半导体二极管及半导体三极管放大电路

1、电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 主要教学内容主要教学内容 电电 工工 电电 子子 电工技术电工技术 电子技术电子技术 模拟电子技术模拟电子技术 数字电子技术数字电子技术 电路原理电路原理 电机及控制电机及控制 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 模拟电子技术教学内容模拟电子技术教学内容 l第一章第一章 半导体二极管和整流电路半导体二极管和整流电路 l第二章第二章 半导体三极管和基本放大电路半导体三极管和基本放大电路 l第三章第三章 集成运算放大器集成运算放大器 l第四章第四章 正弦振荡电路正弦振荡电路 l第五章第五章 直流

2、电源稳压、调压电路直流电源稳压、调压电路 核心：放大电路核心：放大电路 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 数字电子技术教学内容数字电子技术教学内容 l第六章第六章 逻辑门电路和组合逻辑电路逻辑门电路和组合逻辑电路 l第七章第七章 触发器和时序逻辑电路触发器和时序逻辑电路 l第八章第八章 脉冲信号的产生与整形脉冲信号的产生与整形 l第九章第九章 a/da/d转换器和转换器和d/ad/a转换器转换器 核心：逻辑电路的分析和设计方法核心：逻辑电路的分析和设计方法 常用数字芯片的使用常用数字芯片的使用 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及

3、检测 教学参考书教学参考书 模拟电子技术基础模拟电子技术基础高教出版社高教出版社 华成英、童诗白华成英、童诗白 数字电子技术基础数字电子技术基础高教出版社高教出版社 阎石阎石 电子技术基础电子技术基础 高教出版社康华光高教出版社康华光 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 第一章：第一章：半导体二极管和整流电路 第一节：半导体二极管第一节：半导体二极管 第二节：整流电路第二节：整流电路 第三节：滤波电路第三节：滤波电路 第四节：稳压管和简单的稳压电路第四节：稳压管和简单的稳压电路 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 能力目标：能

4、力目标： 掌握二极管的单向导电性。掌握二极管的单向导电性。 能够识别常用半导体二级管的种类。能够识别常用半导体二级管的种类。 第一节：第一节： 半导体二极管半导体二极管 掌握检测二极管质量的技能及选用二极掌握检测二极管质量的技能及选用二极 管的基本方法。管的基本方法。 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 导导 体：体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金自然界中很容易导电的物质称为导体，金 属一般都是导体。属一般都是导体。 绝缘体：绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡 皮、陶瓷、塑料和石英。皮、陶瓷、塑料和石英。 半

5、导体：半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘 体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓 和一些硫化物、氧化物等。和一些硫化物、氧化物等。 半导体的导电特性半导体的导电特性 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具 有不同于其它物质的特点。例如：有不同于其它物质的特点。例如： 当受外界热和光的作用时，它的导电能当受外界热和光的作用时，它的导电能 力明显变化力明显变化 - - 热敏特性、光敏特性热敏特性、光敏特性。

6、往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使 它的导电能力明显改变它的导电能力明显改变 - - 掺杂特性掺杂特性。 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 本征半导体本征半导体 一、本征半导体的结构特点一、本征半导体的结构特点 ge si 通过一定的工艺过程，可以将半导体制成通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体晶体。 现代电子学中，用的最多的半导体是硅现代电子学中，用的最多的半导体是硅(si)和锗和锗(ge)，它，它 们的最外层电子（价电子）都是四个。们的最外层电子（价电子）都是四个。 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半

7、导体器件认识及检测 本征半导体：本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。完全纯净的、结构完整的半导体晶体。 在硅和锗晶体中，原子按四角形系统构成晶体在硅和锗晶体中，原子按四角形系统构成晶体 点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而相邻四点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而相邻四 个原子位于四面体的顶点，每个原子与其相邻的原个原子位于四面体的顶点，每个原子与其相邻的原 子之间形成共价键，共用一对价电子。子之间形成共价键，共用一对价电子。 硅和锗的晶硅和锗的晶 体结构：体结构： 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 硅和锗的共价键结构硅和锗的共价键结构 共价键

8、共共价键共 用电子对用电子对 +4+4 +4+4 +4+4表示除表示除 去价电子去价电子 后的原子后的原子 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中， 称为称为束缚电子束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成，常温下束缚电子很难脱离共价键成 为为自由电子自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，因此本征半导体中的自由电子很少， 所以所以本征半导体的导电能力很弱本征半导体的导电能力很弱。 共价键形成后，每个共价键形成后，每个 原子最外层电子是八个，原子最外层电子是八个， 构成稳定结构。构成

9、稳定结构。 共价键有很强的结合力，共价键有很强的结合力， 使原子规则排列，形成晶体。使原子规则排列，形成晶体。 +4+4 +4 +4 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 二、本征半导体的导电机理二、本征半导体的导电机理 在绝对在绝对0 0度（度（t t=0k=0k）和没有外界激发时）和没有外界激发时, ,价价 电子完全被共价键束缚，本征半导体中没有可以电子完全被共价键束缚，本征半导体中没有可以 运动的带电粒子（即运动的带电粒子（即载流子载流子），它的导电能力为），它的导电能力为 0 0，相当于绝缘体。，相当于绝缘体。 在常温下，由于热激发，使一些价电子获在常温

10、下，由于热激发，使一些价电子获 得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电自由电 子子，同时共价键上留下一个空位，称为，同时共价键上留下一个空位，称为空穴空穴。 1. 1.载流子、自由电子和空穴载流子、自由电子和空穴 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 +4+4 +4+4 自由电子自由电子 空穴空穴 束缚电子束缚电子 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 2. 2.本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理 +4+4 +4+4 在其它力的作用下，在其它力的作用下， 空穴可吸引附近的电子空穴可吸引

11、附近的电子 来填补，其结果相当于来填补，其结果相当于 空穴的迁移，而空穴的空穴的迁移，而空穴的 迁移相当于正电荷的移迁移相当于正电荷的移 动，因此可认为空穴是动，因此可认为空穴是 载流子。载流子。 本征半导体中存在数量相等的两种载流子：本征半导体中存在数量相等的两种载流子： 自由电子自由电子和和空穴空穴。 自由电子：在晶格中运动；空穴：在共价键中运动自由电子：在晶格中运动；空穴：在共价键中运动 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 温度越高，载流子的浓度越高，本征半导温度越高，载流子的浓度越高，本征半导 体的导电能力越强，体的导电能力越强， ，这是半导体的一大，

12、这是半导体的一大 特点。特点。 本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。 本征半导体中电流由两部分组成：本征半导体中电流由两部分组成： 1. 1. 自由电子移动产生的电流。自由电子移动产生的电流。 2. 2. 空穴移动产生的电流。空穴移动产生的电流。 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 n n 型半导体和型半导体和p p 型半导体型半导体 在本征半导体中掺入某些微量的杂质，会使半导在本征半导体中掺入某些微量的杂质，会使半导 体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体 的某种载

13、流子的浓度大大增加。的某种载流子的浓度大大增加。 p p 型半导体：型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也空穴浓度大大增加的杂质半导体，也 称为（空穴半导体）。称为（空穴半导体）。 n n 型半导体：型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体，自由电子浓度大大增加的杂质半导体， 也称为（电子半导体）。也称为（电子半导体）。 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 一、一、n n 型半导体型半导体 +4 +5 +4 +4 多余多余 电子电子 磷原子磷原子 在硅或锗晶体中掺入少量的在硅或锗晶体中掺入少量的， 晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最晶体点阵

14、中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最 外层有五个价电子，其中四个与相邻的半导体原子形成外层有五个价电子，其中四个与相邻的半导体原子形成 共价键，必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚，共价键，必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚， 很容易被激发而成为很容易被激发而成为 自由电子，这样磷原自由电子，这样磷原 子就成了不能移动的子就成了不能移动的 带正电的离子。每个带正电的离子。每个 磷原子给出一个电子，磷原子给出一个电子， 称为称为施主原子施主原子。 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 n n 型半导体中的载流子是什么？型半导体中的载流子是什么？ 1. 1

15、.由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。 2. 2.本征半导体中成对产生的电子和空穴。本征半导体中成对产生的电子和空穴。 因掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所因掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所 以自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为以自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数多数 载流子载流子（多子多子），空穴称为），空穴称为少数载流子少数载流子（少子少子）。）。 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 二、二、p p 型半导体型半导体 在硅或锗晶体中掺入少量在硅或锗晶体中掺入少量，晶体点，晶体点

16、阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外 层有三个价电子，与相邻的半导体原层有三个价电子，与相邻的半导体原 子形成共价键时，产生一子形成共价键时，产生一 个空位。这个空位可能吸个空位。这个空位可能吸 引束缚电子来填补，使得引束缚电子来填补，使得 硼原子成为不能移动的带硼原子成为不能移动的带 负电的离子。由于硼原子负电的离子。由于硼原子 接受电子，所以称为接受电子，所以称为受主受主 原子原子。 p p 型半导体中空穴是多子，电子是少子型半导体中空穴是多子，电子是少子。 +4+4 +3+4 空位空位 硼原子硼原子 空穴空穴 电工电子技电工电子技 术术

17、 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 三、杂质半导体的示意表示法三、杂质半导体的示意表示法 p 型半导体型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + n 型半导体型半导体 杂质型半导体中多子和少子的移动都可形成杂质型半导体中多子和少子的移动都可形成 电流，但由于数量关系，起导电作用的主要是多电流，但由于数量关系，起导电作用的主要是多 子，受温度影响较小。子，受温度影响较小。 一般近似认为多子与杂质浓度相等。一般近似认为多子与杂质浓度相等。 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 pnpn 结的形成结

18、的形成 在同一片半导体基片上，分别制造在同一片半导体基片上，分别制造p p 型型 半导体和半导体和 n n 型半导体，经过载流子的扩散，型半导体，经过载流子的扩散， 在它们的交界面处就形成了在它们的交界面处就形成了pn pn 结。结。 pn pn 结及其单向导电性结及其单向导电性 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 p型半导体型半导体 n型半导体型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 扩散运动扩散运动 内电场内电场e 漂移运动漂移运动 扩散的结果是使空间扩散的结果是使空间 电荷区逐渐加宽。电荷区

19、逐渐加宽。 内电场越强，漂移内电场越强，漂移 运动就越强，而漂运动就越强，而漂 移的结果使空间电移的结果使空间电 荷区变薄。荷区变薄。 当扩散和漂移这一对相当扩散和漂移这一对相 反的运动最终达到平衡反的运动最终达到平衡 时，空间电荷区的厚度时，空间电荷区的厚度 固定不变。固定不变。 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 空间空间 电荷区电荷区 n 型区型区p 型区型区 电位电位v v0 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 1. 1.空

20、间电荷区中几乎没有载流子。空间电荷区中几乎没有载流子。 2. 2.空间电荷区中内电场阻碍空间电荷区中内电场阻碍p p 中的空穴、中的空穴、n n 区区 中的电子（中的电子（都是多子都是多子）向对方运动（）向对方运动（扩散运扩散运 动动）。）。 3. 3.p p 区中的电子和区中的电子和n n 区中的空穴（区中的空穴（都是少子都是少子），）， 数量有限，因此由它们形成的电流很小。数量有限，因此由它们形成的电流很小。 注意注意: : 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 pn pn 结结 的单向导电性的单向导电性 pn pn 结结加上正向电压加上正向电压、正向偏置正

21、向偏置的意思都是：的意思都是： p p 区加正电压、区加正电压、n n 区加负电压。区加负电压。 pn pn 结结加上反向电压加上反向电压、反向偏置反向偏置的意思都是：的意思都是： p p区加负电压、区加负电压、n n 区加正电压。区加正电压。 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 + + + + re 一、一、pn 结加正向电压结加正向电压 内电场内电场 外电场外电场 变薄变薄 pn + _ 内电场被削弱，多内电场被削弱，多 子扩散加强，能够形子扩散加强，能够形 成较大的正向电流。成较大的正向电流。 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认

22、识及检测 二、二、pn 结加反向电压结加反向电压 + + + + 外电场外电场 变厚变厚 np + _ re 内电场被加强，多内电场被加强，多 子扩散受到抑制，少子扩散受到抑制，少 子漂移加强，但因少子漂移加强，但因少 子数量有限，只能形子数量有限，只能形 成较小的反向电流。成较小的反向电流。 内电场内电场 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 pn pn 结的单向导电性：结的单向导电性： 1 1、加、加正向正向电压时，电压时，pnpn结处于结处于导通导通状态，状态， 呈低电阻，呈低电阻，正向电流较大正向电流较大。 2 2、加、加反向反向电压时，电压时，pnpn

23、结处于结处于截止截止状态，状态， 呈高电阻，呈高电阻， 反向电流很小反向电流很小。 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 二极管二极管 一、基本结构：一、基本结构：pn 结加上管壳和引线。结加上管壳和引线。 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 p n + u i 反向击穿反向击穿 电压电压u(br) 导通压降导通压降 正向特性正向特性 反向特性反向特性 死区电压死区电压 p n + 反向电流反向电流 在一定电压在一定电压 范围内保持范围内保持 常数。常数。 二、伏安特性：二、伏安特性：非线性 非线性 电工电子技电工电子技 术术

24、半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 三、主要参数三、主要参数 1. 1. 最大整流电流最大整流电流 i if f 二极管长时间使用时，允许流过二极管的最大正二极管长时间使用时，允许流过二极管的最大正 向平均电流。超过后会引起向平均电流。超过后会引起pnpn结过热而损坏结过热而损坏 2. 2. 反向工作峰值电压反向工作峰值电压u ur r 保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般 是反向击穿电压是反向击穿电压u u(br) (br)的一半。点接触型 的一半。点接触型d d 管为数十管为数十 伏，面接触型伏，面接触型d d管可达数百伏。管可达数

25、百伏。 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 3. 反向峰值电流反向峰值电流 ir 指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反 向电流越大，说明二极管的单向导电性越差。向电流越大，说明二极管的单向导电性越差。 反向电流受温度影响，温度越高反向电流越大。反向电流受温度影响，温度越高反向电流越大。 硅管的反向电流较小（硅管的反向电流较小（ v阴阴 导通 导通 v阳 阳 v阴阴 截止 截止 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 rl uiuo ui uo t t 二极管的应用举例二极管的应用举例

26、1：二极管半波整流二极管半波整流 假定为理想二极管假定为理想二极管 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 rl uiuo ui uo t t 二极管的应用举例：二极管的应用举例：二极管半波整流二极管半波整流 非理想二极管？（硅管）非理想二极管？（硅管） 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 u i w t 0 uo wt 0 5vuiuo + _ 5v uiuo + _ 5v uiuo + _ 5v 练习：练习：已知：已知：ui = 10 sinwt v，二极管为理想元件。，二极管为理想元件。 试画出试画出uo的波形。的波形。 u

27、i 5v ：uo = 5v 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 例：例：已知：管子为锗管，已知：管子为锗管，va = 3v，vb = 0v。 试求：试求：vy = ? 先判二极管谁导通，导通后二极管先判二极管谁导通，导通后二极管 起嵌位作用，两端压降为定值。起嵌位作用，两端压降为定值。 因：因：va vbva vb 故：故：dada优先导通优先导通 dbdb截止截止 锗管导通压降为锗管导通压降为0.3v0.3v 则：则：vy = 2.7vvy = 2.7v va vbvy -12v da db 解： 多个二极管时，压差大者优先导通！多个二极管时，压差大者优先导

28、通！ 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 例：例：二极管的应用二极管的应用 - 检波检波 uo t t t ui ur uo脉冲宽度rc 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 第二节第二节 整流电路整流电路 1. 半波整流半波整流 )sin(2 22 tuu t o 2 3 u2 2 2u t o 2 3 uo 2 2u 0 2o )(d)sin(2 2 1 ttuu 2 45. 0u t o 2 3 id= io t o 2 3 ud 2 2u 2rm 2uu l 2 od 45. 0 r u ii rl 220 v + u

29、u2 id + ud 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 v3 rl v4 v2 v1 u1 u2 + uo io rl v4 v3v2 v1+ uo u2 u1 2.桥式整流桥式整流 输入正半周输入正半周 （1 1）工作原理）工作原理 （2）波形）波形 输入负半周输入负半周 to to to to 2 3 2 3 im 2 2 3 3 uo u2 ud id= io 2 2u 2 2u u2 + uo 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 （3） 参数估算参数估算 整流输出电压平均值整流输出电压平均值 )(d)sin(2 1

30、0 o ttuu 22 9 . 0 22 uu 二极管平均电流二极管平均电流 l o od 22 1 r u ii l 2 45. 0 r u 二极管最大反向压二极管最大反向压 2rm 2uu to to to to 2 3 2 3 im 2 2 3 3 uo u2 ud id = io 2 2u 2 2u u2 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 （4） 简化画法简化画法 + uo rl io + u2 （5） 整流桥整流桥 把四只二极管封装把四只二极管封装 在一起称为整流桥在一起称为整流桥 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检

31、测 io + uo= uc rl v1v4 v3v2 + u 二、滤波电路二、滤波电路 1. 1. 电容滤波电容滤波 v 导通时给导通时给 c 充电，充电，v 截止时截止时 c 向向 rl 放电放电； 电路和工作原理电路和工作原理 滤波后滤波后 uo 的波形变得平缓，平均值提高。的波形变得平缓，平均值提高。 电容电容 充电充电 电容电容 放电放电 c 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 波形及输出电压波形及输出电压 2o 2u u 当当 rl = 时：时： o t uo 2 2 2u 当当 rl 为有限值时：为有限值时： 2o2 29 . 0uuu 通常取通常

32、取 uo = 1.2u2rc 越大越大 uo 越大越大 2 )53( l t cr rl = 为获得良好滤波效果，一般取：为获得良好滤波效果，一般取： ( (t 为输入交流电压的周期为输入交流电压的周期) ) 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 例例 8-1 单相桥式电容滤波整流，交流电源频率单相桥式电容滤波整流，交流电源频率 f = 50 hz， 负载电阻负载电阻 rl = 40 ，要求直流输出电压，要求直流输出电压 uo = 20 v，选择，选择整流整流 二极管二极管及及滤波电容。滤波电容。 解解 1. 选二极管选二极管 v 17 2 . 1 20 2 .

33、 1 o 2 u u 2rm 2uu 选二极管应满足：选二极管应满足：if (2 3) id 可选：可选：2cz55c( (if = 1 a，urm = 100 v) )或或 1 a、100 v 整流桥整流桥 电流平均值：电流平均值： a0.25 40 20 2 1 2 1 2 1 l o od r u ii 承受最高反压：承受最高反压： v 242 2rm uu 2. 选滤波电容选滤波电容s 02. 0 50 11 f t s 04. 0 2 4 l t cr取取f 0001 40 s 0.04 c 可选可选： 1 000 f，耐压，耐压 50 v 的电解电容。的电解电容。 电工电子技电工电

34、子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 2.2.其他形式滤波其他形式滤波 电感滤波电感滤波 rl l + u2 整流后的输出电压：整流后的输出电压： 直流分量直流分量被电感被电感 l 短路短路 交流分量交流分量主要主要降在降在 l 上上 电感越大，滤波效果越好电感越大，滤波效果越好 型滤波型滤波 l c1 rl + u2 c2 c1、c2 对交流对交流容抗小容抗小 l 对交流对交流感抗感抗很很大大 负载电流小时负载电流小时 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 三、整流滤波电路的参数关系三、整流滤波电路的参数关系 输出电压输出电压 均值均值uo 流

35、过二极管流过二极管 电流均值电流均值 id 二极管二极管 最高反压最高反压 urm 半波整流半波整流0.45u2io 全波整流全波整流0.9u20.5io 桥式整流桥式整流 0.9u20.5io 整流整流 电容滤波电容滤波 2 )53( l t cr uo 1.2u2 2 2u 2 22u 2 2u 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 符号符号 稳压管进入稳压管进入稳压稳压 工作状态时，工作于工作状态时，工作于 反向击穿区！反向击穿区！ 使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻 稳压二极管稳压二极管 uz iz izm uz iz 伏安特性伏安特性 u i o 曲

36、线越陡曲线越陡 电压越稳电压越稳 特殊的二极管特殊的二极管 反向击穿时，稳压反向击穿时，稳压 管并不一定管并不一定损坏！损坏！ 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 (1) (1) 稳定电压稳定电压 u uz z 稳压管正常工作稳压管正常工作( (反向击穿反向击穿) )时管子两端的电压。时管子两端的电压。 (2) (2) 电压温度系数电压温度系数 环境温度每变化环境温度每变化1 1 c c引起引起稳压值变化的稳压值变化的百分数百分数。 (3) (3) 动态电阻动态电阻 z z zi u r (4) (4) 稳定电流稳定电流 i iz z 、最大稳定电流 、最大稳

37、定电流 i izm zm (5) (5) 最大允许耗散功率最大允许耗散功率 p pzm zm = = u uz z i izmzm r rz z愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。 稳压二极管的主要参数稳压二极管的主要参数: : 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 例：例：已知：已知：uz = 12v，izm = 18ma，r = 1.6k。 试求：试求：iz = ? 限流电阻限流电阻 r 的阻值是否合适？的阻值是否合适？ r iz +20v 解： iz = ( 20 uz ) / r = ( 20-12 ) / 1.6x103 = 5

38、ma 因：因：iz izm 故：限流电阻故：限流电阻 r 的阻值合适的阻值合适 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 ma10 zw zmin l r u ii 10108 . 0 zw ruirui uo izdz r il i uirl 联立方程联立方程 、 可解得：可解得： k5 . 0,v75.18rui uimin = 0.8ui 流过稳压管的电流为流过稳压管的电流为 izmin 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 能力目标：能力目标： 掌握半导体三极管的放大原理。掌握半导体三极管的放大原理。 能够识别常用半导体三级管

39、的种类。能够识别常用半导体三级管的种类。 任务二十四：任务二十四： 半导体三极管半导体三极管 掌握检测三极管的质量及选用方法。掌握检测三极管的质量及选用方法。 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 一、三极管的基本结构和分类一、三极管的基本结构和分类 n n p 发射极发射极 e 基极基极 b 集电极集电极 c 发射结发射结 集电结集电结 基区基区 发射区发射区 集电区集电区 emitter base collector npn 型型 p p n e b c pnp 型型 分类：分类： 按材料分：按材料分： 硅管、锗管硅管、锗管 按结构分：按结构分： npn、

40、pnp 按使用频率分：按使用频率分： 低频管、高频管低频管、高频管 按功率分：按功率分： 小功率管小功率管 1 w e c b e c b 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 二、三极管的放大作用二、三极管的放大作用 1.1. 三极管放大的条件（以三极管放大的条件（以npn型三极管为例讨论）型三极管为例讨论） c n n p e b b e c 表面看表面看 三极管若实三极管若实 现放大，必须从现放大，必须从 三极管内部结构三极管内部结构 和和外部所加电源外部所加电源 的极性的极性来保证。来保证。 不具备不具备 放大作用放大作用 电工电子技电工电子技 术术 半

41、导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 三极管内部结构要求：三极管内部结构要求： n n p e b c n n n p p p 1. 发射区高掺杂。发射区高掺杂。 2. 基区做得很薄基区做得很薄。通常只有。通常只有 几微米到几十微米，而且几微米到几十微米，而且掺杂较掺杂较 少少。 三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使：外加电源的极性应使发射发射 结处于正向偏置结处于正向偏置状态，而状态，而集电结处于反向偏置集电结处于反向偏置状态。状态。 3. 集电结面积大。集电结面积大。 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 实验实验 共射极放大电路

42、vbb ib ie rb vcc rc ma a t ma ib (ma)0 0.20 0.04 0.06 0.080.10 ic (ma)0.001 0.70 1.50 2.30 3.10 3.95 ie (ma)0.001 0.72 1.54 2.36 3.18 4.05 表2-1 三极管各极电流实验数据 ic 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 2. 三极管内部载流子的传输过程三极管内部载流子的传输过程 1) ) 发射区向基区注入多子发射区向基区注入多子电子电子， 形成发射极电流形成发射极电流 ie。i cn 多数向集电结方向扩散形成多数向集电结方向扩散

43、形成 icn。 ie 少数与空穴复合，形成少数与空穴复合，形成 ibn 。 i bn基区空基区空 穴来源穴来源 基极电源提供基极电源提供( (ib) ) 集电区少子漂移集电区少子漂移( (icbo) ) i cbo ib ibn ib + icbo即：即： ib = ibn icbo 3) ) 集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流 ic ic i c = icn + icbo 2) )电子到达基区后电子到达基区后( (基区空穴运动因浓度低而忽略基区空穴运动因浓度低而忽略) ) 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 三、

44、三极管的特性曲线 uce = 0v ube /v ib=f(ube) uce=常数常数 (2) 当当uce1v时，时， ucb= uce - - ube0，集电结已进入反偏状态，开始收，集电结已进入反偏状态，开始收 集电子，基区复合减少，在同样的集电子，基区复合减少，在同样的ube下下 ib减小，特性曲线右移。减小，特性曲线右移。 (1) 当当uce=0v时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。 输入特性曲线输入特性曲线 uce = 0v uce 1v ube /v + - b c e 共射极放大电路 ubb ucc ube ic ib+ - uce 电工电子技

45、电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 饱和区：饱和区：ic明显受明显受uce控控 制的区域，该区域内，制的区域，该区域内， 一般一般uce0.7v(硅管硅管)。 此时，此时，发射结正偏，集发射结正偏，集 电结正偏或反偏电压很电结正偏或反偏电压很 小小。 ic=f(uce) ib=常数常数 输出特性曲线输出特性曲线 输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域: 截止区：截止区：ic接近零的接近零的 区域，相当区域，相当ib=0的曲的曲 线的下方。此时，线的下方。此时， ube小于死区电压，小于死区电压， 集电结反偏集电结反偏。 放大区：放大区：ic平行于平行于uce轴的轴

46、的 区域，曲线基本平行等距。区域，曲线基本平行等距。 此时，此时，发射结正偏，集电发射结正偏，集电 结反偏结反偏。 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 晶体管三种工作状态晶体管三种工作状态: (a)放大放大 + ube 0 ic ib + uce ubc 0 + (b)截止截止 ic 0 ib = 0 + uce ucc ubc 0 ib + uce 0 ubc 0 + c cc c r u i npn型：集电极电位最高，发射极电位最低；型：集电极电位最高，发射极电位最低； pnp型：发射极电位最高，集电极电位最低。型：发射极电位最高，集电极电位最低。 电工电

47、子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 四、晶体三极管的主要参数四、晶体三极管的主要参数 1. 电流放大系数电流放大系数 ic / ma uce /v 50 a 40 a 30 a 20 a 10 a ib = 0 o 2 4 6 8 4 3 2 1 直流电流放大系数直流电流放大系数 b c cbob cboc bn cn i i ii ii i i 交流电流放大系数交流电流放大系数 b i ic 一般为几十一般为几十 几百几百 q 82 a1030 a1045. 2 6 3 80 10 8 . 0 a1010 a10)65. 145. 2( 6 3 2.极间反向电流极间反向电流 i icbo cbo为发射极开路时集电极与基 为发射极开路时集电极与基 极之间的反向饱和电流极之间的反向饱和电流 。 i iceo ceo为基极开路时集电极与发射 为基极开路时集电极与发射 极之间的穿透电流。极之间的穿透电流。 电工电子技电工电子技 术术 半导体器件认识及检测半导体器件认识及检测 3、极限参数、极限参数 (1). icm 集电极最大允许电流，超过时集电极最大允许电流，超过时 值明显降低。值明显降低。 u( (br) )cbo 发射极开路时发射极开路时 c、b