二极管三极管

1、半导体的导电特性半导体的导电特性 杂质半导体杂质半导体 PN 结及其单向导电性结及其单向导电性 半导体二极管与双极型晶体管 半导体二极管半导体二极管 双极型晶体管双极型晶体管半导体概念半导体概念依照导电性能，可以把媒质分为依照导电性能，可以把媒质分为导体、导体、绝缘体绝缘体和和半导体半导体。 导体导体有良好的导电能力，铜、铝等金属材料；有良好的导电能力，铜、铝等金属材料； 绝缘体绝缘体基本上不能导电，玻璃、陶瓷等材料；基本上不能导电，玻璃、陶瓷等材料； 半导体半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，的导电性能介于导体和绝缘体之间，硅硅(Si)(Si)、锗、锗(Ge)(Ge)、砷化镓、砷化镓(Ga

2、As)(GaAs)等材料。等材料。半导体的导电能力会半导体的导电能力会随随温度、光照温度、光照的变化或因的变化或因掺入某些掺入某些杂质杂质而发生显著而发生显著变化。变化。铜导线铜导线(左上左上)、玻璃绝缘体、玻璃绝缘体(左下左下)和硅晶体和硅晶体(上上)半导体器件半导体器件具有体积小、重具有体积小、重量轻、使用寿命长、耗电少等特量轻、使用寿命长、耗电少等特点，是组成各种电子电路的核心点，是组成各种电子电路的核心器件，在当今的电子技术中占有器件，在当今的电子技术中占有主导地位。主导地位。 GaAs-AlGaAs 谐振腔发光二极管谐振腔发光二极管Ge二极管二极管Si二极管二极管 光敏电阻是一种特殊

3、的光敏电阻是一种特殊的电阻电阻，它的电阻和光线的强弱有直接关系，它的电阻和光线的强弱有直接关系光强度增加，则电阻减小；光强度增加，则电阻减小；光强度减小，则电阻增大。光强度减小，则电阻增大。通常应用于光控电路，如路灯照明、警报器、楼梯灯通常应用于光控电路，如路灯照明、警报器、楼梯灯本征半导体本征半导体一、一、半导体半导体 指纯单晶，理想化的。指纯单晶，理想化的。 现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。层电子（价电子）都是四个。结构：结构： GeSi硅和锗的共价键结构硅和锗的共价键结构共价键共共价键共用电子对

4、用电子对+4+4+4+4+4+4表示除表示除去价电子去价电子后的原子后的原子共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子自由电子，因此本征半，因此本征半导体中的自由电子很少，导电能力很弱。导体中的自由电子很少，导电能力很弱。共价键共价键：共价键就是相邻两个原子中的价电子成为：共价键就是相邻两个原子中的价电子成为共用电子对共用电子对而形成的相互作用力。而形成的相互作用力。 辐射方法辐射方法 加热加热 本征半导体导电性能本征半导体导电性能比金属导体比金属导体差差很多

5、。很多。但它具有热敏但它具有热敏、 光光敏的特性敏的特性。 如何导电？如何导电？ 强能量的量子撞击共价键强能量的量子撞击共价键? 光照是一般采用的方法。光照是一般采用的方法。 分子振动分子振动 破坏结构破坏结构电子掉下来，引起自由电电子掉下来，引起自由电子子空穴空穴1.4 电子器件 几个概念几个概念本征激发本征激发：当本征半导体的温度升高或受到光照时，当本征半导体的温度升高或受到光照时，某些共价键中的价电子某些共价键中的价电子从外界获得能量从外界获得能量而挣脱共价而挣脱共价键的束缚，键的束缚，离开原子而成为离开原子而成为自由电子自由电子的同时，在共价键中会留的同时，在共价键中会留下数量相同的空

6、位子下数量相同的空位子空穴空穴。这种现象称为这种现象称为本征激发本征激发。本征激发形成本征激发形成: : 电子电子( (负电荷负电荷) )- -空穴（空穴（带正电带正电）杂质半导体：杂质半导体：掺杂后的半导体掺杂后的半导体，包括，包括N N型半导体和型半导体和P P型半导体。型半导体。N N型半导体型半导体：在本征半导体中掺入：在本征半导体中掺入五价元素五价元素( (磷、砷、锑磷、砷、锑) )等，每个等，每个杂质原子提供杂质原子提供一个自由电子，从而大量增加自由一个自由电子，从而大量增加自由电子数量。电子数量。N N型型半导体中半导体中自由电子浓度远大于空自由电子浓度远大于空穴浓度穴浓度，为多

7、数载流子，为多数载流子( (多子多子) )，空穴，空穴为少数载流子为少数载流子( (少子少子) )。+4+4+4+4+5+4+4+4+4自由电子自由电子 杂质半导体杂质半导体P P型半导体型半导体：在本征半导体中掺入：在本征半导体中掺入三价元素三价元素( (硼、铝、铟硼、铝、铟) )等，等，每个杂质原子每个杂质原子( (受主原子受主原子) )提供一个空穴，从而大量增加空提供一个空穴，从而大量增加空穴数量。穴数量。P P型型半导体中半导体中空穴浓度远大于自由电子浓度空穴浓度远大于自由电子浓度，为多数载流子为多数载流子( (多子多子) )，自由电子为少数载流子自由电子为少数载流子( (少子少子)

8、)。+4+4+4+4+3+4+4+4+4空穴空穴杂质半导体杂质半导体杂质半导体的记忆及示意表示法：杂质半导体的记忆及示意表示法：P 型半导体型半导体+N 型半导体型半导体杂质杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。但由于数型半导体多子和少子的移动都能形成电流。但由于数量的关系，起导电作用的主要是量的关系，起导电作用的主要是多子多子。近似认为近似认为多子与杂多子与杂质浓度相等。质浓度相等。结论结论u 不论不论P P型或型或N N型半导体，掺杂越多，掺杂浓度越大，多子型半导体，掺杂越多，掺杂浓度越大，多子数目就越多，多子浓度就越大，少子数目越少，其浓度也数目就越多，多子浓度就越大，少子数目越少，

9、其浓度也小。小。u 掺杂后，多子浓度都将远大于少子浓度，且即使是少量掺杂后，多子浓度都将远大于少子浓度，且即使是少量掺杂，载流子都会有掺杂，载流子都会有几个数量级的增加几个数量级的增加，表明其导电能力，表明其导电能力显著增大显著增大。几十万到几百万倍。几十万到几百万倍u 在杂质半导体中，在杂质半导体中，多子浓度多子浓度近似等于掺杂浓度，其值与近似等于掺杂浓度，其值与温度几乎无关，而温度几乎无关，而少子浓度少子浓度也将随温度升高而显著增大。也将随温度升高而显著增大。小结小结 1 1、半导体半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间。的导电能力介于导体与绝缘体之间。 2 2、在一定温度下，本征半导体因、

10、在一定温度下，本征半导体因本征激发本征激发而产生自由电子而产生自由电子和空穴对，故其有一定的导电能力。和空穴对，故其有一定的导电能力。 3 3、本征半导体本征半导体的导电能力主要由温度决定；的导电能力主要由温度决定；杂质半导体杂质半导体的的导电能力主要由所掺杂质的浓度决定。导电能力主要由所掺杂质的浓度决定。 4 4、P P型半导体型半导体中空穴是多子，自由电子是少子。中空穴是多子，自由电子是少子。N N型半导型半导体体中自由电子是多子，空穴是少子。中自由电子是多子，空穴是少子。将一块半导体的一侧参杂成将一块半导体的一侧参杂成P P型半导体，另一侧参杂成型半导体，另一侧参杂成N N型半型半导体，

11、那么在中间交界处形成一个导体，那么在中间交界处形成一个PNPN结结。 19481948年，年，威廉威廉萧克利萧克利的论文的论文“半导体中的半导体中的P-NP-N结和结和P-NP-N结型结型晶体管的理论晶体管的理论”发表于贝尔实验室内部刊物。发表于贝尔实验室内部刊物。根据根据PNPN结的结的材料、掺杂分布、材料、掺杂分布、 几何结构和偏置条件几何结构和偏置条件的不同，的不同，可以制造多种功能的晶体二极管。可以制造多种功能的晶体二极管。整流二极管、检波二极管和开关二极管；稳压二极管和雪崩二整流二极管、检波二极管和开关二极管；稳压二极管和雪崩二极管；激光二极管与半导体发光二极管；光电探测器；太阳电极

12、管；激光二极管与半导体发光二极管；光电探测器；太阳电池。双极型晶体管和场效应晶体管，池。双极型晶体管和场效应晶体管，是现代电子技术的基础。是现代电子技术的基础。PNPN结结PN结的形成结的形成 在一块晶体两边分别形成在一块晶体两边分别形成P P型型( (硼硼) )和和N N型型半导半导 体体( (磷磷) )。 由于由于P P区有大量空穴区有大量空穴( (浓度大浓度大) )，而，而N N区的空穴极少区的空穴极少( (浓度小浓度小) )，因，因此空穴要从浓度大的此空穴要从浓度大的P P区向浓度小的区向浓度小的N N区区扩散扩散。 N N区电子区电子也类似反向运动也类似反向运动PN自由电自由电子子空

13、穴空穴扩散扩散 扩散扩散空间电荷区空间电荷区P区区N区区内电场内电场多数载流子将多数载流子将扩散扩散形成形成耗尽层耗尽层；耗尽了载流子的交界处留耗尽了载流子的交界处留下下不可移动的离子不可移动的离子形成形成空空间电荷区；间电荷区；（内电场）（内电场）内电场内电场阻碍了阻碍了多子的多子的继续扩散。继续扩散。P区区N区区空间电荷区的内电场对空间电荷区的内电场对多数载流子多数载流子的的扩散运动扩散运动起起阻挡作用。但对。但对少数载流子少数载流子（P P区的自由电子和区的自由电子和N N区的空穴区的空穴) )则则可推动它们越过空间电荷区，进入对方。少数载流子在可推动它们越过空间电荷区，进入对方。少数载

14、流子在内电场作用下有规则的运动称为内电场作用下有规则的运动称为漂移运动漂移运动。漂移漂移漂移漂移扩散与漂移扩散与漂移扩散和漂移的动态平衡扩散和漂移的动态平衡形成形成PNPN结结(1) (1) 在开始形成空间电荷区时，在开始形成空间电荷区时，多数载流子的扩散运多数载流子的扩散运动动占优势。在扩散运动进行过程中，空间电荷区逐占优势。在扩散运动进行过程中，空间电荷区逐渐加宽，渐加宽，内电场逐步加强内电场逐步加强。(2) (2) 内电场逐步加强，多数载流子的扩散运动逐渐减弱，内电场逐步加强，多数载流子的扩散运动逐渐减弱，而而少数载流子的漂移运动少数载流子的漂移运动则逐渐增强。则逐渐增强。(3)(3)最

15、后最后扩散运动和漂移运动扩散运动和漂移运动达到达到动态平衡动态平衡。达到平衡。达到平衡后空间电荷区的宽度基本上稳定下来，后空间电荷区的宽度基本上稳定下来，PNPN结就处于结就处于相对稳定的状态。相对稳定的状态。PNPN结的单向导电性结的单向导电性PNPN结外加电压情形结外加电压情形 在在PNPN结上加正向电压结上加正向电压，即外电源的正端接，即外电源的正端接P P区，负端区，负端接接N N区。外电场与内电场的方向相反，区。外电场与内电场的方向相反，因此扩散与漂因此扩散与漂移运动的平衡被破坏移运动的平衡被破坏。 外电场驱使外电场驱使P P区的空穴进入空间电荷区抵消一部分负区的空穴进入空间电荷区抵

16、消一部分负空间电荷，同时空间电荷，同时N N区的自由电子进入空间电荷区抵消区的自由电子进入空间电荷区抵消一部分正空间电荷。于是，一部分正空间电荷。于是，整个空间电荷区变窄整个空间电荷区变窄，电，电内电场被削弱，内电场被削弱，多数载流子的扩散运动增强多数载流子的扩散运动增强，形成较，形成较大的大的扩散电流扩散电流( (正向电流正向电流) )。 给给PNPN结加反向电压结加反向电压，即外电源的正端接即外电源的正端接N N区，负区，负端接端接P P区，则外电场与内电场方向一致，也区，则外电场与内电场方向一致，也破坏了扩破坏了扩散与漂移运动的平衡散与漂移运动的平衡。 外电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自

17、由电子移走，外电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走，使得空间电荷增加，空间电荷区变宽，内电场增强，使得空间电荷增加，空间电荷区变宽，内电场增强，使使多数载流子的扩散运动多数载流子的扩散运动难以进行。难以进行。 但另一方面，内电场的增强也加强了少数裁流于的但另一方面，内电场的增强也加强了少数裁流于的漂移运动漂移运动，在外电场的作用下，在外电场的作用下，N N区中的空穴越过区中的空穴越过PNPN结进入结进入P P区，区， P P区中的自由电子越过区中的自由电子越过PNPN结进入结进入N N区区，在电路中形成了，在电路中形成了反向电流反向电流。由于由于少数载流子数量很少少数载流子数量很少，因此

18、，因此反向电流不大反向电流不大，即，即PNPN结呈现的结呈现的反向电阻很高反向电阻很高。又因为少数载流子是由于又因为少数载流子是由于价电子价电子获得热能获得热能( (热激发热激发) )挣脱挣脱共价键的束缚而产生的，环境温度愈高，少数载流子的共价键的束缚而产生的，环境温度愈高，少数载流子的数目愈多。所以数目愈多。所以温度对反向电流的影响很大。温度对反向电流的影响很大。PNPN结结单向导电性单向导电性即在即在PNPN结上加结上加正向电压正向电压时，时，PNPN结电阻很低，结电阻很低，正向电流正向电流较大较大(PN(PN结处于结处于导通状态导通状态) )；加反向电压时，加反向电压时，PNPN结电阻结

19、电阻很高很高，反向电流很小，反向电流很小(PN(PN结处于结处于截止状态截止状态) )。PNPN结的反向击穿问题结的反向击穿问题 PN PN结结反向偏置反向偏置时，在一定的电压范围内，流过时，在一定的电压范围内，流过PNPN结的电流结的电流很小基本上可视为零值。但当电压超过某一数值时，反向电很小基本上可视为零值。但当电压超过某一数值时，反向电流会急剧增加，这种现象称为流会急剧增加，这种现象称为PNPN结结。 反向击穿发生在反向击穿发生在空间电荷区空间电荷区。 击穿的原因主要有两种：击穿的原因主要有两种：(1)雪崩击穿(2)齐纳击穿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

20、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 电子工程实际中，二极管应用得非常广泛，上图所示即为各类二极管的部分产品实物图。1. 二极管的基本结构和类型：结面积小，适用于 高频检波、脉冲电路及计算机中的开关元件。外壳触丝N型锗片正极引线负极引线N型锗型锗结面积大，适用于 低频整流器件。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 使用二极管时，必须注意极性不能接反，否则电路非但不能正常工作，还有毁坏管子和其他元件的

21、可能。二极管的伏安特性U(V)0.500.8-50-25I (mA)204060 (A)4020二极管具有二极管具有“单向导电性单向导电性” 二极管的伏安特性呈非线性，特性曲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：线上大致可分为四个区： 2 外加正向电压超过死区电压外加正向电压超过死区电压(硅管硅管0.5V，锗管，锗管0.1V)时，内电场时，内电场大大削弱，正向电流迅速增长，二极管进入大大削弱，正向电流迅速增长，二极管进入正向导通区正向导通区。死区正向导通区反向截止区 1 当外加正向电压很低时，正向电流很小，当外加正向电压很低时，正向电流很小，几乎为零。这一区域称之为几乎为零。这

22、一区域称之为死区死区。 4 外加反向电压超过反向击穿电压外加反向电压超过反向击穿电压UBR时，反向电流突然增大，时，反向电流突然增大，二极管失去单向导电性，进入二极管失去单向导电性，进入反向击穿区反向击穿区。反向击穿区3 反向截止区反向截止区内反向饱和电流很小，可近似视为零值内反向饱和电流很小，可近似视为零值。UI死区电压死区电压 硅管硅管0.6V,锗管锗管0.2V。导通压降导通压降: : 硅硅管管0.60.7V,锗锗管管0.20.3V。反向击穿反向击穿电压电压UBR PN结的伏安特性结的伏安特性 正向导通区和反向截止区U(V)0.500.8-50-25I (mA)204060 (A)4020

23、死区正向导通区反向截止区反向击穿区 当外加正向电压当外加正向电压大于大于死区电压时，二死区电压时，二极管导通，极管导通，电压再继续增加时，电流迅速增大，而电压再继续增加时，电流迅速增大，而二极管端电压却几乎不变二极管端电压却几乎不变，此时二极管，此时二极管端电压称为端电压称为正向导通电压正向导通电压。硅二极管的正向导通电压约为0.7V，锗二极管约为0.3V。 在二极管两端加反向电压时，将有很在二极管两端加反向电压时，将有很小的、由少子漂移运动形成的小的、由少子漂移运动形成的反向电流反向电流。 反向电流有反向电流有两个特点两个特点：一是它随：一是它随温度温度的上升增长很快，二是的上升增长很快，二

24、是在反向电压超过某一范围时，反向电流的在反向电压超过某一范围时，反向电流的大小基本恒定大小基本恒定。反向反向饱和电流饱和电流。二极管的主要参数 （1）最大整流电流最大整流电流IDM：指二极管长期运行时，允许通过：指二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。其大小由的最大正向平均电流。其大小由PN结的结的结面积结面积和和外界散热外界散热条件决定。条件决定。 （2）最高反向工作电压最高反向工作电压URM：指二极管长期安全运行时所：指二极管长期安全运行时所能承受的最大反向电压值。一般取能承受的最大反向电压值。一般取击穿电压的一半击穿电压的一半。 （3）反向电流反向电流IR：指二极管未击穿时的反向

25、电流。IR值越小，二极管的单向导电性越好。反向电流随温度的变化而变化较大。 （4）最大工作频率最大工作频率fM：此值由PN结的结电容大小决定。若二极管的工作频率超过该值，则二极管的单向导电性将变差。二极管的应用二极管的应用-整流整流作用作用 将交流电变成单方向脉动直流电的过程称为将交流电变成单方向脉动直流电的过程称为整流整流。利用。利用二极管的单向导电性能就可获得各种形式的整流电路。二极管的单向导电性能就可获得各种形式的整流电路。二极管半波整流电路二极管全波整流电路B220VRLDIN4001B220VRLD1D2二极管桥式整流电路D4B220VRLD1D2D3二极管的应用二极管的应用-限幅限

26、幅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。u01.4 电子器件 1.4.5 双极性晶体管双极型晶体管是由三层杂质双极型晶体管是由三层杂质半导体构成的器件。它有三个电半导体构成的器件。它有三个电极，所以又称为半导体三极管、极，所以又称为半导体三极管、晶体

27、三极管等，以后我们统称为晶体三极管等，以后我们统称为晶体管。晶体管。2907A PNP双双极性晶体管极性晶体管 大功率达林顿晶体管大功率达林顿晶体管100 GHz 铟磷铟磷/钐铟砷异质结双极钐铟砷异质结双极性晶体管的电子扫描显微图片性晶体管的电子扫描显微图片1.4 电子器件 1.4.5 双极型晶体管-结构 晶体管的原理晶体管的原理结构如图结构如图21(a)所示。由图可见，所示。由图可见，组成晶体管的三组成晶体管的三层杂质半导体是层杂质半导体是N型型P型型N型型结构，所以称为结构，所以称为NPN管。管。 P 集电极集电极 基极基极 发射极发射极 集电结 发射结 发射区 集电区 ( a ) NPN

28、 c e b PNP c e b b 基区 e c ( b ) N 衬底 N 型外延 P N c e b SiO 2 绝缘层 集电结 基区 发射区 发射结 集电区 ( c ) N N 图图21晶体管的结构与符号晶体管的结构与符号 (a)NPN管的示意图；管的示意图；(b)电路符号；电路符号； (c)平面管结构剖面图平面管结构剖面图1.4 电子器件 1.4.5 双极型晶体管-工作原理 当晶体管处在发射当晶体管处在发射结正偏、集电结反偏的结正偏、集电结反偏的放大状态放大状态下，管内载流下，管内载流子的运动情况可用图子的运动情况可用图2-2说明。我们按传输顺说明。我们按传输顺序分以下序分以下几个过程

29、几个过程进行进行描述。描述。 图图22 晶体管内载流子的运动和各极电流晶体管内载流子的运动和各极电流c I C e I E N P N I B R C U CC U BB R B 15V b I BN I EN I CN 1.4 电子器件 1.4.5 双极型晶体管-工作原理一、发射区向基区一、发射区向基区注入电子注入电子 由于由于e结正偏，因而结两侧多子的扩散占优势，结正偏，因而结两侧多子的扩散占优势，这时发射区电子源源不断地越过这时发射区电子源源不断地越过e结注入到基区，形结注入到基区，形成电子注入电流成电子注入电流IEN。可以近似认为，发射极电流。可以近似认为，发射极电流IEIEN，其方向

30、与电子注入方向相反。，其方向与电子注入方向相反。 1.4 电子器件 1.4.5 双极型晶体管-工作原理二、电子在基区中二、电子在基区中边扩散边复合边扩散边复合 （1）注入基区的电子，它在注入基区的电子，它在e结处浓度最大，而在结处浓度最大，而在c结处浓度结处浓度最小最小(因因c结反偏，电子浓度近似为零结反偏，电子浓度近似为零)。因此，在基区中形成。因此，在基区中形成了电子的浓度差。在该浓度差作用下，注入基区的电子将继了电子的浓度差。在该浓度差作用下，注入基区的电子将继续向续向c结扩散。结扩散。（2）在扩散过程中，电子会与基区中的空穴相遇，使部分）在扩散过程中，电子会与基区中的空穴相遇，使部分电

31、子因电子因复合复合而失去。但由于基区很薄且空穴浓度又低，所以而失去。但由于基区很薄且空穴浓度又低，所以被复合的电子数极少，而绝大部分电子都能被复合的电子数极少，而绝大部分电子都能扩散扩散到到c结边沿。结边沿。（3）基区中与电子复合的空穴由）基区中与电子复合的空穴由基极电源基极电源提供，形成基区提供，形成基区复合电流复合电流IBN，它是，它是基极电流基极电流IB的主要部分。的主要部分。 1.4 电子器件 1.4.5 双极型晶体管-工作原理三、扩散到集电结的三、扩散到集电结的电子被集电区收集电子被集电区收集 由于集电结反偏，在结内形成了由于集电结反偏，在结内形成了较强的电场较强的电场，因，因而，使

32、而，使扩散到扩散到c结边沿的电子结边沿的电子在该电场作用下在该电场作用下漂移漂移到集到集电区，形成集电区的收集电流电区，形成集电区的收集电流ICN。该电流是构成集电。该电流是构成集电极电流极电流IC的主要部分。的主要部分。1.4 电子器件 1.4.5 双极型晶体管-工作原理 现在用图现在用图22来说来说明晶体管的明晶体管的放大作用放大作用。 内部载流子的运内部载流子的运动对应形成了发射极动对应形成了发射极电流、基极电流和集电流、基极电流和集电极电流。三者之间电极电流。三者之间的关系是的关系是 IE= IC+ IB 图图22 晶体管内载流子的运动和各极电流晶体管内载流子的运动和各极电流c I C

33、 e I E N P N I B R C U CC U BB R B 15V b I BN I EN I CN 1.4 电子器件 1.4.5 双极型晶体管-工作原理 由于晶体管制成后其由于晶体管制成后其内部尺寸和掺杂浓度是确内部尺寸和掺杂浓度是确定的，所以发射区所发射定的，所以发射区所发射的电子（的电子（IE）在基区复合）在基区复合的比例（的比例（IB）和被集电极）和被集电极收集的比例（收集的比例（IC）也是确）也是确定的，且定的，且IC接近于接近于 IE，而，而远远大于远远大于IB。 这样这样当当I IB B有微小变化有微小变化时会引起时会引起I IC C的较大变化。的较大变化。图图22 晶

34、体管内载流子的运动和各极电流晶体管内载流子的运动和各极电流c I C e I E N P N I B R C U CC U BB R B 15V b I BN I EP I EN I CN BCII1.4 电子器件 1.4.5 双极型晶体管-工作原理小结小结1. 1. 在晶体管中，不仅在晶体管中，不仅I IC C比比I IB B大很多；当大很多；当I IB B有微小变化有微小变化时还会引起时还会引起I IC C的较大变化的较大变化2. 2. 晶体管放大的晶体管放大的外部条件外部条件发射结必须正向偏置，集发射结必须正向偏置，集电结必须反向偏置电结必须反向偏置3. 3. 放大作用的放大作用的内部条

35、件内部条件基区很薄且掺杂浓度很低。基区很薄且掺杂浓度很低。1.4 电子器件 1.4.5 双极型晶体管-伏安特性 三极管的三极管的伏安特性伏安特性反映了三极管电反映了三极管电极之间电压和电流的关系。要正确使极之间电压和电流的关系。要正确使用三极管必须了解其用三极管必须了解其伏安特性伏安特性。 输入特性输入特性 输出特性输出特性1.4 电子器件 1.4.5 双极型晶体管-输入特性 三极管的输入特性三极管的输入特性是在三极管的集电极是在三极管的集电极与发射极之间加一定与发射极之间加一定电压，即：电压，即：U UCECE= =常数常数时，基极电流时，基极电流I IB B和基和基极与发射极之间的电极与发

36、射极之间的电压压U UBEBE之间的关系。之间的关系。AVmAVECRBIBUCEUBEICEB00.4200.8406080UBE(V)IB(A)UCE1V与二极管正向特性一致。与二极管正向特性一致。1.4 电子器件 1.4.5 双极型晶体管-输入特性放大状态时，硅放大状态时，硅NPNNPN管管U UBEBE=0.6-0.7V=0.6-0.7V；锗；锗PNPPNP管管U UBE BE = = -0.2- 0.2- -0.3V0.3V。硅管的死区电压为硅管的死区电压为0.6V0.6V，锗管，锗管的死区电压不超过的死区电压不超过0.2V0.2V。00.4200.8406080UBE(V)IB(A

37、)UCE1V1.4 电子器件 1.4.5 双极型晶体管-输出特性 输出特性曲线是指当输出特性曲线是指当基极电流基极电流I IB B为常数为常数时，时，输出电路输出电路( (集电极电路集电极电路) )中集电极电流中集电极电流I IC C与集与集- -射极电压射极电压U UCECE之间的关之间的关系曲线。系曲线。 在在不同的不同的I IB B下，可得下，可得到不同的曲线，即晶到不同的曲线，即晶体管的输出特性曲线体管的输出特性曲线是是一组曲线一组曲线( (见图见图) )。1.4 电子器件 1.4.5 双极型晶体管-输出特性 当当I IB B一定时，一定时，U UCECE超过超过约约1V1V以后就将形

38、成以后就将形成I IC C，当当U UCECE继续增加时，继续增加时， I IC C 的增加将不再明显。这的增加将不再明显。这是晶体管的是晶体管的恒流特性恒流特性。 当当I IB B增加时，相应的增加时，相应的I IC C也增加，曲线上移，也增加，曲线上移，而且而且I IC C比比I IB B 增加得更明增加得更明显。这是晶体管的显。这是晶体管的电流电流放大作用放大作用。通常将晶体管的输出特性曲线分为三个工作区：通常将晶体管的输出特性曲线分为三个工作区：1.4 电子器件 (1) (1) 放大区放大区特性曲线进于水平的区域。特性曲线进于水平的区域。在放大区，也称线性区。在放大区，也称线性区。BCII此时发射结正向偏置，集电此时发射结正向偏置，集电结反向偏置。结反向偏置。(2) (2) 截止区截止区I IB B=0=0曲线以下的区域。曲线以下的区域。 I IB B=0=0时，时，I IC C 近似于零。对于硅管近似于零。对于硅管当当U UBE BE 0.5V0.5V时即开始截止。时即开始截止。为了可靠截止常使为了可靠截止常使U UBEBE 0 0。 (3) (3) 饱和区饱和区当当U UCE CE U UBEBE时，集电结处于正向偏置，晶体管工作于饱和状时，