电工基础-晶体管基础

电工基础-晶体管基础第一页，共三十二页，编辑于2023年，星期一7-1.半导体的导电特性7-2.半导体二极管7-3.稳压管7-4.半导体三极管第二页，共三十二页，编辑于2023年，星期一导体、半导体和绝缘体导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。§7-1.半导体的导电特性第三页，共三十二页，编辑于2023年，星期一完全纯净、具有晶体结构的半导体一、本征半导体最常用的半导体为硅(Si)和锗(Ge)。它们的共同特征是四价元素，每个原子最外层电子数为4。++SiGe第四页，共三十二页，编辑于2023年，星期一

掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为电子半导体或N型半导体。掺入五价元素

Si

Si

Si

Sip+多余电子磷原子在常温下即可变为自由电子失去一个电子变为正离子在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形成杂质半导体。

在N

型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。二.N型半导体和P型半导体第五页，共三十二页，编辑于2023年，星期一三、PN结的形成PN空间电荷区P区N区多数载流子将扩散形成耗尽层；耗尽了载流子的交界处留下不可移动的离子形成空间电荷区；（内电场）一块晶片的两边分别为P型半导体和N型半导体。内电场阻碍了多子的继续扩散。第六页，共三十二页，编辑于2023年，星期一多子的扩散运动内电场少子的漂移运动浓度差P型半导体N型半导体内电场越强，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。空间电荷区也称PN结

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。－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－形成空间电荷区一、PN结的形成第七页，共三十二页，编辑于2023年，星期一

1.PN结加正向电压（正向偏置）PN结变窄

P接正、N接负外电场IF

内电场被削弱，多子的扩散加强，形成较大的扩散电流。

PN结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。内电场PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–第八页，共三十二页，编辑于2023年，星期一2.PN结加反向电压（反向偏置）外电场

P接负、N接正内电场PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－–+第九页，共三十二页，编辑于2023年，星期一1.点接触型2.面接触型结面积小、结电容小、正向电流小。用于检波和变频等高频电路。

结面积大、正向电流大、结电容大，用于工频大电流整流电路。3.平面型

用于集成电路制作工艺中。PN结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。§7-2.半导体二极管一、二极管的结构和分类二极管的电路符号：PN第十页，共三十二页，编辑于2023年，星期一阴极引线阳极引线二氧化硅保护层P型硅N型硅

平面型金属触丝阳极引线N型锗片阴极引线外壳点接触型铝合金小球N型硅阳极引线PN结金锑合金底座阴极引线

面接触型半导体二极管的结构和符号

二极管的结构示意图阴极阳极

符号D第十一页，共三十二页，编辑于2023年，星期一二、二极管的伏安特性硅管0.5V,锗管0.1V。反向击穿电压U(BR)导通压降

外加电压大于死区电压二极管才能导通。外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。正向特性反向特性特点：非线性硅0.6~0.8V锗0.2~0.3VUI死区电压PN+–PN–+反向电流在一定电压范围内保持常数。第十二页，共三十二页，编辑于2023年，星期一二极管的单向导电性

1.二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。

2.二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。

3.外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。

4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。第十三页，共三十二页，编辑于2023年，星期一二极管电路分析举例定性分析：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分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压UD的正负。若V阳

>V阴或UD为正(正向偏置)，二极管导通若V阳

<V阴或UD为负(反向偏置)，二极管截止若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零，反向截止时二极管相当于断开。第十四页，共三十二页，编辑于2023年，星期一二极管整流电路一.单相整流电路1.半波整流电路二极管导通，忽略二极管正向压降，

uo=u2u1u2aTbDRLuo为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。二极管截止,uo=0+–iou2>0时:u2<0时:第十五页，共三十二页，编辑于2023年，星期一单相半波整流电压波形u1u2aTbDRLuouDu2uouDt2340第十六页，共三十二页，编辑于2023年，星期一输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io)：()ò=pwp2021tduUoo=()òpwp

021tdsinwt22U=p2245.02UU=u1u2aTbDRLuouDioIo=Uo/RL=0.45U2/RL

uo20t第十七页，共三十二页，编辑于2023年，星期一2.单相桥式全波整流电路u1u2TD3D2D1D4RLuo组成：由四个二极管组成桥路RLD1D3D2D4u2uou2uo第十八页，共三十二页，编辑于2023年，星期一+–u1u2TD3D2D1D4RLuou2正半周时电流通路D1

、D4导通，D2、D3截止第十九页，共三十二页，编辑于2023年，星期一-+u0u1u2TD3D2D1D4RLu2负半周时电流通路D2、D3

导通，D1

、D4截止第二十页，共三十二页，编辑于2023年，星期一u2>0时D1,D4导通D2,D3截止电流通路:a

D1RLD4bu2<0时D2,D3导通D1,D4截止电流通路:bD2RLD4a单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形u2D3D2D1D4RLuoab整流输出电压平均值：

Uo=0.9U2负载电流平均值:Io=Uo/RL=0.9U2/RL

二极管平均电流：ID=Io/2二极管最大反向电压：DRM22UU=u2uD2,uD3uD1,uD4uo第二十一页，共三十二页，编辑于2023年，星期一集成硅整流桥：u2uo+

–

~+~-

+–第二十二页，共三十二页，编辑于2023年，星期一§7-3.稳压管稳压管是一种特殊的面接触型二极管。它在电路中常用作稳定电压的作用，故称为稳压管。一、稳压管的图形符号：二、稳压管的伏安特性：U(V)0.400.8-8-4I(mA)204010-20-1030-12反向正向稳压管的伏安特性曲线与普通二极管类似，只是反向曲线更陡一些。伏安特性第二十三页，共三十二页，编辑于2023年，星期一UZIZIZMUZ

IZ稳压管正常工作时加反向电压使用时要加限流电阻稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两端电压变化很小，利用此特性，稳压管在电路中可起稳压作用。_+UIO符号伏安特性第二十四页，共三十二页，编辑于2023年，星期一三、主要参数1.稳定电压UZ

稳压管正常工作(反向击穿)时管子两端的电压。2.电压温度系数ｕ环境温度每变化1C引起稳压值变化的百分数。3.动态电阻4.稳定电流IZ、最大稳定电流IZM5.最大允许耗散功率PZM=UZIZMrZ愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。第二十五页，共三十二页，编辑于2023年，星期一四、光电二极管反向电流随光照强度的增加而上升。IU照度增加符号发光二极管有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般二极管类似，正向电压较一般二极管高，电流为几~几十mA。光电二极管发光二极管第二十六页，共三十二页，编辑于2023年，星期一半导体三极管又叫晶体三极管，通常简称为三极管或晶体管。它是放大电路最基本的元件之一。§7.4半导体三极管一.三极管结构示意图及符号1.NPN型集电结发射结发射区基区集电区发射极基极集电极结构示意图符号第二十七页，共三十二页，编辑于2023年，星期一2.PNP型集电结发射结发射区基区集电区发射极基极集电极结构示意图符号第二十八页，共三十二页，编辑于2023年，星期一电流分配和放大原理三极管放大的外部条件BECNNPEBRBECRC发射结正偏、集电结反偏

PNP发射结正偏VB<VE集电结反偏VC<VB从电位的角度看：

NPN

发射结正偏VB>VE集电结反偏VC>VB

第二十九页，共三十二页，编辑于2023年，星期一晶体管参数与温度的关系1、温度每增加10C，ICBO增大一倍。硅管优于锗管。2、温度每升高1C，UBE将减小–(2~2.5)mV，即晶体管具有负温度系数。3、温度每升高1C，增加0.5%~1.0%。截止放大饱和发射结反偏正偏正偏集电结反偏反偏正偏各态偏置情况第三十页，共三十二页，编辑于2023年，星期一例题：设三极管处于放大状态，测得各脚对地的电位如下图，试判断管型（NPN或PNP）、材料（硅或锗），并确定B、E、C极。序号U1U2U3管型材料

E

B

CA00.3-5B822.7C-25-2.3D-10-2.3-3第三十一页，共三十二页，编辑于2023年，