二极管及三极管

（下）第7章半导体二极管和三极管电工技术与电子技术返回第7章半导体二极管和三极管返回后一页7.3半导体二极管7.4稳压二极管7.5半导体三极管7.2PN结7.1半导体的导电特性返回前一页后一页第7章半导体二极管和三极管本章要求：一、了解PN的单向导电性、二极管的特性和主要参数。二、了解稳压管的稳压性能和主要参数。三、了解三极管的电流放大作用、特性和主要参数。四、会根据二极管的单向导电性分析含有二极管的电路。

对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件的目的在于应用。学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。

对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，就不要过分追究精确的数值。器件是非线性的、特性有分散性、RC的值有误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。前一页后一页返回7.1半导体的导电特性半导体的特性：

(可制成温度敏感元件，如热敏电阻)掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使其导电能力明显改变。光敏性：当受到光照时，其导电能力明显变化。(可制成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池等)。热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强。前一页后一页返回7.1.1本征半导体完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为本征半导体。硅和锗的晶体结构前一页后一页返回硅和锗的共价键结构共价键共用电子对

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。+4+4+4+4前一页后一页返回+4+4+4+4自由电子空穴束缚电子

在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键上留下一个空位，称为空穴（带正电）。

本征半导体的导电机理这一现象称为本征激发。前一页后一页返回本征半导体的导电机理在其它力的作用下，空穴吸引临近的电子来填补，其结果相当于空穴的迁移。空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可以认为空穴是载流子。

因常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子，因此本征半导体中的自由电子和空穴很少，所以本征半导体的导电能力很弱。

当半导体外加电压时，在电场的作用下将出现两部分电流：

1）自由电子作定向移动电子电流2）价电子递补空穴空穴电流+4+4+4+4前一页后一页返回本征半导体的导电机理本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。

温度越高，载流子的浓度越高，本征半导体的导电能力越强。温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。跳转前一页后一页返回7.1.2N型半导体和P型半导体N型半导体

掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。+4+4+4+4+5多余电子磷原子掺入五价元素在常温下即可变为自由电子失去一个电子变为正离子返回前一页后一页前一页后一页P型半导体

掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，空穴浓度远大于自由电子浓度。空穴称为多数载流子（多子），自由电子称为少数载流子（少子）。+4+4+4+4+3硼原子空穴掺入三价元素接受一个电子变为负离子返回杂质半导体的示意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半导体++++++++++++++++++++++++N型半导体前一页后一页无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。返回1.在杂质半导体中多子的数量与

（a.掺杂浓度、b.温度）有关。2.在杂质半导体中少子的数量与（a.掺杂浓度、b.温度）有关。3.当温度升高时，少子的数量

（a.减少、b.不变、c.增多）。abc4.在外加电压的作用下，P型半导体中的电流主要是，N型半导体中的电流主要是（a.电子电流、b.空穴电流）ba前一页后一页返回7.2PN结7.2.1PN结的形成多子的扩散运动内电场E少子的漂移运动浓度差－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半导体++++++++++++++++++++++++N型半导体空间电荷区内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。扩散的结果使空间电荷区变宽。扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡，空间电荷区的厚度固定不变。空间电荷区也称PN结前一页后一页返回前一辈页后一垦页二、PN结的销单相工导电线性1.PN结加正向电压（正向偏置）PN结变申窄P接正捡、N接负－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++U内电场外电场PNIF内电世场被缩慧削弱恢，多盼子的芦扩散咽加强信，形眼成较农大的球扩散蹲电流爱。PN结正辆向电街阻较鞭小，腔正向解电流置较大击，PN结处志于导予通状嚼态。返回2.耀PN结加首反向其电压锦（反恩向偏港置）－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++U内电场外电场PN内电绣场被招加强拉，少该子的被漂移伤加强辨，由泊于少详子数全量很霞少，件形成合很小街的反捆向电排流。IRPN结变宜宽P接负习、N接正PN结反嚼向电楚阻较江大，伐反向递电流任很小薄，PN结处爪于截炎止状利态。温度桶越高网少子突的数像量越检多，备反向寄电流笑将随欠温度觉增加前一宜页后一完页返回PN结的滴单向顿导电塘性1、PN结加泄正向桌电压捉（正圣向偏涌置，P接正锤、N接负愁）缎时，PN结处航于正践向导扑通状呀态，PN结正走向电脸阻较变小，桐正向振电流健较大摩。2、PN结加杆反向指电压疗（反筝向偏健置，P接负雷、N接正胜）拒时，PN结处草于反驴向截丽止状本态，PN结反贫向电壁阻较柴大，驴反向突电流钳很小姥。前一脸页后一讨页返回7.妄3半导内体二础极管7.文3.签1基本姓结构（a）点接补触型1.结构：按结誉构可络分三达类(b秤)面接停触型结面撞积小滥、结然电容减小、辟正向困电流动小。勾用于役检波子和变初频等扰高频赵电路渗。结面蜂积大忙、正辅向电弓流大祥、结雹电容声大，姑用于偷工频倦大电搁流整笼流电廊路。前一斩页后一蝇页(c负)平面而型用于捆集成爪电路尘制作桐工艺厅中。PN结结膜面积偿可大宵可小垮，用弱于高位频整要流和扮开关胁电路退中。返回7.碧3半导败体二征极管二极词管的飞结构两示意响图2.符号床：PN阳极阴极VD前一尼页后一条页返回7.也3.深1伏安泊特性前一禁页后一界页PN+–UI硅管0.魄5V缠,锗管0.1齿V。反向提击穿电压U(B士R)导通瓦压降死区能电压外加困电压越大于玩死区闸电压耽二极惨管才挣能导刊通。外加殊电压屡大于粥反向讽击穿薄电压错二极夫管被怠击穿凝，失夺去单订向导部电性么。正向福特性PN+–反向初特性非线柿性反向丝式电流在一敞定电狸压范围晶内保桃持常数孟。硅0.6陷~0醋.8纲V,锗0.2板~0.产3V。返回7.强3.凉3主要再参数1、最萝大整禽流电神流IOM二极华管长邀期使乞用时奖，允士许流剂过二僵极管趋的最亏大正锣向平溪均电傅流。2、反向所工作仰峰值城电压URW缓M是保脱证二大极管载不被颂击穿局而给朋出的椅反向仗峰值仇电压仿，一菠般是毙二极比管反通向击滴穿电卖压U(B维R)的一裁半或悦三分扮之一山。二极禽管击怜穿后偏单向搜导电皮性被盛破坏每，甚饶至过骨热而久烧坏公。3、反向齐峰值沟电流IRM指二养极管悔加最洪高反境向工潮作电配压时凡的反津向电命流。反向勒电流驳大，佛说明粱管子浇的单首向导款电性优差，IRM受温坡度的烫影响丙，温寒度越啊高反眼向电掏流越蚂大。久硅管透的反排向电桐流较忆小，锗管岂的反破向电躬流较愉大，点为硅城管的殖几十侍到几漆百倍稀。前一载页后一英页返回二极魔管的单散向导添电性前一犬页后一并页1.二极由管加布正向故电压波（正碧向偏阴置，沫阳极属接正渡、阴另极接弟负丧）时听，自二极坐管处遵于正嗽向导萄通状本态，德二极盏管正袍向电坐阻较亮小，蜓正向蚁电流凭较大菠。2.二极助管加腔反向性电压拴（反便向偏摔置，母阳极岩接负模、阴产极接盒正考）时烘，超二极君管处涂于反附向截洞止状希态，绳二极绝管反丸向电皂阻较骗大，娇反向市电流谈很小鸽。3.外加挪电压饥大于孝反向僻击穿各电压沾二极痛管被壳击穿朋，失虽去单趋向导停电性罪。4.二极炼管的博反向闯电流要受温距度的葬影响置，温坛度愈轻高反乏向电托流愈美大。返回二极穷管电政路分善析举张例定性分析：判断二极管的工作状态导通截止否则，正向管压降硅0.6~0.7V锗0.2~0.3V分析惨方法吉：将二习极管框断开波，分凳析二捡极管微两端块电位的高伍低或酿所加举电压UD的正游负。若V阳>V阴或UD为正及，二铃极管定导通晶（正坛向偏幸置）若V阳<V阴或UD为负介，二绿极管诊截止息（反谷向偏辛置）前一号页后一塘页

反向截止时二极管相当于断开。若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零，返回电路餐如图蜓，求砖：UABV阳=－6赞V许V阴=－12慎VV阳>V阴二极烟管导晶通若忽略鱼管压寄降，励二极截管可腔看作尸短路臭，UAB=－6V否则脏，UAB低于泪－6V一个舍管压孩降，厅为－6.颜3Ｖ或缠－6.扭7V例1：后一蒙页取B点作普参考电点，炊断开额二极款管，设分析洪二极膝管阳言极和轮阴极北的电畜位。跳转D6V12V3kBAUAB+–返回两个智二极咐管的范阴极毙接在潮一起求：UAB取B点作沈参考洽点，南断开余二极帽管，艰分析鹿二极虫管阳抽极和删阴极乌的电涌位。V1阳=－6上V，V2阳=0预V，V1阴=局V2阴=－12咸VUD1=俯6V，UD2=1阅2V∵UD2>UD1∴VD2优先锐导通屯，VD1截止啦。若忽岭略管疗压降打，二银极管泉可看纲作短随路，UAB=本0共VVD１6V12行V3kBAVD2VD1承受疗反向槐电压饿为－6聚V流过VD2的电奶流为例2亲:前一工页后一桥页UAB+–返回ui>休8V二极刮管导炕通，饭可看绕作短么路uo=鸟8Vui<矩8V二极胖管截应止，箱可看也作开鉴路uo=ui已知：二极管是理想的，试画出uo波形。u218V参考企点8V例3二极笋管的慌用途皆：整流狱、检丑波、炮限幅六、箝傅位、级开关炮、元设件保吊护、准温度悬补偿姿等。前一野页后一殊页D8VRuoui++––返回7.杠4稳压跟二极饺管前一捞页后一晶页1.符号UZIZIZMUZIZUI2.伏安绑特性稳压鹿管正法常工克作时险加反戴向电兰压使用书时要签加限忠流电花阻+–稳压表管反宏向击稍穿后点，电硬流变乔化很典大，舰但电蔽压变番化很腹小，朽利用花此特晶性，默稳压般管在焦电路送中可利起稳甜压作蝇用。返回3.主要绳参数前一衰页后一喝页(1鲜)稳定毯电压UZ稳压盒管正胁常工按作(反向阅击穿)时管院子两赚端的奴电压挣。(2愧)电压尽温度梨系数ｕ环境偿温度后每变命化1C引起稳压组值变卸化的百分美数。(3就)动态哥电阻(4宿)稳定饲电流IZ、最大反稳定惩电流IZM(5槐)最大渠允许花耗散则功率PZM=UZIZM愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。返回光电摘二极坝管反向士电流党随光远照强量度的贸增加兼而上供升。IV照度增加符号前一拍页后一旬页返回发光帆二极披管有正孕向电敏流流喉过时反，发饱出一货定波次长范俗围的残光，巷目前骑的发浇光管旅可以疲发出步从红竭外到坑可见雨波段之的光颠，它余的电摊特性谦与一版般二汇极管火类似监，正抹向电计压较瞧一般兼二极拾管高迟，电庸流为款几~几十mA符号前一嘉页后一构页返回7.扁5半导升体三翠极管7.寺5基本农结构BECNNP基极发射即极集电研极PNP集电极基极发射极BCENP鲁N型PN军P型后一鹊页前一撕页返回BECNNP基极发射极集电极后一录页前一惜页集电拴区：坟面积极最大基区还：最统薄，建掺杂叙浓度政最低发射奇区：庸掺杂浓宾度最昼高发射态结集电炉结返回符号商：BECIBIEICNP粥N型三盾极管BECIBIEICPN千P型三如极管型号查：3A赛、3监C是PN淋P3B政、3免D是NP剧N3A、3B是锗汁管3C、3D是硅数管后一璃页前一引页返回7.晴5.坡2电流贵放大撕原理BECNNPEBRBECRC1.三极绒管放炊大的去外部誓条件发射却结正席偏、蒙集电香结反茅偏PN剂PVB<VEVC<VB从电肉位的最角度移看：NP畅N发射喂结正岔偏VB>VE集电山结反滥偏VC>VB后一能页前一麦页返回2.各电躲极电询流关梳系及纪电流垦放大岗作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.010.020.030.040.050.0010.501.001.702.503.300.0010.511.021.732.543.35结论1）三布电极絮电流闸关系IE=IB+IC2）ICIE，ICIB3）IC丽IB把基帝极电敢流的衔微小管变化茅能够篇引起幼集电棍极电须流较歌大变累化的热特性涉称为流晶体暮管的障电流脆放大案作用惜。实质:用一秘个微配小电依流的暮变化可去控渣制一殃个较漏大电上流的叠变化院。跳转后一蜂页前一暑页返回3.三极隔管内狂部载袄流子荡的运年动规冶律BECNNPEBRBEC基区讯空穴慰向发执射区缸的扩帖散可掉忽略解。发射南结正涨偏，柿发射谨区电窜子不周断向肿基区伏扩散卧，形垂成发顽射极率电流IE。IE进入P区的效电子沸少部洞分与醒基区歼的空逼穴复篇合，杰形成羽电流IBE，多数住扩散跨到集廉电结携。IBE从基脖区扩笛散来专的电洋子作翅为集稻电结谁的少保子，重漂移馋进入贼集电乱结而拔被收排集，用形成ICE。ICE集电披结反糊偏，点有少它子形寨成的拌反向升电流ICB馒O。ICBO后一跪页前一冶页3.三极错管内驳部载羡流子圈的运辽动规翅律BECNNPEBRBECIEIBEICEICBOICIBIC=ICE+ICB闻OICE后一犬页前一风页IB=IBE-ICB虫OIBE返回ICE与IBE之比脱称为破共发泳射极典电流惰放大助倍数集－片射极哑穿透姜电流温度土ICE半O常用具公式后一渔页前一硬页返回7.潜5.或3特性撑曲线即管将子各窃电极浑电压走与电苍流的章关系序曲线拔，是榨管子作内部常载流模子运撕动的其外部孝表现巷，反圾映了至晶体歉管的秆性能帖，是阴分析行放大书电路匠的依管据。为什拿么要猾研究伴特性占曲线黑：1）直矩观地月分析抬管子慎的工沈作状错态2）合根理地胁选择破偏置信电路屯的参淹数，抽设计豆性能彻良好符的电柄路重点售讨论火应用胁最广疫泛的匀共发巩射极方接法剥的特怖性曲销线后一白页前一桑页返回实验件线路输入帖回路输出失回路发射筑极是舱输入斜、输逗出回玻路的胞公共贸端EBICmAAVUCEUBERBIBECV共发锹射极维电路后一唯页前一慎页返回1.输入纳特性IB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1V特点:非线泼性死区重电压大：硅捎管0.没5V，锗管0.美2V。工作狱压降妄：硅UBE艺0.累6~0.怎7V,锗UBE献0.汁2~0.网3V。后一凝页前一想页返回2.输出妻特性IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A10荒0A当UCE大于仆一定黑的数饰值时豪，IC只与IB有关地，即IC=IB。后一栏页前一彻页此区螺域满板足IC=IB称为孟线性士区（由放大现区）右，具华有恒宁流特财性。返回IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100AUCEUBE,集电宵结正痕偏，IBIC，称为烤饱和始区。深度忽饱和验时硅战管UCE响S0般.3秀V此区拢域中IC受UCE的影肢响较滚大后一雾页前一杂页返回IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区驳域中:IB=致0,IC=ICE袄O,UBE<死区兴电压乱，称乐为截悄止区扑。后一赛页前一夕页跳转为可促靠截萝止，钻常取恒发射蛛结零妇偏压茄或反趟偏压锐。返回输出泊特性丙可划歼分为叨三个芽区，掌分别查代表冰晶体管的织三种熊工作概状态树。1）放大践区(线性细区，埋具有动恒流方特性)放大老状态IC=IB，发射倘结正兔偏、漏集电中结反研偏。2）截外止区炮（晶预体管叶处于趣截止纪状态资）开叫关断购开IB=0，IC=ICE察O0，UBE<死区违电压发射羞结反围偏或独零偏快、集犁电结童反偏值。3）饱和衰区(管子六处于吐饱和垂导通怀状态)开关驼闭合IBIC，UCEUBE,发射渴结正段偏，集电芹结正冶偏。后一携页前一节页返回7.北5.津4主要跪参数前面拨的电霞路中顽，三诸极管灾的发不射极品是输尿入输春出的椒公共柜点，裹称为矩共射滨接法压。相浊应地冲还有产共基健、共搏集接城法。直流灶电流墓放大橡系数仇：1.电流放大系数和工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为IB，相应的集电极电流变化为IC。交流众电流仇放大络系数养：一般小功率三极管大功率三极管后一国页前一腾页返回例：UCE=4梳.7统V时，IB=3沫0A筹,趁IC=1辨.4促8m叛A；IB=4孟5巷A颤,痛IC=2博.2洋mA。在以后的计算中，一般作近似处理：=后一够页前一忧页返回2.集-基极鸭反向管饱和鹊电流ICB鸡OAIC