二极管和三极管课件.pptx

1、7.1 半导体的导电特性半导体的导电特性 另有一类物质它的导电能力介于导体和绝缘体之间称另有一类物质它的导电能力介于导体和绝缘体之间称为为半导体半导体。如硅、锗、硒及大多数金属氧化物和硫化物等。如硅、锗、硒及大多数金属氧化物和硫化物等 半导体的导电特性主要表现在其导电能力在不同条件半导体的导电特性主要表现在其导电能力在不同条件下具有很大的差别：下具有很大的差别：（1）温度温度：当环境温度增高时，其导电能力要增强很多；：当环境温度增高时，其导电能力要增强很多；（2）光照光照：当光照增强时其导电能力要增强很多；：当光照增强时其导电能力要增强很多；（3）杂质杂质：往纯净的半导体中掺入微量杂质，其导电

2、能力显著增加。：往纯净的半导体中掺入微量杂质，其导电能力显著增加。 半导体的导电特性，在不同条件下具有很大的差别，半导体的导电特性，在不同条件下具有很大的差别，是由其内部结构的特殊性所决定的。是由其内部结构的特殊性所决定的。 自然界是很容易导电的称为自然界是很容易导电的称为导体导体，金属一般都是导体，金属一般都是导体 有些物质几乎不导电，称为有些物质几乎不导电，称为绝缘体绝缘体，如橡皮、陶瓷等，如橡皮、陶瓷等第1页/共58页1 本征半导体本征半导体 目前最常用的半导体材料是硅和锗，它们的原子最外目前最常用的半导体材料是硅和锗，它们的原子最外层都有四个价电子，都是四价元素。将硅和锗提纯（去掉层都

3、有四个价电子，都是四价元素。将硅和锗提纯（去掉无用杂质）并形成单晶体，称为无用杂质）并形成单晶体，称为本征半导体本征半导体。GeSi第2页/共58页SiSiSiSi 共价键共价键 在本征半导体的晶体结构中，原子按四角形结构组成晶体点阵。在本征半导体的晶体结构中，原子按四角形结构组成晶体点阵。原子核处于中心。原子核处于中心。 每个原子与相邻的原子相结合，每一个原子的一个价电子与相每个原子与相邻的原子相结合，每一个原子的一个价电子与相邻的另外一个原子的一个价电子组成一个电子对，称为邻的另外一个原子的一个价电子组成一个电子对，称为共价键共价键。第3页/共58页SiSiSiSi 共价键共价键由于共价键

4、的形成，每个原子的最外层有由于共价键的形成，每个原子的最外层有8个价电子，共价键有很个价电子，共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。共价键中的两个电子在常温下很难脱离共价键的束缚成为自由电子，共价键中的两个电子在常温下很难脱离共价键的束缚成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，导电能力弱，在绝对因此本征半导体中的自由电子很少，导电能力弱，在绝对0度和没度和没有外界激发时没有任何可以运动的带电粒子（有外界激发时没有任何可以运动的带电粒子（载流子载流子），导电能力），导电能力为为0，相当于绝缘体。但价电子在获得一定能量后（温度升高或受，相当于绝

5、缘体。但价电子在获得一定能量后（温度升高或受光照）即可能挣脱原子核的束缚而成为自由电子。光照）即可能挣脱原子核的束缚而成为自由电子。第4页/共58页SiSiSiSi 共价键共价键 在价电子挣脱原子核的束缚而成为自由电子后，共价键中就留在价电子挣脱原子核的束缚而成为自由电子后，共价键中就留下一个空位，称为下一个空位，称为空穴空穴。这时原子带正电，也可以认为原子中出现。这时原子带正电，也可以认为原子中出现了带正电的空穴。带正电的空穴要吸引相邻的共价键中的价电子，了带正电的空穴。带正电的空穴要吸引相邻的共价键中的价电子，来填补空穴；新的空穴又要吸引相邻的共价键中的价电子，来填补来填补空穴；新的空穴又

6、要吸引相邻的共价键中的价电子，来填补空穴。如此继续下去，就好象带正电的空穴在运动。空穴。如此继续下去，就好象带正电的空穴在运动。第5页/共58页SiSiSiSi 共价键共价键 在价电子挣脱原子核的束缚而成为自由电子后，共价键中就留在价电子挣脱原子核的束缚而成为自由电子后，共价键中就留下一个空位，称为空穴。这时原子带正电，也可以认为原子中出现下一个空位，称为空穴。这时原子带正电，也可以认为原子中出现了带正电的空穴。带正电的空穴要吸引相邻的共价键中的价电子，了带正电的空穴。带正电的空穴要吸引相邻的共价键中的价电子，来填补空穴；新的空穴又要吸引相邻的共价键中的价电子，来填补来填补空穴；新的空穴又要吸

7、引相邻的共价键中的价电子，来填补空穴。如此继续下去，就好象带正电的空穴在运动。空穴。如此继续下去，就好象带正电的空穴在运动。第6页/共58页SiSiSiSi 共价键共价键 在价电子挣脱原子核的束缚而成为自由电子后，共价键中就留在价电子挣脱原子核的束缚而成为自由电子后，共价键中就留下一个空位，称为空穴。这时原子带正电，也可以认为原子中出现下一个空位，称为空穴。这时原子带正电，也可以认为原子中出现了带正电的空穴。带正电的空穴要吸引相邻的共价键中的价电子，了带正电的空穴。带正电的空穴要吸引相邻的共价键中的价电子，来填补空穴；新的空穴又要吸引相邻的共价键中的价电子，来填补来填补空穴；新的空穴又要吸引相

8、邻的共价键中的价电子，来填补空穴。如此继续下去，就好象带正电的空穴在运动。空穴。如此继续下去，就好象带正电的空穴在运动。第7页/共58页SiSiSiSi 共价键共价键 在价电子挣脱原子核的束缚而成为自由电子后，共价键中就留在价电子挣脱原子核的束缚而成为自由电子后，共价键中就留下一个空位，称为空穴。这时原子带正电，也可以认为原子中出现下一个空位，称为空穴。这时原子带正电，也可以认为原子中出现了带正电的空穴。带正电的空穴要吸引相邻的共价键中的价电子，了带正电的空穴。带正电的空穴要吸引相邻的共价键中的价电子，来填补空穴；新的空穴又要吸引相邻的共价键中的价电子，来填补来填补空穴；新的空穴又要吸引相邻的

9、共价键中的价电子，来填补空穴。如此继续下去，就好象带正电的空穴在运动。空穴。如此继续下去，就好象带正电的空穴在运动。第8页/共58页 （1）半导体中存在自由电子和空穴两种载流子。本）半导体中存在自由电子和空穴两种载流子。本征半导体中的自由电子和空穴总是成对出现的，同时又不征半导体中的自由电子和空穴总是成对出现的，同时又不断复合。在一定条件下（温度下）载流子的产生和复合达断复合。在一定条件下（温度下）载流子的产生和复合达到动态平衡，于是载流子便维持一定数目。到动态平衡，于是载流子便维持一定数目。温度越高或受温度越高或受光照越强，载流子数目越多，半导体的导电性能也就越好，光照越强，载流子数目越多，

10、半导体的导电性能也就越好，所以温度或光照对半导体的导电性能影响很大。所以温度或光照对半导体的导电性能影响很大。 （2）当半导体两端加上电压后，半导体中将出现两）当半导体两端加上电压后，半导体中将出现两部分电流。部分电流。一部分是自由电子作定向运动所形成的电子电一部分是自由电子作定向运动所形成的电子电流，流，另一部分是价电子或自由电子填补空穴所形成的空穴另一部分是价电子或自由电子填补空穴所形成的空穴电流。电流。在半导体中，在半导体中，同时存在着电子导电和空穴导电，同时存在着电子导电和空穴导电，这这是半导体的最大特点，也是半导体和导体导电的本质区别。是半导体的最大特点，也是半导体和导体导电的本质区

11、别。 第9页/共58页2 N型半导体和型半导体和P型半导体（杂质半导体）型半导体（杂质半导体） 本征半导体中虽然有自由电子和空穴两种载流子，但本征半导体中虽然有自由电子和空穴两种载流子，但由于数量极少，所以导电能力很低。如果在本征半导体中由于数量极少，所以导电能力很低。如果在本征半导体中掺入微量的某种杂质（某种元素），将使掺杂后的半导体掺入微量的某种杂质（某种元素），将使掺杂后的半导体（杂质半导体）的导电能力大大增强。由于掺入的杂质不（杂质半导体）的导电能力大大增强。由于掺入的杂质不同，杂质半导体可分为两类。同，杂质半导体可分为两类。N型半导体：型半导体：掺入杂质使自由电子大大增加掺入杂质使自

12、由电子大大增加P型半导体：型半导体：掺入杂质使空穴大大增加掺入杂质使空穴大大增加杂质半导体杂质半导体第10页/共58页SiSiP+Si 电子半导体（电子半导体（N型半导体）是在硅或锗的晶体中掺入磷（或其它五价型半导体）是在硅或锗的晶体中掺入磷（或其它五价元素）。磷原子的最外层有五个价电子，是五价元素。由于掺入硅或锗元素）。磷原子的最外层有五个价电子，是五价元素。由于掺入硅或锗晶体中的磷原子数比硅或锗的原子数少得多，因此整个晶体结构不变，晶体中的磷原子数比硅或锗的原子数少得多，因此整个晶体结构不变，只是某些位置上的硅或锗原子被磷原子所取代。磷原子参加共价键结构只是某些位置上的硅或锗原子被磷原子所

13、取代。磷原子参加共价键结构只需要四个价电子，多余的第五个价电子很容易挣脱原子核的束缚而成只需要四个价电子，多余的第五个价电子很容易挣脱原子核的束缚而成为自由电子。于是这种半导体中自由电子数目大量增加，自由电子导电为自由电子。于是这种半导体中自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式。在这种半导体中，成为这种半导体的主要导电方式。在这种半导体中，自由电子是多数载自由电子是多数载流子流子，而空穴是少数载流子。，而空穴是少数载流子。P多多余余电电子子2.1 N型半导体型半导体第11页/共58页 空穴半导体（空穴半导体（ P型半导体）是在硅或锗的晶体中掺入硼（或其它三价型半导体）是

14、在硅或锗的晶体中掺入硼（或其它三价元素）。硼原子的最外层有三个价电子，是三价元素。由于掺入硅或锗元素）。硼原子的最外层有三个价电子，是三价元素。由于掺入硅或锗晶体中的硼原子数比硅或锗的原子数少得多，因此整个晶体结构不变，晶体中的硼原子数比硅或锗的原子数少得多，因此整个晶体结构不变，只是某些位置上的硅或锗原子被硼原子所取代。硼原子在参加共价键结只是某些位置上的硅或锗原子被硼原子所取代。硼原子在参加共价键结构时，将因缺少一个价电子而形成一个空穴。于是这种半导体中空穴数构时，将因缺少一个价电子而形成一个空穴。于是这种半导体中空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式。在这种半导体目大量增

15、加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式。在这种半导体中，中，空穴是多数载流子空穴是多数载流子，而自由电子是少数载流子。，而自由电子是少数载流子。B填填补补空空穴穴空空穴穴SiSiB-Si2.2 P型半导体型半导体第12页/共58页(1)不论不论N型半导体还是型半导体还是P型半导体，虽然它们都有型半导体，虽然它们都有一种载流子占多数，但一种载流子占多数，但整个晶体结构都是不带电整个晶体结构都是不带电。(2)多数载流子常称为多数载流子常称为多子多子，少数载流子称为，少数载流子称为少子少子+P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体第13页/共58页7.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性

16、P型半导体或型半导体或N型半导体的导电能力虽型半导体的导电能力虽然比本征半导体的导电能力大大增强，但然比本征半导体的导电能力大大增强，但并不能直接用来制造半导体器件。通常是并不能直接用来制造半导体器件。通常是在一块晶片上，采取一定的掺杂工艺措施，在一块晶片上，采取一定的掺杂工艺措施，在晶片两边分别形成在晶片两边分别形成P型半导体和型半导体和N型半导型半导体，那么它们的交接面就形成了体，那么它们的交接面就形成了PN结。结。PN结才是构成各种半导体器件的基础。结才是构成各种半导体器件的基础。第14页/共58页1 PN结的形成结的形成P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体假设有一块晶片，两边分

17、别形成了假设有一块晶片，两边分别形成了P型半导体和型半导体和N型半导体。在型半导体。在P型半导体中，型半导体中，得到一个电子的三价杂质离子（得到一个电子的三价杂质离子（B离子）带负电；在离子）带负电；在N型半导体中，失去一个电型半导体中，失去一个电子的五价杂质离子（子的五价杂质离子（ P离子）带正电。离子）带正电。由于由于P区有大量的空穴，而区有大量的空穴，而N区的空穴极少，因此空穴要从浓度大的区的空穴极少，因此空穴要从浓度大的P区向浓度区向浓度小的小的N区扩散；同样道理，由于区扩散；同样道理，由于N区有大量的自由电子，而区有大量的自由电子，而P区的自由电子极少，区的自由电子极少，因此自由电子

18、要从浓度大的因此自由电子要从浓度大的N区向浓度小的区向浓度小的P区扩散。双方的扩散首先在交接面区扩散。双方的扩散首先在交接面附近进行，这样在交接面附近的附近进行，这样在交接面附近的P区留下一些带负电的三价杂质离子，形成负空区留下一些带负电的三价杂质离子，形成负空间电荷区；在交接面附近的间电荷区；在交接面附近的N区留下一些带正电的五价杂质离子，形成正空间电区留下一些带正电的五价杂质离子，形成正空间电荷区。这里的正负空间电荷区就是荷区。这里的正负空间电荷区就是PN结。结。+第15页/共58页P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体+ 假设有一块晶片，两边分别形成了假设有一块晶片，两边分别形成了

19、P型半导体和型半导体和N型半导体。在型半导体。在P型半导体中，型半导体中，得到一个电子的三价杂质离子（得到一个电子的三价杂质离子（B离子）带负电；在离子）带负电；在N型半导体中，失去一个电型半导体中，失去一个电子的五价杂质离子（子的五价杂质离子（ P离子）带正电。离子）带正电。 由于由于P区有大量的空穴，而区有大量的空穴，而N区的空穴极少，因此空穴要从浓度大的区的空穴极少，因此空穴要从浓度大的P区向浓区向浓度小的度小的N区扩散；同样道理，由于区扩散；同样道理，由于N区有大量的自由电子，而区有大量的自由电子，而P区的自由电子极少，区的自由电子极少，因此自由电子要从浓度大的因此自由电子要从浓度大的

20、N区向浓度小的区向浓度小的P区扩散。双方的扩散首先在交接面区扩散。双方的扩散首先在交接面附近进行，这样在交接面附近的附近进行，这样在交接面附近的P区留下一些带负电的三价杂质离子，形成负空区留下一些带负电的三价杂质离子，形成负空间电荷区；在交接面附近的间电荷区；在交接面附近的N区留下一些带正电的五价杂质离子，形成正空间电区留下一些带正电的五价杂质离子，形成正空间电荷区。这里的正负空间电荷区就是荷区。这里的正负空间电荷区就是PN结。结。PN结结第16页/共58页 PN结中的正负离子虽然带电，但是它们不能移动，不参结中的正负离子虽然带电，但是它们不能移动，不参与导电，而在这个区域内，载流子数极少，所

21、以空间电荷与导电，而在这个区域内，载流子数极少，所以空间电荷区的电阻率很高。区的电阻率很高。+P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体空间电荷区空间电荷区的电阻率很的电阻率很高高第17页/共58页 正负空间电荷在交接面两侧形成一个电场，称为内电场。内电正负空间电荷在交接面两侧形成一个电场，称为内电场。内电场的方向由带正电的场的方向由带正电的N区指向带负电的区指向带负电的P区。内电场对多数载流子区。内电场对多数载流子（P区的空穴和区的空穴和N区的自由电子）的扩散运动起阻挡作用；对少数区的自由电子）的扩散运动起阻挡作用；对少数载流子（载流子（P区的自由电子和区的自由电子和N区的空穴）则起推动作

22、用，即推动少区的空穴）则起推动作用，即推动少数载流子越过空间电荷区而进入对方，这种由少数载流子所形成的数载流子越过空间电荷区而进入对方，这种由少数载流子所形成的运动称为漂移运动。运动称为漂移运动。+P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体漂移运动扩散运动内电场内电场第18页/共58页 扩散运动和漂移运动是相互联系，又是相互矛盾的。在开始形扩散运动和漂移运动是相互联系，又是相互矛盾的。在开始形成空间电荷区时，多数载流子的扩散运动占优势。随着扩散运动的成空间电荷区时，多数载流子的扩散运动占优势。随着扩散运动的进行，空间电荷区逐渐加宽，内电场逐渐加强。于是多数载流子的进行，空间电荷区逐渐加宽，内

23、电场逐渐加强。于是多数载流子的扩散运动逐渐减弱，而少数载流子的漂移运动逐渐增强。最后，扩扩散运动逐渐减弱，而少数载流子的漂移运动逐渐增强。最后，扩散运动和漂移运动达到动态平衡，空间电荷区的宽度基本确定下来，散运动和漂移运动达到动态平衡，空间电荷区的宽度基本确定下来，PN结也就处于相对稳定的状态。结也就处于相对稳定的状态。+P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体漂移运动扩散运动扩散运动使空间电扩散运动使空间电荷区逐渐加宽，内荷区逐渐加宽，内电场逐渐加强。电场逐渐加强。内电场越强，就使内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移运动越强，而漂移运动使空间电漂移运动使空间电荷区变窄。荷区变窄。内电场内

24、电场第19页/共58页2 PN结的单向导电性结的单向导电性外电场外电场内电场内电场变窄变窄+P区区N区区RI+-由于内电场被削弱，由于内电场被削弱，多数载流子的扩散多数载流子的扩散运动得到加强，所运动得到加强，所以能够形成较大的以能够形成较大的扩散电流。扩散电流。PN结加结加正向电压、正向偏置正向电压、正向偏置是指是指P区加正电压，区加正电压，N区加负电压区加负电压PN结加结加反向电压、反向偏置反向电压、反向偏置是指是指P区加负电压，区加负电压，N区加正电压区加正电压第20页/共58页外电场外电场内电场内电场+P区区N区区RI+-变宽变宽由于内电场被加强，由于内电场被加强，少数载流子的漂移运少

25、数载流子的漂移运动得到加强，但少数动得到加强，但少数载流子数量有限，只载流子数量有限，只能形成较小的反向电能形成较小的反向电流。流。0第21页/共58页结论：结论： PN结具有结具有单向导电性单向导电性。 当当PN结加正向电压时，结加正向电压时，PN结电阻很低，结电阻很低，正向电流较大，正向电流较大，PN结处于导通状态。结处于导通状态。 当当PN结加反向电压时，结加反向电压时，PN结电阻很高，结电阻很高，反向电流很小，反向电流很小，PN结处于截止状态。结处于截止状态。第22页/共58页7.3 二极管二极管1 基本结构基本结构将将PNPN结加上电极引线和管壳，就成为了半导体二极管。结加上电极引线

26、和管壳，就成为了半导体二极管。P PN N+-阳极阳极阴极阴极图形符号图形符号文字符号文字符号D D第23页/共58页按结构来分，半导体二极管按结构来分，半导体二极管点接触型点接触型面接触型面接触型 点接触型点接触型一般为锗管，它的一般为锗管，它的 PN结结面积很小结结面积很小（结电容小），适用于小电流高频电路工作，也用于数字（结电容小），适用于小电流高频电路工作，也用于数字电路中的开关元件。电路中的开关元件。 面接触型面接触型一般为硅管，它的一般为硅管，它的 PN结结面积大（结结结面积大（结电容大），可以通过较大电流，工作频率较低，适用于整电容大），可以通过较大电流，工作频率较低，适用于整流

27、电路。流电路。第24页/共58页2 伏安特性伏安特性U UI I死区电压：死区电压：硅管约为硅管约为0.5V0.5V，锗管约为锗管约为0 0.2V.2V。正向导通电压：正向导通电压：硅管约为硅管约为0.7V0.7V，锗管锗管约为约为0.3V0.3V。（1 1）半导体二极管实际上是一个）半导体二极管实际上是一个PNPN结，所以具有单向导结，所以具有单向导电性。电性。（2 2）半导体二极管是非线性元件。）半导体二极管是非线性元件。反向击穿电压反向击穿电压U UBRBR第25页/共58页3 主要参数主要参数（1 1）最大正向电流）最大正向电流I IFMFM指二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流

28、。点接触型指二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流。点接触型二极管的最大正向电流在几十毫安以下；面接触型二极管的最大正二极管的最大正向电流在几十毫安以下；面接触型二极管的最大正向电流较大，如向电流较大，如2CP102CP10型硅二极管的这个电流为型硅二极管的这个电流为100mA100mA。实际工作时，。实际工作时，二极管通过的电流不应超过这个数值，否则将因管子过热而损坏。二极管通过的电流不应超过这个数值，否则将因管子过热而损坏。（2 2）最高反向工作电压）最高反向工作电压U UDRMDRM 指二极管不被击穿所容许的最高反向电压。一般为反向击穿电指二极管不被击穿所容许的最高反向电压。一般为反

29、向击穿电压的压的1/21/22/32/3。如。如2CP102CP10型硅二极管的这个电压为型硅二极管的这个电压为25V25V，而反向击穿，而反向击穿电压为电压为50V50V。（3 3）最大反向电流）最大反向电流I IRMRM 指二极管在常温下承受最高反向工作电压时的反向漏电流，一指二极管在常温下承受最高反向工作电压时的反向漏电流，一般很小，但受温度影响较大。反向电流大，说明二极管的单向导电般很小，但受温度影响较大。反向电流大，说明二极管的单向导电性能差。硅管的反向电流较小，一般在几个微安以下；锗管的反向性能差。硅管的反向电流较小，一般在几个微安以下；锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。电

30、流较大，为硅管的几十到几百倍。第26页/共58页4 二极管的应用二极管的应用 二极管的应用范围很广，利用它的单向导电二极管的应用范围很广，利用它的单向导电性，可组成整流、检波、限幅、嵌位等电路。还性，可组成整流、检波、限幅、嵌位等电路。还可构成其它元件或电路的保护电路，以及在数字可构成其它元件或电路的保护电路，以及在数字电路中作为开关元件等。电路中作为开关元件等。 在作电路分析时，一般将二极管视为理想元在作电路分析时，一般将二极管视为理想元件，即认为正向电阻为零，正向导通时为短路特件，即认为正向电阻为零，正向导通时为短路特性，正向电压忽略不计；反向电阻为无穷大，反性，正向电压忽略不计；反向电阻

31、为无穷大，反向截止时为开路特性，反向漏电流忽略不计。向截止时为开路特性，反向漏电流忽略不计。第27页/共58页R RD D1 1D D2 2+ +- -+ +- -uiuoUs1Us2i0 010105 5-5-5-10-10uit0 010105 5-5-5-10-10uit例：图示为一正负对称限幅电路，例：图示为一正负对称限幅电路，已知已知ui=10sin t V， Us1=Us2=5V，画出画出u uo o的波形。的波形。解题思路：解题思路：（1 1）当当|ui|5V时，时，D D1 1处于正向偏置而导通，所以处于正向偏置而导通，所以uo=5V。（3) 3) ui|UBE|0 所以三极管

32、的发射结所以三极管的发射结处于正向偏置，集电结处处于正向偏置，集电结处于反向偏置，满足放大的于反向偏置，满足放大的外部条件。外部条件。三极管电流放大作用的实验电路，其三极管电流放大作用的实验电路，其中三极管为中三极管为 NPN型型实验：实验： 改变改变RB ，测量，测量IB、IC、IE。IB/mA00.020.040.060.08IC /mA0.0011.002.504.005.50IE /mA0.0011.022.544.065.58UBBRBUCCBECTRCIBICIEAmAUBEVUCEVmA第38页/共58页IB/mA00.020.040.060.08IC /mA0.0011.002

33、.504.005.50IE /mAIB（3）IB虽然很小，但对虽然很小，但对IC有控制作用，即有控制作用，即IB变大变大时，时，IC也跟着变大；也跟着变大；IB的较小变化将会引起的较小变化将会引起IC的较的较大变化。这就是三极管的电流放大作用。大变化。这就是三极管的电流放大作用。第39页/共58页定义：定义：BCIIBCII称为晶体管的静态称为晶体管的静态（直流）电流放大系数（直流）电流放大系数称为晶体管的动态称为晶体管的动态（交流）电流放大系数（交流）电流放大系数二者一般并不严格区分二者一般并不严格区分共发射极接法共发射极接法UBBRBUCCBECTRCIBICIEAmAUBEVUCEVmA

34、第40页/共58页5 .6204. 050. 21BCII7 .6606. 000. 42BCII7504. 006. 050. 200. 41BCII7506. 008. 000. 450. 52BCII例例IB/mA00.020.040.060.08IC /mA0.0011.002.504.005.50IE /mA0.0011.022.544.065.58第41页/共58页3 特性曲线特性曲线实验电路实验电路 三极管的特性曲线是用来反映三极管各级电三极管的特性曲线是用来反映三极管各级电压和电流之间相互关系的曲线。最常用的是共发压和电流之间相互关系的曲线。最常用的是共发射极接法时的输入特性曲

35、线和输出特性曲线。射极接法时的输入特性曲线和输出特性曲线。UBBRBUCCBECTRCIBICIEAmAUBEVUCEVmA第42页/共58页输入特性曲线输入特性曲线IB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1V工作电压：工作电压：硅管硅管UBE0.60.7V, ,锗锗管管UBE为为0.3左右。左右。死区电压：死区电压：硅管硅管0.5V，锗管锗管0.2V。为常数CEUBEBUfI)( 输入特性曲线应为一输入特性曲线应为一组曲线，但当组曲线，但当UCE 1V（对应于硅管）时，各曲对应于硅管）时，各曲线是重合的。线是重合的。第43页/共58页输出特性曲线输出特性曲线为常数BICE

36、CUfI)(为一组曲线为一组曲线分分三三个个区区IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A第44页/共58页IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A放大区：放大区：IC= IB，这时发射结处于正向偏置，集这时发射结处于正向偏置，集电结处于反向偏置。电结处于反向偏置。第45页/共58页IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A截止区：截止区：IB=0, IC0，这时这时UBEIC，这时这时UCE0.3， UCE UBE，发射结和集电结都处于正向偏

37、置。发射结和集电结都处于正向偏置。第47页/共58页当三极管接成共发射极时：当三极管接成共发射极时：1.1 1.1 电流放大系数电流放大系数 BCIIBCII称为晶体管的静态（直流）电流放大系数称为晶体管的静态（直流）电流放大系数称为晶体管的动态（交流）电流放大系数称为晶体管的动态（交流）电流放大系数二者一般并不严格区分二者一般并不严格区分 由于晶体管的输出特性曲线是非线性的，只有在由于晶体管的输出特性曲线是非线性的，只有在输出特性曲线的放大区，才可以认为输出特性曲线的放大区，才可以认为 是基本恒定的是基本恒定的。 由于制造工艺的分散性，即使是同一型号的管子由于制造工艺的分散性，即使是同一型号

38、的管子， 值值也有很大差异。常用的三极管的也有很大差异。常用的三极管的 值在值在20100之间。之间。4 主要参数主要参数第48页/共58页1.2 1.2 集集基极间反向截止电流基极间反向截止电流ICBO I ICBOCBO是发射极开路，是发射极开路，集电结反偏时由少子的漂集电结反偏时由少子的漂移运动所形成的反向电流。移运动所形成的反向电流。其大小受温度的影响较大。其大小受温度的影响较大。I ICBOCBO越小，则管子的温度越小，则管子的温度稳定性越好。硅管的温度稳定性越好。硅管的温度稳定性一般好于锗管。稳定性一般好于锗管。ICBO A第49页/共58页1.3 1.3 集集- -射极反向截止电

39、流射极反向截止电流ICEO I ICEOCEO是基极开路，集电是基极开路，集电结反偏、发射结正偏时的集结反偏、发射结正偏时的集电极电流，也称穿透电流。电极电流，也称穿透电流。ICEO ACBOCBOCBOCEOIIII)1 ( I ICEOCEO受温度的影响也较大。受温度的影响也较大。I ICBOCBO越小，越小， 越小，则管越小，则管子的温度稳定性越好。因此，在选择管子时，子的温度稳定性越好。因此，在选择管子时，I ICBOCBO应尽应尽可能小些，而可能小些，而 以不超过以不超过100100为宜。为宜。第50页/共58页 集电极电流集电极电流IC超过一定值时会导致超过一定值时会导致 值的下降

40、。当值的下降。当 值值下降到正常值三分之二时的集电极电流，即下降到正常值三分之二时的集电极电流，即ICM。在使用。在使用三极管时，三极管时， IC超过超过ICM并不一定会使管子损坏，但以降低并不一定会使管子损坏，但以降低 值为代价。值为代价。 当基极开路时，加在集电极与发射极之间的最大允当基极开路时，加在集电极与发射极之间的最大允许电压，称为集许电压，称为集射极反向击穿电压射极反向击穿电压U(BR)CEO。当集。当集射射极电压极电压UCE大于大于U(BR)CEO时，时，ICEO突然大幅度上升，说明管突然大幅度上升，说明管子已被击穿。子已被击穿。1.4 1.4 集电极最大允许电流集电极最大允许电

41、流ICM1.5 1.5 集集射极反向击穿电压射极反向击穿电压U(BR)CEO第51页/共58页1.6 1.6 集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率PCMPCM=ICUCE ICUCEPCM=ICUCEICMU(BR)CEO安安全全工工作作区区第52页/共58页CDKAELSB+6V220VTR+-实例实例自动关灯电路（用于走廊或楼道照明）自动关灯电路（用于走廊或楼道照明）=RC=5k 2000 F=0.01s电容电容C快速充电缓慢放电快速充电缓慢放电第53页/共58页7.6 光电器件光电器件+-1 发光二极管发光二极管 半导体显示器件主要有发光二极管，它是一半导体显示器件主要有发光二极

42、管，它是一种将电能直接转换成光能的固体器件，简称种将电能直接转换成光能的固体器件，简称LED。和普通二极管相似，也是由一个和普通二极管相似，也是由一个PN结构成。结构成。LED多采用磷砷化镓制作多采用磷砷化镓制作PN结，这种半导体材料的结，这种半导体材料的PN结，在正向导通时，由于空穴和电子的复合而结，在正向导通时，由于空穴和电子的复合而放出能量，发出一定波长的可见光。光的波长不放出能量，发出一定波长的可见光。光的波长不同，颜色也不同，常见的同，颜色也不同，常见的LED有红、绿、黄等颜有红、绿、黄等颜色。色。LED的的PN结封装在透明的塑料管壳内，外形结封装在透明的塑料管壳内，外形有方形、矩形

43、和圆形等。发光二极管的驱动电压有方形、矩形和圆形等。发光二极管的驱动电压低、工作电流小，具有很强的抗振动和抗冲击能低、工作电流小，具有很强的抗振动和抗冲击能力、体积小、可靠性高、耗电省和寿命长等优点，力、体积小、可靠性高、耗电省和寿命长等优点，广泛用于信号指示和传递中。广泛用于信号指示和传递中。 LED的伏安特性和普通二极管相似，的伏安特性和普通二极管相似，死区电压为死区电压为0.91.1V，正向工作电压为，正向工作电压为1.53V，工作电流为，工作电流为515mA。反向击穿电。反向击穿电压较低，一般小于压较低，一般小于10V。LEDLight Emitting diode第54页/共58页2

44、 光电二极管光电二极管+- 光电二极管又称光敏二极管。它的管壳上有光电二极管又称光敏二极管。它的管壳上有透明聚光窗，由于透明聚光窗，由于PN结的光敏特性，当有光线结的光敏特性，当有光线照射时，光敏二极管在一定的反向偏压范围内，照射时，光敏二极管在一定的反向偏压范围内，其反向电流将随光射强度的增加而线性地增加，其反向电流将随光射强度的增加而线性地增加，这时光敏二极管等效于一个恒流源。当无光照时，这时光敏二极管等效于一个恒流源。当无光照时，光敏二极管的伏安特性与普通二极管一样。光敏二极管的伏安特性与普通二极管一样。 光电二极管可用来作为光的测量，是将光信光电二极管可用来作为光的测量，是将光信号转换为电信号的常用器件。号转换为电信号的常用器件。光照强度光照强度UI第55页/共58页LEDVcc=5V+vo-RL=43kRs=500 05V脉冲串脉冲串光缆光缆发光二极管发光二极管发射电路发射电路光电二极管光电二极管接收电路接收电路 发光二极管将电信号变为光信号，通过光缆传发光二极管将电信号变为光信号，通过光缆传输，用光电二极管接收，再现电信号。输，用光电二极管接收，再现电信号。实例实例第56页/共58页CE光电耦合器光电耦合器第57页/共58页UO+5VUR1R2R3T第58页/共58页