吕国泰《电子技术》第1章

1、14链接动画片链接动画片5独特的导电特性独特的导电特性 3.3.掺入微量元素掺入微量元素导电能力导电能力614 +硅原子结构硅原子结构 4+简化模型简化模型纯净的具有晶体结构的半导体。纯净的具有晶体结构的半导体。价电子价电子4 4价元素（硅、价元素（硅、锗）锗）7 4 4 4 4 4 48 4 4 4 4 4 49 4 4 4 4 4 410 4 4 4 4 4 4自由自由电子电子空穴空穴11 4 4 4 4 4 4自由自由电子电子空穴空穴12 4 4 4 4 4 4自由自由电子电子电电 场场电子流电子流13 4 4 4 4 4 4电子递补电子递补空穴流空穴流电电 场场14 4 4 4 4 4

2、 4半导体电流半导体电流 = = 电子流电子流 + + 空穴流空穴流电电 场场空穴流空穴流电子流电子流1516 4 4 4 4 4 5+5 17 4 4 4 4 4 5多子多子-电子电子少子少子-空穴空穴+5 4N型半导体示意图型半导体示意图18 4 4 4 4 4 3+3 19多子多子-空穴空穴少子少子-电子电子 4 4 4 4 4 3+3 P型半导体示意图型半导体示意图21链接动画片链接动画片22 N区区P区区负离子负离子空穴空穴正离子正离子电子电子一、一、PN结的形成结的形成23空间电荷区空间电荷区（耗尽层）（耗尽层）内电场内电场P区区N区区扩散运动扩散运动浓度差造成运动。浓度差造成运动

3、。复合复合自由电子填补空穴，两者同时消失的现象。自由电子填补空穴，两者同时消失的现象。漂移运动漂移运动载流子在电场力作用下的运动。载流子在电场力作用下的运动。多子扩多子扩散运动散运动少子漂少子漂移运动移运动24 空间电荷区空间电荷区（耗尽层）（耗尽层）内电场内电场P区区N区区浓度差浓度差多子多子扩散运动扩散运动复合复合产产生生内电场内电场阻碍阻碍多子扩散多子扩散有利有利少子少子漂移运动漂移运动扩散运动和漂移运扩散运动和漂移运动达到动达到动态平衡动态平衡形成一定宽度形成一定宽度PN结结多子扩多子扩散运动散运动少子漂少子漂移运动移运动25P N结结 PN内电场内电场2627内电场内电场RE外电场外

4、电场P区区N区区IDPN结结28REP区区N区区I反反PN结结内电场内电场外电场外电场30阳极阳极阴极阴极符号符号3.3.：PN31 外壳外壳阴极引线阴极引线金属丝金属丝N N型锗片型锗片N N型硅型硅二氧化硅保二氧化硅保护层护层底座底座N型硅型硅金锑合金锑合金金铝合金铝合金小球小球PNPN结结32REIDI IDEI反反电流不电流不为零为零R33I/mAU/VO死区死区UT34I/mAU/VOISUBR死区死区UT35 36I/mAU/VOISUBR死区死区UT归纳归纳37uitOuOtOui+-uO-+RL38I/mAU/VOISUBR硅硅几几 A锗锗几十几十 几百几百 A 硅管的温度稳硅

5、管的温度稳定性比锗管好定性比锗管好39CPN+RuiM4041IDUR-+UD-+RUVID例例1-3-1分别用二极管理想模型和恒压降模型分别用二极管理想模型和恒压降模型求出求出 IO 和和 UO 的值。的值。IO = E / R = 6 / 6 = 1 (mA)UO = V = 6 VUO = E UD = 6 0.7 = 5.3 (V)IO = UO / R = 5.3 / 6 = 0.88 (mA)解解:1.1.理想模型理想模型2.2.恒压降模型恒压降模型2 V6K42uOtO整流：整流：已知：二极管理想化已知：二极管理想化求：求：uO波形波形ui+-（二）二极管应用举例（二）二极管应用

6、举例uitOuO-+分析思路RL43. .检波作用：检波作用：从载波信号中检出从载波信号中检出音频信号。音频信号。ui+-uO-+RLC旁路高频信号旁路高频信号载波信号经二极管载波信号经二极管后负半波被削去后负半波被削去检出音频信号检出音频信号ttt44. .限幅：限幅：已知：二极管已知：二极管UD0.7V求：求：uO波形波形5uito3.7+-+-uiuO-+uOto3.745分析思路46实验一、二极管的限幅作用实验一、二极管的限幅作用EDA实验实验 链接链接EDA147二极管限幅电路二极管限幅电路EDA实验实验48EDA实验实验限幅作用。限幅作用。电路情况电路情况输出波形输出波形无限幅电路

7、无限幅电路去掉去掉1V1V的限幅电的限幅电路路去掉去掉2V2V的限幅电的限幅电路路49uAuBuO已知已知: : 求：求： . .钳位与隔离钳位与隔离-12VRFAB50（1） uA与与uB为相同电平时为相同电平时，DA、DB均导通。均导通。1V0.3V0.3V3V3V2.3V分析思路-12VRuAuBuOFAB510.3V3V1V（2） uA与与uB为不同电为不同电平时：平时：二极管箝位作用二极管箝位作用分析思路隔离隔离-12VRuAuBuOFAB53 （一）（一）稳压作用稳压作用 工作在工作在（二）稳压管符号（二）稳压管符号阳极阳极阴极阴极UZ IZIZmaxIZ UZDzU/VI/mAO

8、54( (三三) )应用应用 +UI-UOUZ+-UI增加增加, ,UO基基本不变本不变, ,增加量由增加量由R承担承担 。 限流电阻限流电阻调节电阻调节电阻RDRLUo = UZ55实验二、稳压管的稳压作用实验二、稳压管的稳压作用EDA实验实验 链接链接EDA256EDA实验实验稳压电路稳压电路57L变化变化,UO基本不变。基本不变。EDA实验实验R uo1 1k5%5%7.024V7.024V1 1k80%80%6.916V6.916V58OI/mAU/VZZIU4.4.动态电阻动态电阻 rZ ： 愈愈小稳压效果好。小稳压效果好。IZmax3.3.最大耗散功耗：最大耗散功耗： PZM= U

9、Z IZmax59UZ56V 正温度系数正温度系数UZ56V 负温度系数负温度系数5VUZ6V 温度系数最小温度系数最小例：例：2CW15的的U=0.07%/ 温度提高，稳温度提高，稳定电压增加定电压增加OI/mAU/VIZmax60归纳归纳二极管二极管1.1.二极管的特性：二极管的特性：2.2.特性曲线：特性曲线： 3.3.应用：应用： 4.4.二极管的主要参数。二极管的主要参数。 二极管的结电容。二极管的结电容。5.5.稳压管：稳压管：二极管二极管阳极阳极阴极阴极PNPNN是什么是什么?63bceNPN型型NNP64PPNPNP型型65几百微米几百微米几微米几微米ebc666768链接动画

10、片链接动画片69ebuCE输出端口输出端口+-uBE输入端口输入端口+-70+-UCB+-UCE+-UBENNPbecNPbceRBEB+-RC+-ECRCRB+-ECEB+-71-UCB-+UCE+UBEPPNbecRBRC+-ECRCRBbceEB+-+-ECEB+-72VCVbVe VCVbVeUBE硅硅0.60.8V锗锗0.10.3VUCB UCEUCB UBE UCE+-UCB+-UCE+-UBEbceRCRB+-ECEB+-73IBIEICRCRBEB+-+-ECmAmAA74IBIEICIC、 IB流入流入， IE流出流出IC、 IB流出流出， IE流入流入RCRB+-ECEB+

11、-75IB(mA)0-0.0040.020.040.06IC(mA)0.0010.0040.701.502.30IE(mA)0.00100.721.542.36（1）IE=IB +IC（2）ICIB IE IC结论符合基尔霍夫电流定律符合基尔霍夫电流定律76测量数据测量数据IB(mA)0-0.0040.020.040.06IC(mA)0.0010.0040.701.502.30IE(mA)0.00100.721.542.36（3）I B 与与IC的比例为常数的比例为常数35020700BC .II35040501BC .IIBCII77测量数据测量数据IB(mA)0-0.0040.020.04

12、0.06IC(mA)0.0010.0040.701.502.30IE(mA)0.00100.721.542.36(4) I B微小变化引起了微小变化引起了IC较大变化较大变化40020040700501BC .IIBCII 78ICBObcePNNIB(mA)0-0.0040.020.040.06IC(mA)0.0010.0040.701.502.30IE(mA)0.00100.721.542.3679ebcPNNIB(mA)0-0.0040.020.040.06IC(mA)0.0010.0040.701.502.30IE(mA)0.00100.721.542.36ICEO80ui uBE变变

13、 iE变变 iB小变化小变化iC大变化大变化 uRC变变 将小信号放大将小信号放大iBiEiCuBEuiEC+-RCEB+-RBuO81 内部条件内部条件放大的条件放大的条件外部条件外部条件iBiEiCuBEEC+-RCEB+-RBui82BEBCBOBCBCE)1()1(IIIIIIIII BCII BCII 83ECc极极b极极e极极NPNc结结e结结RB BEB BRC841.1.发射区向基区扩散电子发射区向基区扩散电子 85ECc极极b极极e极极NPNc结结e结结RB BEB BRCICBOICIBIEI CNI BNI EN86载载流子运动形成的电流流子运动形成的电流BCCBOBNC

14、BOCNEIIIIIII 87ECRCEBRBc极极b极极e极极NPNc结结e结结IBICIEI ENI CNICBOI BNuoui+-88ECRCRBc极极b极极e极极NPNc结结e结结IENICNICBOIBNICIEIBuoui+-89BCEIII 复合复合收集收集发射发射BCII 903.5V 2.8V 12V类型：类型：材料：材料：电极：电极：+-UCB+-UCE+-UBEEB+-EC+-RCRBbceUBE解题思路91IBICUCE+-+-UBEEB+-RBRC+-ECAmAVV92e结相当一个二结相当一个二极管极管,但要受输但要受输出出UCE的影响的影响UCE 1VIB/mAU

15、BE/VOUCE=3VUCE=0V常常数数 CE)(BEBUUfIIB/mAUBE/VOIBICUCE+-+-UBERBRC+-ECEB+-AmAVV近似重合近似重合93常常数数 B)(CECIUfIIBICUCE+-+-UBERBRC+-ECEB+-AmAVVIB1=0IB2=20AIB3=40IB4=60IB5=80IB6=1000UCE/VIC/mA12343691294IB1=0IB2=20AIB3=40IB4=60IB5=80IB6=1000UCE/VIC/mA12343691295 IB IC uCE IC0IB=0A20A40A60AUCE/VIC/mA36912123440A4

16、060A5 . 13 . 2BC mII 曲线间距反映曲线间距反映电流放大系数电流放大系数960UCE/(V)IC/(mA)IC1IB1IC2IB2 IB ICUCES饱和压降饱和压降97放大区放大区饱和区饱和区截止区截止区e结结正向偏置正向偏置 正向偏置正向偏置反向偏置反向偏置c结结反向偏置反向偏置 正向偏置正向偏置反向偏置反向偏置UCE= UCB+ UBEUCB为负，由为负，由反向偏置反向偏置转为转为正向偏置。正向偏置。UCB为零；为零；+-UCB+-UCE+-UBEEB+-EC+-RCRBbce98UCE= UCB+ UBEUCE UBE，UCB为负。为负。+-UCB+-UCE+-UBE

17、EB+-EC+-RCRBbce99放大区放大区饱和区饱和区截止区截止区e结结正向偏置正向偏置 正向偏置正向偏置反向偏置反向偏置c结结反向偏置反向偏置 正向偏置正向偏置反向偏置反向偏置e结结c结均反向偏置。结均反向偏置。+-UCB+-UCE+-UBEEB+-EC+-RCRBbce 硅管硅管UBEICEO时）时）2.2.极间反向电流极间反向电流ICBO，ICEO 衡量衡量101CBOCEO)1(II ICBO不超过不超过100尽可能小尽可能小+-EC+-ECAICEOA少数载流子少数载流子随温度增高随温度增高而增大。而增大。102放大能力放大能力常数 CEBCUII ( (二二) ) 交流参数交流参数103( (三三) ) 极限参数极限参数ICM，PCM，UCEOl最大集电极电流最大集电极电流ICM:ICM就是就是 +-UCB+-UCE+-UBEEB+-EC+-RCRBbce104l级间反向击穿电压级间反向击穿电压I/mAU/VoU(BR)+-UCB+-UCE+-UBEEB+-EC+-RCRBbce三极管有两三极管有两个个PN结结105安全工作区安全工作区0IB=0A102030UBE/VIC/mA最大集电最大集电极电流极电流最大集电极最大集电极耗散功率耗散功率UCEO级间反向击穿电压级间反向击穿电压安安全全工工作作区区106tuiOtuOO1.1.