电工学第14章半导体器件

1、下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出共价健共价健 Si Si Si Si价电子价电子下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出 Si Si Si Si价电子价电子这一现象称为本征激发。这一现象称为本征激发。空穴空穴自由电子自由电子下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一

2、页退出退出 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下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出 Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出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 扩散的结果使空扩散的结果使空间电荷区变宽。间电荷区变宽。空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结结 +形成空间电荷区形成空间电荷区下一页下一页章目录章目录返回返

3、回上一页上一页退出退出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+下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出+下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出 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，形成很小的，形成很小的反向电流。反向电流。IR+下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出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 ) 平面型平面型金属触丝金属触丝阳极引线阳极引线N 型

4、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 ) 面接触型面接触型图图 1 12 半导体二极管的结构和符号半导体二极管的结构和符号 阴极阴极阳极阳极( d ) 符号符号D下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出反向击穿反向击穿电压电压U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出定性分析：定性分析：判断二极管的工作

5、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，下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出例例1：D6V12V3k BAUAB+下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出例例2:mA43122D IBD16V12V3k AD2UAB+下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出V sin18itu t 下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出UZIZIZM UZ IZ_+UIO下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出ZZ ZIUr下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出晶体管的结构晶体管的结构(a)平

6、面型；平面型；(b)合金型合金型BEP型硅型硅N型硅型硅二氧化碳保护膜二氧化碳保护膜铟球铟球N型锗型锗N型硅型硅CBECPP P铟球铟球(a)(b)下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出(a)NNCEBPCETBIBIEIC(b)BECPPNETCBIBIEICCENNPBCEPPNB下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出EEBRBRC下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出晶体管电流放大的实验电路晶体管电流放大的实验电路 mA AVVmAICECIBIERB+UBE +UCE EBCEB3DG100下

7、一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出符合基尔霍夫定律符合基尔霍夫定律下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出+ UBE ICIEIB CT E B +UCE (a) NPN 型晶体管；型晶体管；+ UBE IBIEIC CT EB +UCE 电流方向和发射结与集电结的极性电流方向和发射结与集电结的极性(b) PNP 型晶体管型晶体管下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出BECNNPEBRBECIEIBEICEICBO下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出ICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOBCCBOBCBOCBECEII

8、IIIIII CEOBCBOBC)(1 IIIII BC CEO III ，有有忽忽略略下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出 即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能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。，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下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出共发射极电路共发射极电路输入回路输入回路输出回路输出回路mA AVVICECIBRB+UBE +UCE

9、EBCEB3DG100下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出常常数数 CE)(BEBUUfI3DG100晶体管的晶体管的输入特性曲线输入特性曲线O0.40.8IB/ AUBE/VUCE1V60402080下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出常常数数 B)(CECIUfI 共发射极电路共发射极电路ICEC=UCCIBRB+ UBE +UCE EBCEBIC/mAUCE/V100 A80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB =03DG100晶体管的输出特性曲线晶体管的输出特性曲线 在不同的在不同的 IB下，可得出不同的曲线，所

10、以晶体管下，可得出不同的曲线，所以晶体管的的输出特性曲线输出特性曲线是一组曲线。是一组曲线。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出常常数数 B)(CECIUfI 晶体管有三种工作状态，因而晶体管有三种工作状态，因而输出特性曲线输出特性曲线分为分为三个工作区三个工作区3DG100晶体管的输出特性曲线晶体管的输出特性曲线IC/mAUCE/V100 A80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB =0对对 NPN 型管型管而言而言, 应使应使 UBE 0, UBC UBE。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出IC/mAUCE/V10

11、0 A 80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB =0对对NPN型硅管，当型硅管，当UBE0.5V时时, 即已即已开始截止开始截止, 为使晶体为使晶体管可靠截止管可靠截止 , 常使常使 UBE 0。截止时截止时, 集集电结也处于反向偏电结也处于反向偏置置( (UBC 0),),此时此时, IC 0, UCE UCC 。IB = 0 的曲线以下的区域称为截止区。的曲线以下的区域称为截止区。IB = 0 时时, IC = ICEO( (很小很小) )。(ICEO下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出IC/mAUCE/V100 A 80A 60

12、 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB =0 IC UCC/RC 。 当当 UCE 0) )，晶体管工作于饱和状态。晶体管工作于饱和状态。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出晶体管三种工作状态的电压和电流晶体管三种工作状态的电压和电流(a)放大放大+ UBE 0 ICIB+UCE UBC 0+(b)截止截止IC 0 IB = 0+ UCE UCC UBC 0 IB+ UCE 0 UBC 0+CCCCRUI 当晶体管饱和时，当晶体管饱和时， UCE 0，发射极与集电极之间，发射极与集电极之间如同一个开关的接通，其间电阻很小；当晶体管截如同一个开关的

13、接通，其间电阻很小；当晶体管截止时，止时，IC 0 ，发射极与集电极之间如同一个开关的，发射极与集电极之间如同一个开关的断开，其间电阻很大，可见，断开，其间电阻很大，可见，晶体管除了有放大作晶体管除了有放大作用外，还有开关作用。用外，还有开关作用。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出 0 0.1 0.5 0.1 0.6 0.7 0.2 0.3 0.3 0.1 0.7 0.3硅管硅管( (NPN) )锗管锗管( (PNP) ) 可靠截止可靠截止开始截止开始截止 UBE/V UBE/VUCE/V UBE/V 截截 止止 放大放大 饱和饱和 工工 作作 状状 态态 管管 型型晶体管结电压的典型值晶体管结电压的典型值14.5.4 主要参数主要参数 表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。体管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出 BCII_ BCII 下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出53704051BC.II 400400605132BC .II 下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出