向電壓愈大，正向電流也愈大。其關(guān)系為

式中：

ID

為流過(guò)PN

結(jié)的電流；U

為PN結(jié)兩端的電壓；

UT=KT/q，稱為溫度電壓當(dāng)量，其中K

為玻耳茲曼常數(shù)，

T

為熱力學(xué)溫度，

q

為電子的電量，在室溫下即T=300K時(shí)，

UT=26mV

；

IS

為反向飽和電流。

圖1－7PN結(jié)單向?qū)щ娞匦?/p>

若將電源的正極接N區(qū)，負(fù)極接P區(qū)，則稱此為反向接法或反向偏置，如圖1－7(b)所示。此時(shí)外加電壓在阻擋層內(nèi)形成的電場(chǎng)與自建電場(chǎng)方向相同，增強(qiáng)了自建電場(chǎng)，使阻擋層變寬。此時(shí)漂移作用大于擴(kuò)散作用，少數(shù)載流子在電場(chǎng)作用下做漂移運(yùn)動(dòng)，由于其電流方向與正向電壓時(shí)的相反，故稱為反向電流。由于反向電流是由少數(shù)載流子所形成的，故反向電流很小，而且當(dāng)外加反向電壓超過(guò)零點(diǎn)幾伏時(shí)，少數(shù)載流子基本全被電場(chǎng)拉過(guò)去參與導(dǎo)電形成漂移電流，此時(shí)即使反向電壓再增加，參與導(dǎo)電的少數(shù)載流子數(shù)也不會(huì)增加，因此反向電流也不會(huì)增加，故稱為反向飽和電流IS

。此時(shí)PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)，呈現(xiàn)的電圖1－8PN結(jié)伏安特性曲線阻稱為反向電阻，其阻值高達(dá)幾百千歐以上。

綜上所述，PN結(jié)加正向電壓，處于導(dǎo)通狀態(tài)；加反向電壓，處于截止?fàn)顟B(tài)，即PN結(jié)具有單向?qū)щ娞匦?。將上述電流與電壓的關(guān)系寫成如下通式：

此方程稱為PN結(jié)伏安特性方程，對(duì)應(yīng)的特性曲線稱為PN結(jié)伏安特性曲線，如圖1－8所示。

圖1－8PN結(jié)伏安特性曲線

3.PN結(jié)的擊穿

PN結(jié)處于反向偏置時(shí)，在一定電壓范圍內(nèi)，流過(guò)PN結(jié)的電流是很小的反向飽和電流。但是當(dāng)反向電壓超過(guò)某一數(shù)值UB

后，反向電流會(huì)急劇增加，這種現(xiàn)象稱為PN結(jié)的反向擊穿，電壓UB

稱為擊穿電壓。就其產(chǎn)生的機(jī)理而言，PN結(jié)的擊穿分為雪崩擊穿和齊納擊穿。

當(dāng)反向電壓足夠高時(shí)，阻擋層內(nèi)電場(chǎng)很強(qiáng)，少數(shù)載流子在結(jié)區(qū)內(nèi)受強(qiáng)烈電場(chǎng)的加速作用，獲得很大的能量，在運(yùn)動(dòng)中與其他原子發(fā)生碰撞時(shí)，某些價(jià)電子便脫離共價(jià)鍵，形成新的電子—空穴對(duì)。這些新的載流子與原來(lái)的載流子，在強(qiáng)電場(chǎng)作用下碰撞其他原子產(chǎn)生更多的電子—空穴對(duì)，如此連鎖反應(yīng)，使反向電流迅速增大。這種擊穿稱為雪崩擊穿。所謂齊納擊穿，是指當(dāng)PN結(jié)兩邊摻入高濃度的雜質(zhì)時(shí)，其阻擋層寬度很小，即使外加反向電壓不太高(一般為幾伏)，在PN結(jié)內(nèi)就可形成2×106V/cm的強(qiáng)電場(chǎng)，將共價(jià)鍵的價(jià)電子直接拉出來(lái)，產(chǎn)生電子—空穴對(duì)，使反向電流急劇增加，出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象。

對(duì)硅材料的PN結(jié)，擊穿電壓UB

>7V時(shí)通常是雪崩擊穿，

UB

<4V時(shí)通常是齊納擊穿，

UB

=4~7V時(shí)兩種擊穿均有。

日常應(yīng)用中，如果一個(gè)二極管發(fā)生擊穿，并不一定意味著PN結(jié)被損壞。當(dāng)PN結(jié)反向擊穿時(shí)，只要通過(guò)電阻R與PN結(jié)串聯(lián)的方式，即可把反向電流控制在合理范圍內(nèi)，當(dāng)反向電壓絕對(duì)值降低時(shí)，PN結(jié)的性能就可以恢復(fù)正常。穩(wěn)壓二極管正是利用了PN結(jié)的反向擊穿特性來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的，當(dāng)流過(guò)PN結(jié)的電流變化時(shí)，結(jié)電壓保持UB基本不變。

4.PN結(jié)的電容效應(yīng)

電容效應(yīng)反映的是元件所帶電荷隨元件兩端電壓的變化情況。在一定條件下，如果PN結(jié)兩端加上電壓，PN結(jié)內(nèi)就有電荷的變化，這說(shuō)明PN結(jié)具有電容效應(yīng)。根據(jù)產(chǎn)生原因不同，電容分為勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容。

勢(shì)壘電容是由阻擋層內(nèi)空間電荷引起的?？臻g電荷區(qū)是由不能移動(dòng)的正、負(fù)雜質(zhì)離子所形成的，均具有一定的電荷量，所以在PN結(jié)儲(chǔ)存了一定的電荷。當(dāng)外加電壓使阻擋層變寬時(shí)，電荷量增加，如圖1－9(a)所示;反之，當(dāng)外加電壓使阻擋層變窄時(shí)，電荷量減少。即阻擋層中的電荷量隨外加電壓變化而改變，形成了電容效應(yīng)，稱為勢(shì)壘電容，用CT

表示。實(shí)驗(yàn)表明，勢(shì)壘電容具有非線性特點(diǎn)，電容大小與PN結(jié)的結(jié)面積、阻擋層的寬度、半導(dǎo)體的介電常數(shù)以及施加的電壓有關(guān)。

其大小為

(1－3)

式中：ε為介電常數(shù)；W為PN結(jié)寬度。

圖1－9(b)為某一PN結(jié)勢(shì)壘電容和外加電壓之間的關(guān)系。利用這種關(guān)系，可以制成變?nèi)荻O管。

圖1－9勢(shì)壘電容的形成過(guò)程及特性

擴(kuò)散電容是PN結(jié)在外加正向電壓時(shí)，多數(shù)載流子在擴(kuò)散過(guò)程中引起電荷積累而產(chǎn)生的。當(dāng)PN結(jié)加正向電壓時(shí)，N區(qū)的電子擴(kuò)散到P區(qū)，同時(shí)P區(qū)的空穴也向N區(qū)擴(kuò)散。顯然，在PN結(jié)交界處(x=0)，載流子的濃度最高。由于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，離交界處愈遠(yuǎn)，載流子濃度愈低，這些擴(kuò)散的載流子，在擴(kuò)散區(qū)積累了電荷，總的電荷量相當(dāng)于圖1－10中曲線1以下的部分。若PN結(jié)正向電壓加大，則多數(shù)載流子擴(kuò)散加強(qiáng)，電荷積累由曲線1變?yōu)榍€2，電荷增加量為ΔQ;反之，若正向電壓減小，則積累的電荷將減少，這就是擴(kuò)散電容效應(yīng)。擴(kuò)散電容用CD

表示，它正比于正向電流。圖1－10P區(qū)中電子濃度的分布曲線及電荷的積累

因此，PN結(jié)的結(jié)電容Cj

包括兩部分，即Cj=CT+CD

。一般來(lái)說(shuō)，PN結(jié)正偏時(shí)，擴(kuò)散電容起主要作用，

Cj≈CD

；PN結(jié)反偏時(shí)，勢(shì)壘電容起主要作用，即Cj≈CT

。

1.2半導(dǎo)體二極管

1.2.1二極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)將PN結(jié)加上相應(yīng)的電極引線和管殼，就成為二極管。二極管依據(jù)其材料可分為硅二極管和鍺二極管;按照結(jié)構(gòu)又可分為點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型，如圖1－11(a)、(b)、(c)所示。點(diǎn)接觸型二極管一般為鍺管，其PN結(jié)面積較小，不能通過(guò)較大電流，但具有良好的高頻性能，一般用于高頻和小功率電路中；

面接觸型二極管一般為硅管，其PN結(jié)面積大，可以通過(guò)較大電流，但工作頻率低，常應(yīng)用于低頻和較大功率電路中;平面型二極管適用于大功率整流管和數(shù)字電路中的開關(guān)管。二極管的文字符號(hào)為VD

(或VD)，圖形符號(hào)如圖1－11(d)所示。就國(guó)產(chǎn)二極管而言，2AP型、2AK型為點(diǎn)接觸型二極管，2CZ型、2CP型為面接觸型二極管。二極管的命名方法參見1.4節(jié)。

圖1－11半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)

圖1－11半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)

1.2.2二極管的特性

從本質(zhì)上講，二極管是一個(gè)PN結(jié)，它具有單向?qū)щ娞匦浴D1－12分別給出了N型鍺材料二極管2AP的伏安特性曲線(圖(a))和N型硅材料二極管2CP的伏安特性曲線(圖(b))。其中，外加電壓大于零為二極管的正向伏安特性，外加電壓小于零為二極管的反向伏安特性。

圖1－12二極管的伏安特性曲線

1.正向特性

正向電壓低于某一數(shù)值時(shí)，正向電流很小，只有當(dāng)正向電壓高于某一值后，才有明顯的正向電流。該電壓稱為開啟電壓或死區(qū)(門限)電壓，用Uon

表示。室溫下，硅管的門限電壓為0.5V，鍺管的門限電壓為0.2V。通常認(rèn)為，當(dāng)正向電壓U<Uon時(shí)，二極管截止；當(dāng)U>Uon時(shí)，二極管導(dǎo)通。二極管正向?qū)〞r(shí)，分析中通常認(rèn)為，硅管的導(dǎo)通電壓為0.7V，鍺管的導(dǎo)通電壓為0.3V。根據(jù)歐姆定律，在二極管正向?qū)顟B(tài)下，加在其兩端的電壓和通過(guò)的電流已知時(shí)，可求取二極管的正向電阻。由圖1－12可知，二極管的正向電阻是比較小的(約幾百歐)，而且不是常數(shù)，它隨著管子兩端電壓的增加而迅速減小。

2.反向特性

二極管加反向電壓時(shí)，反向電流數(shù)值很小，且基本不變，該電流稱為反向飽和電流。硅管的反向飽和電流為納安數(shù)量級(jí)，鍺管的為微安數(shù)量級(jí)。當(dāng)反向電壓加到一定值時(shí)，反向電流急劇增加，產(chǎn)生擊穿。普通二極管反向擊穿電壓一般在幾十伏以上(高反壓管可達(dá)幾千伏)。二極管的反向飽和電流和反向電壓關(guān)系不大，但卻隨著環(huán)境溫度的增加而增大。二極管在反向電壓作用下所呈現(xiàn)的電阻稱為反向電阻。由圖1－12可見，二極管的反向電阻比較大(幾十千歐至幾百千歐以上)，在某一溫度下，可認(rèn)為是一定值。

1.2.3二極管的主要參數(shù)

二極管的特性不僅可以用伏安特性曲線來(lái)表示，而且還可通過(guò)二極管的參數(shù)反映其性能。不同結(jié)構(gòu)的二極管的用途及參數(shù)不盡相同。下面扼要介紹二極管的常用技術(shù)參數(shù)。

1.最大整流電流IF

最大整流電流IF

是二極管允許通過(guò)的最大正向平均電流。工作時(shí)應(yīng)使平均工作電流小于IF

，如超過(guò)IF

，二極管的單向?qū)щ娞匦詴?huì)嚴(yán)重變差，或?qū)⒁蜻^(guò)熱而燒毀。此值取決于PN結(jié)的面積、材料和散熱情況。對(duì)于1N4148而言，其最大整流電流為200mA。

2.最大反向工作電壓UR

最大反向工作電壓UR

是二極管允許的最大工作電壓。當(dāng)反向電壓超過(guò)此值時(shí)，二極管可能被擊穿。為了留有余地，通常取擊穿電壓的一半作為UR

。1N4148的最大反向工作

電壓為75V。

3.反向電流IR

反向電流IR

指二極管未擊穿時(shí)的反向電流值。此值越小，二極管的單向?qū)щ娦栽胶?。由于反向電流是由少?shù)載流子形成的，所以IR受溫度的影響很大。當(dāng)1N4148的反向工作電壓為20V時(shí)，25℃對(duì)應(yīng)的最大反向電流為25nA，150℃對(duì)應(yīng)的最大反向電流為50μA。

4.最高工作頻率fM

最高工作頻率fM指二極管的上限截止頻率。超過(guò)該頻率，二極管的單向?qū)щ娦詫⑹艿狡茐摹M的值主要取決于PN結(jié)結(jié)電容的大小，結(jié)電容越大，則二極管允許的最高工作頻率越低。1N4148的工作頻率為1MHz。

5.二極管的直流電阻RD

加到二極管兩端的直流電壓與流過(guò)二極管的電流之比，稱為二極管的直流電阻RD

，即RD=UF/IF

。此值可由二極管特性曲線求出，如圖1－13所示。在工作點(diǎn)Q

處，電壓UF=1.5V

，電流IF=50mA，則

圖1－13求直流電阻

6.二極管的交流電阻rd

在二極管直流工作點(diǎn)附近，電壓的微變值ΔU與相應(yīng)的電流微變值ΔI之比，稱為該點(diǎn)的交流電阻rd

，即rd=ΔU/ΔI=dU/dI

。從其幾何意義上講，當(dāng)ΔU→0時(shí)，rd

就是工作點(diǎn)Q

處的切線斜率倒數(shù)。顯然，

rd

也是非線性的，即工作電流越大，

rd

越小。交流電阻

rd

也可從特性曲線上求出，如圖1－14所示。過(guò)Q點(diǎn)作切線，在切線上任取兩點(diǎn)A、B，查出這兩點(diǎn)間的ΔU和ΔI，則得

圖1－14求交流電阻

對(duì)同一工作點(diǎn)而言，直流電阻RD

大于交流電阻rd

;對(duì)不同工作點(diǎn)而言，工作點(diǎn)愈高，RD

和rd愈低。

1.2.4二極管的應(yīng)用

二極管的應(yīng)用基礎(chǔ)是二極管的單向?qū)щ娦?。因此，在分析電路中，關(guān)鍵是判斷二極管的工作狀態(tài):導(dǎo)通或截止。普通二極管導(dǎo)通時(shí)，硅管用0.7V(鍺管用0.3V)的電壓源來(lái)等效。對(duì)于理想二極管而言，正向?qū)ㄒ暺涠搪?，反向截止視其斷路。二極管的整流電路放在第5章直流電源中討論。

1.限幅電路

當(dāng)輸入信號(hào)電壓在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出電壓隨輸入電壓相應(yīng)變化;而當(dāng)輸入電壓超出該范圍時(shí)，輸出電壓保持不變，這就是限幅電路。通常將輸出電壓開始不變的電壓值稱為限幅電平，當(dāng)輸入電壓高于限幅電平時(shí)，輸出電壓保持不變的限幅稱為上限幅;當(dāng)輸入電壓低于限幅電平時(shí)，輸出電壓保持不變的限幅稱為下限幅。根據(jù)負(fù)載輸出和二極管的關(guān)系，將限幅電路分為如圖1－15所示的并聯(lián)二極管上限幅電路(圖(a))、并聯(lián)二極管下限幅電路(圖(b))、串聯(lián)二極管上限幅電路(圖(c))和串聯(lián)二極管下限幅電路(圖(d))四種。

圖1－15限幅電路

限幅電路的工作原理大致相同，下面以并聯(lián)二極管上限幅電路來(lái)說(shuō)明其工作原理，其輸入/輸出波形如圖1－16所示。另外，改變E值就可改變限幅電平。

圖1－16并聯(lián)二極管上限幅電路波形關(guān)系

設(shè)二極管為理想二極管，若E=0V，限幅電平為0V。ui>0V時(shí)二極管導(dǎo)通，

uo=0V;ui<0V時(shí)二極管截止，

uo=ui

。其波形如圖1－16(a)所示。

如果0<E<Um，則限幅電平為E

。ui<E時(shí)二極管截止，

uo=ui;ui>E時(shí)二極管導(dǎo)通，

uo=E。其波形如圖1－16(b)所示。

如果-Um<E<0，則限幅電平為-E，其波形如圖1－16(c)所示。

2.邏輯門電路

二極管還可以實(shí)現(xiàn)一定的邏輯運(yùn)算。圖1－17為二極管邏輯“與”運(yùn)算電路，只有一路輸入低電平信號(hào)(電壓接近0V)，輸出即為低電平，僅當(dāng)全部輸入為高電平時(shí)(電壓接近UCC

)，輸出才為高電平。

圖1－17二極管“與”門電路

1.2.5其他二極管

1.穩(wěn)壓二極管

穩(wěn)壓二極管也是一種晶體二極管，它是利用PN結(jié)的擊穿區(qū)具有穩(wěn)定電壓的特性來(lái)工作的。其特點(diǎn)是管子擊穿后，兩端的電壓基本保持不變。這樣把穩(wěn)壓二極管接入電路后，若由于電源電壓UI

發(fā)生波動(dòng)，或因RL

變化造成電路中各點(diǎn)電壓波動(dòng)時(shí)，負(fù)載兩端的電壓UO

將基本保持不變，如圖1－18所示。穩(wěn)壓二極管用VDZ

表示，其伏安特性和圖形符號(hào)如圖1－19所示。

圖1－18穩(wěn)壓管電路圖

圖1－19穩(wěn)壓二極管的伏安特性和圖形符號(hào)

根據(jù)應(yīng)用需要，穩(wěn)壓二極管的工作參數(shù)主要有以下幾個(gè)。

1)穩(wěn)定電壓UZ

穩(wěn)定電壓是穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)時(shí)的穩(wěn)定工作電壓。由于穩(wěn)定電壓隨著工作電流的不同而略有變化，因而測(cè)試UZ時(shí)應(yīng)使穩(wěn)壓管的電流為規(guī)定值。穩(wěn)定電壓UZ是根據(jù)要求挑選穩(wěn)壓管的主要依據(jù)之一。不同型號(hào)的穩(wěn)壓管，其穩(wěn)定電壓值不同。同一型號(hào)的管子，由于制造工藝的分散性，各個(gè)管子的UZ值也有差別。例如穩(wěn)壓管2DW7C，其UZ=6.1~6.5V，表明均為合格產(chǎn)品，其穩(wěn)定值有的管子是6.1V，有的可能是6.5V等，但這并不意味著同一個(gè)管子的穩(wěn)定電壓的變化范圍有如此大。

2)穩(wěn)定電流IZ

穩(wěn)定電流IZ是穩(wěn)壓管在正常工作時(shí)的參考電流值，它通常有一定的范圍，即IZmin<IZ<IZmin

。低于IZmin時(shí)穩(wěn)壓效果較差，工作時(shí)應(yīng)使流過(guò)穩(wěn)壓管的電流大于此值。一般情況下，工作電流較大時(shí)，穩(wěn)壓性能較好。但電流要受管子功耗的限制，穩(wěn)壓管流過(guò)的最大電流應(yīng)小于穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)定電流IZmin

。

3)電壓溫度系數(shù)σ

電壓溫度系數(shù)σ

指穩(wěn)壓管溫度變化1℃時(shí)，所引起的穩(wěn)定電壓變化的百分比。一般情況下，穩(wěn)定電壓大于7V的穩(wěn)壓管，

σ

為正值，即當(dāng)溫度升高時(shí)，穩(wěn)定電壓值增大。例如2CW17，

UZ

=9~10.5V，

σ=0.09%/℃，說(shuō)明當(dāng)溫度升高1℃時(shí)，穩(wěn)定電壓增大0.09%。而穩(wěn)定電壓小于4V的穩(wěn)壓管，

σ

為負(fù)值，即當(dāng)溫度升高時(shí)，穩(wěn)定電壓值減小。例如2CW11，UZ

=3.2~4.5V，σ=-(0.05%~0.03%)/℃，表明當(dāng)溫度升高1℃時(shí)，穩(wěn)定電壓減小0.05%。穩(wěn)定電壓在4~7V的穩(wěn)壓管，其σ值較小，性能比較穩(wěn)定。

4)動(dòng)態(tài)電阻rZ

動(dòng)態(tài)電阻rZ是穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓區(qū)時(shí)，兩端電壓變化量與電流變化量之比，即rZ=ΔU/ΔI

。rZ值越小，則穩(wěn)壓性能越好。同一穩(wěn)壓管，一般工作電流越大時(shí)，

rZ值越小。通常手冊(cè)上給出的rZ

值是在規(guī)定的穩(wěn)定電流之下測(cè)得的數(shù)值。

5)額定功耗PZ

由于穩(wěn)壓管兩端的電壓值為U

Z

，而管子中又流過(guò)一定的電流，因此要消耗一定的功率。這部分功耗轉(zhuǎn)化為熱能，會(huì)使穩(wěn)壓管發(fā)熱。PZ取決于穩(wěn)壓管允許的溫升。

在眾多的穩(wěn)壓二極管中，2DW7系列的穩(wěn)壓管是一種具有溫度補(bǔ)償效應(yīng)的穩(wěn)壓管，用于電子設(shè)備的精密穩(wěn)壓源中。它實(shí)際上將兩個(gè)溫度系數(shù)相反的二極管對(duì)接在一起，當(dāng)溫度

變化時(shí)，兩個(gè)二極管的溫度系數(shù)相互抵消，從而提高了穩(wěn)壓管的穩(wěn)定性。

穩(wěn)壓二極管在反向擊穿前的導(dǎo)電特性，與普通二極管相似，因而下面重點(diǎn)介紹穩(wěn)壓二極管與普通二極管的區(qū)分方法。

常用穩(wěn)壓管外形與普通小功率二極管相似，當(dāng)其標(biāo)志清楚時(shí)，可根據(jù)型號(hào)及其代表符號(hào)進(jìn)行鑒別；當(dāng)其標(biāo)志脫落時(shí)，使用500型萬(wàn)用表也可很方便地鑒別出來(lái)。首先把二極管的正、負(fù)極判斷出來(lái)，然后將萬(wàn)用表?yè)苤罵×10k擋上，黑表筆接二極管的負(fù)極，紅表筆接二極管的正極，若此時(shí)的反向電阻值變得很小(與使用R×1k擋測(cè)出的值相比較)，說(shuō)明該管為穩(wěn)壓管；反之，若測(cè)出的反向電阻值仍很大，說(shuō)明該管為整流二極管。

這是因?yàn)?，萬(wàn)用表的R×1、R×10、R×100、R×1k擋，內(nèi)部使用的電流電壓為1.5V，一般不會(huì)將二極管擊穿，所以測(cè)出的反向電阻值比較大。而用R×10k擋時(shí)，內(nèi)部電池的電壓一般都在9V以上。當(dāng)被測(cè)穩(wěn)壓管的擊穿電壓低于該值時(shí)，可以被反向擊穿，使其電阻大大減小。但是，對(duì)于擊穿電壓較大的穩(wěn)壓管，此方法檢測(cè)不出。

2.發(fā)光二極管

發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱LED，由含鎵、砷、磷、氮等的化合物制成。從本質(zhì)來(lái)講，它與普通二極管一樣，也是由PN結(jié)構(gòu)成的。當(dāng)外加正向電壓時(shí)，電子便與空穴復(fù)合從而輻射出可見

光。其中砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光，氮化鎵二極管發(fā)藍(lán)光。發(fā)光二極管的圖形符號(hào)如圖1－20所示。圖1－20發(fā)光二極管的圖形符號(hào)

發(fā)光二極管通常有以下幾種：

(1)普通發(fā)光二極管。該類二極管工作在正向偏置狀態(tài)。一般正向電阻在15kΩ左右，反向電阻無(wú)窮大。

(2)紅外線發(fā)光二極管。該類二極管工作在正向偏置狀態(tài)。一般正向電阻在30kΩ左右，反向電阻無(wú)窮大。

(3)激光二極管。正向電阻在20~30kΩ左右，反向電阻無(wú)窮大。

發(fā)光二極管直接把電能轉(zhuǎn)換成光能，當(dāng)在其兩端加上適當(dāng)?shù)碾妷簳r(shí)就能發(fā)光。一般來(lái)說(shuō)，發(fā)光二極管都必須串聯(lián)限流電阻來(lái)使用，不能直接接在電源上，否則將會(huì)很快燒壞。發(fā)光二極管的正向工作電流在2~20mA時(shí)就能點(diǎn)亮，亮度會(huì)隨電流增大而增大。正常使用時(shí)，其正向電流最好控制在5~10mA。另外，可利用多個(gè)發(fā)光二極管制成數(shù)碼管和陣列顯示器。

對(duì)于新的發(fā)光二極管而言，它有兩個(gè)引腳，其中長(zhǎng)引腳是正極，短引腳是負(fù)極。很多發(fā)光二極管的管身外圓上有一小段直線，該直線所在的引腳為負(fù)極。

3.光電二極管

光電二極管又稱光敏二極管，這種二極管工作在反向偏置狀態(tài)。它的管殼上有一個(gè)玻璃窗口，以便接受光照。光電二極管的圖形符號(hào)如圖1－21所示。當(dāng)無(wú)光照射時(shí)，它的伏安特性和普通二極管一樣，反向電流很小，稱為暗電流。當(dāng)有光照時(shí)，半導(dǎo)體共價(jià)鍵中的電子獲得了能量，產(chǎn)生的電子—空穴對(duì)增多，反向電流增加，且在一定的反向電壓范圍內(nèi)，反向電流與光照強(qiáng)度成正比關(guān)系。正常的光電二極管正向電阻為幾千歐，反向電阻無(wú)窮大。光電二極管的基本型號(hào)為2CU和2DU系列。它廣泛應(yīng)用于光纖通信、紅外線遙控器、光電耦合器、控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)以及光電讀出裝置等場(chǎng)合。圖1－21光電二極管的圖形符號(hào)

4.光電耦合器件

將發(fā)光二極管和光敏元件組合構(gòu)成光電耦合器件，它以光為媒介實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的傳遞，如圖1－22所示。光電耦合器件既可用來(lái)傳遞模擬信號(hào)，也可作為開關(guān)器件使用。它具有抗干擾、隔噪聲、速度快、耗能低等優(yōu)點(diǎn)，因而在各種電子設(shè)備上得到了廣泛應(yīng)用。圖1－22光電耦合器件

5.變?nèi)荻O管

利用PN結(jié)的勢(shì)壘電容隨外加反向電壓變化而變化的特性可制成變?nèi)荻O管，它工作在反向偏置狀態(tài)。變?nèi)荻O管的圖形符號(hào)如圖1－23所示。變?nèi)荻O管的容量很小，為皮法級(jí)，主要用于電視機(jī)的調(diào)諧電路等一些高頻場(chǎng)合。圖1－23變?nèi)荻O管的圖形符號(hào)

1.3半導(dǎo)體三極管

半導(dǎo)體三極管又稱晶體三極管，是非常重要的一種半導(dǎo)體器件。圖1－24是一組常見的三極管的外形圖。為了更好地理解三極管的外部特性，下面在簡(jiǎn)單介紹三極管的結(jié)構(gòu)和載流子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)上，來(lái)研究三極管的特性曲線和工作參數(shù)。圖1－24三極管的幾種常見外形

1.3.1三極管的結(jié)構(gòu)及類型

在半導(dǎo)體上制造出三個(gè)摻雜區(qū)域，并形成兩個(gè)PN結(jié)，就構(gòu)成了三極管。它包含發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)三個(gè)區(qū)，并相應(yīng)地引出三個(gè)電極，即發(fā)射極(e)、基極(b)和集電極(c)。

同時(shí)，在三個(gè)區(qū)的兩兩交界處形成兩個(gè)PN結(jié)，分別稱為發(fā)射結(jié)和集電結(jié)。常用的半導(dǎo)體材料有硅和鍺，根據(jù)不同的摻雜方式，共有四種類型的三極管，對(duì)應(yīng)的型號(hào)分別為3A(鍺PNP)、3B(鍺NPN)、3C(硅PNP)和3D(硅NPN)四種系列。圖1－25(a)為NPN型三極管對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號(hào)，圖1－25(b)為PNP型三極管對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號(hào)。三極管采用文字符號(hào)V來(lái)表示。圖1－25三極管的結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號(hào)

三極管通常作為放大器件，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大。根據(jù)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)所處的位置不同，晶體三極管可以組成三種形式的放大電路，它們分別是共基極放大電路(如圖1-26(a)所示)、共發(fā)射極放大電路(如圖1-26(b)所示)、共集電極放大電路(如圖1-26(c)所示)。共基極放大電路的特點(diǎn)是輸入信號(hào)位于發(fā)射極上，輸出信號(hào)位于集電極上，基極為公共端，該類型電路只能放大電壓而不能放大電流信號(hào)；共發(fā)射極放大電路的輸入信號(hào)位于基極上，輸出信號(hào)位于集電極上，發(fā)射極為公共端，該類型電路既能放大電流又能放大電壓信號(hào)；共集電極放大電路的輸入信號(hào)位于基極上，輸出信號(hào)位于發(fā)射極上，集電極為公共端，該類型電路只能放大電流而不能放大電壓信號(hào)。三種電路無(wú)論是實(shí)現(xiàn)小信號(hào)的電流放大還是電壓放大，最終電路體現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的功率放大。

圖1-26三極管的三種連接方式

1.3.2三極管的基本工作原理

三極管是實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)放大的基本電子元件。要使得晶體三極管具有放大作用，在制造三極管時(shí)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為高摻雜的發(fā)射區(qū)、很薄的基區(qū)及面積較大的集電區(qū)(稱其為具有放大能力的內(nèi)部條件)。應(yīng)用時(shí)要使發(fā)射結(jié)處于正向偏置，集電結(jié)處于反向偏置(稱其為具有放大能力的外部條件)。下面從內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)與外部電流的分配關(guān)系上做進(jìn)一步

分析。

1.載流子的傳輸過(guò)程

圖1-27為三極管中載流子的傳輸過(guò)程。在輸入回路中加入基極電源UBB

(大于零)保證發(fā)射結(jié)處于正向偏置，Rb

為基極電阻;在輸出回路中加入集電極電源UCC

保證集電結(jié)反偏，

Rc

為集電極電阻。晶體管的放大作用表現(xiàn)為小的基極電流可以控制大的集電極電流。三極管中載流子的傳輸主要通過(guò)以下三個(gè)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖1-27三極管中載流子的傳輸過(guò)程

1)發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子

對(duì)于NPN型三極管而言，發(fā)射區(qū)自由電子(多數(shù)載流子)的濃度高，而基區(qū)內(nèi)自由電子(少數(shù)載流子)的濃度低，此時(shí)自由電子要從濃度高的發(fā)射區(qū)向濃度低的基區(qū)擴(kuò)散。由于發(fā)

射結(jié)外加正向電壓，發(fā)射區(qū)自由電子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，不斷擴(kuò)散到基區(qū)，并不斷從電源補(bǔ)充電子，從而形成發(fā)射極電流IE。同樣的，基區(qū)的空穴(多數(shù)載流子)也要向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散，但由于基區(qū)的空穴濃度比發(fā)射區(qū)自由電子小得多，因此空穴電流很小，可忽略不計(jì)。

2)基區(qū)的擴(kuò)散和復(fù)合

從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的自由電子最初都聚集在發(fā)射結(jié)附近，靠近集電結(jié)的自由電子很少，這便產(chǎn)生了濃度上的差別，因而從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的自由電子將向集電結(jié)方向繼續(xù)擴(kuò)散。在擴(kuò)散過(guò)程中，一部分自由電子不斷與基區(qū)的多數(shù)載流子空穴相遇而復(fù)合。由于基區(qū)接電源UBB的正極，不斷補(bǔ)充基區(qū)上被復(fù)合掉的空穴，從而形成基極電流IBN。擴(kuò)散和復(fù)合的比例決定了三極管的放大能力。

3)集電極收集電子的過(guò)程

由于集電結(jié)外接反向電壓，這將阻擋集電區(qū)的自由電子向基區(qū)擴(kuò)散，但使得擴(kuò)散到集電結(jié)邊緣的電子很快漂移到集電區(qū)，從而形成電流ICN，它基本上等于集電極電流IE。除此以外，由于集電結(jié)接反向電壓，集電區(qū)的少數(shù)載流子空穴和基區(qū)的少數(shù)載流子電子將向?qū)Ψ竭\(yùn)動(dòng)，形成電流ICBO。這個(gè)電流值很小，它是構(gòu)成集電極電流和基極電流的一小部分，但受溫度影響較大。

2.電流分配

晶體三極管中的載流子運(yùn)動(dòng)和電流分配關(guān)系如圖1-28所示。

集電極電流IC由ICN和ICBO兩部分組成，前者是

由發(fā)射區(qū)發(fā)射的電子被集電極收集后形成的，后者是由集電區(qū)和基區(qū)的少數(shù)載流子漂移運(yùn)動(dòng)形成的，稱為反向飽和電流。于是有

IC=ICN+ICBO

(1-4)

圖1-28三極管電流分配

發(fā)射極電流IE

也由IEN和IBP

兩部分組成。前者為發(fā)射區(qū)發(fā)射的電子所形成的電流，后者是由基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散的空穴所形成的電流。因?yàn)榘l(fā)射區(qū)是重?fù)诫s，所以IBP≈0μA，即IE≈IEN

。對(duì)于IEN

而言，它又分成兩部分，主要部分是ICN

，極少部分是IBN

。其中IBN是電子在基區(qū)與空穴復(fù)合時(shí)所形成的電流，基區(qū)空穴是由電源UBB

提供的，故它是基極電流的一部分:

IE≈IEN=ICN+IBN

(1-5)

基極電流I

B

是IBN與I

CBO之差:

IB=IBN-ICBO

(1-6)

從外部看，三極管的三個(gè)極的電流滿足節(jié)點(diǎn)電流定律，即

IE=IC+IB

(1-7)

將式(1-7)代入式(1-9)得

經(jīng)過(guò)整理后得

令

可得

式中，

ICEO稱為穿透電流。

表1－1是通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得的基本共射放大電路中三極管電流關(guān)系的一組典型數(shù)據(jù)。從該組數(shù)據(jù)中可以得到以下結(jié)論:

(1)基極電流非常小，通常是微安量級(jí)，而集電極的電流較大，是毫安量級(jí)，發(fā)射極電流為基極電流和集電極電流之和，其值最大。即IB?IC<IE

，

IC≈IE

。

(3)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)與共基極交流電流放大系數(shù)的關(guān)系為

將β=59.5，

α=0.983代入上式中可以得到驗(yàn)證。

1.3.3三極管的特性曲線

三極管的特性曲線是指三極管各極間電壓與電流的關(guān)系曲線，它是三極管內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn)。從應(yīng)用角度來(lái)看，外部特性顯得尤為重要。下面以一個(gè)三極管組成的共

發(fā)射極測(cè)試電路為例來(lái)分析其特性曲線，如圖1－29所示。圖1－29三極管共發(fā)射極測(cè)試電路

三極管的特性曲線有輸入特性曲線和輸出特性曲線。輸入回路的基極電流IB和基射極間的電壓UBE

通過(guò)微安電流計(jì)和電壓表來(lái)測(cè)量，輸出回路的集電極電流IC和集射極間的電壓UCE

通過(guò)毫安電流表與電壓表來(lái)測(cè)量。

1.輸入特性

當(dāng)UCE不變時(shí)，輸入回路中的電流IB

與電壓UBE

之間的關(guān)系曲線稱為輸入特性，即

輸入特性曲線如圖1－30所示。圖1－30三極管的輸入特性

當(dāng)UCE=0V時(shí)，相當(dāng)于集電極與發(fā)射極短路，即發(fā)射結(jié)與集電結(jié)并聯(lián)。因此，輸入特性曲線與PN結(jié)的特性曲線呈指數(shù)關(guān)系。

當(dāng)0<UCE≤1V增大時(shí)，曲線將右移。原因是由于發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的部分電子越過(guò)基區(qū)和集電結(jié)形成集電極電流IC，使得在基區(qū)參與復(fù)合運(yùn)動(dòng)的電子隨UCE

的增大而減小;為了獲得與UCE=0V時(shí)同樣大的基極電流IB

，就必須增大UBE，使發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射更多的電子。

當(dāng)UCE>1V時(shí)，在一定的UBE

條件下，集電結(jié)的反偏足以將發(fā)射到基區(qū)的電子全部吸收到集電極，此時(shí)，即使UCE

再繼續(xù)增大，

IB

也變化不大。因此，當(dāng)UCE>1V以后，不同的UCE

的多條輸入特性曲線幾乎重疊在一起。對(duì)于小功率管，可以用UCE>1V的任何一條曲線來(lái)近似表示UCE>1V的所有曲線。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，三極管的UCE常常大于1V

，因而UCE>1V的曲線更接近電路的工作狀況。

由輸入特性還可以看出，同二極管一樣，三極管的輸入特性曲線是非線性的，三極管輸入特性也有一段死區(qū)，只有在發(fā)射結(jié)電壓大于死區(qū)電壓時(shí)，基極才產(chǎn)生基極電流。硅管

的死區(qū)電壓約為0.5V，鍺管的死區(qū)電壓約為0.1V。三極管在正常工作情況下，

NPN型硅管的發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓為0.

6~0.7V。

2.輸出特性

當(dāng)輸入回路的基極電流IB

不變時(shí)，輸出回路中的集電極電流IC

與電壓UCE之間的關(guān)系曲線稱為輸出特性，即

以NPN型三極管為例，其輸出特性曲線如圖1－31所示。圖1－31三極管的輸出特性

由三極管的輸出特性曲線可以看出，固定一個(gè)IB

值，可得到一個(gè)輸出特性曲線，改變IB

值，可以得到一族輸出特性曲線。按照三極管工作狀態(tài)的不同，可以將三極管分為三個(gè)工作區(qū)域：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。

1)截止區(qū)

一般將IB≤0的區(qū)域稱為截止區(qū)，位于圖中IB

=0μA的一條曲線的以下部分。此時(shí)IC也近似為零，故三極管沒(méi)有放大作用。其實(shí)IB為零時(shí)，

IC并不等于零，而是等于穿透電流

ICEO

。

一般硅三極管的穿透電流小于1μA，在特性曲線上無(wú)法表示出來(lái)。鍺三極管的穿透電流約幾十微安至幾百微安。

當(dāng)發(fā)射結(jié)反向偏置時(shí)，發(fā)射區(qū)不再向基區(qū)注入電子，則三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。所以，在截止區(qū)，三極管的兩個(gè)PN結(jié)均處于反向偏置狀態(tài)。對(duì)NPN型三極管，

UBE<0，

UBC<0。

2)放大區(qū)

此時(shí)，發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。在曲線上是比較平坦的部分，表示當(dāng)IB一定時(shí)，

IC的值基本上不隨UCE

而變化。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，當(dāng)基極電流發(fā)生微小的變化量ΔIB時(shí)，相應(yīng)的集電極電流將產(chǎn)生較大的變化量ΔIC，此時(shí)二者的關(guān)系為ΔIC=βΔIB

，該式體現(xiàn)了三極管的電流放大作用。

對(duì)于NPN三極管，工作在放大區(qū)時(shí)UBE

≥0.7V，而UBC<0V。如果以發(fā)射極為參考電位，則三極管的三個(gè)極的電勢(shì)關(guān)系依次為UC>UB>UE=0V。

三極管工作在飽和區(qū)時(shí)，發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都處于正向偏置狀態(tài)。對(duì)NPN型三極管，UBE>0，

UBC>0，此時(shí)三極管的三個(gè)極的電勢(shì)關(guān)系為UB>UC，

UB>UE

。

通過(guò)三極管的輸出特性可知，三極管可以工作在放大電路和開關(guān)電路兩種電路中。其中，在三極管開關(guān)電路中，三極管從截止?fàn)顟B(tài)迅速通過(guò)放大狀態(tài)進(jìn)入飽和狀態(tài)，或者從飽

和狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)為截止?fàn)顟B(tài)，而不在放大狀態(tài)停留。

1.3.4三極管的主要參數(shù)

三極管的特性除用特性曲線表示外，還可用一組數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明，這些數(shù)據(jù)就是三極管的工作參數(shù)。了解三極管的工作參數(shù)，是合理選用器件設(shè)計(jì)電路的基礎(chǔ)。其主要參數(shù)有以下幾個(gè)：

3)共基極交流電流放大系數(shù)α

α體現(xiàn)共基極接法的電流放大作用，是指在基本共基極電路中，當(dāng)UBE為常數(shù)時(shí)，集電極電流變化量ΔIC

與發(fā)射極電流變化量ΔIE

之比，即

2.極間反向電流

1)集電極—基極反向飽和電流ICBO

ICBO是當(dāng)發(fā)射極開路時(shí)，由于集電結(jié)處于反向偏置，集電區(qū)和基區(qū)中的少數(shù)載流子向?qū)Ψ竭\(yùn)動(dòng)所形成的電流ICBO

受溫度影響大。一般硅管在溫度穩(wěn)定性方面勝于鍺管。在使用過(guò)程中，要求ICBO越小越好。圖1－32(a)為ICBO的測(cè)量電路。

2)集電極—發(fā)射極反向飽和電流ICEO

ICEO是指當(dāng)將基極開路，集電結(jié)處于反向偏置和發(fā)射結(jié)處于正向偏置時(shí)的集電極電流。該電流又稱為三極管的穿透電流。一般來(lái)說(shuō)，硅管的ICEO約為幾微安，鍺管的ICEO約為幾十微安，在使用過(guò)程中，其值越小越好。圖1－32(b)為ICEO的測(cè)量電路。圖1－32三極管極間反向電流的測(cè)量

3.極限參數(shù)

1)集電極最大允許電流ICM

圖1－33為三極管的放大系數(shù)β

與集電極電流IC

的變化關(guān)系。可以看出，

IC超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，β

值要下降。當(dāng)β降為正常數(shù)值的2/3時(shí)對(duì)應(yīng)的集電極電流，稱為集電極最大允許電流ICM

。在使用三極管過(guò)程中，

IC

<ICM

，否則三極管的放大能力會(huì)受到影響。圖1－33β與IC關(guān)系曲線

2)集電極最大允許功率損耗PCM

當(dāng)三極管正常工作時(shí)，管子兩端電壓為UCE

，集電極電流為IC，因此集電極損耗的功率為PC=ICUCE

。

由于集電極電流在流經(jīng)集電結(jié)時(shí)將產(chǎn)生熱量，使結(jié)溫升高，從而會(huì)引起三極管參數(shù)變化。如果結(jié)溫過(guò)高，將出現(xiàn)管子特性變壞甚至燒毀的后果。因此定義三極管因受熱而引起的參數(shù)變化不超過(guò)允許值時(shí)，集電極所消耗的最大功率為集電極最大允許功率損耗PCM

。對(duì)于確定型號(hào)的三極管，

PCM

為一確定值，即

PCM=ICUCE

=常數(shù)，在輸出特性曲線上為一條雙曲線，如圖1－34所示(曲線上方為過(guò)損耗區(qū))。因此，在選用三極管的過(guò)程中，特別是大功率管，要注意它的工作條件，通過(guò)采用散熱措施保證集電極損耗的功率要小于PCM

。圖1－34三極管的安全工作區(qū)

4.反向擊穿電壓

三極管某一極開路時(shí)，另外兩個(gè)電極間所允許的最高反向電壓稱為反向擊穿電壓。

U(BR)CBO是發(fā)射極開路時(shí)，集電極—基極間的反向擊穿電壓。

U(BR)CEO是基極開路時(shí)，集電極—發(fā)射極間的反向擊穿電壓。

U(BR)CES是基射極間短路時(shí)，集電極—發(fā)射極間的反向擊穿電壓。

U(BR)EBO是集電極開路時(shí)，發(fā)射極—基極間的反向擊穿電壓，此電壓一般較小，僅有幾伏左右。

上述電壓一般存在如下關(guān)系：

1.3.5溫度對(duì)三極管參數(shù)的影響

由于三極管是半導(dǎo)體元件，所以它的工作參數(shù)幾乎都與溫度有關(guān)。對(duì)于電子電路，如果三極管的熱穩(wěn)定性問(wèn)題處理不妥，將直接影響電路的應(yīng)用。因此，了解溫度對(duì)三極管參

數(shù)的影響非常必要。

1.溫度對(duì)UBE

的影響

當(dāng)溫度升高時(shí)，發(fā)射結(jié)內(nèi)的載流子濃度升高，造成發(fā)射結(jié)的結(jié)電壓下降。其變化關(guān)系為

2.溫度對(duì)ICBO的影響

ICBO

是由少數(shù)載流子形成的。當(dāng)溫度上升時(shí)，少數(shù)載流子增加，故ICBO也上升。其變化規(guī)律是，溫度每上升10℃，

ICBO約上升1倍。ICEO

隨溫度的變化規(guī)律大致與ICBO的相同。在輸出特性曲線上，溫度上升，曲線上移。

3.溫度對(duì)β的影響

β

隨溫度升高而增大，變化規(guī)律是:溫度每升高1℃，

β值增大0.5%~1%。在輸出特性曲線圖上，曲線間的距離隨溫度升高而增大。

綜上所述，溫度對(duì)UBE、ICBO

、β的影響，均使IC隨溫度上升而增加，這將嚴(yán)重影響三極管的工作性能。

1.4能力訓(xùn)練

晶體管主要是二極管和三極管，應(yīng)用相當(dāng)廣泛。就本質(zhì)而言，它們均為PN結(jié)組成的半導(dǎo)體器件。下面就其命名方法、極性判別以及應(yīng)用等幾個(gè)方面來(lái)介紹。

1.4.1晶體二極管

1.命名方法

根據(jù)《GB249—1974半導(dǎo)體器件型號(hào)命名方法》技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，國(guó)產(chǎn)二極管的型號(hào)由五部分組成，具體含義如圖1－35所示。其中，第二部分的極性是針對(duì)載流子而言的：如果材料以電子載流子導(dǎo)電為主，那么就叫N型;如果以空穴載流子導(dǎo)電為主，那么就叫P型。常見的國(guó)產(chǎn)整流二極管型號(hào)為2CPXX(普通硅二極管)和2CZXX(高、低頻硅整流二極管)。圖1－35二極管命名規(guī)則

進(jìn)口二極管采用1N4XXX方式標(biāo)識(shí)二極管，其中1N意思為1個(gè)PN結(jié)。例如：1N4001是一款普通整流二極管，此管的反向電壓為50V，正向電流為1A，正向壓降小于1.1V；

1N4148是一款高速開關(guān)管，正向最大工作電流為75mA，正向壓降為0.7V，反向峰值耐壓為100V。

2.極性判別

根據(jù)二極管的單向?qū)щ娦钥芍O管在正向電壓作用下，正向電阻較小，通過(guò)的電流較大;在反向電壓作用下，反向電阻很大，通過(guò)的電流很小。這就是二極管的單向?qū)щ?/p>

性。用二極管進(jìn)行整流、檢波就是利用了它的單向?qū)щ娦浴?/p>

利用萬(wàn)用表檢驗(yàn)二極管的極性及其單向?qū)щ娦阅艿暮脡模褪峭ㄟ^(guò)測(cè)量它的電阻值來(lái)判斷的。

將500型萬(wàn)用表?yè)茉赗×100或R×1k電阻擋上，兩只表筆分別接觸在二極管的兩個(gè)電極，若測(cè)出的電阻為幾十歐至幾千歐，則黑表筆所接觸的電極為二極管的正極(+)，紅表筆所接觸的電極為二極管的負(fù)極(-)。若測(cè)出來(lái)的電阻為幾十千歐至幾百千歐，則黑表筆所接觸的電極為二極管的負(fù)極(-)，紅表筆所接觸的電極為二極管的正極(+)。對(duì)于塑料封裝的整流二極管，靠近色環(huán)的引線(通常為白顏色)為負(fù)極。

通常二極管的正、反向電阻相差越懸殊，說(shuō)明它的單向?qū)щ娦栽胶?。在檢測(cè)時(shí)，若二極管的正、反向電阻都很大，說(shuō)明其內(nèi)部開路;若其正、反向電阻都很小，說(shuō)明其內(nèi)部有短路故障；如果兩次差別不大，說(shuō)明此管失效。這幾種情況都說(shuō)明二極管已損壞。對(duì)于1N4148二極管可以采用直觀法判別。1N4148為玻璃封裝的小功率普通二極管，其管身的一端印有黑色圓環(huán)，表明該端引腳為負(fù)極，另一端便為正極。

3.應(yīng)用

1)續(xù)流二極管在開關(guān)電路中的應(yīng)用

圖1－36為一開關(guān)電源的工作原理圖。開關(guān)管S在導(dǎo)通時(shí)，電流從左到右流過(guò)電感，一方面給電容充電，另一方面給負(fù)載供電。電路開關(guān)管在斷開時(shí)，電感線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，其端電壓為右正左負(fù)，此時(shí)電流會(huì)經(jīng)過(guò)負(fù)載和二極管VD

形成回路，從而對(duì)開關(guān)管進(jìn)行保護(hù)。此時(shí)開關(guān)二極管稱為續(xù)流二極管，該二極管絕對(duì)不允許開路，否則電路中的開關(guān)管將會(huì)燒壞，甚至電容器發(fā)生爆炸。圖1－36二極管在開關(guān)電源中的應(yīng)用

2)變?nèi)荻O管在調(diào)頻電路中的應(yīng)用

變?nèi)荻O管常用于調(diào)頻電路中，其工作原理為用調(diào)制信號(hào)去改變加在變?nèi)荻O管上的反偏電壓，以改變其結(jié)電容的大小，從而改變高頻振蕩頻率的大小，達(dá)到調(diào)頻的目的。由變?nèi)荻O管結(jié)電容Cj

變化實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的電路圖如圖1－37所示。其中變?nèi)荻O管2CC13F電容變化范圍為60~230pF。圖－

37變?nèi)荻O管在調(diào)頻電路中的應(yīng)用

3)二極管在整流電路中的應(yīng)用

整流二極管是一種將交流電變?yōu)橹绷麟姷亩O管，用于各種整流電流中。圖1－38為由二極管組成的半波整流電路。整流二極管的常見型號(hào)為2CZ11、2CP48、1N4001等。圖1－38二極管在整流電路中的應(yīng)用

4)二極管在光電耦合器中的應(yīng)用

光電耦合器是以光為媒介傳遞信號(hào)的一種光電轉(zhuǎn)換器件。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成，其中發(fā)光源利用發(fā)光二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)。HCNR201為一種由發(fā)光二極管VD1

和光敏二極管VD2

、VD3組成的線性光電耦合器，內(nèi)部電路如圖1－39(a)所示;4N25是一種由發(fā)光二極管和光電晶體管組成的光電耦合器，內(nèi)部電路如圖1－39(b)所示。圖1－39二極管在光電耦合器中的應(yīng)用

5)二極管在顯示器中的應(yīng)用

利用發(fā)光二極管可以組成七段字符顯示器，又稱LED數(shù)碼管，按照數(shù)碼管公共端的極性，數(shù)碼管可分為共陰極數(shù)碼管和共陽(yáng)極數(shù)碼管兩種。如圖1－40所示，圖(a)為數(shù)碼管外觀圖，圖(b)為共陰極數(shù)碼管，圖(c)為共陽(yáng)極數(shù)碼管。另外，多個(gè)發(fā)光數(shù)碼管可以組成LED矩陣顯示器，其外觀圖及內(nèi)部電路圖如圖1－41(a)、(b)所示。圖1－40LED數(shù)碼管圖1－41LED矩陣顯示器

6)二極管在檢波電路中的應(yīng)用

檢波電路中的二極管為檢波二極管，它是用于把疊加到高頻載波上的低頻信號(hào)篩選出來(lái)的器件。該器件具有結(jié)電容低、工作頻率高和反向電流小的特點(diǎn)，常見的型號(hào)為2AP1553、1N34、1N60等。檢波電路如圖1－42所示，

VD1

為檢波二極管，

C1

為高頻濾波電容，

R1

是負(fù)載電阻，

C2

是耦合電容。圖1－42二極管在檢波電路中的應(yīng)用

1.4.2晶體三極管

1.命名方法

國(guó)產(chǎn)三極管的命名方法與二極管的類似，也由五部分組成，只是各部分代表的含義不同，第一個(gè)3表示三極管。國(guó)產(chǎn)三極管的常見型號(hào)如圖1－43所示。

電路應(yīng)用過(guò)程中，多采用國(guó)外元件廠家生產(chǎn)的90XX系列小功率三極管以及8550、8050型號(hào)的三極管，這些三極管基本涵蓋了小功率三極管的常用用途。表1－2給出了此類型三極管的基本參數(shù)。圖1－43國(guó)產(chǎn)三極管的常見型號(hào)

2.管型判別和電極判別

1)管型判別

所謂管型判別，是指判別一個(gè)三極管是PNP型還是NPN型，是硅管還是鍺管；而管極判別，則是指分辨出它的e、b、c極。

對(duì)于標(biāo)有型號(hào)的三極管，管型和電極的判別采用目測(cè)法來(lái)判別。一般而言，三極管是NPN型還是PNP型應(yīng)從管殼上標(biāo)注的型號(hào)來(lái)辨別。依據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，三極管型號(hào)的第

二位(字母)，

A、C表示PNP型管，

B、D表示NPN型管。例如：

3AX為PNP型低頻小功率管，

3BX為NPN型低頻小功率管;

3CG為PNP型高頻小功率管，

3DG為NPN型高頻小功率管;

3AD為PNP型低頻大功率管，

3DD為NPN型低頻大功率管;

3CA為PNP型高頻大功率管，

3DA為NPN型高頻大功率管。

此外，還有國(guó)際流行的9011~9018系列高頻小功率管，除9012和9015為PNP型管外，其余均為NPN型管。

2)電極的判別

常用中小功率三極管有金屬圓殼和塑料封裝(半柱型)等外型，圖1－

44給出了三種典型三極管的外形和電極排列方式。圖1－44國(guó)產(chǎn)三極管型號(hào)

對(duì)于失掉型號(hào)的三極管，管型和電極的判別可利用萬(wàn)用表電阻擋進(jìn)行確定。

判別電極時(shí)應(yīng)首先確認(rèn)基極。對(duì)于NPN型管，用黑表筆接假定的基極，用紅表筆分別接觸另外兩個(gè)極，若測(cè)得電阻都小，約為幾百歐至幾千歐，而將黑、紅兩表筆對(duì)調(diào)，測(cè)得電阻均較大，在幾百千歐以上，則此時(shí)黑表筆接的就是基極。PNP型管情況正相反，測(cè)量時(shí)兩個(gè)PN結(jié)都正偏的情況下，紅表筆接基極。

實(shí)際上，小功率管的基極一般排列在三個(gè)管腳的中間，可用上述方法，分別將黑、紅表筆接基極，既可測(cè)定三極管的兩個(gè)PN結(jié)是否完好(與二極管PN結(jié)的測(cè)量方法一樣)，又可確認(rèn)管型。

確定基極后，假設(shè)余下管腳之一為集電極c，另一為發(fā)射極e，用手指分別捏住c極與b極(即用手指代替基極電阻Rb)，同時(shí)，將萬(wàn)用表兩表筆分別與c、e接觸，若被測(cè)管為NPN型，則用黑表筆接c極、用紅表筆接e極(PNP型管相反)，觀察指針偏轉(zhuǎn)角度；然后再設(shè)另一引腳為c極，重復(fù)以上過(guò)程，比較兩次測(cè)量指針的偏轉(zhuǎn)角度，大的一次表明IC大，管子處于放大狀態(tài)，相應(yīng)假設(shè)的c、e極正確。

在上述判別的基礎(chǔ)上，取一節(jié)干電池和一只50~100kΩ的電阻，按照?qǐng)D1－45所示電路連接好，檢測(cè)發(fā)射結(jié)上的正向壓降。若為鍺管，則偏壓為0.2~0.3V；若為硅管，則偏壓為0.6~0.8V。這樣，便可以判斷出硅管或鍺管。目前，絕大多數(shù)硅管為NPN型。圖1－45集電極和發(fā)射極的判別

3.三極管性能的簡(jiǎn)易檢測(cè)

1)用萬(wàn)用表電阻擋測(cè)ICEO

基極開路，萬(wàn)用表黑表筆接NPN型管的集電極c、紅表筆接發(fā)射極e(PNP型管相反)，此時(shí)c、e間電阻值大則表明ICEO小，電阻值小則表明ICEO大。

用手指代替基極電阻Rb

，用上述方法測(cè)c、e間電阻，若阻值比基極開路時(shí)小得多，則表明β

值大。

2)用萬(wàn)用表hFE

擋測(cè)β

利用數(shù)字萬(wàn)用表hFE

擋，按表上規(guī)定的極型插入三極管即可測(cè)得電流放大系數(shù)β

。若β很小或?yàn)榱悖瑒t表明三極管已損壞，可用電阻擋分別測(cè)兩個(gè)PN結(jié)，確認(rèn)是否有擊穿或斷路。

4.半導(dǎo)體三極管的選用

選用晶體管一要符合設(shè)備及電路的要求，二要符合節(jié)約的原則。根據(jù)用途的不同，一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素：工作頻率、集電極電流、耗散功率、電流放大系數(shù)、反向擊穿壓、穩(wěn)定性及飽和壓降等。這些因素又具有相互制約的關(guān)系，在選管時(shí)應(yīng)抓住主要矛盾，兼顧次要因素。

低頻管的特征頻率fT

一般在2.5MHz以下，而高頻管的fT

都從幾十兆赫到幾百兆赫甚至更高。選管時(shí)應(yīng)使fT

為工作頻率的3~10倍。原則上講，高頻管可以代換低頻管，

但是高頻管的功率一般都比較小，動(dòng)態(tài)范圍窄，在代換時(shí)應(yīng)注意功率條件。

一般希望β選大一些，但也不是越大越好。β太高容易引起自激振蕩。通常β的取值范圍為40~100，但低噪聲高β值的管子(如1815、9011~9015等)，β值達(dá)數(shù)百時(shí)溫度穩(wěn)定性仍較好。另外，對(duì)整個(gè)電路來(lái)說(shuō)還應(yīng)該從各級(jí)的配合來(lái)選擇β。例如，前級(jí)用β高的，后級(jí)就可以用β較低的管子;反之，前級(jí)用β較低的，后級(jí)就可用β較高的管子。

集電極—發(fā)射極反向擊穿電壓UCEO

應(yīng)選得大于電源電壓。穿透電流越小，對(duì)溫度的穩(wěn)定性越好。普通硅管的穩(wěn)定性優(yōu)于鍺管，但普通硅管的飽和壓降一般大于鍺管，在某些電路中會(huì)影響電路的性能，應(yīng)根據(jù)電路的具體情況選用。選用晶體管的耗散功率時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同電路的要求留有一定的余量。

對(duì)高頻放大、中頻放大、振蕩器等電路用的晶體管，應(yīng)選用特征頻率fT高、極間電容較小的晶體管，以保證在高頻情況下仍有較高的功率增益和穩(wěn)定性。

5.應(yīng)用

1)三極管在基本放大電路中的應(yīng)用

三極管可以組成放大電路，用于對(duì)小信號(hào)的放大。通過(guò)選用不同性能的三極管，可以分別實(shí)現(xiàn)低頻放大、高頻放大、功率放大等。從三極管的輸出特性來(lái)看，其工作于放大區(qū)內(nèi)。圖1－46為一基本共射極放大電路，小信號(hào)ui作為輸入，放大后的信號(hào)uo

作為輸出。圖1－46三極管在基本放大電路中的應(yīng)用

2)三極管在開關(guān)電路中的應(yīng)用

從三極管的輸出特性來(lái)看，如果其工作于截止區(qū)與飽和區(qū)，則可構(gòu)成開關(guān)電路。圖1－47為一NPN型三極管在開關(guān)電路中的應(yīng)用。當(dāng)輸入電壓ui=0V時(shí)，輸出uo=12V;

若ui=3V，則uo=0V。圖1－47三極管