常用晶体管PPT课件

1、常用晶体管 第第 9 章章 常用晶体管常用晶体管 常用晶体管 9 . 1 半导体的基本知识半导体的基本知识 n9 . 1 . 1 本征半导体本征半导体 n1 本征半导体的原子结构本征半导体的原子结构 半导体锗和硅都是半导体锗和硅都是 4 价元素，其原子价元素，其原子 结构示意图如图结构示意图如图 9 一一 1 所示。它们的最所示。它们的最 外层都有外层都有 4 个价电子，带个价电子，带 4 个单位负电个单位负电 荷。通常把原子核和内层电子称为荷。通常把原子核和内层电子称为 常用晶体管 常用晶体管 n2 本征激发本征激发 在本征半导体内部，自由电子与空穴在本征半导体内部，自由电子与空穴 总是成对

2、出现的，因此将它们称为电子总是成对出现的，因此将它们称为电子 一空穴对。当自由电子在运动过程中遇一空穴对。当自由电子在运动过程中遇 到空穴时，可能会填充进去从而恢复一到空穴时，可能会填充进去从而恢复一 个共价键，与此同时消失一个电子一空个共价键，与此同时消失一个电子一空 穴对，这一相反过程称为复合。穴对，这一相反过程称为复合。 常用晶体管 9 . 1 . 2 N 型半导体和型半导体和P型半导体型半导体 n1 . N 型半导体型半导体 常用晶体管 常用晶体管 9 . 1 . 3 PN 结结 n1 . PN 结的形成结的形成 在一块完整的硅片上，用不同的掺在一块完整的硅片上，用不同的掺 杂工艺使其

3、一边形成杂工艺使其一边形成 N 型半导体，另一型半导体，另一 边形成边形成 P 型半导体，那么在两种半导体型半导体，那么在两种半导体 交界面附近就形成了交界面附近就形成了 PN 结，如图结，如图 9 一一 5 所示。所示。 常用晶体管 常用晶体管 2 . PN 结的单向导电牲结的单向导电牲 PN 结在未加外加电压时，扩散运动结在未加外加电压时，扩散运动 与漂移运动处于动态平衡，通过与漂移运动处于动态平衡，通过 PN 结结 的电流为零。当电源正极接的电流为零。当电源正极接 P 区，负极区，负极 接接 N 区时，称为给区时，称为给 PN 结加正向电压或结加正向电压或 正向偏置，如图正向偏置，如图

4、9 一一 6 所示。所示。 常用晶体管 常用晶体管 9 . 2 晶体二极管晶体二极管 n9 . 2 . 1 基本结构基本结构 晶体二极管也称半导体二极管，它晶体二极管也称半导体二极管，它 是在是在 PN 结两侧接上电极引线，再用管结两侧接上电极引线，再用管 壳封装而成的。按其结构，通常有点接壳封装而成的。按其结构，通常有点接 触型和面结合型两类。常用符号如图触型和面结合型两类。常用符号如图 9 一一 7 所示。所示。 常用晶体管 1 类型类型 n( 1 ）按材料分有硅二极管、锗二极管和砷化）按材料分有硅二极管、锗二极管和砷化 稼二极管等。稼二极管等。 n( 2 ）按结构分：根据）按结构分：根据

5、 PN 结面积大小，有点结面积大小，有点 接触型、面结合型二极管接触型、面结合型二极管 n( 3 ）按用途分：有整流、稳压、开关、发光、）按用途分：有整流、稳压、开关、发光、 光电、变容、阻尼二极管等。光电、变容、阻尼二极管等。 n( 4 ）按封装形式分：有塑封及金属封等二极）按封装形式分：有塑封及金属封等二极 管。管。 n( 5 ）按功率分：有大功率、中功率及小功率）按功率分：有大功率、中功率及小功率 二极管等。二极管等。 常用晶体管 2 半导体二极管的命名方式半导体二极管的命名方式 半导体器件的型号由半导体器件的型号由 4 个部分组成，个部分组成， 如图如图 9 一一 n 所示。如所示。如

6、 2APg , 2 表表 示电极数为示电极数为 2 , “A”表示表示 N 型锗材料，型锗材料， P ”表示普通管，表示普通管， 9 表示序号。表示序号。 常用晶体管 常用晶体管 9 . 2 . 2 伏安特性伏安特性 n1 正向特牲正向特牲 由图由图 9 一一 12 可以看出，当所加的正可以看出，当所加的正 向电压为零时，电流为零；当正向电压向电压为零时，电流为零；当正向电压 较小时，由于外电场远不足以克服较小时，由于外电场远不足以克服 PN 结内电场对多数载流子扩散运动所造成结内电场对多数载流子扩散运动所造成 的阻力，故正向电流很小（几乎为零），的阻力，故正向电流很小（几乎为零）， 二极管呈

7、现出较大的电阻。这段曲线称二极管呈现出较大的电阻。这段曲线称 为死区。为死区。 常用晶体管 常用晶体管 2 反向特牲反向特牲 当二极管两端外加反向电压时，当二极管两端外加反向电压时， PN 结内电场进一步图结内电场进一步图 9 一一 12 二极管的伏二极管的伏 安特性曲线增强，使扩散更难进行。安特性曲线增强，使扩散更难进行。 常用晶体管 3 反向击穿特牲反向击穿特牲 击穿特性的特点是：虽然反向电流击穿特性的特点是：虽然反向电流 剧增，但二极管的端电压变化很小，这剧增，但二极管的端电压变化很小，这 一特点成为制作稳压二极管的依据。一特点成为制作稳压二极管的依据。 常用晶体管 4 激发对二极管伏安

8、特牲的影响激发对二极管伏安特牲的影响 二极管是温度的敏感器件，温度的变二极管是温度的敏感器件，温度的变 化对其伏安特性的影响主要表现为：随化对其伏安特性的影响主要表现为：随 着温度的升高，其正向特性曲线左移，着温度的升高，其正向特性曲线左移， 即正向压降减小；反向特性曲线下移，即正向压降减小；反向特性曲线下移， 即反向电流增大。一般在室温附近，温即反向电流增大。一般在室温附近，温 度每升高度每升高 1 ，其正向压降减小，其正向压降减小 2 一一 2 . 5 mV ；温度每升高；温度每升高 10 ，反向电，反向电 流增大流增大 1 倍左右。倍左右。 常用晶体管 9 . 2 . 3 主要参数主要参

9、数 n( 1 ）最大整流电流）最大整流电流 n( 2 ）反向击穿电压）反向击穿电压 UBR和最大反向工作和最大反向工作 电压电压URM n( 3 ）反向峰值电流）反向峰值电流 n( 4 ）正向压降）正向压降 n( 5 ）动态电阻）动态电阻 常用晶体管 9 . 2 . 4 二极管的简易测试二极管的简易测试 常用晶体管 9 . 2 . 5 二极管应用举例二极管应用举例 常用晶体管 常用晶体管 常用晶体管 常用晶体管 常用晶体管 常用晶体管 常用晶体管 9.3晶体三极管晶体三极管 9 . 3 . 1 基本结构基本结构 1 结构和符号结构和符号 双极型半导体三极管的结构示意图如图双极型半导体三极管的结

10、构示意图如图 9 一一 15 所示所示E 一一 B 间的间的 PN 结称为发结称为发 射结，射结， C 一一 B 间的间的 PN 结称为集电结。结称为集电结。 常用晶体管 常用晶体管 2 三极管的分类三极管的分类 n( 1 ）按其结构类型分为）按其结构类型分为 NPN 管和管和 PNP 管；管； n( 2 ）按其制作材料分为硅管和锗管；）按其制作材料分为硅管和锗管； n( 3 ）按工作频率分为高频管和低频管；）按工作频率分为高频管和低频管； n( 4 ）按功率分为小功率管和大功率管；）按功率分为小功率管和大功率管； n( 5 ）按用途分有普通三极管和开关管。）按用途分有普通三极管和开关管。 常

11、用晶体管 9 . 3 . 2 电流分配和放大原理电流分配和放大原理 n1 双极型半导体三极管内部电流分配关系双极型半导体三极管内部电流分配关系 双极型半导体三极管在工作时，一定要加上双极型半导体三极管在工作时，一定要加上 适当的直流偏置电压。若工作在放大状态，发适当的直流偏置电压。若工作在放大状态，发 射结加正向电压，集电结加反向电压。现以射结加正向电压，集电结加反向电压。现以 NPN 型三极管为例，当它导通时，型三极管为例，当它导通时， 3 个电极个电极 上的电流必然满足节点电流定律，即流人三极上的电流必然满足节点电流定律，即流人三极 管的基极电流几和集电极电流管的基极电流几和集电极电流 I

12、C 等于流出三等于流出三 极管的发射极电流几，即极管的发射极电流几，即 常用晶体管 常用晶体管 n（2） 放大原理放大原理 n 发射区向基区发射电子发射区向基区发射电子 (高掺杂）高掺杂） n 电子在基区中复合与扩散电子在基区中复合与扩散 （基区薄、低掺杂）（基区薄、低掺杂） n 电子被集电极收集电子被集电极收集 面积大面积大 内部条件内部条件 常用晶体管 外部条件：外部条件： 发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏 常用晶体管 （3）电流分配关系：）电流分配关系： EBC CB III II 常用晶体管 2 双极型半导体三极管的放大原理双极型半导体三极管的放大原理 n1 ）三极管的）三

13、极管的 3 种连接方式种连接方式 常用晶体管 n2 ）三极管的电流放大系数）三极管的电流放大系数 对于集电极电流对于集电极电流 Ic 和基极电流极之和基极电流极之 间的关系可以用系数来说明，定义间的关系可以用系数来说明，定义 常用晶体管 n3 ）三极管的放大作用如图）三极管的放大作用如图 9 一一 20 所所 示为共射接法的三极管放大电路。示为共射接法的三极管放大电路。 常用晶体管 9 . 3 . 3 三极管的特性曲线三极管的特性曲线 三极管的特性曲线是用来表示该晶三极管的特性曲线是用来表示该晶 体三极管各极电压和电流之间相互关系体三极管各极电压和电流之间相互关系 的曲线，特性曲线可用实验或查

14、半导体的曲线，特性曲线可用实验或查半导体 器件手册获得。最常用的是共发射极接器件手册获得。最常用的是共发射极接 法的输人特性曲线和输出特性曲线。共法的输人特性曲线和输出特性曲线。共 发射极接法的电路如图发射极接法的电路如图 9 一一 21 所示。所示。 常用晶体管 常用晶体管 1 偷入特牲曲线偷入特牲曲线 常用晶体管 2 输出特性曲线输出特性曲线 常用晶体管 常用晶体管 9 . 3 . 4 半导体三极管的主要参数半导体三极管的主要参数 当晶体管接成共射极电路时，静态当晶体管接成共射极电路时，静态 时集电极电流时集电极电流 Ic 与基极电流几的比值称与基极电流几的比值称 为共射极静态（又称直流）

15、电流放大系为共射极静态（又称直流）电流放大系 数，用刀表示。即数，用刀表示。即 常用晶体管 2 极间反向电流极间反向电流 常用晶体管 3 极限参数极限参数 n1 ）集电极最大允许电流）集电极最大允许电流 n2 ）集电极最大允许功率损耗）集电极最大允许功率损耗 常用晶体管 9 . 3 . 5 三极管的判别方法三极管的判别方法 n1 基极和管型的判断基极和管型的判断 三极管内部有两个三极管内部有两个 PN 结，即集电结，即集电 结和发射结，图结和发射结，图 9 一一 25 所示为所示为 NPN 型三极管。与二极管相似，三极管内的型三极管。与二极管相似，三极管内的 PN 结同样具有单向导电性。因此，

16、可用结同样具有单向导电性。因此，可用 万用表电阻挡判别出基极万用表电阻挡判别出基极 B 和管型和管型 常用晶体管 2 集电极和发射极的判别集电极和发射极的判别 常用晶体管 3 共发射极直流电流放大系共发射极直流电流放大系 数的性能测试数的性能测试 测试方法与上述判别测试方法与上述判别 C , E 极方法相极方法相 似。由三极管电流放大倍数原理可知，似。由三极管电流放大倍数原理可知， 在接在接 RB 时，测得阻值比未接时，测得阻值比未接 RB 时越时越 小，表明三极管的电流放大系数越大。小，表明三极管的电流放大系数越大。 常用晶体管 9 . 4 其他常用晶体管其他常用晶体管 n9 . 4 . 1

17、 稳压二极管稳压二极管 稳压二极管是一种特殊的面接触型稳压二极管是一种特殊的面接触型 半导体硅二极管，应用在稳压二极管伏半导体硅二极管，应用在稳压二极管伏 安特性曲线（见图安特性曲线（见图 9 一一 27 ）反向击穿）反向击穿 区，由于它在电路中与适当的电阻配合区，由于它在电路中与适当的电阻配合 后能起到稳定电压的作用，故称为稳压后能起到稳定电压的作用，故称为稳压 管。管。 常用晶体管 常用晶体管 2.稳压二极管的主要参数 n(1) 稳定电压 n (2) 动态电阻 愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡 n(3) 最大稳定电流 ZU Z Z I U rz maxZI 常用晶体管 3.稳压作用 常用晶体

18、管 n（1） 设电源电压波动（负载不变） n（2） 设负载变化（电源不变） 常用晶体管 9 . 4 . 2 光电二极管光电二极管 光电二极管又称光敏二极管，它是光电二极管又称光敏二极管，它是 光电转换半导体器件，与光敏电阻器相光电转换半导体器件，与光敏电阻器相 比，具有灵敏度高、高频性能好、可靠比，具有灵敏度高、高频性能好、可靠 性好、体积小、使用方便等优点。光电性好、体积小、使用方便等优点。光电 二极管如图二极管如图 9 一一 29 所示。光电二极管所示。光电二极管 使用时要反向接入电路中，即正极接电使用时要反向接入电路中，即正极接电 源负极，负极接电源正极源负极，负极接电源正极 常用晶体管

19、 常用晶体管 9 . 4 . 3 发光二极管发光二极管 n1 发光原理发光原理 发光二极管的管芯结构与普通二极发光二极管的管芯结构与普通二极 管相似，由一个管相似，由一个 PN 结构成。当在发光结构成。当在发光 二极管二极管 PN 结上加正向电压时，空间电结上加正向电压时，空间电 荷层变窄，载流子扩散运动大于漂移运荷层变窄，载流子扩散运动大于漂移运 动，致使动，致使 P 区的空穴注入区的空穴注入 N 区，区， N 区区 的电子注入的电子注入 P 区。当电子和空穴复合时，区。当电子和空穴复合时， 会释放出能量并以发光的形式表现出来。会释放出能量并以发光的形式表现出来。 常用晶体管 2 种类和符号种类和符号 发光二极管的种类很多，按发光材料来区发光二极管的种类很多，按发光材料来区 分，有磷化稼（分，有磷化稼（ GaP ）发光二极管、磷砷化）发光二极管、磷砷化 稼稼 ( GaAsP ）发光二极管、砷铝稼）发光二极管、砷铝稼 （ GaAIAs ）发光二极管等；按发光颜色来）发光二极管等；按发光颜色来 分，有发红光、黄光、绿光及眼睛看不见的红分，有发红光、黄光、绿