chapter14半导体二极管和三极管1解析

1、现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个它们的最外层电子（价电子）都是四个。Si硅原子硅原子Ge锗原子锗原子 (Intrinsic semiconductor)共价健共价健valence electron ) Si Si Si Si价电子价电子(covalent bond)这一现象称为本征激发。这一现象称为本征激发。 Si Si Si Si价电子价电子valence electron空穴空穴(hole)自由电子自由电子free eletron Si Si Si Si价电子价电子空穴空穴(hole)自由电子自由电子free

2、 eletron空穴空穴 Si Si Si Sip+多余多余电子电子磷原子磷原子在常温下即可在常温下即可变为自由电子变为自由电子失去一个失去一个电子变为电子变为正离子正离子+N型硅表示型硅表示 Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴P型硅表示型硅表示P型半导体型半导体+N型半导体型半导体(N-type semiconductor)(P-type semiconductor)(PN junction)多子的扩散运动多子的扩散运动内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差 扩散的结果使扩散的结果使空间电荷区变宽。空间电荷区变宽。空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结结 +形成空间电

3、荷区形成空间电荷区(PN junction)少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结结 扩散扩散(diffusion)和漂移和漂移(drift)这这一对相反的运动一对相反的运动最终达到平衡，最终达到平衡，相当于两个区之相当于两个区之间没有电荷运动，间没有电荷运动，空间电荷区的厚空间电荷区的厚度固定不变。度固定不变。PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场IF内电场内电场PN+(forward bias)+(backward bias) 内电场被加内电场被加强，少子的漂强，少子的漂移加强，由于移加强，由于少子数量很少，少子数量很少，形成很小

4、的反形成很小的反向电流。向电流。IR+(backward bias)金属触丝金属触丝阳极引线阳极引线N型锗片型锗片阴极引线阴极引线外壳外壳( a ) 点接触型点接触型铝合金小球铝合金小球N型硅型硅阳极引线阳极引线PN结结金锑合金金锑合金底座底座阴极引线阴极引线( b ) 面接触型面接触型(Semiconductor diode)阴极引线阴极引线阳极引线阳极引线二氧化硅保护层二氧化硅保护层P型硅型硅N型硅型硅( c ) 平面型平面型阴极阴极阳极阳极( d ) 符号符号DCathode anode 反向击穿反向击穿电压电压U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+Volt-ampere Chara

5、cteristicMain Parameter半导体二极管的型号半导体二极管的型号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：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，例例1：D6V12V3k BAUAB+V sin18itu t UZIZIZM UZ IZ_+UIO(Zener diodes)ZZ ZIUr Bipolar Junction Transistor金属封装金属封装塑料封装塑料封装大功率管大功率管中功率管中功率管管芯结构剖面图管芯结构剖面图(Basic Constructi

6、on)NNPBECBECIBIEICBECIBIEIC(Basic Construction)NPN TypePNP TypeBase-EmitterJunctionBase-CollectorJunctionEmitter RegionBase RegionCollector RegionBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOIBICICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOBCCBOBCBOCBECEIIIIIIII CEOBCBOBC)(1 IIIII BC CEO III ，有有忽忽略略EEBRBRC 即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管即管子各电极电压与电流

7、的关系曲线，是管子内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的子内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析放大电路的依据。性能，是分析放大电路的依据。 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线 Characteristic Curve常常数数 CE)(BEBUUfIIB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1VO工作压工作压降：硅降：硅管管UBE 0.7V 当当UBE一定时，如果一定时，如果UCE增大增大到一定（到一定（1V）后，集电结的电）后，集电结的电场已足够强，可以将发射到基场已足够强，可以将发射到基区的载流子中的绝大部

8、分收集区的载流子中的绝大部分收集到集电区，到集电区， UCE再再增大增大，IB不不再明显减小。再明显减小。因此，因此，UCE1V以后的输入特性曲线基本上重以后的输入特性曲线基本上重合。合。Input Characteristic UBE一定时一定时，随着随着UCE由由0增大增大时，在集电结收集载流子的能力时，在集电结收集载流子的能力得到加强的同时，得到加强的同时，集电结空间电集电结空间电荷区也在变宽，从而使基区的有荷区也在变宽，从而使基区的有效宽度减小，效宽度减小，结果使结果使IB减小减小, 因因此，在相同的此，在相同的UBE 作用下，随着作用下，随着UCE增加增加，IB减小减小。IB=020 A40 A60 A80 A100 A常常数数 B)(CECIUfI36IC(mA )1234UCE(V)912O放大区放大区Output Characteristic acti