第1章半导体器件

1、 电子技术基础电子技术基础课程是一门技术基础课课程是一门技术基础课，其任务是学习电子，其任务是学习电子技术的基本理论、基本知识和基本技能，培养学生分析问题和解技术的基本理论、基本知识和基本技能，培养学生分析问题和解决问题的能力，是学习后续课程的基础。决问题的能力，是学习后续课程的基础。 电子技术应用非常广泛，电子技术应用非常广泛，在电力行业，电力系统自动化是系在电力行业，电力系统自动化是系统安全、稳定运行的保证。它包括两方面内容：电力系统自动装统安全、稳定运行的保证。它包括两方面内容：电力系统自动装置和电力系统调度自动化。电力系统自动装置包括备用电源和备置和电力系统调度自动化。电力系统自动装置

2、包括备用电源和备用设备的自动投入、输电线路自动重合闸、同步发电机自动并列、用设备的自动投入、输电线路自动重合闸、同步发电机自动并列、同步发电机励磁自动调节及强行励磁、自动低频减负荷、电力系同步发电机励磁自动调节及强行励磁、自动低频减负荷、电力系统频率和有功功率自动调节、故障录波装置、自动解列等。统频率和有功功率自动调节、故障录波装置、自动解列等。电子电子技术、计算机技术等学科的发展成就了电力系统自动化水平的提技术、计算机技术等学科的发展成就了电力系统自动化水平的提高。高。绪 论变电站的控制室变电站的控制室控制室内的自动控制和自动保护设备需要电子技术！控制室内的自动控制和自动保护设备需要电子技术

3、！变变电电站站综综合合自自动动化化系系统统设设备备电力系统的保护设备电力系统的保护设备 电子技术的应用举例：电力系统自动装置中的同电子技术的应用举例：电力系统自动装置中的同步发电机自动并列装置，用以保证同步发电机并列操步发电机自动并列装置，用以保证同步发电机并列操作的正确性和安全性，图作的正确性和安全性，图1-1是是ZZQ-5型自动准同型自动准同步装置框图，其中的各方框内部均由电子电路组成。步装置框图，其中的各方框内部均由电子电路组成。图图1-2 ZZQ-5中中鉴别频差方向的逻辑电路框图鉴别频差方向的逻辑电路框图图图1-3 ZZQ-5中的合闸部分中的合闸部分逻辑电路框图逻辑电路框图A/D式模拟

4、量输入通道框图式模拟量输入通道框图模拟输入中的采样保持器的基本电路模拟输入中的采样保持器的基本电路变电站综合自动化系统中变电站综合自动化系统中各子系统的典型硬件结构图各子系统的典型硬件结构图开关量采集电路中的中断申请电路开关量采集电路中的中断申请电路电动机转速自动检测装置原理框电动机转速自动检测装置原理框图图总之：电子技术在电力系统自动化中有着广泛的用途。总之：电子技术在电力系统自动化中有着广泛的用途。（1）抓住重点。）抓住重点。电子器件和电子电路种类繁多，而且新器件、新电电子器件和电子电路种类繁多，而且新器件、新电路不断地涌现，学习过程中必须抓住共性，把重点放在掌握基本概念、基本路不断地涌现

5、，学习过程中必须抓住共性，把重点放在掌握基本概念、基本的分析方法上面，对器件和电路，以功能特性和正确的使用方法为重点。各的分析方法上面，对器件和电路，以功能特性和正确的使用方法为重点。各章中有很多电子系统应用实例，目的是介绍该章知识在电力行业的应用，让章中有很多电子系统应用实例，目的是介绍该章知识在电力行业的应用，让学生明确学习的必要性，不一定弄懂整个系统工作情况。学生明确学习的必要性，不一定弄懂整个系统工作情况。（2）重视实践。）重视实践。电子技术是实践性很强的课程，注意通过对实用电电子技术是实践性很强的课程，注意通过对实用电路的组装、测试和调整，培养理论联系实际，解决工程实际问题的能力，提

6、路的组装、测试和调整，培养理论联系实际，解决工程实际问题的能力，提高职业技能。高职业技能。（3）主动学习，培养自学能力。）主动学习，培养自学能力。电子产品更新换代很快，需要自电子产品更新换代很快，需要自己不断地学习，所以注意培养自己的自学能力。己不断地学习，所以注意培养自己的自学能力。（4）归纳总结。）归纳总结。把已学的知识及时进行归纳总结，理清思路。把已学的知识及时进行归纳总结，理清思路。电子技术课程学习过程中请注意以下几点：电子技术课程学习过程中请注意以下几点：网络课程网址：网络课程网址：（重庆电力高等专科学校（重庆电力高等专科学校/ /课程学习中心课程学习中心/ /网网络课程库络课程库/

7、 /电子技术基础）电子技术基础）http:/ n=course=course1.1 半导体基础知识半导体基础知识1.2 半导体二极管半导体二极管进入进入1.3 晶体三极管晶体三极管进入进入1.4 绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管进入进入1.1.1 本征半导体本征半导体进入进入1.1.2 杂质半导体杂质半导体进入进入1.1.3 PN结及其导电性能结及其导电性能进入进入 自然界中的各种物质自然界中的各种物质, ,按导电能力可分为导体、绝缘按导电能力可分为导体、绝缘体、半导体。体、半导体。 本征半导体是纯净的半导体，典型的半导体有硅本征半导体是纯净的半导体，典型的半导体有硅Si和锗和锗Ge以及砷化镓以及

8、砷化镓GaAs等。等。 半导体之所以得到广泛的应用，是因为它特殊的导电性半导体之所以得到广泛的应用，是因为它特殊的导电性能：能：热敏性、光敏性和杂敏性热敏性、光敏性和杂敏性。1.1.1 1.1.1 本征半导体本征半导体1热敏性热敏性 当环境温度变化时导体、绝缘体电阻率的变化很小，而当环境温度变化时导体、绝缘体电阻率的变化很小，而半导体的半导体的电阻率会随温度的变化而显著地变化电阻率会随温度的变化而显著地变化。利用热敏性可利用热敏性可制成各种热敏电阻，常用于自动检测、自动控制电路中。制成各种热敏电阻，常用于自动检测、自动控制电路中。 3. 杂敏性杂敏性 在半导体材料中在半导体材料中掺入微量的某种

9、杂质元素，可以显著地改掺入微量的某种杂质元素，可以显著地改变其导电性能，变其导电性能，这是半导体最突出的特性。利用杂敏性可制成各这是半导体最突出的特性。利用杂敏性可制成各种不同性能、不同用途的半导体器件，例如二极管、三极管、场种不同性能、不同用途的半导体器件，例如二极管、三极管、场效应管等。效应管等。 2光敏性光敏性 光照的强弱会使半导体导电性能发生显著的变化。光照的强弱会使半导体导电性能发生显著的变化。利用光利用光敏性可制成光电二极管、光电三极管及光敏电阻等，用于自动敏性可制成光电二极管、光电三极管及光敏电阻等，用于自动检测、自动控制。检测、自动控制。 半导体具有半导体具有特殊的导电特性是由

10、其原子结构决定的特殊的导电特性是由其原子结构决定的。超链接：超链接：半导体的原子结构和共价键半导体的原子结构和共价键* 1.1.2 1.1.2 杂质半导体杂质半导体 在本征半导体中掺入微量的三价或五价元素作为杂质，可在本征半导体中掺入微量的三价或五价元素作为杂质，可使半导体的导电性能发生显著变化。掺入杂质的半导体称为使半导体的导电性能发生显著变化。掺入杂质的半导体称为杂杂质半导体质半导体。 1. N型半导体型半导体 在本征半导体硅（或锗）中掺入微量的在本征半导体硅（或锗）中掺入微量的3价元素（如硼、价元素（如硼、铟等），形成的杂质半导体称为铟等），形成的杂质半导体称为P型半导体。型半导体。 在

11、本征半导体硅（或锗）中掺入微量的在本征半导体硅（或锗）中掺入微量的5价元素（如磷、砷、价元素（如磷、砷、镓等），形成的杂质半导体称为镓等），形成的杂质半导体称为N型半导体。型半导体。 2. P型半导体型半导体*超链接：超链接：半导体的原子结构半导体的原子结构 一、一、PN结结进入进入 二、二、 PN结的单向导电性结的单向导电性进入进入一、 PN结结 在在P型和型和N型半导体结合的交界面会形成一个特殊的薄层，称型半导体结合的交界面会形成一个特殊的薄层，称其为其为PN结。结。PN结是构成多种半导体器件的基础。结是构成多种半导体器件的基础。PN结内部载流结内部载流子的运动决定了它特定的性质。子的运动

12、决定了它特定的性质。*动画动画PN结的形成结的形成 二、二、 PN结的单向导电性结的单向导电性 当外加电压使当外加电压使PN结中结中P区的电位高于区的电位高于N区的电位区的电位，称为加，称为加正正向电压向电压，简称简称正偏正偏；反之反之称为加称为加反向电压，反向电压，简称反偏简称反偏。 1. PN结加正向电压时导通结加正向电压时导通PN结加正向电压时的导电情况结加正向电压时的导电情况 较低的正向电阻较低的正向电阻 较大的正向电流较大的正向电流* *动画：动画：PNPN结正向导通结正向导通 2. PN 2. PN结加反向电压时截止结加反向电压时截止PN结加反向电压时的导电情况结加反向电压时的导电

13、情况* *动画：动画：PNPN结反向截止结反向截止 很高的反向电阻很高的反向电阻 很小的反向电流很小的反向电流 反偏时的电流反偏时的电流，称为，称为反向饱和电流反向饱和电流，反向电流几乎与所反向电流几乎与所加反向电压的大小无关，而加反向电压的大小无关，而受温度影响很大受温度影响很大。 总之：总之：PN结加正向电压时，正向电流较大且随外加结加正向电压时，正向电流较大且随外加电压的变化而变化，即正向导通；电压的变化而变化，即正向导通； PN结加反向电压时，电流很小（约等于结加反向电压时，电流很小（约等于0），），且几乎不随外加电压变化，即反向截止。且几乎不随外加电压变化，即反向截止。 由此可以得出

14、结论：由此可以得出结论：PN结具有单向导电特性结具有单向导电特性。三、三、 PN结两端有等效电容结两端有等效电容PN结表面有电荷积累，所以结表面有电荷积累，所以PN结有电容。结有电容。PN结是组成各种半导体器件的基础！结是组成各种半导体器件的基础！二极管组成的与门电路二极管组成的与门电路uouAR0D2D1+VCCFuB 二极管、三极管是最基本的半导体器件，下图是二极管组二极管、三极管是最基本的半导体器件，下图是二极管组成的与门电路，与门是各种自动化系统中常用的一种逻辑电成的与门电路，与门是各种自动化系统中常用的一种逻辑电路。路。1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管 1 1.2.1 2.1

15、 二极管的结构、符号和特点二极管的结构、符号和特点进入进入 1.2.2 1.2.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性进入进入实物图片实物图片1.2.3 1.2.3 二极管的主要参数二极管的主要参数进入进入 1.2.1 1.2.1 二极管的结构、符号和特点二极管的结构、符号和特点 在在PNPN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分管按结构分有有点接触型、面接触型和平面型点接触型、面接触型和平面型三大类。三大类。点接触型点接触型 二极管的结构示意图二极管的结构示意图 二二极极管管的的代代表表符符号号 k 阴阴极极 阳阳极极 a 半导体二极管图

16、片半导体二极管图片 安装电子仿真软件，可运行仿真程序后，照图安装电子仿真软件，可运行仿真程序后，照图连接电路，然后运行仿真，通过在测试中看到的实连接电路，然后运行仿真，通过在测试中看到的实验现象，知道二极管性能特点。验现象，知道二极管性能特点。仿真仿真 1.2.2 1.2.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性 1.2.2 1.2.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性一、二极管的伏安特性曲线一、二极管的伏安特性曲线 0 uV/V 0.2 0.4 0.6 0.8 10 20 30 40 5 10 15 20 10 20 30 40 iV/ A iV/mA 死区死区 Uth UBR 硅二极管硅二极管

17、2CP102CP10的的V V- -I I 特性特性 0 uV/V 0.2 0.4 0.6 20 40 60 5 10 15 20 10 20 30 40 iV/ A iV/mA Uth UBR 锗二极管锗二极管2AP152AP15的的V V- -I I 特性特性正向特性正向特性反向特性反向特性反向击穿特性反向击穿特性 外加正向电压较小时，外加正向电压较小时，PNPN结结仍处于截止状态仍处于截止状态 -死区死区。 0 D/V 0.2 0.4 0.6 20 40 60 5 10 15 20 10 20 30 40 iD/ A iD/mA Uth UBR 锗二极管锗二极管2AP152AP15的的V

18、 V- -I I 特性特性正向导通正向导通特性特性 正向电压大于死区电压后，正向电压大于死区电压后，正向电流正向电流 随着正向电压增大迅速随着正向电压增大迅速上升上升-正向导通正向导通。 通常正向导通电压变化通常正向导通电压变化范围很小，范围很小，常取硅管常取硅管0.7V，锗管锗管0.3V。 外加反向电压不超过击穿电压外加反向电压不超过击穿电压UBR时，时， 反向电流反向电流 很小（约等于很小（约等于0）-反向截止反向截止 反向电压大于击穿电压反向电压大于击穿电压UBR时，时，反向电流急剧增加反向电流急剧增加-反向击穿反向击穿反向击穿时电流在一定范围内变化，电压却变化很小反向击穿时电流在一定范

19、围内变化，电压却变化很小-稳压稳压。 0 D/V 0.2 0.4 0.6 20 40 60 5 10 15 20 10 20 30 40 iD/ A iD/mA Uth UBR 锗二极管锗二极管2AP152AP15的的V V- -I I 特性特性反向截止反向截止特性特性反向反向击穿击穿特性特性 总之：整体来看，二极管是非线性的，其分析方法常用图解总之：整体来看，二极管是非线性的，其分析方法常用图解法或近似计算法。近似计算法是工程中常用的一种方法，法或近似计算法。近似计算法是工程中常用的一种方法，分析二分析二极管电路的关键是先确定其工作状态。极管电路的关键是先确定其工作状态。 例例1-1 1-1

20、 电路如图电路如图1-61-6所示，设图中二极管为所示，设图中二极管为2AP8A2AP8A，试求各，试求各电路中二极管电路中二极管VDVD端压端压UVD、电阻的电压、电阻的电压UR和电流和电流I。 解：解：（1）通过半导体器件手册查得，通过半导体器件手册查得，2AP8A2AP8A是锗管，是锗管，允许允许的最大正向电流平均值为的最大正向电流平均值为35mA35mA，反向击穿电压，反向击穿电压20V20V（反向击穿时（反向击穿时稳定电流范围稳定电流范围200A200A至至800A800A），截止时反向电流约为），截止时反向电流约为0 0。图图1-6 例题例题1-1图图mAKVI35. 127 .

21、2AmAKVI5005 . 02010 图图(c)中，二极管是反向击穿状态，所以中，二极管是反向击穿状态，所以UVD= -20-20V，UR= - -（30+30+UVD）=-=-（30-2030-20）=-10=-10V，I未超过正向最大允许电流，管子能正常工作。未超过正向最大允许电流，管子能正常工作。（2）设电压极性和电流方向如图所示，则：）设电压极性和电流方向如图所示，则： 图图(a)中，二极管正向导通，所以取中，二极管正向导通，所以取UVD=0.3V，则，则UR=3-0.3UR=2.7V， 图图(b)中，二极管是反向截止状态，所以：中，二极管是反向截止状态，所以： 电流电流I0，UR0

22、，UVD -3V。I在稳定范围内，管子能正常工作。在稳定范围内，管子能正常工作。 1.2.3 二极管的主要参数二极管的主要参数(1) 最大整流电流最大整流电流IFM(2) 反向击穿电压反向击穿电压U(BR)和最大反向工作电压和最大反向工作电压URM(3) 反向电流反向电流I IR R(4) 正向压降正向压降UF(5) 极间电容极间电容CB(6) 最高工作频率最高工作频率fM图图1-10 万用表简易测试二极管示意图万用表简易测试二极管示意图1.2.4 二极管的简易测试二极管的简易测试1.2.5 二极管的用途二极管的用途 二极管常用作二极管常用作开关开关、检波、整流、限幅、检波、整流、限幅、稳压稳

23、压等等。等等。图图1-4 自锁控制中的开关控制电路自锁控制中的开关控制电路VD1起限幅作用，起限幅作用，使使AB间电压不间电压不超过超过0.7V。VD2当开关，为续当开关，为续流二极管。流二极管。VD3是稳压二极管。是稳压二极管。 应用举例：应用举例：二极管组成的单相桥式整流电路二极管组成的单相桥式整流电路应用举例：应用举例：把交流电变成直流电把交流电变成直流电特殊二极管特殊二极管（1）稳压二极管）稳压二极管（2）光电二极管和发光二极管）光电二极管和发光二极管光电二极管的结在反向偏置状态下运行，其反向电流随光照强度的增加而上升。光电二极管的结在反向偏置状态下运行，其反向电流随光照强度的增加而上

24、升。 发光二极管在正向导通时能发光。发光二极管在正向导通时能发光。 稳压管工作在反向稳压管工作在反向击穿区，起稳压作用。击穿区，起稳压作用。 在电路中应给稳压管在电路中应给稳压管串联一个阻值适当的限流串联一个阻值适当的限流电阻。电阻。 +VCCRcRaT+ +- -+ +- -uIuOAF三极管非门电路三极管非门电路Rb 三极管常作放大器件或开关，如下图是三极管组成三极管常作放大器件或开关，如下图是三极管组成的非门电路，非门是各种自动化系统中常用的一种逻的非门电路，非门是各种自动化系统中常用的一种逻辑电路。三极管在其中当开关使用。辑电路。三极管在其中当开关使用。1.3 1.3 晶体三极管晶体三

25、极管1.3.1 1.3.1 三极管的结构、符号和特点三极管的结构、符号和特点1.3 1.3 晶体三极管晶体三极管1.3.2 1.3.2 三极管的电流分配与放大三极管的电流分配与放大进入进入1.3.3 1.3.3 三极管共射极伏安特性曲线三极管共射极伏安特性曲线进入进入1.3.4 1.3.4 三极管的主要参数三极管的主要参数进入进入三极管外形三极管外形大功率三极管大功率三极管功率三极管功率三极管普通塑封三极管普通塑封三极管 基区基区 发射区发射区 集电区集电区NPN型型ecbPPNebcecbPNP型型1.3.1 1.3.1 三极管的结构、符号和特点三极管的结构、符号和特点NNP发射极发射极e基

26、极基极b集电极集电极c发射结发射结集电结集电结结构特点：结构特点：三个电极对应的区结构不同，所以三个电极不能调换使用。三个电极对应的区结构不同，所以三个电极不能调换使用。 基区很薄，且掺杂浓度很低；基区很薄，且掺杂浓度很低；发射区的掺杂浓度最高；发射区的掺杂浓度最高；集电区面积最大。集电区面积最大。三极管的分类：三极管的分类： 三极管的种类很多三极管的种类很多, ,按其结构类型分为按其结构类型分为NPNNPN管和管和PNPPNP管管; ;按其制作按其制作材料分为硅管和锗管材料分为硅管和锗管; ;按工作频率分为高频管和低频管按工作频率分为高频管和低频管; ;按功率大按功率大小分为大功率管和小功率

27、管小分为大功率管和小功率管; ;按封装形式分为塑封和金属封。按封装形式分为塑封和金属封。 三极管内有两种载流子三极管内有两种载流子(自由电子和空穴自由电子和空穴)参与导电，故称参与导电，故称为双极型三极管。为双极型三极管。1.3.2 1.3.2 三极管的电流分配与放大三极管的电流分配与放大 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过内部载流子的运动体现出来的。内部载流子的运动体现出来的。（1）内部条件内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度， 且基区很薄。且基区很薄。（2）外部条件外部条件：发射结正向偏置，集

28、电结反向偏置。发射结正向偏置，集电结反向偏置。实现放大的两个条件是：实现放大的两个条件是：一、三种基本连接方式一、三种基本连接方式 二二. . 三极管共射极放大电路的电流分配三极管共射极放大电路的电流分配IE=IB+ ICNPNNPN和和PNPPNP三极管共射放大电路的直流电源接法三极管共射放大电路的直流电源接法 由实验测得由实验测得IE=IC+IB 三极管的电流分配关系符合节点电流定律三极管的电流分配关系符合节点电流定律三极管内部三极管内部载流子运动载流子运动输入输入回路回路输出输出回路回路RCVCCiBIERB+ uBE +uCE VBBCEBiC+ + + 仿真仿真三、三极管的电流放大三

29、、三极管的电流放大 实验证明：实验证明：ICIB，即较小的输入回路电流（，即较小的输入回路电流（IB）使电路）使电路获得了较大的输出回路电流（获得了较大的输出回路电流（IC），说明三极管有），说明三极管有直流电流放直流电流放大作用大作用。 而而IE= =IC+ +IB，其中，其中ICIB，即基极电流较小的，即基极电流较小的变化能引起集电极电流较大的变化，说明三极管有变化能引起集电极电流较大的变化，说明三极管有交流电流放交流电流放大作用大作用。内部载流子的运动特点决定了三极管的放大特性。内部载流子的运动特点决定了三极管的放大特性。1.3.3 1.3.3 三极管共射极伏安特性三极管共射极伏安特性

30、iB=f(uBE) UCE=常数常数1. 输入特性曲线输入特性曲线iC共射极放大电路共射极放大电路输入特性输入特性VVmAA输入回路输入回路VCCRCiBIE RB+uBE +uCE VBBCEB+ +-仿真仿真死区死区正向导通区正向导通区1. 输入特性曲线输入特性曲线1.3.3 1.3.3 三极管共射极电路的特性曲线三极管共射极电路的特性曲线 三极管的输入特性曲线是非线性的，可分为死区和正向导通区，当三极管的输入特性曲线是非线性的，可分为死区和正向导通区，当管子正向导通时，发射结压降变化不大，对于硅管约为管子正向导通时，发射结压降变化不大，对于硅管约为0.60.8V，对于，对于锗管约为锗管约

31、为0.20.3V。工程上。工程上发射结导通时常取发射结导通时常取UBE为常数为常数：硅管：硅管UBE0.7V，锗管，锗管UBE0.2V。iC=f(uCE) IB=常数常数2. 2. 输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域: 放大区、截止区、饱和区。放大区、截止区、饱和区。1.3.3 1.3.3 三极管共射极电路的特性曲线三极管共射极电路的特性曲线三极管输出特性测试动画三极管输出特性测试动画输输出出回回路路RCIEiCVCCiBRB+uBE +uCE VBBCEB+ + + 仿真仿真截止区：截止区： 条件：条件： 发射结反偏，发射结反偏，集电结反偏。集电结反偏。三极

32、管输出特性测试三极管输出特性测试RCIEiCVCCiBRB+uBE + uCE VBBCEB+ + + +-uI 0.5VRbRcVccuO+-截止状态等效电路截止状态等效电路cbe 特点：特点：各极电流约等于各极电流约等于0，相当于开关相当于开关“关断关断”。由图知截止区：由图知截止区：IB=0即发射结反偏，所以即发射结反偏，所以 UBE0，而，而 UCE约几伏，约几伏， UCEUBE，即，即VCVB集电结反偏。集电结反偏。饱和区：饱和区： 条件：发射结正偏，集条件：发射结正偏，集电结正偏。电结正偏。RCIEiCVCCiBRB+uBE +uCE VBBCEB+ + + 特点：特点：uCE很小

33、很小，用饱和压降，用饱和压降UCES表示，小功率硅管表示，小功率硅管UCES0.3V0，此时，此时三极管相当三极管相当于开关于开关”闭合闭合”由图知饱和区：由图知饱和区：UCE很小约很小约0.3V，而基极，而基极电流说明发射结导通，即电流说明发射结导通，即UBE=0.7V， 所所以以 UCEUBE，即，即VCVBVE。特点：（特点：（1）iC=iB，具有电流放大作用具有电流放大作用；由图知放大区：由图知放大区：UCE约为几伏，发射结导通约为几伏，发射结导通（正偏）（正偏）UBE=0.7V， 所以所以 UCEUBE即即VCVB集电结反偏。集电结反偏。 三种状态的集电极电流比较：三种状态的集电极电

34、流比较：截止时电流最小（大约为截止时电流最小（大约为0）；）；饱和时电流最大。饱和时电流最大。 三种状态的集射间电压比较：三种状态的集射间电压比较：截止时截止时UCE最大最大（UCE约等于电源电压）；饱和时，；饱和时，UCE最小最小（大约为0）。 总之：三极管有总之：三极管有截止、放大、饱和截止、放大、饱和三种工作状态，工作三种工作状态，工作在放大区时作放大器件，工作于截止和饱和区则作开关。在放大区时作放大器件，工作于截止和饱和区则作开关。 三极管的用途：三极管的用途：三极管通常作为放大器件和电子开关，三极管通常作为放大器件和电子开关，在自动化设备中得到广泛的应用。在自动化设备中得到广泛的应用

35、。 例例1-2 1-2 如图如图1-181-18所示，电路中的三极管所示，电路中的三极管VT1工作在放大工作在放大状态，现不知其性质，用万用表测得电路中三个电极的电位状态，现不知其性质，用万用表测得电路中三个电极的电位分别是分别是V1=3.63.6V，V2=3 3V，V3=8 8V试判断三极管的电极和类型。试判断三极管的电极和类型。第三步第三步，因，因是集电极且电位最高，可知这是是集电极且电位最高，可知这是NPNNPN管（管（NPNNPN管管放大条件：放大条件：VCVBVE）；）；BEU 0.7V 0.7V或或0.3V0.3V，由此可判断出，由此可判断出、分别是基极或发射极，则分别是基极或发射

36、极，则一定是一定是集电极；集电极；解：解：第一步第一步，由于放大电路中的三极管由于放大电路中的三极管BEU=0.6V，说明，说明第二步第二步，此电路此电路该管是硅材料管；该管是硅材料管； 第四步第四步，根据根据NPN管放大条件可知，管放大条件可知，是基极，是基极，是发射极。是发射极。总之总之：、三端分别对应基极、发射极和集电极，三端分别对应基极、发射极和集电极，三极管是三极管是NPN硅管。硅管。 (1) (1)共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数b1.3.4 1.3.4 三极管的主要参数三极管的主要参数1. 电流放大系数电流放大系数 如图中如图中b点的点的 约约 等于等于b点对应的

37、点对应的IC与与Ib之比值之比值b UCE一定一定BCCBOBCEOCIIIIIIb(2) 共发射极交流电流放大系数共发射极交流电流放大系数b b BCIIbBCEOBCIIIIbbbb约为20-200BEBCiiii)1 (bb UCE一定一定1.3.4 1.3.4 三极管的主要参数三极管的主要参数+bce-uAIe=0VCCICBO+bce-VCCICEOuAICEO (2) 集电极发射极间的穿透电流集电极发射极间的穿透电流ICEO愈小愈好 ICEO=（1+ ）ICBO b(1) 集电极基极间反向饱和电流集电极基极间反向饱和电流ICBO 愈小愈好 2. 极间反向电流极间反向电流1.3.4

38、1.3.4 三极管的主要参数三极管的主要参数(1) 集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM Ic超过允许值后首先是超过允许值后首先是值急速下降值急速下降(2) 集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗PCM PC= ICUCE 功耗太大会烧坏管子功耗太大会烧坏管子 3. 极限参数极限参数1.3.4 1.3.4 三极管的主要参数三极管的主要参数 U(BR)CEO基极开路时集电极和发射基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。极间的击穿电压。 反向电压太大会击穿反向电压太大会击穿PN结结(3) 反向击穿电压反向击穿电压4. 4. 温度对三极管参数的影响温度对三极管参数的影响 温度升高，温度升

39、高，发射结导通所需电压发射结导通所需电压U UBEBE（thth）减小。减小。温度比室温度比室温升高温升高1 10 0C C则则U UBEBE（thth）约下降约下降2 22.5mV2.5mV。 （1 1）温度对反向电流的影响）温度对反向电流的影响 温度升高，反向电流增大。温度升高，反向电流增大。硅管温度比室温升高约硅管温度比室温升高约8 80 0C C反向电流增大一倍，锗管温度比室温升高约反向电流增大一倍，锗管温度比室温升高约12120 0C C反向电流增反向电流增大一倍。大一倍。（2 2）温度对）温度对值的影响值的影响（3 3）温度对）温度对U UBEBE（thth）的影响的影响 温度升高

40、，温度升高， 值减小。值减小。温度比室温升高温度比室温升高1 10 0C C则则约增约增加加1.0。 1.4 1.4 绝缘栅场效应管（绝缘栅场效应管（MOSMOS管）管）场效应管是单极型三极管，它只有一种载流子（多子）导场效应管是单极型三极管，它只有一种载流子（多子）导电，电，输入阻抗高输入阻抗高，温度稳定性好。，温度稳定性好。（耗尽型）（耗尽型）N沟道沟道P沟道沟道增强型增强型耗尽型耗尽型N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道FET场效应管场效应管JFET结型结型MOSFET绝缘栅型绝缘栅型(IGFET)分类：分类： 1.4.1 N 1.4.1 N沟道增强型绝缘栅场效应管沟道增强型绝缘栅场效应管结构与符号：结构与符号：漏极漏极DG栅极栅极S源极源极符号符号N N沟道增强型沟道增强型MOSMOS管结构管