电工与电子技术第一章常用半导体器件

电工与电子技术第一章常用半导体器件第一页，共三十八页，2022年，8月28日模拟电子技术

第一章常用半导体器件第二章基本放大电路第三章集成运算放大器及其应用第四章直流稳压电源第二页，共三十八页，2022年，8月28日第一章常用半导体器件

第一节PN结及其单向导电性第二节半导体二极管第三节特殊二极管第四节晶体管例题返回

作业第三页，共三十八页，2022年，8月28日第一节PN结及其单向导电性

半导体基本知识

PN结第四页，共三十八页，2022年，8月28日一、半导体的导电特点1.半导体材料

物质分为导体、半导体、绝缘体，半导体是4价元素。半导体材料的特点：半导体的导电能力受光和热影响

T°↑

导电能力↑光照↑导电能力↑纯净的半导体掺入杂质导电性会大大增强。第五页，共三十八页，2022年，8月28日+4

纯净的、具有晶体结构的半导体称为本征半导体。本征半导体中的载流子自由电子(－)

空穴（+）2.本征半导体空穴与电子成对出现并可以复合。*空穴的移动第六页，共三十八页，2022年，8月28日3.杂质半导体N型半导体掺五价元素，如磷，自由电子数多于空穴数，自由电子数是多子。

P型半导体掺三价元素，如硼，空穴数多于自由电子数，空穴是多子。4．扩散电流与漂移电流载流子由于浓度差异而形成运动所产生的电流叫扩散电流。在电场作用下，载流子定向运动而形成的电流叫漂移电流。

第七页，共三十八页，2022年，8月28日N型半导体磷原子硅原子+N型硅表示SiPSiSi硅或锗+少量磷N型半导体多余电子第八页，共三十八页，2022年，8月28日空穴P型半导体硼原子P型硅表示SiSiSiB硅原子空穴被认为带一个单位的正电荷，并且可以移动硅或锗+少量硼P型半导体多余空穴第九页，共三十八页，2022年，8月28日1.PN结的形成二、

PN结扩散运动空间电荷区削弱内电场漂移运动内电场动态平衡－－－－－－－－－－－－－－－－P内电场电荷区空间扩散运动漂移运动N第十页，共三十八页，2022年，8月28日

外电场方向与内电场方向相反

空间电荷区(耗尽层)变薄

扩散＞漂移导通电流很大,呈低阻态2.PN结的单向导电性－－－－－－－－－－－－－－－－PN内电场外电场

加正向电压（正偏）P（+）N（－）第十一页，共三十八页，2022年，8月28日外电场与内电场相同耗尽层加厚

漂移＞扩散形成反向电流IR，很小。呈高阻态N－－－－－－－－－－－－－－－－P

内电场

外电场

加反向电压（反偏）P（－）N（+）PN结正偏，导通；PN结反偏，截止第十二页，共三十八页，2022年，8月28日第二节半导体二极管

半导体二极管的伏安特性半导体二极管的主要参数第十三页，共三十八页，2022年，8月28日一、半导体二极管的伏安特性+P区－－阳极N区－－阴极阳极阴极1.正向特性死区电压硅管0.5V

锗管0.1V

正向导通电压硅管0.7V

锗管0.3Vi(mA)u(V)反向击穿电压死区GeSi2.

反向特性反向饱和电流很小，可视为开路，反向电压过高，电流急增，二极管发生击穿。导通电压VD第十四页，共三十八页，2022年，8月28日二、半导体二极管的主要参数1.最大整流电流IF

二极管允许通过的最大正向平均电流。2.最高反向工作电压URM

保证二极管不被击穿允许加的最大反向电压。3.最大反向饱和电流IR

室温下，二极管加最高反向电压时的反向电流，与温度有关。第十五页，共三十八页，2022年，8月28日例：如图，当E＝5V时，IV＝5mA，则E=10V，IV＝（）Ａ.Ｉ＝１０mAＢ.Ｉ>１０mAＣ.Ｉ＜１０mAＤ.不确定EVDIVB第十六页，共三十八页，2022年，8月28日

例：如图，E＝5V，二极管正向压降忽略不计，画出uo波形。EVDuiuO10ui(V)ωtui<EVD截止

uo=Eui>EVD导通

uo=ui5uOωt5

利用二极管的单向导电性可对输出信号起限幅作用。第十七页，共三十八页，2022年，8月28日

例：如图，E＝6V，二极管正向压降忽略不计，画出uo波形。EVD1uiuO10ui(V)ωt6EVD2R－6ui>E，VD1导通，VD2截止

u0=E=6V－E<ui<E，VD1、VD2截止，

u0=uiuOωt解：ui<－E，

VD2导通，VD1截止

u0=－E=－6V6第十八页，共三十八页，2022年，8月28日例：二极管组成电路如图，设二极管导通电压为0.3V，试求输出电压UF。+3VUF－12VR0VVD1VD23

>0>－12VVD1率先导通，

UF＝3－0.3＝2.7VVD2截止解：第十九页，共三十八页，2022年，8月28日第三节特殊二极管

稳压管第二十页，共三十八页，2022年，8月28日

稳压管是一种特殊的二极管，具有稳定电压的作用。

稳压管工作于反向击穿区。特点：电流变化大，电压变化小。一、稳压原理稳压管：１）加正向电压时同二极管２）加反向电压时使其击穿后稳压i(mA)u(V)反向击穿电压VS第二十一页，共三十八页，2022年，8月28日

１．稳定电压UZ

正常工作下，稳压管两端电压。同一型号的稳压管分散性较大。２．稳定电流IZ

正常工作下的参考电流。大小由限流电阻决定。３．动态电阻rZrZ=△U/△IrZ越小，稳压效果越好。二、稳压管参数第二十二页，共三十八页，2022年，8月28日例：如图，已知UZ=10V，负载电压UL（）（Ａ）5Ｖ（Ｂ）10Ｖ（Ｃ）15Ｖ（Ｄ）20Ｖ４．温度系数αu

温度改变1°，稳压值改变的百分比。其值可正，可负。AVS20V15KΩ5KΩUL第二十三页，共三十八页，2022年，8月28日例：已知ui=6sinωt，UZ=3V，画输出波形。

稳压管的工作条件（１）必须工作在反向击穿状态（２）电路中应有限流电阻，以保证反向电流不超过允许范围。VSuiuO6ui(V)ωt3uOωt3第二十四页，共三十八页，2022年，8月28日

例：图示电路中，稳压管VS1、VS2的稳压值分别为UZ1＝5V，UZ2＝7V，正向压降为0.7Ｖ，若输入电压Ui波形如图所示，试画出输出电压波形。RRVS1VS2UiUOUit6V12V－2VUi经电阻分压UR＝Ui/2

当UR<5V，VS1、VS2截止，U0=UR7V>UR>5V，VS1反向导通，VS2截止，U0=Uz1UR<－0.7V，VS1、VS2正向导通，u0=－0.7VUot3V5V－0.7V解：第二十五页，共三十八页，2022年，8月28日第四节晶体管

晶体管的基本结构和类型晶体管的电流分配和放大原理晶体管的特性曲线晶体管的主要参数温度对晶体管的影响第二十六页，共三十八页，2022年，8月28日一、晶体管的基本结构和类型基区集电区发射区基极集电极发射极集电结发射结NPN型VT第二十七页，共三十八页，2022年，8月28日PNP型特点：发射区参杂浓度很大，基区薄且浓度低，集电结面积大。VT第二十八页，共三十八页，2022年，8月28日二、晶体管的电流分配和放大原理１．放大条件（１）内部特点决定 发射区产生大量载流子基区传送载流子集电区收集载流子（２）外部条件 发射结正偏，集电结反偏第二十九页，共三十八页，2022年，8月28日IEICIBRBRCEBECNNP发射区电子发射结正偏利于发射区发射电子基区集电结反偏利于集电区收集电子

集电区2.电流分配第三十页，共三十八页，2022年，8月28日IBRBEBICRCECIE基极电流很小的变化，将引起集电极电流一个很大的变化。直流放大系数交流放大系数第三十一页，共三十八页，2022年，8月28日1.输入特性曲线

三、三极管特性曲线IB＝f(UBE)︳UCE=常数IB(μA)UBE(V)UCE=0UCE≥1

发射结、集电结正偏，两个二极管正向并联。

集电结反偏，IB减小UCE>1IB变化很小，与UCE=1曲线重合。第三十二页，共三十八页，2022年，8月28日2．输出特性曲线饱和区截止区放大区

截止区IB≈0，IC≈0，UBE≤0发射结反偏，集电结反偏。

放大区

IC＝βIB

发射结正偏，集电结反偏。

饱和区

UCE≤UBE

，发射结、集电结正偏。IC(mA)UCE(V)IB＝0IB＝20IB＝40IB＝60IB＝80第三十三页，共三十八页，2022年，8月28日2．极间反向电流

ICBO：发射极开路，基极与集电极间的反向饱和电流，受温度影响大。

ICEO：基极开路，集电极与发射极间的穿透电流。四、三极管主要参数1．

放大倍数第三十四页，共三十八页，2022年，8月28日

集电极最大电流ICMIC<ICM

集电极—发射极反向击穿电压UCEO

基极开路，加在集电极和发射极间的最大允许工作电压。

UCE<UCEO

集电极最大允许功耗PCMICUCE<PCM3．极限参数第三十五页，共三十八页，2022年，8月28日五、温度对晶体管的影响温度对ICEO、ICBO的影响

ICEO、ICBO随温度上升急剧增加，温度每升高10°，ICBO约增加一倍。温度对锗管的影响比较大。温度对β的影响温度增加，β随之增加。3.温度对UBE

的影响温度增加，UBE

随之减少。第三十六页，共三十八页，2022年，8月28日例：由三极管各管脚电位判定三极管属性（1）

A:1VB：0.3VC:3V（2）A:－0.2VB:0VC:－3V如何区分硅管和锗管如何区分NPN、PNP管如何区分三个极A.︱UBE︳≈0.2V(锗管）

︱UBE︳≈0.7V(硅管）B.步骤：1.区分硅管、锗管，并确定C极（以相近两个电极的电压差为依据，