电子技术基础-ppt课件

1、欢迎学习欢迎学习1 半导体的根本知识2 半导体二极管3 特殊二极管4 双极型三极管5 单极型三极管 了解本征半导体、了解本征半导体、P型和型和N型半导体的特征型半导体的特征及及PN结的构成过程；熟习二极管的伏安特性结的构成过程；熟习二极管的伏安特性及其分类、用途；了解三极管的电流放大原及其分类、用途；了解三极管的电流放大原理，掌握其输入和输出特性的分析方法；了理，掌握其输入和输出特性的分析方法；了解双极型和单极型三极管在控制原理上的区解双极型和单极型三极管在控制原理上的区别；初步掌握工程技术人员必需具备的分析别；初步掌握工程技术人员必需具备的分析电子电路的根本实际、根本电子电路的根本实际、根本

2、知识和根本技艺。知识和根本技艺。 1.1 半导体的根本知识半导体的根本知识 绕原子核高速旋转的核外绕原子核高速旋转的核外电子带负电。电子带负电。 自然界的一切物质都是由分子、原子组成的。 原子又由一个带正电的原子核和在它周围高速旋转着的带有负电的电子组成。原子构造中：原子核原子核 原子核中有质子和中子，其中质子带正电，中子不带电。1. 1. 导体、半导体和绝缘体导体、半导体和绝缘体1 导体导体 导体的最外层电子数通常是13个，且距原子核较远，因此受原子核的束缚力较小。由于温度升高、振动等外界的影响，导体的最外层电子就会获得一定能量，从而挣脱原子核的束缚而游离到空间成为自在电子。因此，导体在常温

3、下存在大量的自在电子，具有良好的导电才干。常用的导电资料有银、铜、铝、金等。 原子核原子核内部含有大量的自在电子2 绝缘体绝缘体 绝缘体的最外层电子数普通为68个，且距原子核较近，因此受原子核的束缚力较强而不易挣脱其束缚。 常温下绝缘体内部几乎不存在自在电子，因此导电才干极差或不导电。 常用的绝缘体资料有橡胶、云母、陶瓷等。原子核原子核 内部几乎没有自在电子，因此不导电。3 半导体半导体 半导体的最外层电子数普通为4个，在常温下存在的自在电子数介于导体和绝缘体之间，因此在常温下半导体的导电才干也是介于导体和绝缘体之间。 常用的半导体资料有硅、锗、硒等。 原子核原子核 导电性能介于导体和绝缘体之

4、间，但具有光敏性、热敏性和参杂性的独特性能，因此在电子技术中得到广泛运用。 金属导体的电导率普通在105s/cm量级；塑料、云母等绝缘体的电导率通常是10-2210-14s/cm量级；半导体的电导率那么在10-9102s/cm量级。 半导体的导电才干虽然介于导体和绝缘体之间，但半导体的运用却极其广泛，这是由半导体的独特性能决议的：半导体资料的独特性能是由其内部的导电机理所决议的。2. 2. 半导体的独特性能半导体的独特性能3. 本征半导体 最常用的半导体为硅(Si)和锗(Ge)。它们的共同特征是四价元素，即每个原子最外层电子数为4个。+Si(硅原子)Ge(锗原子)硅原子和锗原子的简化模型图由于

5、原子呈电中性，所由于原子呈电中性，所以简化模型图中的原子以简化模型图中的原子核只用带圈的核只用带圈的+4+4符号表符号表示即可。示即可。 天然的硅和锗是不能制形成半导体器件的。它们必需先经过高度提纯，构成晶格构造完全对称的本征半导体。 本征半导体原子核最外层的价电子都是4个，称为四价元素，它们陈列成非常整齐的晶格构造。在本征半导体的晶格构造中，每一个原子均与相邻的四个原子结合，即与相邻四个原子的价电子两两组成电子对，构成共价键构造。444444444实践上半导体的实践上半导体的晶格构造是三维晶格构造是三维的。的。晶格构造晶格构造共价键构造共价键构造444444444从共价键晶格构从共价键晶格构

6、造来看，每个原造来看，每个原子外层都具有子外层都具有8 8个价电子。但价个价电子。但价电子是相邻原子电子是相邻原子共用，所以稳定共用，所以稳定性并不能象绝缘性并不能象绝缘体那样好。体那样好。在游离走的价电子原在游离走的价电子原位上留下一个不能挪位上留下一个不能挪动的空位，叫空穴。动的空位，叫空穴。 受光照或温度上受光照或温度上升影响，共价键中升影响，共价键中价电子的热运动加价电子的热运动加剧，一些价电子会剧，一些价电子会挣脱原子核的束缚挣脱原子核的束缚游离到空间成为自游离到空间成为自在电子。在电子。 由于热激发而在晶体中出现电子空穴对的景象称为本征激发。 本征激发的结果，呵斥了半导体内部自在电

7、子载流子运动的产生，由此本征半导体的电中性被破坏，使失掉电子的原子变成带正电荷的离子。 由于共价键是定域的，这些带正电的离子不会挪动，即不能参与导电，成为晶体中固定不动的带正电离子。 444444444受光照或温受光照或温度上升影响度上升影响，共价键中，共价键中其它一些价其它一些价电子直接跳电子直接跳进空穴，使进空穴，使失电子的原失电子的原子重新恢复子重新恢复电中性。电中性。 价电子填补空穴的景象称为复合。此时整此时整个晶体个晶体带电吗带电吗？为什？为什么？么？ 参与复合的价电子又会留下一个新的空位，而这个新的空穴仍会被临近共价键中跳出来的价电子填补上，这种价电子填补空穴的复合运动使本征半导体

8、中又构成一种不同于本征激发下的电荷迁移，为区别于本征激发下自在电子载流子的运动，我们把价电子填补空穴的复合运动称为空穴载流子运动。 半导体的导电机理与金属导体导电机理有本质上的区别：金属导体中只需自在电子一种载流子参与导电；而半导体中那么是由本征激发产生的自在电子和复合运动产生的空穴两种载流子同时参与导电。两种载流子电量相等、符号相反，电流的方向为空穴载流子的方向即自在电子载流子的反方向。444444444 自在电子载流子运动可以形容为没有座位人的挪动；空穴载流子运动那么可描画为有座位的人依次向前挪动座位的运动。半导体内部的这两种运动总是共存的，且在一定温度下到达动态平衡。半导体的导电机理 本

9、征半导体虽然有自在电子和空穴两种载流子，但由于数量极少导电才干依然很低。假设在其中掺入某种元素的微量杂质，将使掺杂后的杂质半导体的导电性能大大加强。五价元素磷(P)444444444P掺入磷杂质的硅掺入磷杂质的硅半导体晶格中，半导体晶格中，自在电子的数量自在电子的数量大大添加。因此大大添加。因此自在电子是这种自在电子是这种半导体的导电主半导体的导电主流。流。 在室温情况下，本征硅中的磷杂质等于10-6数量级时，电子载流子的数目将添加几十万倍。掺入五价元素的杂质半导体由于自在电子多而称为电子型半导体，也叫做N型半导体。4. 本征半导体444444444三价元素硼(B)B掺入硼杂质的硅掺入硼杂质的

10、硅半导体晶格中，半导体晶格中，空穴载流子的数空穴载流子的数量大大添加。因量大大添加。因此空穴是这种半此空穴是这种半导体的导电主流导体的导电主流。 普通情况下，杂质半导体中的多数载流子的数量可到达少数载流子数量的1010倍或更多，因此，杂质半导体比本征半导体的导电才干可加强几十万倍。 掺入三价元素的杂质半导体，由于空穴载流子的数量大大于自由电子载流子的数量而称为空穴型半导体，也叫做P型半导体。 在P型半导体中，多数载流子是空穴，少数载流子是自在电子，而不能挪动的离子带负电。 不论是N型半导体还是P型半导体，其中的多子和少子的挪动都能构成电流。但是，由于多子的数量远大于少子的数量，因此起主要导电作

11、用的是多数载流子。掺入杂质后虽然构成了N型或P型半导体，但整个半导体晶体依然呈电中性。普通可近似以为多数载流子的数量与杂质的浓度相等。P型半导体中型半导体中的空穴多于的空穴多于自在电子，自在电子，能否意味着能否意味着带正电？带正电？自在电子导自在电子导电和空穴导电和空穴导电的区别在电的区别在哪里？空穴哪里？空穴载流子的构载流子的构成能否由自成能否由自在电子填补在电子填补空穴的运动空穴的运动构成的？构成的？ 何谓杂质半导体中的多子何谓杂质半导体中的多子和少子和少子 ？N型半导体中的多型半导体中的多子是什么？少子是什么？子是什么？少子是什么？5. PN结及其构成过程PN结的构成结的构成 杂质半导体

12、的导电才干虽然比本征半导体极大加强，但它们并不能称为半导体器件。在电子技术中，PN结是一切半导体器件的“元概念和技术起始点。在一块晶片的两端分别注入三价在一块晶片的两端分别注入三价元素硼和五价元素磷元素硼和五价元素磷 + + + + + + + + + + + + + + + +空间电荷区内电场 PN结构成的过程中，多数载流子的分散和少数载流子的漂移共存。开场时多子的分散运动占优势，分散运动的结果使PN结加宽，内电场加强；另一方面，内电场又促使了少子的漂移运动：P区的少子电子向N区漂移，补充了交界面上N区失去的电子，同时， N区的少子空穴向P区漂移，补充了原交界面上P区失去的空穴，显然漂移运动

13、减少了空间电荷区带电离子的数量，减弱了内电场，使PN结变窄。最后，分散运动和漂移运动到达动态平衡，空间电荷区的宽度根本稳定，即PN结构成。 PN结内部载流子根本为零，因此导电率很低，相当于介质。但PN结两侧的P区和N区导电率很高，相当于导体，这一点和电容比较类似，所以说PN结具有电容效应。 PN结的单导游电性 PN结的上述“正导游通，反向阻断作用，阐明它具有单向导电性，PN结的单导游电性是它构成半导体器件的根底。 由于常温下少数载流子的数量不多，故反向电流很小，而且当外加电压在一定范围内变化时，反向电流几乎不随外加电压的变化而变化，因此反向电流又称为反向饱和电流。反向饱和电流由于很小普通可以忽

14、略，从这一点来看，PN结对反向电流呈高阻形状，也就是所谓的反向阻断作用。 值得留意的是，由于本征激发随温度的升高而加剧，导致电子空穴对增多，因此反向电流将随温度的升高而成倍增长。反向电流是呵斥电路噪声的主要缘由之一，因此，在设计电路时，必需思索温度补偿问题。 PN结中反向电流的讨论2. 半导体受温度和光照影响，产生本征激发景象而出现电子、空穴对；同时，其它价电子又不断地 “转移跳进本征激发出现的空穴中，产生价电子与空穴的复合。在一定温度下，电子、空穴对的激发和复合最终到达动态平衡形状。平衡形状下，半导体中的载流子浓度一定，即反向电流的数值根本不发生变化。1. 半导体中少子的浓度虽然很低 ，但少

15、子对温度非常敏感，因此温度对半导体器件的性能影响很大。而多子因浓度根本上等于杂质原子的掺杂浓度，所以说多子的数量根本上不受温度的影响。 4. PN结的单导游电性是指：PN结正向偏置时，呈现的电阻很小几乎为零，因此多子构成的分散电流极易经过PN结；PN结反向偏置时，呈现的电阻趋近于无穷大，因此电流无法经过被阻断。3. 空间电荷区的电阻率很高，是指其内电场妨碍多数载流子分散运动的作用，由于这种妨碍作用，使得分散电流难以经过空间电荷区，即空间电荷区对分散电流呈现高阻作用。6. PN结的反向击穿问题 PN结反向偏置时，在一定的电压范围内，流过PN结的电流很小，根本上可视为零值。但当电压超越某一数值时，

16、反向电流会急剧添加，这种景象称为PN结反向击穿。 反向击穿发生在空间电荷区。击穿的缘由主要有两种： 当PN结上加的反向电压大大超越反向击穿电压时，处在强电场中的载流子获得足够大的能量碰撞晶格，将价电子碰撞出来，产生电子空穴对，新产生的载流子又会在电场中获得足够能量，再去碰撞其它价电子产生新的电子空穴对，如此连锁反响，使反向电流越来越大，这种击穿称为雪崩击穿。 雪崩击穿属于碰撞式击穿，其电场较强，外加反向电压相对较高。通常出现雪崩击穿的电压均在7V以上。 (1)雪崩击穿 当PN结两边的掺杂浓度很高，阻挠层又很薄时，阻挠层内载流子与中性原子碰撞的时机大为减少，因此不会发生雪崩击穿。(2)齐纳击穿

17、PN结非常薄时，即使阻挠层两端加的反向电压不大，也会产生一个比较强的内电场。这个内电场足以把PN结内中性原子的价电子从共价键中拉出来，产生出大量的电子空穴对，使PN结反向电流剧增，这种击穿景象称为齐纳击穿。可见，齐纳击穿发生在高掺杂的PN结中，相应的击穿电压较低，普通均小于5V。 雪崩击穿是一种碰撞的击穿，齐纳击穿是一种场效应击穿，二者均属于电击穿。电击穿过程通常可逆：只需迅速把PN结两端的反向电压降低，PN结就可恢复到原来形状。 利用电击穿时PN结两端电压变化很小电流变化很大的特点，人们制造出任务在反向击穿区的稳压管。 假设PN结两端加的反向电压过高，反向电流将急剧增长，呵斥PN结上热量的不

18、断积累，从而引起结温继续升高，当这个温度超越PN结的最大允许结温时，PN结就会发生热击穿，热击穿将使PN结永久损坏。 热击穿的过程是不可逆的，该当尽量防止发生。(3)热击穿能否说出能否说出PN结有何特性结有何特性？半导体的？半导体的导电机理与导电机理与金属导体有金属导体有何不同？何不同？什么是本征什么是本征激发？什么激发？什么是复合？少是复合？少数载流子和数载流子和多数载流子多数载流子是如何产生是如何产生的的 ？ 试述雪崩击穿和齐纳击穿试述雪崩击穿和齐纳击穿的特点。这两种击穿能否呵的特点。这两种击穿能否呵斥斥PN结的永久损坏结的永久损坏 ？ 空间电荷区的空间电荷区的电阻率为什么很电阻率为什么很

19、 高？高？1.2 半导体二极管半导体二极管 把PN结用管壳封装，然后在P区和N区分别向外引出一个电极，即可构成一个二极管。二极管是电子技术中最基本的半导体器件之一。根据其用途分有检波管、开关管、稳压管和整流管等。硅高频检波管开关管稳压管整流管发光二极管 电子工程实践中，二极管运用得非常广泛，上图所示即为各类二极管的部分产品实物图。1. 二极管的根本构造和类型外壳触丝N型锗片正极引线负极引线N型锗型锗负极引线底座金锑合金PN结铝合金小球正极引线普通二极管图符号稳压二极管图符号发光二极管图符号DDZD 运用二极管时，必需留意极性不能接反，否那么电路非但不能正常任务，还有毁坏管子和其他元件的能够。2

20、. 二极管的伏安特性U(V)0.500.8-50-25I (mA)204060 (A)4020 二极管的伏安特性是指流过二极管的电流与两端所加电压的函数关系。二极管既然是一个PN结，其伏安特性当然具有“单导游电性。 二极管的伏安特性呈非线性，特性曲线上大致可分为四个区： 外加正向电压超越死区电压(硅管0.5V，锗管0.1V)时，内电场大大减弱，正向电流迅速增长，二极管进入正导游通区。死区正向导通区反向截止区 当外加正向电压很低时，由于外电场还不能抑制PN结内电场对多数载流子分散运动的阻力，故正向电流很小，几乎为零。这一区域称之为死区。 外加反向电压超越反向击穿电压UBR时，反向电流忽然增大，二

21、极管失去单导游电性，进入反向击穿区。反向击穿区反向截止区内反向饱和电流很小，可近似视为零值。正导游通区和反向截止区的讨论U(V)0.500.8-50-25I (mA)204060 (A)4020死区正向导通区反向截止区反向击穿区 当外加正向电压大于死区电压时，二极管由不导通变为导通，电压再继续添加时，电流迅速增大，而二极管端电压却几乎不变，此时二极管端电压称为正导游通电压。 硅二极管的正导游通电压约为0.7V，锗二极管的正导游通电压约为0.3V。 在二极管两端加反向电压时，将有很小的、由少子漂移运动构成的反向饱和电流经过二极管。 反向电流有两个特点：一是它随温度的上升增长很快，二是在反向电压不

22、超越某一范围时，反向电流的大小根本恒定，而与反向电压的高低无关(与少子的数量有限)。所以通常称它为反向饱和电流。3. 二极管的主要参数 1最大整流电流IDM：指二极管长期运转时，允许经过的最大正向平均电流。其大小由PN结的结面积和外界散热条件决议。 2最高反向任务电压URM：指二极管长期平安运转时所能接受的最大反向电压值。手册上普通取击穿电压的一半作为最高反向任务电压值。 3反向电流IR：指二极管未击穿时的反向电流。IR值越小，二极管的单导游电性越好。反向电流随温度的变化而变化较大，这一点要特别加以留意。 4最大任务频率fM：此值由PN结的结电容大小决议。假设二极管的任务频率超越该值，那么二极

23、管的单导游电性能将变得较差。4. 二极管的运用举例UD=0UD=正导游通时相当一个闭合的开关反向阻断时相当一个翻开的开关(1)二极管的开关作用(2)二极管的整流作用 将交流电变成一方向脉动直流电的过程称为整流。利用二极管的单导游电性能就可获得各种方式的整流电路。二极管半波整流电路二极管全波整流电路桥式整流电路简化图B220VRLDIN4001B220VRLD1D2二极管桥式整流电路D4B220VRLD1D2D3B220VRL(3)二极管的限幅作用DuS10K IN4148u0iD 图示为一限幅电路。电源uS是一个周期性的矩形脉冲，高电平幅值为+5V，低电平幅值为-5V。试分析电路的输出电压为多

24、少。uS+5V-5Vt0当输入电压ui=5V时，二极管反偏截止，此时电路可视为开路，输出电压u0=0V； 当输入电压ui= +5V时，二极管正偏导通，导通时二极管管压降近似为零，故输出电压u0+5V。 显然输出电压u0限幅在0+5V之间。u0半导体二极半导体二极管任务在击管任务在击穿区，能否穿区，能否一定被损坏一定被损坏？为什么？为什么？ 何谓死区电压何谓死区电压？硅管和锗管？硅管和锗管死区电压的典死区电压的典型值各为多少型值各为多少？为何会出现？为何会出现死区电压？死区电压？ 把一个把一个1.5V1.5V的干电池直接的干电池直接正向联接到二极管的两端，正向联接到二极管的两端， 会出现什么问题

25、？会出现什么问题？ 二极管的伏安特性曲线上二极管的伏安特性曲线上分为几个区？能否阐明二分为几个区？能否阐明二极管任务在各个区时的电极管任务在各个区时的电 压、电流情况？压、电流情况？ 为什么二极为什么二极管的反向电管的反向电流很小且具流很小且具有饱和性？有饱和性？当环境温度当环境温度升高时又会升高时又会明显增大明显增大 ？I(mA)40302010 0-5-10-15-20 (A) 0.4 0.812 8 4U(V) 稳压二极管的反向电压几乎不随反向电流的变化而变化、这就是稳压二极管的显著特性。D 稳压二极管是一种特殊的面接触型二极管，其反向击穿可逆。正向特性与普正向特性与普通二极管类似通二极

26、管类似反向反向IZUZ1.3 特殊二极管特殊二极管1. 稳压二极管实物图图符号及文字符号 显然稳压管的伏安特性曲线比普通二极管的更加峻峭。USDZ运用稳压二极管时应该留意的事项(1)稳压二极管正负极的判别DZ(2)稳压二极管运用时，应反向接入电路UZ(3)稳压管应接入限流电阻(4)电源电压应高于稳压二极管的稳压值ZSUU (5)稳压管都是硅管。其稳定电压UZ最低为3V，高的可达 300V，稳压二极管在任务时的正向压降约为0.6V。 二极管的反向击穿特性：当外加反向电压超越击穿电压时，经过二极管的电流会急剧添加。 击穿并不意味着管子一定要损坏，假设我们采取适当的措施限制经过管子的电流，就能保证管

27、子不因过热而烧坏。如稳压管稳压电路中普通都要加限流电阻R，使稳压管电流任务在Izmax和Izmix的范围内。 在反向击穿形状下，让经过管子的电流在一定范围内变化，这时管子两端电压变化很小，稳压二极管就是利用这一点到达“稳压效果的。稳压管正常任务是在反向击穿区。 发光二极管是一种能把电能直接转换成光能的固体发光元件。发光二极管和普通二极管一样，管芯由PN构呵斥，具有单导游电性。实物图图符号和文字符号D 单个发光二极管常作为电子设备通断指示灯或快速光源及光电耦合器中的发光元件等。发光二极管普通运用砷化镓、磷化镓等资料制成。现有的发光二极管能发出红黄绿等颜色的光。 发光管正常任务时应正向偏置，因发光

28、管属于功率型器件，因此死区电压较普通二极管高，其正偏任务电压至少要在1.3V以上。 发光管常用来作为数字电路的数码及图形显示的七段式或阵列器件。2. 发光二极管 光电二极管也称光敏二极管，是将光信号变成电信号的半导体器件，其中心部分也是一个PN结。光电二极管PN结的结面积较小、结深很浅，普通小于一个微米。D 光电二极管的正常任务形状是反向偏置。在反向电压下，无光照时，反向电流很小，称为暗电流；有光照射时，携带能量的光子进入PN结，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分价电子挣脱共价键的束缚，产生电子空穴对，称光生载流子。光生载流子在反向电压作用下构成反向光电流，其强度与光照强度成正比。3. 光电

29、二极管 光电二极管也称光敏二极管，同样具有单导游电性，光电管管壳上有一个能射入光线的“窗口，这个窗口用有机玻璃透镜进展封锁，入射光经过透镜正好射在管芯上。实物图图符号和文字符号1.利用稳压利用稳压管或普通管或普通二极管的二极管的正向压降正向压降，能否也，能否也可以稳压可以稳压？2. 现有两只稳压管，它们的稳定电压分别为6V和8V，正导游通电压为0.7V。试问：(1)假设将它们串联相接，可得到几种稳压值？各为多少？(2)假设将它们并联相接，又可得到几种稳压值？各为多少？3.在右图所示电路中，发光二极管导通电压UD1.5V，正向电流在515mA时才干正常任务。试问图中开关S在什么位置时发光二极管才

30、干发光？R的取值范围又是多少？ 1.4 双极型三极管双极型三极管 三极管是组成各种电子电路的中心器件。三极管的产生使PN结的运用发生了质的飞跃。1. 双极型三极管的根本构造和类型 双极型晶体管分有NPN型和PNP型，虽然它们外形各异，种类繁多，但它们的共同特征一样：都有三个分区、两个PN结和三个向外引出的电极：发射极发射极e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集电极集电极c基极基极b 根据制造工艺和资料的不同，三极管分有双极型和单极型两种类型。假设三极管内部的自在电子载流子和空穴载流子同时参与导电，就是所谓的双极型。假设只需一种载流子参与导电，即为单极型。NPN型三极管图符

31、号型三极管图符号大功率低频三极管小功率高频三极管中功率低频三极管 目前国内消费的双极型硅晶体管多为NPN型(3D系列)，锗晶体管多为PNP型(3A系列)，按频率高低有高频管、低频管之别；根据功率大小可分为大、中、小功率管。 PNP型三极管图符号型三极管图符号2. 双极型三极管的电流放大作用晶体管实现电流放大作用的内部构造条件(1)发射区掺杂浓度很高，以便有足够的载流子供“发射。(2)为减少载流子在基区的复合机会，基区做得很薄，普通为几个微米，且掺杂浓度极低。(3)集电区体积较大，且为了顺利搜集边缘载流子，掺杂浓度界于发射极和基极之间。 可见，双极型三极管并非是两个PN 结的简单组合，而是利用一

32、定的掺杂工艺制造而成。因此，绝不能用两个二极管来替代，运用时也决不允许把发射极和集电极接反。晶体管实现电流放大作用的外部条件UBBRB(1)发射结必需“正向偏置，以利于发射区电子的分散，分散电流即发射极电流ie，分散电子的少数与基区空穴复合，形成基极电流ib，多数继续向集电结边缘分散。UCCRC(2)集电结必需“反向偏置，以利于搜集分散到集电结边缘的多数分散电子，搜集到集电区的电子构成集电极电流ic。IEICIB 整个过程中，发射区向基区发射的电子数等于基区复合掉的电子与集电区搜集的电子数之和，即： IE=IB+IC 由于发射结处正偏，发射区的多数载流子自在电子将不断分散到基区，并不断从电源补

33、充进电子，构成发射极电流IE。 由于基区很薄，且多数载流子浓度又很低，所以从发射极分散过来的电子只需很少一部分和基区的空穴相复合构成基极电流IB，剩下的绝大部分电子那么都分散到了集电结边缘。 集电结由于反偏，可将从发射区分散到基区并到达集电区边缘的电子拉入集电区，从而构成较大的集电极电流IC。只需符合三极管发射区高掺杂、基区掺杂浓度很低，集电区的掺杂浓度介于发射区和基区之间，且基区做得很薄的内部条件，再加上晶体管的发射结正偏、集电结反偏的外部条件，三极管就具有了放大电流的才干。 三极管的集电极电流IC稍小于IE，但远大于IB，IC与IB的比值在一定范围内根本坚持不变。特别是基极电流有微小的变化

34、时，集电极电流将发生较大的变化。例如，IB由40A添加到50A时，IC将从3.2mA增大到4mA，即：8010)4050(10)2 . 34(63BCII 显然，双极型三极管具有电流放大才干。式中的值称为三极管的电流放大倍数。不同型号、不同类型和用途的三极管，值的差别较大，大多数三极管的值通常在几十至几百的范围。 由此可得：微小的基极电流IB可以控制较大的集电极电流IC，故双极型三极管属于电流控制器件。 3. 双极型三极管的特性曲线 所谓特性曲线是指各极电压与电流之间的关系曲线，是三极管内部载流子运动的外部表现。从工程运用角度来看，外部特性更为重要。(1) 输入特性曲线以常用的共射极放大电路为

35、例阐明UCE=0VUBE /VIB /A0UCE =0VUBBUCCRC+RB令令UBB从从0开场开场添加添加IBIE=IBUBE令令UCC为为0UCE=0时的时的输入特性曲输入特性曲线线UCE为为0时时UCE =0.5VUCE=0VUBE /VIB /A0UBBUCCRC+RB令令UBB重新从重新从0开场开场添加添加IBICUBE增大增大UCC让让UCE=0.5VUCE =1VUCE=0.5VUCE=0.5V的特性曲线的特性曲线继续增继续增大大UCC让让UCE=1V令令UBB重新从重新从0开场开场添加添加UCE=1VUCE=1V的的特性曲线特性曲线 继续增大UCC使UCE=1V以上的多个值，

36、结果发现：之后的一切输入特性几乎都与UCE=1V的特性一样，曲线根本不再变化。 适用中三极管的UCE值普通都超越1V，所以其输入特性通常采用UCE=1V时的曲线。从特性曲线可看出，双极型三极管的输入特性与二极管的正向特性非常类似。UCE1V的特性曲的特性曲线线(2) 输出特性曲线先把先把IB调调到某一固到某一固定值坚持定值坚持不变。不变。 当IB不变时，输出回路中的电流IC与管子输出端电压UCE之间的关系曲线称为输出特性。然后调理然后调理UCC使使UCE从从0增大，察看毫安表中增大，察看毫安表中IC的的变化并记录下来。变化并记录下来。UCEUBBUCCRCRBICIBUBEmA AIE 根据记

37、录可给出IC随UCE变化的伏安特性曲线，此曲线就是晶体管的输出特性曲线。IBUCE / VIC /mA0UBBUCCRCRBICIBUBEmA AIE再调理再调理IB1至另一稍至另一稍小的固定小的固定值上坚持值上坚持不变。不变。依然调理依然调理UCC使使UCE从从0增增大，继续察看毫安表中大，继续察看毫安表中IC的变化并记录下来。的变化并记录下来。UCE 根据电压、电流的记录值可绘出另一条IC随UCE变化的伏安特性曲线，此曲线较前面的稍低些。UCE / VIC /mA0IBIB1IB2IB3IB=0 如此不断反复上述过程，我们即可得到不同基极电流IB对应相应IC、UCE数值的一组输出特性曲线。

38、输出曲线开场部分很输出曲线开场部分很陡，阐明陡，阐明IC随随UCE的的添加而急剧增大。添加而急剧增大。当当UCE增至一定数值时增至一定数值时(普通小于普通小于1V)，输出特性曲线变得平坦，阐明，输出特性曲线变得平坦，阐明IC根本上不再随根本上不再随UCE而变化。而变化。 当IB一定时，从发射区分散到基区的电子数大致一定。当UCE超越1V以后，这些电子的绝大部分被拉入集电区而构成集电极电流IC 。之后即使UCE继续增大，集电极电流IC也不会再有明显的添加，具有恒流特性。UCE / VIC /mA020 AIB=040 A60 AIB=100 A80 A43211.52.3 当IB增大时，相应IC

39、也增大，输出特性曲线上移， 且IC增大的幅度比对应IB大得多。这一点正是晶体管的电流放大作用。从输出特性曲线可求出三极管的电流放大系数。IB=40 A取恣意再两条特性曲线上的平坦段，读出其基极电流之差；再读出这两条曲线对应的集电极电流之差IC=1.3mA；IC于是我们可得到三极管的电流放大倍数： =IC/IB=1.30.04=32.5UCE / VIC /mA020 AIB=040 A60 AIB=100 A80 A43211.52.3输出特性曲线上普通可分为三个区：饱和区。当发射结饱和区。当发射结和集电结均为正向和集电结均为正向偏置时，三极管处偏置时，三极管处于饱和形状。此时于饱和形状。此时

40、集电极电流集电极电流IC与基与基极电流极电流IB之间不再之间不再成比例关系，成比例关系，IB的的变化对变化对IC的影响很的影响很小。小。截止区。当基极截止区。当基极电流电流IB等于等于0时，时，晶体管处于截止晶体管处于截止形状。实践上当形状。实践上当发射结电压处在发射结电压处在正向死区范围时正向死区范围时，晶体管就曾经，晶体管就曾经截止，为让其可截止，为让其可靠截止，常使靠截止，常使UBE小于和等于小于和等于零。零。 晶体管任务在放大形状时，发射结正偏，集电结反偏。在放大区，集电极电流与基极电流之间成倍的数量关系，即晶体管在放大区时具有电流放大作用。4. 双极型三极管的电流放大位数和极限参数(

41、1)电流放大倍数BCII(2)极限参数集电极最大允许电流ICMCMIUCE / VIC /mA0IB=043211.52.3反向击穿电压U(BR)CEOcebUCCU(BR ) CEO基极开路基极开路 指基极开路时集电极与发射极间的反向击穿电压。运用中假设超运用中假设超越此值越此值, ,晶体晶体管的集电结就管的集电结就会出现雪崩击会出现雪崩击穿。穿。值的大小反映了晶体值的大小反映了晶体管的电流放大才干。管的电流放大才干。ICICM时，晶体管不一定时，晶体管不一定烧损，但烧损，但值明显下降。值明显下降。集电极最大允许功耗PCMCMP晶体管上的功晶体管上的功耗超越耗超越PCM，管子将损坏。管子将损

42、坏。 晶体管的发射极和集电极是晶体管的发射极和集电极是不能互换运用的。由于发射区和不能互换运用的。由于发射区和集电区的掺杂质浓度差别较大，集电区的掺杂质浓度差别较大，假设把两个极互换运用，那么严假设把两个极互换运用，那么严重影响晶体管的电流放大才干，重影响晶体管的电流放大才干，甚至呵斥放大才干丧失。甚至呵斥放大才干丧失。晶体管的发射极晶体管的发射极和集电极能否互和集电极能否互换运用？为什么换运用？为什么? 晶体管在输出特性曲线的饱和区任务时，UCEUT、UDS0且较小时当UGS继续增大，UDS依然很小且不变时，ID随着UGS的增大而增大。此时增大UDS，导电沟道出现梯度，ID又将随着UDS的增

43、大而增大。直到UGD=UGSUDS=UT时，相当于UDS添加使漏极沟道缩减到导电沟道刚刚开启的情况，称为预夹断，ID根本饱和。 假设继续增大UDS，使UGDUT时，沟道夹断区延伸，ID到达最大且恒定，管子将从放大区跳出而进入饱和区。 沟道出现预夹断时任务在放大形状，放大区ID几乎与UDS的变化无关，只受UGS的控制。即MOS管是利用栅源电压UGS来控制漏极电流ID大小的一种电压控制器件。3. MOS管运用本卷须知(1) MOS管中, 有的产品将衬底引出，构成四个管脚。运用者可视电路需求进展衔接。P衬底接低电位，N衬底接高电位。但当源极电位很高或很低时 , 可将源极与衬底连在一同。(2)场效应管

44、的漏极与源极通常可以互换，且不会对伏安特性曲线产生明显影响。留意：大多产品出厂时已将源极与衬底连在一同了，这时源极与漏极就不能再进展对调运用。(3)MOS管不运用时 , 由于它的输入电阻非常高, 须将各电极短路 , 以免受外电场作用时使管子损坏。即MOS管在不运用时应防止栅极悬空，务必将各电极短接。(4)焊接MOS管时，电烙铁须有外接地线，用来屏蔽交流电场，以防止损坏管子。特别是焊接绝缘栅场效应管时，最好断电后再焊接。单极型晶体管和双极型晶体管的性能比较 1. 场效应管的源极场效应管的源极S、栅极、栅极G、漏极、漏极D分别对应于双极型晶体管的发射极分别对应于双极型晶体管的发射极e、基极基极b、

45、集电极、集电极c，它们的作用类似。，它们的作用类似。 2. 场效应管是电压控制电流器件，场效应管栅极根本上不取电流，而双场效应管是电压控制电流器件，场效应管栅极根本上不取电流，而双极型晶体管任务时基极总要取一定的电流。所以在只允许从信号源取极极型晶体管任务时基极总要取一定的电流。所以在只允许从信号源取极小量电流的情况下，应该选用场效应管；而在允许取一定量电流时，选小量电流的情况下，应该选用场效应管；而在允许取一定量电流时，选用双极型晶体管进展放大可以得到比场效应管较高的电压放大倍数。用双极型晶体管进展放大可以得到比场效应管较高的电压放大倍数。3. 场效应管是多子导电，而双极型晶体管那么是既利用多子，又利用少场效应管是多子导电，而双极型晶体管那么是既利用多子，又利用少子。由于少子的浓度易受温度、辐射等外界条件的影响，因此场效应管子。由于少子的浓度易受温度、辐射等外界条件的影响，因此场效应管比晶体管的温度稳定性好、抗辐射才干强。在环境条件温度等变化比晶体管的温度稳定性好、抗辐射才干强。在环境条件温度等变化比较猛烈的情况下，选用场效应管比较适宜。比较猛烈的情况下，选用场效应管比较适宜。4. 场效应管的源极和衬底未连在一同时，源极和漏极可以互换运用，耗场效应管的源极和衬底未连在一同时