模电绪论课件.ppt

1、电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室绪绪 论论课程目的 掌握电子技术领域中的基本概念、基本电路、基本分析方法和基本实验技能； 为进一步学习新的电子技术以及今后从事相关专业打下必要的基础。 考试方法及要求平时成绩（30）笔试闭卷（70）。电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室绪绪 论论主要内容 电子技术基础包括模拟电子技术和数字电子技术两大部分。模拟信号：幅值和时间都连续变化的信号。 模拟电路数字信号：幅值和时间都离散的信号。 数字电路对应电路对应电路电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室绪绪 论论 模电部分的研究内容1 半导体器件：

2、二极管 三极管（晶体管）2 分立元件电路：共射、共基、共集电极放大电路 差分放 大电路 功率放大电路3 集成电路：集成运算放大器4 电子电路中的反馈5 直流稳压电源 “模拟电子技术基础”研究模拟电路的构成原理、分析方法以及模拟电路对其传输或处理的模拟信号的影响，是一门工程性、技术性、经验性、实用性相结合的课程。新概念多、知识点多、入门较难，对初学者有一定的难度。电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室第第14章章 二极管和晶体管二极管和晶体管14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 14.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性14.3 二极管二极管14.4 特殊二极管特殊

3、二极管14.5 晶体管晶体管电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性一一 半导体半导体1 1 从导电性能上看，通常可将物质分为从导电性能上看，通常可将物质分为3 3类：类：2 2 半导体的导电能力受外界影响形成各种应用：半导体的导电能力受外界影响形成各种应用：热敏电阻（温度影响）热敏电阻（温度影响）光敏电阻（光影响）光敏电阻（光影响）二极管、三极管（杂质影响）二极管、三极管（杂质影响）下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室3 3 根

4、据半导体中是否掺入杂质元素可分为根据半导体中是否掺入杂质元素可分为杂质半导体本征半导体N型半导体P型半导体二二 本征半导体本征半导体1 1 概念概念： 完全纯净的，具有晶体结完全纯净的，具有晶体结构的半导体称为本征半导体构的半导体称为本征半导体.（用的最多的是锗和硅）2 2 原子结构图原子结构图SiGe14 32 4 4 价价电电子子 S i(14)和和G e(32)的最外层轨道上都的最外层轨道上都有有4个电子，由于外层电子受原子核的个电子，由于外层电子受原子核的束缚力最弱，称为束缚力最弱，称为价电子价电子。价电子价电子惯性核惯性核14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性下一页下一

5、页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室3 3 晶体结构（共价键结构）晶体结构（共价键结构）共价键共价键 每相邻两个原子都每相邻两个原子都共用一对价电子。形共用一对价电子。形成成共价键共价键结构。结构。14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性下一页下一页返回返回上一页上一页绝对零度（绝对零度（-273）T=0K时时 共价键结构非常稳定，所有的价电子都被共价键紧紧束缚在共价键中，共价键结构非常稳定，所有的价电子都被共价键紧紧束缚在共价键中，这时半导体不能导电，相当于绝缘体。这时半导体不能导电，相当于绝缘体。 Si Si Si Si电子与通信工程

6、系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室 Si Si Si Si4 4 本征激发本征激发当温度升高当温度升高T0K或受到光的照射时或受到光的照射时 束缚电子能量增高，便有一些价电子束缚电子能量增高，便有一些价电子可以挣脱原子核的束缚，成为可以挣脱原子核的束缚，成为自由电子自由电子。 自由电子产生的同时，在其原来的共自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，称为价键中就出现了一个空位，称为空穴空穴。自由电子空穴这一现象称为这一现象称为本征激发，本征激发，也称也称热激发热激发与本征激发相反的现象与本征激发相反的现象复合复合 在一定温度下，本征激发和复合同时进行，在一定温度下，本征

7、激发和复合同时进行，达到动态平衡。电子空穴对的浓度一定。达到动态平衡。电子空穴对的浓度一定。自由电子数=空穴数 本征激发的动画演示本征激发的动画演示注意：注意：由于自由电子和空穴总是成对出现，整个半导体对外仍处于中性。由于自由电子和空穴总是成对出现，整个半导体对外仍处于中性。 温度越高，载流子数目越多，导电性能越好。所以温度越高，载流子数目越多，导电性能越好。所以温度对半导体器件温度对半导体器件性能影响很大。性能影响很大。14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室5 5 导电过程导电过程在外电场

8、的作用下半导体是靠在外电场的作用下半导体是靠自由电子自由电子和和空穴空穴的移动来导电的。的移动来导电的。（1）自由电子定向移动形成电流）自由电子定向移动形成电流（2）空穴定向移动形成电流）空穴定向移动形成电流 动画演示动画演示+4+4+4+4+4+4+4+4+4E+_电子流空穴流载载流流子子：物物体体内内运运载载电电荷荷的的粒粒子子，决决定定于于物物体体的的导导电电能能力力。自由电子自由电子载流子：带单位负电载流子：带单位负电空穴空穴载流子载流子 ：带单位正电：带单位正电在在外外电电场场作作用用下下电电子子、空空穴穴运运动动方方向向相相反反，对对电电流流的的贡贡献献是是迭迭加加的的。14.1

9、14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室三三 杂质半导体杂质半导体 本征半导体中载流子的数量很少，导电能力很低，如果在其中掺入微量杂质，其导电能力将大大增强。 根据掺入杂质种类的不同，可以分为两大类： N型半导体型半导体P型半导体型半导体14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室1 N1 N型半导体型半导体( (电子型电子型) ) 在本征半导体中掺入五价杂质元素（如磷），在本征半导体中掺入五价杂质元素（如

10、磷），形成形成 N型半导体。型半导体。 因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子形成共价键，而多余的一个价电四个半导体原子形成共价键，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子。子因无共价键束缚而很容易形成自由电子。N N型半导体因为型半导体因为自由电子自由电子数目的大量增数目的大量增加而提高导电性能加而提高导电性能N型半导体中型半导体中自由电子：多数载流子（自由电子：多数载流子（多子多子）空穴空穴 ：少数载流子（：少数载流子（少子少子）载流子载流子14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性下一页下一页返回返回上一页上一页

11、Si Si Si Sip+多多余余电电子子磷原子磷原子电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室2 P2 P型半导体型半导体( (空穴型空穴型) ) 在本征半导体中掺入三价杂质元素（如在本征半导体中掺入三价杂质元素（如硼），形成硼），形成 P型半导体。型半导体。 硼有硼有3个价电子，故在形成的共价键结个价电子，故在形成的共价键结构时，因少一个电子而产生一个空穴。构时，因少一个电子而产生一个空穴。 P P型半导体型半导体 以以空穴空穴导电作为主要导电作为主要导电方式，又称导电方式，又称空穴空穴型半导体。型半导体。 P型半导体中型半导体中自由电子：少数载流子（自由电子：少数载流子（

12、少子少子）空穴空穴 ：多数载流子（：多数载流子（多子多子）载流子载流子注意：注意：无论无论P型、型、N型半导体，整个晶体仍然是不带电的型半导体，整个晶体仍然是不带电的14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性下一页下一页返回返回上一页上一页 Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室N型半导体型半导体P型半导体型半导体+杂质半导体的示意图杂质半导体的示意图多子多子电子电子少子少子空穴空穴多子多子空穴空穴少子少子电子电子少子浓度少子浓度与温度有关，与掺杂无关与温度有关，与掺杂无关多子浓度多子浓度与温度无关，与掺杂有关与温度无关

13、，与掺杂有关在半导体中掺杂是提高半导体导电能力的最有效方法在半导体中掺杂是提高半导体导电能力的最有效方法14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室NP+-14.2 PN14.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性14.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性一一 PN结的形成结的形成 在一块本征半导体在两侧通过扩散不同的杂质在一块本征半导体在两侧通过扩散不同的杂质,分别形成分别形成P型半导型半导体体和和N型半导体型半导体。 P型半导体和型半导体和N型半导体的交界面形成一个特殊的型半导体的交界面

14、形成一个特殊的薄层，薄层，称为称为PN结。结。NP+-PN结是晶体二极管及其它半导体的基本结构结是晶体二极管及其它半导体的基本结构PN结结下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室 1 PN1 PN结形成的物理过程：结形成的物理过程：交界面两侧载流子存在浓度差交界面两侧载流子存在浓度差空穴和电子在交界面产生复合空穴和电子在交界面产生复合多子浓度骤然下降多子浓度骤然下降不能移动的带电离子形成空间电荷区不能移动的带电离子形成空间电荷区耗尽层、耗尽层、 PN结结多子的扩散运动多子的扩散运动N区的电子（区的电子（多子）向多子）向P区区扩散扩散P区的区的空

15、穴（空穴（多子）多子） N区区空间电荷区（PN结）结）PN耗尽层内电场 +_PN结内： N区失去电子区失去电子显显正正电性电性P区得到电子区得到电子显显负负电性电性在空间电荷区内形成了在空间电荷区内形成了N区区 P区的电场，区的电场，称为称为内电场内电场14.2 PN14.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室PNPN结内存在两种载流子的运动：结内存在两种载流子的运动：空间电荷区形成内电场空间电荷区形成内电场促进少子漂移运动促进少子漂移运动阻止多子扩散运动阻止多子扩散运动形成形成PN结宽度相对稳定结宽度

16、相对稳定少子的漂移运动：少子的漂移运动：N区的空穴区的空穴 P区区P区的区的电子电子 N区区空间电荷区变窄空间电荷区变窄空间电荷区加宽空间电荷区加宽多子的扩散运动：多子的扩散运动：N区的电子区的电子 P区区P区的区的空穴空穴 N区区扩散和漂移达扩散和漂移达到动态平衡到动态平衡PNPN结的形成过程动画演示结的形成过程动画演示14.2 PN14.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性下一页下一页返回返回上一页上一页NP+-E多子的扩散运动浓度差少子的漂移运动 扩散的结果扩散的结果使空间电荷区使空间电荷区变宽。变宽。电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室RUNP+-U UiD+

17、_二二 PN结的单向导电性结的单向导电性 1 PN1 PN结加正向电压（正偏）：结加正向电压（正偏）： P区接正电源，区接正电源，N区接负区接负 外电场与内电场方向相外电场与内电场方向相反反外电场外电场削弱削弱内电场内电场耗尽层变耗尽层变窄窄破坏破坏PN结动态平衡结动态平衡扩散运动漂移运动扩散运动漂移运动多子扩散多子扩散形成形成较大的较大的正向电流正向电流PNPN结呈现结呈现低阻导通低阻导通状态状态14.2 PN14.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室NP+-RUUiRU NP+-+_14.2 PN

18、14.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性 2 PN2 PN结加反向电压（反偏）结加反向电压（反偏）： P区接负电源，区接负电源，N区接正区接正 外电场与内电场方向相外电场与内电场方向相同同外电场外电场加强加强内电场内电场耗尽层变耗尽层变宽宽破坏破坏PN结动态平衡结动态平衡漂移运动扩散运动漂移运动扩散运动少子漂移形成少子漂移形成极小的极小的电流电流PNPN结呈现结呈现高阻截至高阻截至状态状态下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室14.2 PN14.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性PN结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈结加正

19、向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻，现低电阻， PN结导通；结导通；PN结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，呈结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，呈现高电阻，现高电阻， PN结截止。结截止。由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。单向导电性动画演示单向导电性动画演示下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室14.3 14.3 二极管二极管14.3 二极管二极管将将PN结上加入相应的电极引线和管壳，就成为二极管结上加入相应的电极引线和管壳，就成为二极管一一 二极管的基本结构二极管的基本结构点接触型二极管N型 锗正 极 引 线负 极

20、 引 线外 壳金 属 触 丝PN结面积小，结面积小，结电容小，用于结电容小，用于检波和变频等高检波和变频等高频电路。频电路。1 1 常见的三种基本结构常见的三种基本结构下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室 面接触型二极管负 极 引 线正 极 引 线N型 硅P型 硅铝 合 金 小 球底 座PN结面积大，结面积大，用于工频大电流用于工频大电流整流电路。整流电路。14.3 14.3 二极管二极管下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室 硅平面型二极管SiO2正 极 引 线负 极 引 线N型 硅P型

21、 硅用于集成电路制造工用于集成电路制造工艺中。艺中。PN 结面积可结面积可大可小，用于高频整大可小，用于高频整流和开关电路中。流和开关电路中。14.3 14.3 二极管二极管下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室2 2 二极管的表示符号：二极管的表示符号：PN曾用符号：3 3 二极管常见外形图二极管常见外形图14.3 14.3 二极管二极管下一页下一页返回返回上一页上一页D阳极阴极电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室反向击穿反向击穿电压电压U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+ 二二 二极管的伏安特性二极管的伏安特性

22、伏安特性：描绘二极管两端电流与端电压之间的关系或曲线。伏安特性：描绘二极管两端电流与端电压之间的关系或曲线。14.3 14.3 二极管二极管下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室说明：说明：1. 二极管与二极管与PN结伏安特性的区别结伏安特性的区别二者均具有单向导电性，但由于二极管存在半导体体电阻和引线二者均具有单向导电性，但由于二极管存在半导体体电阻和引线电阻，正向偏置在电流相同的情况下，二极管端电压大于电阻，正向偏置在电流相同的情况下，二极管端电压大于PNPN结的端电结的端电压，或者说在相同正向偏置下，二极管电流小于压，或者说在相同正向偏

23、置下，二极管电流小于PNPN结电流；另外，二结电流；另外，二极管表面存在漏电流，其反相电流增大。极管表面存在漏电流，其反相电流增大。2. 2. 温度对二极管伏安特性的影响温度对二极管伏安特性的影响二极管的特性对温度很敏感，环境温度升高时，二极管正向特性二极管的特性对温度很敏感，环境温度升高时，二极管正向特性曲线左移，反向特性曲线下移。曲线左移，反向特性曲线下移。下一页下一页返回返回上一页上一页14.3 14.3 二极管二极管电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室三三 二极管的主要参数二极管的主要参数1 1 最大整流电流最大整流电流I IOMOM 二极管允许通过的最大正向平均

24、电流。二极管允许通过的最大正向平均电流。2 2 反向工作峰值电压反向工作峰值电压U URWMRWM 二极管允许通过的最大反向电压。二极管允许通过的最大反向电压。 (一般为反向击穿电压的一般为反向击穿电压的1/2或或1/3)3 3 反向峰值电流反向峰值电流I IRMRM 二极管在二极管在URWM工作时的反向电流值。工作时的反向电流值。 (越小单向导电性越好越小单向导电性越好)14.3 14.3 二极管二极管下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室14.3 14.3 二极管二极管下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子

25、学教研室电子学教研室定性分析：定性分析：判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态导通导通截止截止 若二极管是理想的，若二极管是理想的，14.3 14.3 二极管二极管下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室例例1:mA43122D IBD16V12V3k AD2UAB+14.3 14.3 二极管二极管下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室V sin18itu t 14.3 14.3 二极管二极管下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室14.4

26、14.4 特殊二极管特殊二极管14.4 特殊二极管特殊二极管一一 稳压二极管（齐纳二极管）稳压二极管（齐纳二极管）稳压二极管是工作在反向击穿区的一种特殊二极管。稳压二极管是工作在反向击穿区的一种特殊二极管。1 1 表示符号表示符号2 2 伏安特性伏安特性+ UZ_iuUZIUIzminIzmax正向同二正向同二极管极管稳定电压稳定电压当稳压二极管工作在反向击穿状态下，当稳压二极管工作在反向击穿状态下，工作电流工作电流IZ在在Izmax和和Izmin之间变化时，其两端之间变化时，其两端电压近似为常数。电压近似为常数。（稳压（稳压）由于稳压二极管工作在反向击穿区，故由于稳压二极管工作在反向击穿区，

27、故二极管一般反向接入电路。二极管一般反向接入电路。注意：反偏电压注意：反偏电压UZ；反向击穿。；反向击穿。下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室3 3 主要参数主要参数 稳定电压稳定电压 UZ 正常工作下稳压管两端的反向电压值。正常工作下稳压管两端的反向电压值。 稳定电流稳定电流 IZ 最大稳定电流。最大稳定电流。 最大耗散功率最大耗散功率 PZM 不发生热击穿的最大功率。不发生热击穿的最大功率。 P ZM = UZ IZM 动态电阻动态电阻 rZ_稳压管两端电压变化量与相应电流变化量的稳压管两端电压变化量与相应电流变化量的比值。比值。rZ

28、= UZ / IZ 值越小，稳压效果越好。值越小，稳压效果越好。 电压温度系数电压温度系数 稳压值受温度变化影响的的系数。稳压值受温度变化影响的的系数。越大稳压效果越好，小于越大稳压效果越好，小于 Izmin 时不稳压。时不稳压。P ZM = UZ IZM14.4 14.4 特殊二极管特殊二极管下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室例例1:稳压管的技术参数稳压管的技术参数: : 负载电阻负载电阻R RL L600600，求限流，求限流电阻电阻R R取值取值范围。范围。解：解：+UZ-IZDZRILIR+Ui-RL15VZLRIIImARUIL

29、LZ10600/6/mAIIImAIIIzLRzLR15510302010minminmaxmaxk6 . 015/)615(/ )(k3 . 030/)615(/ )(minimaxmaximinmAVIUURmAVIUURRZRZ14.4 14.4 特殊二极管特殊二极管下一页下一页返回返回上一页上一页m a xm in6 V , 2 0 m A , 5 m AzzzUII电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室14.4 14.4 特殊二极管特殊二极管例例2 2：现有两个稳压二极管，稳压值为现有两个稳压二极管，稳压值为3v3v，5V5V，正向导通压降为，正向导通压降为0.7

30、V0.7V。配合适的电源、电阻，可得到几种输出电压。配合适的电源、电阻，可得到几种输出电压。2 双管双管：稳压管反接：稳压管反接：3V 5V稳压管正接：稳压管正接：0.7V解：解：1 单管：单管：两只稳压管串联两只稳压管串联稳压管正接：稳压管正接：0.7+0.7=1.4V稳压管反接：稳压管反接：3+5=8V稳压管一正一反：稳压管一正一反：3+0.7=3.7V 5+0.7=5.7V 两只稳压管并联两只稳压管并联稳压管反接：稳压管反接：5-3 =2V稳压管一正一反：稳压管一正一反：3-0.7=2.3V 5-0.7=4.3V 电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室二二 发光二极管

31、发光二极管有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，目前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般二极管类似。它的电特性与一般二极管类似。应用：半导体光源。应用：半导体光源。符号符号符号符号反向电流随光照强度的增加而上升。反向电流随光照强度的增加而上升。应用：光电检测。应用：光电检测。三三 光电二极管光电二极管14.4 14.4 特殊二极管特殊二极管下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室14.5 晶体管晶体管半导体三极管半导体三极管又称又称晶体三极管晶

32、体三极管，简称，简称晶体管晶体管或或三极三极管管。是具有两个。是具有两个PN结的电子器件。在三极管内，有两种结的电子器件。在三极管内，有两种载流子（电子与空穴）参与导电，故又称为载流子（电子与空穴）参与导电，故又称为双极型三极双极型三极管管，简记为，简记为BJT（英文（英文Bipo1ar Junction Transistor的缩的缩写）。属于写）。属于电流控制型器件电流控制型器件。三极管的基本功能是具有电流放大作用三极管的基本功能是具有电流放大作用,是各种电子是各种电子线路的核心部件线路的核心部件 14.5 14.5 晶体管晶体管下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程

33、系 电子学教研室电子学教研室一一 晶体管的基本结构晶体管的基本结构三极管的基本类型有两种：NPN型 和 PNP型。最常见的有平面型和合金型。14.5 14.5 晶体管晶体管下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室 由两个N 型区和一个P型区构成三个区域： 掺杂浓度较高的一个N 型区称为发射区（E区） 很薄且掺杂浓度很低的P 型区称为基区（B区）掺杂浓度较低的另一个N 型区称为集电区（C区） 由这三个区域各引出三个电极和两个PN结： 发射极（Emitter）E(e)基 极（Base） B(b)集电极（Collctor）C(c)E E 发射极发射极

34、B B 基极基极C C 集电极集电极发射结（发射结（BE结）结）集电结（集电结（CB结）结）发射结发射结集电结集电结符号符号箭头表示极性，即为箭头表示极性，即为PN结的指向结的指向14.5 14.5 晶体管晶体管下一页下一页返回返回上一页上一页T1 NPN1 NPN型（多为平面型型（多为平面型硅硅管）管）电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室P PP PN N集电极集电极c基极基极b发射极发射极e+ + 以上特点也是三极管放大作以上特点也是三极管放大作用的内部条件。用的内部条件。14.5 14.5 晶体管晶体管下一页下一页返回返回上一页上一页2 PNP2 PNP型（多为合金

35、型型（多为合金型锗锗管）管）使发射区的掺杂浓度最高，以有效使发射区的掺杂浓度最高，以有效地发射载流子；地发射载流子；基区很薄，杂质浓度很小，以有效基区很薄，杂质浓度很小，以有效地传输载流子；地传输载流子；使集电区面积最大，且掺杂浓度小使集电区面积最大，且掺杂浓度小于发射区，以有效地收集载流子。于发射区，以有效地收集载流子。电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室二二 晶体管的电流分配和放大原理晶体管的电流分配和放大原理采用NPN型管以共射极电路为例：共射：指输入回路和输出回路以发射极为公共端（接地）发射结正偏：由EB保证集电结反偏：由EC、EB保证 VCB=VCE VBE 0

36、放大状态14.5 14.5 晶体管晶体管下一页下一页返回返回上一页上一页ICECEBmA AVUCEUBERBIBV+mAIE电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室14.5 14.5 晶体管晶体管下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室EBECRCbRbceNPNiep ieniE发射区向基区扩散载流子，形成发射极电流发射区向基区扩散载流子，形成发射极电流Ie 发射结正偏发射结正偏E区多子（电子）区多子（电子） 注入注入B区区IenB区多子（空穴）区多子（空穴）注入注入E区区Iep经EB结扩散扩散 由于发射区杂质浓度比基区高

37、得多，由于发射区杂质浓度比基区高得多，Iep和和Ien相比，其值很小可以略。相比，其值很小可以略。发射极电流发射极电流 Ie = Ien + Iep IenIe = Ien + Iep Ien14.5 14.5 晶体管晶体管下一页下一页返回返回上一页上一页 电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室 电子在基区中的扩散与复合电子在基区中的扩散与复合 注入到基区的载流子电子在靠近发射结注入到基区的载流子电子在靠近发射结一侧积累起来，形成一定的浓度梯度。一侧积累起来，形成一定的浓度梯度。 靠发射结浓度高，靠集电结浓度低。靠发射结浓度高，靠集电结浓度低。浓度差使电子向集电结扩散。浓度

38、差使电子向集电结扩散。 由于基区很薄，且掺杂浓度低，电由于基区很薄，且掺杂浓度低，电子与空穴复合机会少，子与空穴复合机会少，IB很小。很小。 在扩散过程中，有一部分电子与基区在扩散过程中，有一部分电子与基区中的空穴复合，同时基区被复合掉的空穴中的空穴复合，同时基区被复合掉的空穴由电源由电源EB提供，形成复合电流提供，形成复合电流IBE I IB B.这样保证大部分电子扩散到集电结，有利于放大14.5 14.5 晶体管晶体管下一页下一页返回返回上一页上一页EBECRCbRbceNPN iEiB ibe电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室集电区收集扩散过来的电子集电区收集扩散

39、过来的电子。 因为集电结反偏，收集扩散到集电区边因为集电结反偏，收集扩散到集电区边缘的电子，形成电流缘的电子，形成电流ICN 。另外，集电结区的。另外，集电结区的少子形成漂移电流少子形成漂移电流ICBO。动画演示动画演示下一页下一页上一页上一页EBECRCbRbceNPN iEiBibe iceiCiCBO CC NC B OIII4.1 4.1 晶体管晶体管CBOBCBOEPBNBCBOCNCCBOBNCNEPENEIIIIIIIIIIIIIII从内部看：从内部看：从外部看：从外部看：BCEIIINNPBBVCCVRbRCebcRcVccRbVbbIENEPIIEBICNICICBOI返回返

40、回电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集电结面积等确定，当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集电结面积等确定，故电流的比例关系确定。故电流的比例关系确定。CECCBOCBEBCBOBIIIIIIII CEOBCBOBC)1(IIIII CCBO,1IICBII EB(1)II 14.5 14.5 晶体管晶体管下一页下一页返回返回上一页上一页ICEO(穿透电流穿透电流)基基极开路（极开路（IB=0）时，在）时，在集电极电源集电极电源Ucc作用下作用下的集电极与发射极之间的集电极与发射极之间形成的电流。形成的电流。ICBO发射极

41、开路时，发射极开路时，集电结的反向饱和电流集电结的反向饱和电流基极电流对集电极基极电流对集电极电流的放大能力电流的放大能力电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室放大外部条件：放大外部条件：发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏：NPN型：型：UBE0UBC0c极电位最高极电位最高高高中中低低PNP型：型：UBE 0UBC 0c极电位最低极电位最低高高中中低低与NPN型的工作原理基本相似只是电源极性接反即可14.5 14.5 晶体管晶体管下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室14.5 14.5 晶体管晶体管例例:当三极

42、管工作在正常放大状态时当三极管工作在正常放大状态时,根据以下测得的各个极的端电根据以下测得的各个极的端电压来判断三极管的类型压来判断三极管的类型,是是NPN还是还是PNP管管?是硅管还是锗管是硅管还是锗管?-2V-7V-2.3V0V-0.7V5V-10V-2.7V-2V2.7V8V3Vbbbbeeecccce解解：1 NPN1 NPNV VC CV VB B V VE E， PNPPNPV VC C V VB B IC饱和饱和 IB IC晶体管饱和晶体管饱和3 当当Ui1V时时 mARIbUUBEiB03.0103007.013 IB0.75mA IC晶体管放大晶体管放大返回返回下一页下一页上

43、一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室BCII_ BCII 四四 主要参数主要参数 14.5 14.5 晶体管晶体管下一页下一页上一页上一页返回返回电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室ICBO A+EC AICEOIB=0+发射极开路，集电极基极间的反向饱和电流。发射极开路，集电极基极间的反向饱和电流。基极开路，集电结反偏，发射结正偏时，基电极基极间的反向饱和电流基极开路，集电结反偏，发射结正偏时，基电极基极间的反向饱和电流CBOCEOII）（ 1性能参数14.5 14.5 晶体管晶体管下一页下一页上一页上一页返回返回电子与通信工程系电子与通

44、信工程系 电子学教研室电子学教研室极限参数14.5 14.5 晶体管晶体管下一页下一页上一页上一页返回返回电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室ICMU(BR)CEO安全工作区安全工作区ICUCEO14.5 14.5 晶体管晶体管下一页下一页上一页上一页返回返回电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室第第14章章 二极管和晶体管二极管和晶体管下一页下一页返回返回上一页上一页电子与通信工程系电子与通信工程系 电子学教研室电子学教研室国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：代表器件的类型，代表器件的类型，P P为普通管，为普通管，Z Z为整流管，为整流管，K K为开关管。为开关管。2AP9用数字代表同类器件的不同规格用数字代表同类器件的不同规格。代表器件的材料，代表器件的材料，A为为N型型Ge，B为为P型型Ge， C为为N型型Si， D为为P型型Si。2代表二极管，代表二极管，3代表三极管。代表三极管。下一页下一页返回返回上一页上一页14.5 14.5 晶体管晶体管