天津大学测控电路基础-第一章

1、傅星傅星5楼楼211测控电路基础测控电路基础A A教学改革教学改革总评成绩总评成绩=平时成绩（作业、实验、综合训练、出勤）平时成绩（作业、实验、综合训练、出勤）30% +2次月考次月考10% +期中考试期中考试20% +期末考试期末考试40%实验内容实验内容：综合性实验：综合性实验3个（三极管放大电路、差分及运算放大电路、信号个（三极管放大电路、差分及运算放大电路、信号 产生和稳压电源），小论文产生和稳压电源），小论文1篇篇 软件仿真：全程采用软件仿真：全程采用MultiSIM仿真，并设置综合性训练若干仿真，并设置综合性训练若干课内教学课内教学：教师讲授为主，辅以课堂讨论、学生讲授。：教师讲授

2、为主，辅以课堂讨论、学生讲授。课后学习课后学习：作业总量：作业总量70题左右，题左右，100%批改。课外答疑总数不少于批改。课外答疑总数不少于10次。次。测控技术基础A参考资料参考资料教材：教材：电子技术基础（模拟部分）第五版，康华光主编，高等教育出版社，电子技术基础（模拟部分）第五版，康华光主编，高等教育出版社，2006主要参考资料：主要参考资料：1、模拟电子技术基础（第四版），童诗白、华成英主编，高等教育出版社，、模拟电子技术基础（第四版），童诗白、华成英主编，高等教育出版社，2006；2、电子电路分析与设计半导体器件及其应用（第三版），、电子电路分析与设计半导体器件及其应用（第三版），D

3、onald A. Neamen著，王宏宝等著，王宏宝等译，清华大学出版社，译，清华大学出版社，2009；3、电子电路分析与设计模拟电子技术（第三版），、电子电路分析与设计模拟电子技术（第三版），Donald A. Neamen著，王宏宝等译，清著，王宏宝等译，清华大学出版社，华大学出版社，2009；4、模拟电子技术，李立华等译，电子工业出版社，、模拟电子技术，李立华等译，电子工业出版社，2008；5、模拟电子技术基础（第、模拟电子技术基础（第2版）版）,胡宴如、耿苏燕主编，高等教育出版社，胡宴如、耿苏燕主编，高等教育出版社，2010；6、模拟电子技术基础教程，周跃庆主编，天津大学出版社，、模拟

4、电子技术基础教程，周跃庆主编，天津大学出版社，2008；7、 模拟电子技术基础（第模拟电子技术基础（第2版）学习指导与习题解答，耿苏燕主编，高等教育出版社，版）学习指导与习题解答，耿苏燕主编，高等教育出版社，2011；8、电子技术基础（模拟部分、电子技术基础（模拟部分第五版）：习题全解，陈大钦主编，高等教育出版社，第五版）：习题全解，陈大钦主编，高等教育出版社，2006；9、NI Multisim 11 电路仿真应用，雷跃等主编，电子工业出版社，电路仿真应用，雷跃等主编，电子工业出版社，2011；10、Multisim 11电路设计及应用，王冠华编著，国防工业出版社，电路设计及应用，王冠华编著

5、，国防工业出版社，2010；主要内容主要内容（64学时，课堂学时，课堂54，实验，实验10）第一章、半导体器件基础（第一章、半导体器件基础（6学时）学时）第二章、基本放大电路（第二章、基本放大电路（16学时），学时）， 实验（实验（2学时）学时）第三章、功率放大电路（第三章、功率放大电路（4学时），学时）， 实验（实验（2学时）学时）第四章、集成运算放大器（第四章、集成运算放大器（8学时），学时）， 实验（实验（2学时）学时）第五章、反馈放大电路（第五章、反馈放大电路（8学时），学时）， 实验（实验（2学时）学时）第六章、信号处理与产生电路（第六章、信号处理与产生电路（8学时），实验（学时），

6、实验（2学时）学时）第七章、直流稳压电源（第七章、直流稳压电源（4学时），学时）， 实验（实验（2学时，选做）学时，选做）测控技术基础A第一章、半导体器件基础第一章、半导体器件基础1 1、概述、概述2 2、半导体的基本知识、半导体的基本知识3 3、PNPN结的形成及特性结的形成及特性4 4、半导体二极管、半导体二极管5 5、二极管基本电路及其分析方法、二极管基本电路及其分析方法6 6、特殊二极管、特殊二极管7 7、半导体三极管、半导体三极管8 8、场效应管（结型场效应管、场效应管（结型场效应管、MOSMOS场效应管）场效应管）测控技术基础A1 1、概述、概述第一章、半导体器件基础1904年，第

7、一个年，第一个电子管；电子管；1947年，第一个年，第一个晶体管；晶体管；1958年，第一块年，第一块集成电路。集成电路。1、概述例子例子1电路在电子系统中的作用电路在电子系统中的作用例子例子2电路在电子系统中的作用电路在电子系统中的作用1、概述 由基本电路组成的具有特定功能的电路整体。由基本电路组成的具有特定功能的电路整体。Usb充电器充电器光伏发电控制光伏发电控制1、概述是信息的载体。是信息的载体。 类型：声音、图像类型：声音、图像 特征：周期、非周期特征：周期、非周期 形式：模拟、数字形式：模拟、数字1、概述1、概述电子电路的类型电子电路的类型电子管电子管晶体管晶体管集成电路集成电路超大

8、规模集成电路超大规模集成电路有机薄膜晶体管有机薄膜晶体管纳米器件纳米器件1、概述电子电路的类型电子电路的类型放大电路放大电路电源稳压电路电源稳压电路信号运算及处理电路信号运算及处理电路信号产生电路信号产生电路驱动电路驱动电路谐振电路谐振电路选频电路选频电路反馈电路反馈电路滤波电路滤波电路1、概述电子电路的类型电子电路的类型汽车电子汽车电子航空电子航空电子机械电子机械电子医药电子医药电子生物电子生物电子通讯电路通讯电路光电光电电子电路的发展趋势电子电路的发展趋势集成化集成化微型化微型化多功能多功能机电一体化机电一体化新材料新材料1、概述第一章、半导体器件基础2 2、半导体的基本知识、半导体的基本

9、知识（1）基本概念）基本概念（2）本征半导体）本征半导体（3）杂质半导体）杂质半导体（1 1）基本概念）基本概念2、半导体的基本知识 根据物体根据物体导电能力导电能力( (电导率电导率k k) )的不同，来划分导体、的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。绝缘体和半导体。 导体：导体：容易导电的物体。如：铁、铜等。容易导电的物体。如：铁、铜等。其最外层电子在外电场作其最外层电子在外电场作用下用下很容易很容易产生定向产生定向移动移动，形成电流。，形成电流。k10S/m绝缘体：绝缘体：几乎不导电的物体。如：橡胶等。几乎不导电的物体。如：橡胶等。其最外层电子受原子核其最外层电子受原子核的的束缚力很强束缚

10、力很强。 k10-11S/m半导体：半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。在导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。在一定条件下一定条件下可可导电。如：硅、锗等。导电。如：硅、锗等。原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。体与绝缘体之间。 10-11k VV VT T 几倍以上，上式可改写：几倍以上，上式可改写：即即I I 随随V V按指数规律变化。按指数规律变化。mVVSeII26PNPN结反偏时，如果结反偏时，如果V VV VT T几倍以上，几倍以上，上式可改写为上式可改写为： 其中负号表示为反向。其中负号表示为反向。SIIPNPN结方

11、程结方程3、PN结的形成及特性PNPN结的反向击穿特性结的反向击穿特性VIFFOVBR热击穿热击穿不可逆不可逆 雪崩击穿雪崩击穿 齐纳击穿齐纳击穿 电击穿电击穿可逆可逆 当反向电压较大时当反向电压较大时3、PN结的形成及特性PNPN结的电容效应结的电容效应按产生电容的原因可分为：按产生电容的原因可分为： 势垒电容势垒电容C CB B ：是由是由 PN 结的空间电荷区变化形成的。结的空间电荷区变化形成的。 扩散电容扩散电容C CD D ：是由多数载流子在扩散过程中积累而引起的。是由多数载流子在扩散过程中积累而引起的。3、PN结的形成及特性耗尽层耗尽层空间电荷区空间电荷区PN半导体二极管的结构类型

12、半导体二极管的结构类型点接触型、面接触型和平面型点接触型、面接触型和平面型点接触型二极管点接触型二极管 PN结面积小，结电容小，结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。用于检波和变频等高频电路。点接触型二极管的结构示意图4 4、半导体二极管、半导体二极管第一章、半导体器件基础平面型平面型二极管平面型二极管 往往用于集成电路制造工往往用于集成电路制造工艺中。艺中。PN 结面积可大可小，用结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。面接触型二极管面接触型二极管 PN结面积大，用结面积大，用于工频大电流整流电路。于工频大电流整流电路。面接触型半导体二极管的结构类型半导体二

13、极管的伏安特性曲线)1(eTSVVII4、半导体二极管 硅硅二极管的死区电压二极管的死区电压V Vthth=0.5 V=0.5 V左右，左右， 锗锗二极管的死区电压二极管的死区电压V Vthth=0.1 V=0.1 V左右。左右。 当当0 0V VV Vthth时，正向电流为零，时，正向电流为零，V Vthth称为死区电压或开启电压。称为死区电压或开启电压。当当V V0 0即处于正向特性区域即处于正向特性区域当当V VV Vthth时，开始出现正向时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。电流，并按指数规律增长。正向特性正向特性半导体二极管的伏安特性曲线当当V V0 0时，即处于反向特性区域时，

14、即处于反向特性区域当当V VBRBRV V0 0时，反向电流很小，且基本不随反向电压的时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流也称变化而变化，此时的反向电流也称反向饱和电流反向饱和电流I IS S 。当当VVVVBRBR时，反向电时，反向电流急剧增加，流急剧增加，V VBRBR称为称为反向击穿电压反向击穿电压 。反向特性反向特性半导体二极管的伏安特性曲线 在反向区，硅二极管和锗二在反向区，硅二极管和锗二极管的特性有所不同。极管的特性有所不同。 硅二极管硅二极管的反向击穿特性比的反向击穿特性比较硬、比较陡，反向饱和电流也较硬、比较陡，反向饱和电流也很小；很小；锗二极管锗二

15、极管的反向击穿特性的反向击穿特性比较软，过渡比较圆滑，反向饱比较软，过渡比较圆滑，反向饱和电流较大。和电流较大。 最大整流电流最大整流电流I IF F：二极管长期连续工作时，允许通过二极二极管长期连续工作时，允许通过二极管的最大整流电流的平均值。管的最大整流电流的平均值。反向击穿电压反向击穿电压V VBRBR：二极管反向电流急剧增加时对应的反二极管反向电流急剧增加时对应的反向电压值向电压值最大反向工作电压最大反向工作电压V VRMRM：为安全计，在实际工作时，最大为安全计，在实际工作时，最大反向工作电压反向工作电压VRM一般只按反向击穿电一般只按反向击穿电压压VBR的一半计算。的一半计算。半导

16、体二极管的参数4、半导体二极管 反向电流反向电流I IR R : : 在室温下，在规定的反向电压下，一般是最在室温下，在规定的反向电压下，一般是最大反向工作电压下的反向电流值。硅二极管大反向工作电压下的反向电流值。硅二极管的反向电流一般在纳安的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极管在级；锗二极管在微安微安( A)级。级。正向压降正向压降V VF F：在规定的正向电流下，二极管的正向电压降。在规定的正向电流下，二极管的正向电压降。小电流硅二极管的正向压降在中等电流水平小电流硅二极管的正向压降在中等电流水平下，约下，约0.60.8V；锗二极管约；锗二极管约0.20.3V。动态电阻动态电阻r rd

17、d：反映了二极管正向特性曲线斜率的倒数。显反映了二极管正向特性曲线斜率的倒数。显然，然，rd与工作电流的大小有关，与工作电流的大小有关， 即即rd = VF / IF半导体二极管的参数4、半导体二极管半导体二极管的图片4、半导体二极管半导体二极管的模型5、二极管基本电路及其分析方法、二极管基本电路及其分析方法第一章、半导体器件基础正向偏置时：正向偏置时：管压降为管压降为0 0，电阻也为电阻也为0 0。反向偏置时：反向偏置时：电流为电流为0 0，电阻为电阻为。当当i iD D1mA1mA时，时， v vD D=0.7V=0.7V。（实际模型）DthDDiVvr)()(26mAimVivrDQDD

18、DDDthDriVv半导体二极管的模型二极管电路分析二极管电路分析静态分析静态分析例例1 1：求求V VDDDD=10V=10V时，二极管时，二极管的电流的电流i iD D、电压电压v vD D 值值。解解1 1 ：理想模型理想模型正向偏置时：正向偏置时：管压降为管压降为0 0，电阻也为电阻也为0 0。反向偏置时：反向偏置时：电流为电流为0 0，电阻为，电阻为。VvD0mAKVRViDDD11010当当i iD D11mAmA时，时，v vD D=0.7V=0.7V。5、二极管基本电路及其分析方法静态分析静态分析解解2 2：恒压降模型：恒压降模型mAKVVRvViDDDD93. 0107 .

19、010VvD7 . 05、二极管基本电路及其分析方法静态分析静态分析解解3 3：折线模型（实际模型）：折线模型（实际模型）20015 . 07 . 0mAVViVvrDthDDmAKKVVrRVViDthDDD931. 02 . 0105 . 010VKmAVriVvDDD69. 02 . 0931. 05 . 05 . 05、二极管基本电路及其分析方法开关电路开关电路利用二极管的单利用二极管的单向导电性可作为向导电性可作为电子开关电子开关vI1 vI2二极管工作状态D1 D2v00V 0V导通 导通导通 截止截止 导通截止 截止0V 5V5V 0V5V 5V0V0V0V5V例：例：求求v v

20、I1I1和和v vI2I2不不同值组合时的同值组合时的v v0 0值值（二极管为理想（二极管为理想模型）。模型）。解：解：5、二极管基本电路及其分析方法判别二极管是导通还是截止。判别二极管是导通还是截止。例：例：5、二极管基本电路及其分析方法限幅电路1vi1.4Vvo+-vivoRD1D25、二极管基本电路及其分析方法限幅电路2vi0.7V-0.7Vvo+-vivoRD1D25、二极管基本电路及其分析方法稳压二极管符号应用电路伏安特性6、特殊二极管、特殊二极管第一章、半导体器件基础参数(1)(1) 稳定电压稳定电压V VZ Z 在规定的稳压管在规定的稳压管反向工作电流反向工作电流I IZ Z下

21、，所对应的反向工下，所对应的反向工作电压。作电压。(2)(2) 动态电阻动态电阻r rZ Z r rZ Z = = V VZ Z / / I IZ Z， r rZ Z愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡。愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡。(3) (3) 最大耗散功率最大耗散功率 P PZMZM 反向工作反向工作时时PNPN结的功率损耗为结的功率损耗为 P PZ Z= V= VZ ZI IZ Z，由，由 P PZMZM和和V VZ Z可以决定可以决定I IZmaxZmax。(4) (4) 最大稳定工作电流最大稳定工作电流I IZmaxZmax 和最小和最小稳定工作电流稳定工作电流I IZminZmin

22、稳压二极管稳压二极管应用稳压二极管应用如果输入电压如果输入电压V Vi i （V Vi i V VZ Z），稳压管），稳压管处于稳压状态处于稳压状态。RIRvRzLII+_+_+_vLioVz 负载电阻负载电阻R RL L增大，增大，VoVo增大，增大，I IZ Z增大，只要增大，只要I IZ Z I IZminZmin，稳压管仍能正常工作。稳压管仍能正常工作。ZoRLZZiRVvIIIRVVI不变稳压二极管稳压管正常工作的两个条件：稳压管正常工作的两个条件：a.a.必须工作在反向击穿状态必须工作在反向击穿状态（利用其正向特性除外）（利用其正向特性除外）；b. b. 流过管子的电流必须介于流过

23、管子的电流必须介于稳定电流和最大电流之间。稳定电流和最大电流之间。RIRvRzLII+_+_+_vLioVz电阻电阻R R的作用：的作用：a a、限流作用。保护稳压管；、限流作用。保护稳压管；b b、稳压作用。调节稳压管的、稳压作用。调节稳压管的工作电流，实现稳压。工作电流，实现稳压。典型应用典型应用稳压二极管应用正半周：正半周：D1D1、D3 D3 导通导通D2D2、D4 D4 截止截止负半周负半周D2D2、D4D4导通导通D1D1、D3D3截止截止整流二极管整流二极管6、特殊二极管7、半导体三极管、半导体三极管第一章、半导体器件基础三极管的结构三极管的结构与符号与符号三极管的电流分配与控制

24、三极管的电流分配与控制三极管的伏安特性曲线三极管的伏安特性曲线三极管的主要参数三极管的主要参数三极管的型号三极管的型号三极管应用三极管应用三极管的结构与符号 双极型半导体三极管的结构示意图如图所示。双极型半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类型它有两种类型: :NPNNPN型和型和PNPPNP型。型。e-b间的PN结称为发射结(Je) c-b间的PN结称为集电结(Jc) 中间部分称为基区，连上电极称为基极，用B或b表示（Base）； 一侧称为发射区，电极称为发射极，用E或e表示（Emitter）； 另一侧称为集电区和集电极，用C或c表示（Collector）。双极型三极管的符号中，发射极

25、的箭头代表发射极电流的实际方向。7、半导体三极管发射区的掺杂浓度大发射区的掺杂浓度大; ;集电区掺杂浓度低，且集电结面积大集电区掺杂浓度低，且集电结面积大; ;基区要制造得很薄，厚度在几个微米至几十个微米。基区要制造得很薄，厚度在几个微米至几十个微米。三极管的结构与符号7、半导体三极管 双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。直流偏置电压。 若在放大工作状态：若在放大工作状态：发射结加正向电压，集电结发射结加正向电压，集电结加反向电压，加反向电压，如图所示。如图所示。NPNRCRbVCCVBB+_IBICIEVo三极管的电流分配与控制7

26、、半导体三极管内部载流子运动形成的电流内部载流子运动形成的电流 在发射结正偏，集电结反偏条件下，三极管中载流子在发射结正偏，集电结反偏条件下，三极管中载流子的运动：的运动：(1)发射区向基区发射区向基区注入电子：注入电子：在在V VBBBB作用下，发射区作用下，发射区向基区注入电子向基区注入电子形成形成I IENEN，基区空基区空穴向发射区扩散穴向发射区扩散形成形成I IEPEP。 I IENEN I IEPEP三极管的电流分配与控制(2) 电子在基区复合和扩散电子在基区复合和扩散电子向集电结扩散电子向集电结扩散少部分电子与基区空穴复合形成电流少部分电子与基区空穴复合形成电流I IBNBN(3

27、) 集电结收集电结收集电子集电子 由于集电由于集电结反偏，电子结反偏，电子在电场作用下在电场作用下漂移过集电结，漂移过集电结，到达集电区，到达集电区，形成电流形成电流I ICNCN。内部载流子运动形成的电流内部载流子运动形成的电流三极管的电流分配与控制(4) 集电极的反向集电极的反向电流电流 集电结收集集电结收集到的电子包括两部到的电子包括两部分：分：发射区扩散发射区扩散到基区的电子到基区的电子I ICNCN基区的少数基区的少数载流子载流子I ICBOCBO内部载流子运动形成的电流内部载流子运动形成的电流三极管的电流分配与控制 IE=ICN+ IBNIC=ICN+ ICBO IB=IEP+IB

28、NICBOIE =IC+IB内部载流子运动形成的电流内部载流子运动形成的电流三极管的电流分配与控制 对于集电极电流对于集电极电流I IC C和发射极电流和发射极电流I IE E之间的关系可以之间的关系可以用系数用系数来说明，定义来说明，定义: : 称为称为共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数。一般为一般为0.980.980.999 0.999 。ECNII/三极管的电流放大系数三极管的电流放大系数三极管的电流分配与控制CBOECIII引入引入后，三极管的电流分配关系为：后，三极管的电流分配关系为：BCEIII当当 很小的时候，则可得如下近似式：很小的时候，则可得如下近似式：CBOICB

29、OEBIII)1 (ECIIEBII)1 (BCEIII三极管各极之间电流分配关系：三极管各极之间电流分配关系：)1 ( :1:BCEIII三极管的电流放大系数三极管的电流放大系数三极管的电流分配与控制 三极管各级上的电流相互依赖，相互制约。但是严三极管各级上的电流相互依赖，相互制约。但是严格的讲，只能把格的讲，只能把I IC C 作为被控量，作为被控量，I IE 或或I IB B 作为控制量。作为控制量。(1)(1)若以若以I IE E 控制控制I IC C ，则由前面讨论可知，则由前面讨论可知CBOECIIIECII(2)(2)若以若以I IB B 控制控制I IC C ，则对上式稍加变换

30、，则对上式稍加变换, ,得得CBOBCCIIII)(即即CBOBCIII)11 (1电流控制作用电流控制作用三极管的电流分配与控制令令1CBOCBOCEOIII)1 ()11 (则有则有CEOBCIIIBCII称为共发射极电流放大系数称为共发射极电流放大系数电流控制作用电流控制作用三极管的电流分配与控制输入特性曲线输入特性曲线 共发射极接法三极管的特性曲线：共发射极接法三极管的特性曲线：i iB B是输入电流，是输入电流，v vBEBE是输入电压，是输入电压，加在加在B B、E E两电极之间两电极之间。RCRbVccBBV+_VoiBiCiE+_vBE+_vCEbce输出特性曲线输出特性曲线

31、i iC C是输出电流，是输出电流，v vCECE是输出电是输出电压，从压，从C C、E E两电极取出。两电极取出。三极管的伏安特性曲线7、半导体三极管constVBEBCEVfi)(constiCECBVfi)(信号表示（对信号表示（对I IC C 、V VBEBE 、V VCECE 等意义相同）：等意义相同）：I IB B 表示直流量表示直流量 i ib b 表示交流变化量表示交流变化量 i iB B 表示交直流混合量表示交直流混合量 I Ib b 表示相量表示相量 三极管的伏安特性曲线输入特性曲线输入特性曲线i (uA)B100204060800.2 0.40v (V)BEV =0VCE

32、V =0.5VCEV 1VCE(1)V(1)VCECE=0=0时：时：(3) (3) V VCECE1V1V时时: :曲线右移，曲线右移，i iB B比比V VCECE=0V=0V时小。时小。再以后的曲线重合；再以后的曲线重合；(2) (2) V VCECE介于介于0 01V1V之间时，之间时， i iB B逐渐减小，曲线向右移动。逐渐减小，曲线向右移动。 00V VCECE1V: 1V: V VCECE i iB B 三极管的伏安特性曲线constVBEBCEVfi)(放放大大区区饱饱和和区区截止区0A100A80A60A40A20AICBOvCEic642246810 12VCE=VBE0

33、(1) (1) 放大区放大区发射结正偏，集电结反偏，发射结正偏，集电结反偏，i iB B，i iC C基本不随基本不随v vCECE增大，增大，i iC C= = i iB B 。相当于一个电流控制电流源。相当于一个电流控制电流源。(2)(2)截止区：对应截止区：对应i iB B 0 0的区域，的区域， 集电结集电结和发射结都反偏，和发射结都反偏，i iB B i iC C0 0输出特性曲线输出特性曲线三极管的伏安特性曲线constiCECBVfi)(3) (3) 饱和区饱和区集电结和发射结都正偏，集电结和发射结都正偏， v vCECE增加，增加，i iC C增大。增大。i iC C i iB

34、 B饱和时饱和时C C、E E间电压记为间电压记为V VCESCES，深度饱和时深度饱和时V VCESCES约约等于等于0.3V0.3V。饱和时的三饱和时的三极管极管C C、E E间相当于一个间相当于一个压控电阻。压控电阻。放放大大区区饱饱和和区区截止区0uA100uA80uA60uA40uA20uAICBOvCEic64224681012VCE=VBE0输出特性曲线输出特性曲线三极管的伏安特性曲线饱和区饱和区i iC C受受v vCECE显著控制的区显著控制的区域，该区域内域，该区域内v vCECE的数值较小，一的数值较小，一般般v vCECE0.7 V(0.7 V(硅管硅管) )。此时。此

35、时发射发射结正偏，结正偏，集电结正偏集电结正偏或反偏电压或反偏电压很小很小。截止区截止区i iC C接近零的区域，相接近零的区域，相当当i iB B=0=0的曲线的下方。此时，的曲线的下方。此时，发发射结反偏，射结反偏，集电结反偏。集电结反偏。放大区放大区i iC C平行于平行于v vCECE轴的区域轴的区域，曲线基本平行等距。此时，曲线基本平行等距。此时，发发射结正偏，射结正偏，集电结反偏集电结反偏。输出特性曲线小结输出特性曲线小结三极管的伏安特性曲线三极管工作情况总结三极管工作情况总结三极管处于放大状态时，三个极上的三极管处于放大状态时，三个极上的 电流关系：电流关系： 电位关系：电位关系

36、：NPNPNPc最高最低b中VB=VE+0.7V中VB=VE-0.7Ve最低最高三极管的伏安特性曲线状态状态发射结发射结集电结集电结iC截止反偏或零偏反偏0放大正偏反偏 iB饱和正偏正偏 iBBCBEBCiiiiii1半导体三极管的主要参数半导体三极管的主要参数直流参数：直流参数：直流电流放大系数直流电流放大系数交流参数：交流参数：交流电流放大系数交流电流放大系数极限参数：极限参数：集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM、集电极、集电极最大允许功率损耗最大允许功率损耗PCM、反向击穿电压、反向击穿电压直流电流放大系数直流电流放大系数 a.a.共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数 E

37、CECBOCiiiIi/ )(7、半导体三极管b.b.共射极直流电流放大系数：共射极直流电流放大系数： =（iCICEO）/iBiC / iB vCE=const直流电流放大系数直流电流放大系数半导体三极管的主要参数半导体三极管的主要参数7、半导体三极管交流电流放大系数交流电流放大系数 a.a.共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数= = i iC C/ / i iE E V VCBCB=const=const b.b.共发射极交流电流放大系数共发射极交流电流放大系数 = = i iC C/ / i iB B v vCECE=const=const半导体三极管的主要参数半导体三极管的主要

38、参数7、半导体三极管 当当I ICBO CBO 和和I ICEO CEO 很小时，很小时， 、 ，可以不加区分，可以不加区分。极间反向电流极间反向电流a.a.集电极基极间反向饱和电流集电极基极间反向饱和电流I ICBOCBOb.b.集电极发射极间的穿透电流集电极发射极间的穿透电流I ICEOCEO 半导体三极管的主要参数半导体三极管的主要参数7、半导体三极管半导体三极管的型号国家标准对半导体三极管的命名如下国家标准对半导体三极管的命名如下: :3 D G 110 B 第二位：第二位：A锗锗PNP管、管、B锗锗NPN管、管、 C硅硅PNP管、管、D硅硅NPN管管 第三位：第三位：X低频小功率管、

39、低频小功率管、D低频大功率管、低频大功率管、 G高频小功率管、高频小功率管、A高频大功率管、高频大功率管、K开关管开关管材料材料器件的种类器件的种类同种器件型号的序号同种器件型号的序号同一型号中的不同规格同一型号中的不同规格三极管三极管7、半导体三极管三极管的应用三极管的应用 测量得到三极管三个电极对地电位如图所示，试判断测量得到三极管三个电极对地电位如图所示，试判断三极管的工作状态。三极管的工作状态。 放大截止饱和7、半导体三极管 场效应管是一种利用场效应管是一种利用电场效应电场效应来控制电流的一种半导体器来控制电流的一种半导体器件，件，是仅由一种载流子参与导电的半导体器件是仅由一种载流子参

40、与导电的半导体器件。从参与导电的。从参与导电的载流子来划分，它有电子作为载流子的载流子来划分，它有电子作为载流子的N沟道器件和空穴作为沟道器件和空穴作为载流子的载流子的P沟道器件。沟道器件。场效应管：场效应管：结型结型N沟道沟道P沟道沟道 MOS型型N沟道沟道P沟道沟道增强型增强型耗尽型耗尽型增强型增强型耗尽型耗尽型8、场效应管、场效应管第一章、半导体器件基础结型场效应管结型场效应管( (Junction Field Effect Transistor) ) 箭头方向表示箭头方向表示栅结正偏栅结正偏或正偏或正偏时栅极电流方向。时栅极电流方向。结构：结构：D(Drain)：漏极，：漏极，相当相当

41、cG(Gate)：栅极，：栅极，相当相当bS(Source)：源极，：源极，相当相当e8、场效应管 结型场效应管通常工作在反偏的条件下。结型场效应管通常工作在反偏的条件下。N沟道结型场效应管只能沟道结型场效应管只能工作在工作在负栅压区负栅压区，P沟道的只能工作在沟道的只能工作在正栅压区正栅压区。结型场效应管工作原理：工作原理： 栅极与沟道之间的栅极与沟道之间的PN结为结为反偏反偏。 在漏极、源极之间加一定正（负）电压，在漏极、源极之间加一定正（负）电压，使使N（P）沟道中的）沟道中的多数载流子多数载流子由源极向漏极漂移，形成电流由源极向漏极漂移，形成电流iD。NNDSG+-+vGSvDSVGG

42、VDDPPPDSG+-+vGSvDSVGGVDDNN沟道结型场效应管沟道结型场效应管P沟道结型场效应管沟道结型场效应管v vGSGS对导电沟道的影响对导电沟道的影响 |vGS |=|VP|，导电沟道被全夹断，导电沟道被全夹断 0 vGS 0 时时结型场效应管v vDSDS对导电沟道的影响对导电沟道的影响|vGS-vDS| VVP P时，时，i iD D称为漏极饱和电流称为漏极饱和电流I IDSSDSSvDS夹端长度夹端长度 ，iD=IDSS基本不变基本不变vDS=10V时的转移特性曲线时的转移特性曲线2 )-1 (PGSDSSDVvIi 当当|vGS - vDS | | vP |后，管子工作在

43、恒流区，后，管子工作在恒流区，vDS对对iD的影响很小。实验证的影响很小。实验证明，当明，当|vGS - vDS | | VP | 时，时，iD可近似表示为：可近似表示为：转移特性曲线转移特性曲线结型场效应管MOSMOS场效应管场效应管(Metal Oxide Semiconductor FET) 金属金属-氧化物氧化物-半导体（半导体（MOS）场效应管又称为绝缘栅型场效应管）场效应管又称为绝缘栅型场效应管（Insulated Gate FET）是一种利用半导体表面的）是一种利用半导体表面的电场效应电场效应，由感应电荷，由感应电荷的多少改变导电沟道来控制漏极电流的器件，它的栅极与半导体之间是的多少改变导电沟道来控制漏极电流的器件，它的栅极与半导体之间是绝绝缘缘的，其电阻可达的，其电阻可达1015 。增强型：增强型：vGS=0时，漏源之间没有导电沟道，在时，漏源之间没有导电沟道，在vDS作用下无作用下无iD。耗尽型：耗尽型：vGS=0时，漏源之间有导电沟道，在时，漏源之间有导电沟道，在vDS作用下有作用下有iD。8、场效应管N沟道 P沟道 增强型N沟道 P沟道 耗尽型N N沟道增强型沟道增强型M