第一节二极管和三极管

1、电子技术电子技术 潞矿二中 刘兆鹏什么是电子技术？n电子技术是根据电子学的原理，运用电电子技术是根据电子学的原理，运用电子器件设计和制造某种特定功能的电路子器件设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的科学，包括信息电子以解决实际问题的科学，包括信息电子技术和技术和电力电子技术电力电子技术两大分支。信息电两大分支。信息电子技术包括子技术包括 Analog (模拟模拟) 电子技术和电子技术和 Digital (数字数字) 电子技术。电子技术是电子技术。电子技术是对电子信号进行处理的技术，处理的方对电子信号进行处理的技术，处理的方式主要有：信号的发生、放大、滤波、式主要有：信号的发生、放大、滤波

2、、转换。转换。电子技术基础n常用半导体二极管和三极管n基本放大电路n直流稳压电源n集成运算放大器n晶闸管整流电路n集成逻辑门电路n集成触发器二极管二极管 晶体二极管也称半导体二极管，它是在PN结上加相应的接触电极、引线和管壳封装而成的。电路符号如下：阳极 阴极二极管的分类n按使用的材料分：锗、硅n按用途分：普通、整流、检波、稳压等n按结构不同分：点接触型、面接触型和平面型。n点接触型二极管：适用于工作电流小、工作频率较高的场合。n面接触型二极管：适用于工作电流较大、工作频率较低的场合。n平面型二极管：适用与工作电流大、功率大、工作频率低的场合。二极管的伏安特性n二极管由一个PN结构成，主要特性

3、就是PN结的单向导电性，通常用它的伏安特性来表示。n二极管的伏安特性：I、U的关系曲线。 1、正向特性 2、反向特性 -60 -40 -20 0.4 0.8 U /V 40 30 20 10 I /mA 0 正向特性 反向特性 死区电压 特性曲线特性曲线n 二极管外加正向电压较小时，外电场不足以克服内电场对多子扩散的阻力，PN结仍处于截止状态 。正向电压大于死区电压后，正向电流 随着正向电压增大迅速上升。通常死区电压硅管约为0.5V，锗管约为0.2V。 导通电压: 导通后二极管的正向压降变化不大，硅管约为0.60.8V（一般取0.7v），锗管约为0.10.3V（一般取0.2v）。温度上升，死区

4、电压和正向压降均相应降低。 正向特性反向特性 外加反向电压时， PN结处于截止状态，反向电流很小；反向电流有两个特点：一是随温度上升增长很快；二是反向电压在一定范围内，反向电流基本维持一定大小，与反向电压的数值几乎无关，因此称其为反向饱和电流。n反向电压增加到一定数值之后时，反向电流会突然增加，二极管失去单向导电性，这种现象称为击穿，产生击穿时的电压叫做反向击穿电压。二极管的参数n二极管的特性除用伏安特性曲线表示外，还可以用一些数据来说明，这些数据就是二极管的参数，在工程上必须根据二极管的参数，合理的选择和使用管子，才能充分发挥每个管子的作用。二极管的参数n最大整流电流IDM：二极管长期工作时

5、，允许通过的最大正向平均电流。n最高反向电压URM：是保证二极管不被击穿而给出的最高反向工作电压，通常是反向击穿电压的1/2或2/3。n最大反向电流IRM：二极管加最大反向电压时反向电流值。反向电流大，说明管子得到单向导电性能差，且受温度的影响大。补充n二极管的单向导电性是什么？nPN是如何实现单向导电性的？(了解)n二极管两端加正向电压处于低阻导通状态，可近似为导线；加反向电压时反向电流很小，处于高阻截止状态，可近似为开路。二极管的单向导电性PN结是如何实现单向导电性的?空空间间电电荷荷区区变变窄窄 R 内内电电场场 外外电电场场 P N I正正向向 US E R 内电场 外电场 空间电荷区

6、变宽 P N IR 稳压管n稳压管实质上也是一个半导体二极管，因为具有稳压作用，称为稳压管。n电路符号如下:阳极 阴极稳压管特性曲线I/mA40302010-5-10-15-20 （A）正向0 0.4 0.812 8 4反向UZIZU/V反向特性n当反向电压加到某一数值时，反向电流剧增，管子进入反向击穿区。图中UZ稳压管的稳定电压值。n由图可见，稳压管特性和普通二极管类似，但其反向击穿是可逆的，不会发生“热击穿”，而且其反向击穿后的特性曲线比较陡直，即反向电压基本不随反向电流变化而变化，这就是稳压二极管的稳压特性。稳压二极管主要参数n稳定电压UZ：是指在稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工

7、作电压。n动态电阻rZ:是指稳压管在正常工作范围内，管子两端电压UZ变化量与电流变化量 IZ的比值。动态电阻越小，反映稳压管的击穿特性越陡。（越小越好）n最大稳定工作电流IZmax和最小稳定工作电流IZmin，这是稳压管正常工作时的电流范围。使用稳压管注意以下三点：n1、工程上使用的稳压二极管无一例外都是硅管。n2、连接电路时应使稳压管承受反向电压。n3、稳压管需串如一只电阻，该电阻的作用是：一是起限流作用，以保护稳压管；其次，当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上压降的变化，取出误差信号，以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。三极管n半导体三极管又称晶体管，是最 重要的一种半导体器件。

8、三极管的基本结构 由两块由两块N型半导体中间夹着一块型半导体中间夹着一块P型半型半导体的管子称为导体的管子称为NPN管。还有一种与它成管。还有一种与它成对偶形式的，即两块对偶形式的，即两块P型半导体中间夹着一型半导体中间夹着一块块N型半导体的管子，称为型半导体的管子，称为PNP管。管。 晶体管制造工艺上的特点是：晶体管制造工艺上的特点是：，以有效地发射载流子；，以有效地发射载流子；这样的结构才能这样的结构才能保证晶体管具有保证晶体管具有电流放大作用电流放大作用。三极管的电流分配和放大原理nNPN型共发射极放大实验电路图6-11n晶体管实现电流放大作用的外部条件是发射结正偏，集电结反偏。n电流分

9、配关系：IE=IB+IC IEICIBn电流放大关系：基极电流较小的变化可以引起集电极电流较大的变化。也就是说基极电流对集电极电流具有小量控制大量的作用，这就是晶体管的电流放大作用（实质是控制作用）。晶体管伏安特性曲线 输入特性曲线是指当集电极-发射极电压 uCE为常数时，输入电路中基极电流iB与基极-发射极电压uBE之间的关系曲线。死区时间n晶体管的输入特性与二极管的正向特性相似。也有一个死区时间，在死区内，uBE虽然大于0，但iB几乎0，当uBE大于死区电压后， iB才会随着uBE的增加而明显的增加。 死区电压 发射结导通压降n硅管 0.5V 0.60.7Vn锗管 0.2V 0.20.3V

10、硅管与锗管的比较输出特性曲线 输出特性是指当基极电流为常数时，集电极电流与集电极-发射极电压之间的关系曲线。输出特性n给定一个基极电流，就对应一条曲线，所以输出特性曲线是个曲线族，如图所示，它大致分三个区域：放大区：输出特性曲线近似于水平部分是放大区。在此区域内iC 和iB成正比关系。发射结正向偏置，集电结反向偏置时晶体管工作在放大区域。输出特性截止区：曲线以下的区域称为截止区。 iB=0时，iC=ICEO，对NPN型硅管而言，uBE0.5时，即已开始截止，但是为了可靠截止，常使uBE0.因此，截止区的外部条件是发射结和集电结都反向偏置。饱和区：当uCEuBE时，集电结处于正向偏置，晶体管工作

11、于饱和状态。在饱和区， iB 的变化对iC的影响较小，两者不成正比关系。 对比放大区 截止区饱和区发射结正偏反偏正偏集电结反偏反偏正偏三极管的主要技术参数n直流电流放大系数n交流电流放大系数n穿透电流n集电极最大允许电流n反向击穿电压n集电极最大允许功率损耗场效应管 单极型三极管只有一种载流子（多数载流子）参与导电而命名之。单极型三极管又是利用电场控制半导体中载流子运动的一种有源器件，因此又称之为场效应管。目前场效应管应用得最多的是以二氧化硅作为绝缘介质的金属氧化物半导体绝缘栅型场效应管，这种场效应管简称为CMOS管。 单极型晶体管，与双极型三极管相比，它具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、功耗小、制造工艺简单和便于集成化等