第6章 半导体二极管和晶体管

1、6.1 6.1 半导体基础知识半导体基础知识半导体半导体：导电能力介乎于导体和绝缘体之导电能力介乎于导体和绝缘体之 间的物质。间的物质。半导体特性半导体特性：热敏特性、光敏特性、掺杂特性热敏特性、光敏特性、掺杂特性共价健共价健 Si Si Si Si价电子价电子 Si Si Si Si价电子价电子本征激发：本征激发：空穴空穴自由电子自由电子2. 热激发与复合现象热激发与复合现象 由于受热或光照产生自由电子和空穴的现由于受热或光照产生自由电子和空穴的现象象-热激发热激发 温度一定时，本征半导体中的自由电子温度一定时，本征半导体中的自由电子空穴空穴对的数目基本不变。温度愈高，自由电子对的数目基本不

2、变。温度愈高，自由电子空穴对空穴对数目越多数目越多。 自由电子在运动中遇到空穴后，两者同时自由电子在运动中遇到空穴后，两者同时消失，称为消失，称为复合现象复合现象.l半导体有两种导电粒子（载流子）：半导体有两种导电粒子（载流子）：自由电子、空穴自由电子、空穴 在半导体中，同时存在着电子导电和空穴导电，在半导体中，同时存在着电子导电和空穴导电，这是半导体导电方式的最大特点，也是半导体和这是半导体导电方式的最大特点，也是半导体和金属在导电原理上的本质差别。金属在导电原理上的本质差别。 Si Si Si Sip+多多余余电电子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

3、一个电子变为电子变为正离子正离子 Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴 结论：结论：不论不论N N型半导体还是型半导体还是P P型半导体，虽然它们型半导体，虽然它们都有一种载流子占多数，但是整个晶体仍然是都有一种载流子占多数，但是整个晶体仍然是不带电不带电的。即的。即PN 结：结：P型半导体和型半导体和N型半导体交界面的特殊薄层型半导体交界面的特殊薄层PN结是由扩散运动形成的结是由扩散运动形成的自由电子PN 空间电荷区内电场方向空穴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

4、电荷区也称 PN 结结 +形成空间电荷区形成空间电荷区扩散运动和漂移运动的动态平衡扩散运动和漂移运动的动态平衡扩散强扩散强漂移运动增强漂移运动增强内电场增强内电场增强两者平衡两者平衡PNPN结宽度基本稳定结宽度基本稳定外加外加电压电压平衡平衡破坏破坏扩散强扩散强漂移强漂移强PNPN结导通结导通PNPN结截止结截止PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场IFPN结呈现低阻结呈现低阻导通状态，通过导通状态，通过PN结的电流基本是多子的扩散电流结的电流基本是多子的扩散电流正向电流。正向电流。内电场内电场PN+ 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

5、数量很少，少子数量很少，形成很小的反形成很小的反向电流。向电流。IR+ 注：注：PNPN结呈现高阻状态，通过结呈现高阻状态，通过PNPN结的电流是少子的漂移电流结的电流是少子的漂移电流 -反向电流反向电流特点特点: : 受温度影响大受温度影响大原因原因: : 反向电流是靠热激发产生的少子形成的反向电流是靠热激发产生的少子形成的 3. 反向击穿反向击穿电压电压U(BR)反向特性反向特性UI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

6、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 ) 面接触型面接触型阴极阴极阳极阳极( d ) 符号符号D反向击穿反向击穿电压电压U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+定性分析：定性分析：判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态导通导通截止截止 若二极管是若二极管是理想理想的，的，例例1：D6V12V3k BAUAB+解：解：例例2:mA43122D IBD16V12V3k AD2UAB+解：解：V sin18itu t 解：解：UZIZIZM UZ IZ_+UIOZZ ZIUrECNNPBECBECIBIEICBECIBIEICEEBRBRC

7、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 EBCEB3DG100BECNNPEBRBECIEIBEICEICBOICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOBCCBOBCBOCBECEIIIIIIII CEOBCBOBC)(1 IIIII BC CEO III ，有有忽忽略略即管子各电极电压与电流的关系曲线，是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，反映了晶体管的管子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。性能，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

8、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ECICEBmA AVUCEUBERBIBV+常常数数 CE)(BEBUUfIIB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1VOIB=020 A40 A60 A80 A100 A常常数数 B)(CECIUfI36IC(mA )1234UCE(V)912O放大区放大区O 。 。 BCII_ BCII ICBO A+EC AICEOIB=0+ICMU(BR)CEO安全工作区安全工作区ICUCEO53704051BC.II 400400605132BC .II （1）V1=3

9、.5V， V2=2.9V， V3=12V。例例2： 测得工作在放大电路中几个晶体管三个极电位测得工作在放大电路中几个晶体管三个极电位值值V1、V2、V3，判断管子的类型、材料及三个极。，判断管子的类型、材料及三个极。NPN型硅管，型硅管，1、2、3依次为依次为B、E、C（2）V1=3V， V2=2.8V， V3=12V。（3）V1=6V， V2=11.4V， V3=12V。（4）V1=6V， V2=11.8V， V3=12V。NPN型鍺管，型鍺管，1、2、3依次为依次为B、E、CPNP型硅管，型硅管，1、2、3依次为依次为C、B、EPNP型鍺管，型鍺管，1、2、3依次为依次为C、B、E例例3：测得电路中三极管各极对地的电位值如：测得电路中三极管各极对地的电位值如下表所示，判断各管的工作状态及类型。下表所示，判断