第(1)章单片机

1、第一章第一章 半导体器件半导体器件 半导体器件是近代电子学的重要半导体器件是近代电子学的重要组成部分组成部分. . 体积小、重量轻、使用寿命长、体积小、重量轻、使用寿命长、输入功率小、功率转换效率高等优点输入功率小、功率转换效率高等优点而得到广泛的应用。而得到广泛的应用。1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识 自然界中很容易导电的物质称为自然界中很容易导电的物质称为导体导体，金，金属一般都是导体。属一般都是导体。 有的物质几乎不导电，称为有的物质几乎不导电，称为绝缘体绝缘体，如橡，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。皮、陶瓷、塑料和石英。 另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体另有一类物质的导电特性处

2、于导体和绝缘体之间，称为之间，称为半导体半导体，如锗、硅、砷化镓和一些，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。硫化物、氧化物等。 半导体的电阻率为半导体的电阻率为1010-3-310109 9 cmcm。一、半导体及其特性一、半导体及其特性1、什么是半导体、什么是半导体现代电子学中，用的最多的半导现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。（价电子）都是四个。GeSi电子器件所用的半导体具有晶体结构，因电子器件所用的半导体具有晶体结构，因此把半导体也称为此把半导体也称为晶体晶体。2、半导体的导电特性、半导体的导电特性1）热敏性）热敏

3、性 与温度有关。温度升高，导电能力增强。与温度有关。温度升高，导电能力增强。2）光敏性）光敏性 与光照强弱有关。光照强，导电能力增强与光照强弱有关。光照强，导电能力增强3）掺杂性）掺杂性 加入适当杂质，导电能力显著增强。加入适当杂质，导电能力显著增强。3、常用半导体材料、常用半导体材料1）元素半导体）元素半导体 如：硅、锗如：硅、锗2）化合物半导体）化合物半导体 如：砷化镓如：砷化镓3）掺杂或制成其他化合物半导体的材料）掺杂或制成其他化合物半导体的材料 如；硼、磷、铟、锑如；硼、磷、铟、锑1、本征半导体、本征半导体 化学成分纯净的半导体晶体。制造半导体器件的化学成分纯净的半导体晶体。制造半导体

4、器件的半导体材料的纯度要达到半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为，常称为“九个九个9”。1）内部结构）内部结构二、半导体物质的内部结构和导电机理二、半导体物质的内部结构和导电机理 本征半导体的共价键结构本征半导体的共价键结构束缚电子束缚电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4 如硅晶体中，原子之如硅晶体中，原子之间靠的很近，分属于每个间靠的很近，分属于每个原子的价电子受到相邻原原子的价电子受到相邻原子的影响，而使价电子为子的影响，而使价电子为两个原子所共有，每个原两个原子所共有，每个原子与其相临的原子之间形子与其相临的原子之间形成成共价键共价键，共用一对价电，共用一对价电子。子

5、。 在高度纯净的硅晶体在高度纯净的硅晶体中，所有外层电子均用于中，所有外层电子均用于构成共价键，没有多余的构成共价键，没有多余的自由电子，只有通过很强自由电子，只有通过很强的力才能使电子脱离晶体的力才能使电子脱离晶体束缚。束缚。 本征半导体的共价键结构本征半导体的共价键结构束缚电子束缚电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4在绝对温度在绝对温度T=0K时，时，所有的价电子都被共价键所有的价电子都被共价键紧紧束缚在共价键中，不紧紧束缚在共价键中，不会成为会成为自由电子自由电子，因此本因此本征半导体的导电能力很弱征半导体的导电能力很弱，接近绝缘体。，接近绝缘体。 2）本征半导体的导电机理）本征半导

6、体的导电机理在绝对在绝对0度（度（T=0K）和没有外界激发时）和没有外界激发时,价电子完全被共价键束缚着，本征半导体价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子，它的导电能中没有可以运动的带电粒子，它的导电能力为力为0，相当于绝缘体。，相当于绝缘体。在常温下，由于在常温下，由于热激发热激发，使一些价电子，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为为自由电子自由电子，同时共价键上留下一个空位，同时共价键上留下一个空位，称为称为空穴空穴。 电子电子空穴对的产生空穴对的产生 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。

7、当温度升高或受到当温度升高或受到光的照射时，束缚光的照射时，束缚电子能量增高，有电子能量增高，有的电子可以挣脱原的电子可以挣脱原子核的束缚，而参子核的束缚，而参与导电，成为与导电，成为自由自由电子电子。自由电子自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴空穴 自由电子产生的自由电子产生的同时，在其原来的共同时，在其原来的共价键中就出现了一个价键中就出现了一个空位，称为空位，称为空穴空穴。 可见本征激发同时产生可见本征激发同时产生电子空穴对。电子空穴对。 外加能量越高（外加能量越高（温度温度越高），产生的电子空越高），产生的电子空穴对越多。穴对越多。与本征激发相反的与本征激发相反的现象现象复

8、合复合在一定温度下，本征激在一定温度下，本征激发和复合同时进行，达发和复合同时进行，达到动态平衡。电子空穴到动态平衡。电子空穴对的浓度一定。对的浓度一定。常温常温300K时：时：电子空穴对的浓度电子空穴对的浓度硅：硅：310cm104 . 1锗：锗：313cm105 . 2自由电子自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴空穴电子空穴对电子空穴对自由电子自由电子 带负电荷带负电荷 电子流电子流+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子自由电子E总电流总电流载流子载流子空穴空穴 带正电荷带正电荷 空穴流空穴流本征半导体的导电性取决于外加能量：本征半导体的导电性取决于外加能量：温度变化，导

9、电性变化；光照变化，导电性变化。温度变化，导电性变化；光照变化，导电性变化。 两种导电方式两种导电方式说明说明复合：复合： 激发：激发： 激发和复合成对产生成对消失激发和复合成对产生成对消失载流子：自由电子和空穴载流子：自由电子和空穴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。温度越高，载流子的浓度越高。温度是影响温度越高，载流子的浓度越高。温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。导体的一大特点。漂移运动：载流子在电场力的作用下的定向漂移运动：载流子在电场力的作用下的定向运动运动自由电子向电源正极

10、移动，空穴向负极移动。自由电子向电源正极移动，空穴向负极移动。虽然电子、空穴的运动方向相反，但在外电虽然电子、空穴的运动方向相反，但在外电路中形成电流却一致。路中形成电流却一致。2 杂质半导体杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量的杂质，在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。就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的某种载流子浓度其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。大大增加。使自由电子浓度大大增加的杂质半导体使自由电子浓度大大增加的杂质半导体称为称为N型半导体型半导体（电子半导体），使空穴浓（电子半导体），使空穴浓度大大增加的杂质半导体称为度

11、大大增加的杂质半导体称为P型半导体型半导体（空穴半导体）。（空穴半导体）。1）N型半导体型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑），晶体点五价元素磷（或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最外层有五个取代，磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相临的半价电子，其中四个与相临的半导体原子形成共价键，必定多导体原子形成共价键，必定多出一个电子，这个电子几乎不出一个电子，这个电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为受束缚，很容易被激发而成为自由电子，这样磷原子就成了自由电子，这样磷原子就成了不能移动的带正电的离子。每不能移动的带正

12、电的离子。每个磷原子给出一个电子，称为个磷原子给出一个电子，称为施主原子施主原子。+4+4+4+4+4+4+4+4+5硅原子硅原子磷原子磷原子多余电子多余电子N型半导体型半导体多余电子多余电子磷原子磷原子硅原子硅原子+4+4+4+4+4+4+4+4+5多数载流子多数载流子自由电子自由电子少数载流子少数载流子 空穴空穴+N型半导体施主离子施主离子自由电子自由电子电子空穴对电子空穴对N型半导体型半导体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、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同相同。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

13、生的电子和空穴。 因为掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓因为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。自度，所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为由电子称为多数载流子多数载流子（多子多子），空穴称为），空穴称为少少数载流子数载流子（少子少子）。）。2）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的三价元素，如硼（或铟），的三价元素，如硼（或铟），晶体点阵中的某些半导体原晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最子被杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相临外层有三个价电子，与相临的半导体原子形成共价键时，的半导体原子形成共价键时，

14、产生一个空位。这个空位可产生一个空位。这个空位可能吸引束缚电子来填补，形能吸引束缚电子来填补，形成空穴使得硼原子成为不能成空穴使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。由于移动的带负电的离子。由于硼原子接受电子，所以称为硼原子接受电子，所以称为受主原子受主原子。+4+4+4+4+4+4+3+4+4硼原子硼原子空位，易形成空穴空位，易形成空穴硅原子硅原子空穴空穴硼原子硼原子硅原子硅原子+4+4+4+4+4+4+3+4+4多数载流子多数载流子 空穴空穴少数载流子少数载流子自由电子自由电子P型半导体受主离子受主离子空穴空穴电子空穴对电子空穴对P型半导体型半导体P型半导体中的载流子是自由电子和空穴型半导体

15、中的载流子是自由电子和空穴1、由受主原子提供的空穴，浓度与受主原子、由受主原子提供的空穴，浓度与受主原子相同相同。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。 因为掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓因为掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，度，所以，空穴空穴浓度远大于浓度远大于自由电子自由电子浓度。浓度。空空穴穴称为称为多数载流子多数载流子（多子多子），自由电子称为），自由电子称为少少数载流子数载流子（少子少子）。）。总总 结结1、N型半导体中自由电子是多子型半导体中自由电子是多子，其中大部分是掺，其中大部分是掺杂提供的电子，本征半导体中受激产生的电子只杂提

16、供的电子，本征半导体中受激产生的电子只占少数。占少数。 N型半导体中空穴是少子型半导体中空穴是少子，少子的迁移，少子的迁移也能形成电流，也能形成电流，由于数量的关系，起导电作用的由于数量的关系，起导电作用的主要是多子主要是多子。近似认为多子与杂质浓度相等。近似认为多子与杂质浓度相等。2、P型半导体中空穴是多子，自由电子是少子型半导体中空穴是多子，自由电子是少子。3、多子由掺杂浓度决定，少子由温度决定。多子由掺杂浓度决定，少子由温度决定。内电场E因多子浓度差因多子浓度差形成内电场形成内电场多子的扩散多子的扩散 空间电荷区空间电荷区 阻止多子扩散，促使少子漂移。阻止多子扩散，促使少子漂移。PNPN

17、结合结合+P型半导体+N型半导体+空间电荷区空间电荷区多子扩散电流多子扩散电流少子漂移电流少子漂移电流耗尽层耗尽层三三. . PN结及其单向导电性结及其单向导电性 1 . PN结的形成结的形成 少子漂移少子漂移补充耗尽层失去的多子，耗尽层窄，补充耗尽层失去的多子，耗尽层窄，E多子扩散多子扩散 又失去多子，耗尽层宽，又失去多子，耗尽层宽，EP型半导体+N型半导体+内电场E多子扩散电流多子扩散电流少子漂移电流少子漂移电流耗尽层耗尽层动态平衡：动态平衡： 扩散电流扩散电流 漂移电流漂移电流总电流总电流0势垒势垒 UO硅硅 0.5V锗锗 0.1V2. PN结的单向导电性结的单向导电性(1) 加正向电压

18、（正偏）加正向电压（正偏）电源正极接电源正极接P区，负极接区，负极接N区区 外电场的方向与内电场方向相反。外电场的方向与内电场方向相反。 外电场削弱内电场外电场削弱内电场 耗尽层变窄耗尽层变窄 扩散运动漂移运动扩散运动漂移运动多子多子扩散形成正向电流扩散形成正向电流I I F F+P型半导体+N型半导体+WER空间电荷区内电场E正向电流正向电流 (2) 加反向电压加反向电压电源正极接电源正极接N区，负极接区，负极接P区区 外电场的方向与内电场方向相同。外电场的方向与内电场方向相同。 外电场加强内电场外电场加强内电场 耗尽层变宽耗尽层变宽 漂移运动扩散运动漂移运动扩散运动少子漂移形成反向电流少子

19、漂移形成反向电流I I R R+内电场+E+EW+空 间 电 荷 区+R+IRPN 在一定的温度下，由本在一定的温度下，由本征激发产生的少子浓度是征激发产生的少子浓度是一定的，故一定的，故IR基本上与外基本上与外加反压的大小无关加反压的大小无关，所以所以称为称为反向饱和电流反向饱和电流。但。但IR与温度有关。与温度有关。 PN结加正向电压时，具有较大的正向结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻，扩散电流，呈现低电阻， PN结导通；结导通； PN结加反向电压时，具有很小的反向结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，呈现高电阻，漂移电流，呈现高电阻， PN结截止。结截止。 由此可以得出

20、结论：由此可以得出结论：PN结具有单向导结具有单向导电性。电性。1、空间电荷区中没有载流子。、空间电荷区中没有载流子。2、空间电荷区中内电场阻碍、空间电荷区中内电场阻碍P中的空穴、中的空穴、N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（扩散运动扩散运动）。）。3、P中的自由电子和中的自由电子和N中的空穴（中的空穴（都是少都是少子子），数量有限，因此由它们形成的），数量有限，因此由它们形成的电流很小。电流很小。请注意请注意 在在PNPN结的两结的两端加上电压后，端加上电压后，通过管子的电流通过管子的电流I I随管子两端电随管子两端电压压V V变化的曲线变化的曲线- -伏安特性。

21、伏安特性。PN 结的单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大结的单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大; 反偏截止，电阻很大，电流近似为零。反偏截止，电阻很大，电流近似为零。PN结伏安特性) 1(eTSUuIi) 1(eTSUuIi 根据理论分析：根据理论分析：u 为为PN结两端的电压降结两端的电压降i 为流过为流过PN结的电流结的电流IS 为反向饱和电流为反向饱和电流UT =kT/q 称为温度的电压当量称为温度的电压当量其中其中k为玻耳兹曼常数为玻耳兹曼常数 1.381023q 为电子电荷量为电子电荷量1.6109T 为热力学温度为热力学温度 对于室温（相当对于室温（相当T=300 K）则

22、有则有UT=26 mV。当当 u0 uUT时时1eTUuTeSUuIi 当当 u|U T |时时1eTUuSIi1.2 二极管二极管的结构和分类二极管的结构和分类二极管的符号和型号二极管的符号和型号二极管的伏安特性二极管的伏安特性二极管的参数二极管的参数二极管的温度特性二极管的温度特性二极管的应用二极管的应用一、一、 二极管的结构和分类二极管的结构和分类 在在PNPN结上加上引线和外壳，就成为一个二极结上加上引线和外壳，就成为一个二极管。二极管按结构一般分有管。二极管按结构一般分有点接触型、面接触型点接触型、面接触型(1) (1) 点接触型二极管点接触型二极管(a)(a)点接触型点接触型 二极

23、管的结构示意图二极管的结构示意图PNPN结面积小，结面积小，结电容小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。用于检波和变频等高频电路。1、结构、结构 图图 二极管的结构示意图二极管的结构示意图(c)(c)平面型平面型(3) (3) 平面型二极管平面型二极管 往往用于集成电路制造工往往用于集成电路制造工艺中。艺中。PN PN 结面积可大可小，用结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。(2) (2) 面接触型二极管面接触型二极管 PNPN结面积大，用结面积大，用于工频大电流整流电路。于工频大电流整流电路。(b)(b)面接触型面接触型2、分类、分类1）按材料分：硅管和锗管）按

24、材料分：硅管和锗管2）按结构分：点接触和面接触）按结构分：点接触和面接触3）按用途分：检波、整流）按用途分：检波、整流4 4）按频率分：高频和低频）按频率分：高频和低频二、符号和型号二、符号和型号AK阳极、阳极、P型材料型材料阴极、阴极、N型材料型材料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：图 二极管的伏安特性曲线三、三、 二极管的伏安特性二极管的伏安特性1 1、正向特性、正向特性 硅硅二极管的死区电压二极管的死区电压U Uthth=0.5V=0.5V左右左右, ,导通电压导通电压0.6V-0.8V0.6V-0.8V。

25、 锗锗二极管的死区电压二极管的死区电压U Uthth=0.1V=0.1V左右左右, ,导通电压导通电压0.2V-0.3V。 当当0 0U UU Uthth时，正向电流为时，正向电流为零，零，U Uthth称为死区电压或开启称为死区电压或开启电压。电压。 当当U U0 0即处于正向特性区域。即处于正向特性区域。正向区又分为两段：正向区又分为两段： 当当U UU Uthth时，开始出现正向电时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。流，并按指数规律增长。2 2、反向特性、反向特性当当 U0时，即处于反向特性区时，即处于反向特性区域。反向区也分两个区域域。反向区也分两个区域： 当当UBRU0时，反向电

26、时，反向电流很小，且基本不随反向电压流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电的变化而变化，此时的反向电流也称流也称反向饱和电流反向饱和电流I IS S 。 当当UUBR时，反向电流急剧增加，时，反向电流急剧增加，UBR称为称为反向击穿电压反向击穿电压 。四、二极管的参数四、二极管的参数 (1) (1) 最大整流电流最大整流电流I IFF二极管长期连续工二极管长期连续工作时，允许通过二作时，允许通过二极管的最大整流极管的最大整流电流的平均值。电流的平均值。(2) (2) 反向击穿电压反向击穿电压U UBRBR 二极管反向电流二极管反向电流急剧增加时对应的反向急剧增加时对应的反向电压值

27、称为反向击穿电压值称为反向击穿电压电压U UBRBR。 为安全计，在实际为安全计，在实际工作时，最大反向工作电压工作时，最大反向工作电压U URMRM一般只按反向击穿电压一般只按反向击穿电压U UBRBR的一半计算。的一半计算。最大反向工作电压最大反向工作电压URM- (3) (3) 反向电流反向电流I IR R (4) (4) 正向压降正向压降U UF F(5) (5) 动态电阻动态电阻r rd d 硅二极管的反向电流一般在纳安硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)(nA)级；锗级；锗二极管在微安二极管在微安( ( A)A)级。级。 在规定的正向电流下，二极管的正向电压在规定的正向电流下，二极

28、管的正向电压降。小电流硅二极管的正向压降在中等电流水降。小电流硅二极管的正向压降在中等电流水平下，约平下，约0.60.60.8V0.8V；锗二极管约；锗二极管约0.20.20.3V0.3V。 反映了二极管正向特性曲线斜率的倒数。反映了二极管正向特性曲线斜率的倒数。显然，显然， r rd d与工作电流的大小有关，即与工作电流的大小有关，即 r rd d = = U UF F / / I IF FiDUDIDUDQ iD UDrD是二极管特性曲线工是二极管特性曲线工作点作点Q附近电压的变化附近电压的变化与电流的变化之比：与电流的变化之比：DDDIUr显然，显然，rD是对是对Q附近的附近的微小变化量

29、的电阻。微小变化量的电阻。五、二极管的温度特性五、二极管的温度特性 温度对二极管的性能有较大的影响，温度升温度对二极管的性能有较大的影响，温度升高时，反向电流将呈指数规律增加，如硅二极管高时，反向电流将呈指数规律增加，如硅二极管温度每增加温度每增加88，反向电流将约增加一倍；锗二，反向电流将约增加一倍；锗二极管温度每增加极管温度每增加1212，反向电流大约增加一倍。，反向电流大约增加一倍。 另外，温度升高时，二极管的正向压降将减另外，温度升高时，二极管的正向压降将减小，每增加小，每增加11，正向压降，正向压降U UF F( (U UD D) )大约减小大约减小2mV2mV，即具有负的温度系数。

30、即具有负的温度系数。 图 温度对二极管伏安特性曲线的影响图示例例 、 画出硅二极管构成的桥式整流电路在画出硅二极管构成的桥式整流电路在ui = 15sin t (V) 作用下输出作用下输出 uO 的波形。的波形。( (按理想模型按理想模型) )Otui / V15RLV1V2V3V4uiBAuO六、二极管的应用六、二极管的应用1、整流电路、整流电路OtuO/ V152、限幅电路、限幅电路3、开关电路、开关电路1.3 1.3 特殊二极管特殊二极管 稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊硅二极管。稳压二极管的伏安特性曲线与硅硅二极管。稳压二极管的伏安特性曲线与硅二极管

31、的伏安特性曲线完全一样二极管的伏安特性曲线完全一样(b)(b)一、稳压二级管一、稳压二级管 1、特性、特性(a)(a)2、符号、符号 (1) (1) 稳定电压稳定电压U UZ Z (2) (2) 动态电阻动态电阻r rZ Z 在规定的稳压管反向工在规定的稳压管反向工作电流作电流I IZ Z下，所对应的反向下，所对应的反向工作电压。工作电压。 其概念与一般二极管的动态电阻相同，只其概念与一般二极管的动态电阻相同，只不过稳压二极管的动态电阻是从它的反向特性上不过稳压二极管的动态电阻是从它的反向特性上求取的。求取的。 r rZ Z愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡。愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡。 r

32、rZ Z = = U UZ Z / / I IZ Z3、主要参数、主要参数 (3) (3) 最大耗散功率最大耗散功率 P PZMZM 稳压管的最大功率损稳压管的最大功率损耗取决于耗取决于PNPN结的面积和散热等结的面积和散热等条件。反向工作时条件。反向工作时PNPN结的功率结的功率损耗为损耗为 P PZ Z= = U UZ Z I IZ Z，由，由 P PZMZM和和U UZ Z可以决定可以决定I IZmaxZmax。 (4) (4) 最大稳定工作电流最大稳定工作电流 I IZmax Zmax 和最小稳定工作和最小稳定工作 电流电流I IZmin Zmin 稳压管的最大稳定工稳压管的最大稳定工

33、作电流取决于最大耗散功率，作电流取决于最大耗散功率，即即P PZmax Zmax = =U UZ ZI IZmax Zmax 。而。而I Izminzmin对应对应V VZminZmin。 若若I IZ ZI IZminZmin则不能稳则不能稳压。压。 稳压二极管在工作时应反接，稳压二极管在工作时应反接，并串入一只电阻。并串入一只电阻。 电阻的作用一是起限流作用，电阻的作用一是起限流作用，以保护稳压管；其次是当输入电以保护稳压管；其次是当输入电压或负载电流变化时，通过该电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，取出误差信阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从号以调节稳压

34、管的工作电流，从而起到稳压作用。而起到稳压作用。(c)(c)4、稳压管的应用、稳压管的应用1、光电二极管、光电二极管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。IV照度增加照度增加二、其它特殊二极管二、其它特殊二极管2、发光二极管、发光二极管有正向电流流过有正向电流流过时，发出一定波长时，发出一定波长范围的光，目前的范围的光，目前的发光管可以发出从发光管可以发出从红外到可见波段的红外到可见波段的光，它的电特性与光，它的电特性与一般二极管类似。一般二极管类似。常用作显示器件。常用作显示器件。3、光电耦合器、光电耦合器 光电耦合器由发光管（发光二极管）、受光管（光光电耦合器由发

35、光管（发光二极管）、受光管（光电二极管或光电三极管）组成，封装于一体。电二极管或光电三极管）组成，封装于一体。 光电耦合器为单向传输器件，输入端加正向信号电光电耦合器为单向传输器件，输入端加正向信号电压时，发光管发光，将光信号传送给受光管。受光管内压时，发光管发光，将光信号传送给受光管。受光管内阻减小，饱和导通，将接收到的光信号转换为电流从输阻减小，饱和导通，将接收到的光信号转换为电流从输出端输出，通过出端输出，通过“电电光光电电”的转换，的转换，实现输入输出实现输入输出电路上电气隔离，可消除噪音。电路上电气隔离，可消除噪音。 1.4 晶体三极管晶体三极管一、结构、符号和分类一、结构、符号和分

36、类NNP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emitterbasecollectorNPN 型型PPNEBCPNP 型型ECBECB两个结、三个区、三个极两个结、三个区、三个极E的箭头方向为发射结加正向电压时电流的方向的箭头方向为发射结加正向电压时电流的方向基本结构与分类基本结构与分类1、BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极1）基区：）基区：最薄，掺杂最薄，掺杂浓度最低浓度最低3）集电）集电区：面积区：面积较大较大2）发射区：掺）发射区：掺杂浓度最高杂浓度最高2、结构特点、结构特点3、分类、分类：1）按材料分：）按材

37、料分： 硅管、锗管硅管、锗管4）按功率分：）按功率分： 小功率管小功率管 1 W中功率管中功率管 0.5 1 W半导体三极管图片半导体三极管图片二、电流放大原理二、电流放大原理1. 三极管放大的条件三极管放大的条件内部内部条件条件发射区掺杂浓度高发射区掺杂浓度高基区薄且掺杂浓度低基区薄且掺杂浓度低集电结面积大集电结面积大外部外部条件条件发射结正偏发射结正偏集电结反偏集电结反偏2. 满足放大条件的三种电路满足放大条件的三种电路共发射极共发射极共集电极共集电极共基极共基极3. 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

38、极电流形成发射极电流 IE。I CN多数向多数向 BC 结方向扩散形成结方向扩散形成 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 CBOIBIBN IB + ICBO即：即：IB = IBN ICBO 2) )电子在基区扩散与复合电子在基区扩散与复合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) )IE= ICN+IBNI CNIEI BNI CBOIB 3) ) 集电区收集载流子集电区收集载流子 从发射区扩散

39、到基区，从发射区扩散到基区，又被集电区收集又被集电区收集 过来的过来的载流子形成电流载流子形成电流ICN ，和，和少子漂移形成的电流少子漂移形成的电流ICBO，共同构成集电极共同构成集电极电流电流I C ICI C = ICN + ICBO 三、三极管的电流控制作用三、三极管的电流控制作用当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集当管子制成后，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，即：电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：IB = I BN ICBO IC = ICN + ICBOBNCNII CEOBCBOBC)1 (IIIII 穿透电流穿透电流CBOBC

40、BOCIIII 1、电流分配关系、电流分配关系IE= ICN+IBN =IC+ IB2、电流的放大作用、电流的放大作用直流放大系数直流放大系数BCIIIE = IC + IBCEOBCIII BCEIII BC II BE )1(II CEOBE )1(III 定义：定义：BCII为交流放大系数为交流放大系数一般的一般的，当当EBIBIcRcIc(IB=EB/RB)四、四、 晶体三极管的特性曲线晶体三极管的特性曲线、输入特性、输入特性输入输入回路回路输出输出回路回路常数常数 CE)(BEBuufi0CE u与二极管特性相似与二极管特性相似时时BEuBiO0CE uV 1CE u0CE uV 1

41、CE u特性基本特性基本重合重合( (电流分配关系确定电流分配关系确定) )特性右移特性右移( (因集电结开始吸引电子因集电结开始吸引电子) )导通电压导通电压 UBE( (on) )硅管：硅管： (0.6 0.8) V锗管：锗管： (0.2 0.3) V取取 0.7 V取取 0.2 V、输出特性、输出特性常数常数 B)(CECiufiiC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 4321）截止区：）截止区： IB 0 IC = ICEO 0 条件：条件：两个结反偏两个结反偏截止区截止区ICEO特点：分三个区特点：分三个区CEOBCIII i

42、C / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 43212）放大区：）放大区：CEOBCIII 放大区放大区截止区截止区条件：条件： 发射结正偏发射结正偏 集电结反偏集电结反偏特点：特点： 水平、等间隔水平、等间隔ICEOBIiC / mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB = 0O 2 4 6 8 43213）饱和区：）饱和区：uCE u BEuCB = uCE u BE 0条件：条件：两个结正偏两个结正偏特点：特点：IC IB临界饱和时：临界饱和时： uCE = uBE深度饱和时：深度饱和时：0.3 V ( (硅管硅管) )UCE( (SAT) )= =0.1 V ( (锗管锗管) )放大区放大区截止区截止区饱饱和和区区ICEOIc的大小取决于的大小取决于Ec和和Rc，RcEcIcs五、温度对特性曲线的影响五、温度对特性曲线的影响1. 温度升高，输入特性曲线温度升高，输入特性曲线向左移。向左移。温度每升高温度每升高 1 C，UBE (2 2.5) m