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博半导令体的信导电糊机理本征陆半导明体中乌存在数量互相等的两真种载经流子逃，即自由渗电子动和空叶穴。温度呼越高劈燕，载怒流子紧的浓喉度越冰高，本征固半导摩体的室导电柄能力讽越强帅。温度辣是影已响半防导体祸性能腐的一优个重唤要的舅外部完因素墓，这是颂半导上体的乡丰一大耀特点跃。本征限半导忙体的劫导电丧能力滴取决恼于载勒流子匪的浓筒度。跳转前一炕页后一琴页返回7.游1.障2营N型半起导体净和P型半萝导体N型半弹导体掺杂撇浓度巡寿远大正于本掌征半绞导体惭中载我流子加浓度恼，所枪以，纽奉自由际电子匪浓度当远大表于空蓝穴浓樱度。自由舒电子捷称为状多数妖载流逢子（逐多子按），空穴表称为谅少数阶载流冈子（崖少子换）。+4+4+4+4+5多余罩电子磷原崇子掺入讽五价戏元素在常脱温下必即可颂变为椅自由嗓电子失去屿一个饮电子惜变为像正离长子返回前一党页后一摔页前一怨页后一键页P型半帝导体掺杂间浓度圾远大惰于本团征半层导体身中载刷流子牧浓度枯，所章以，辆空穴燃浓度评远大炊于自膨由电朗子浓坊度。空穴姥称为眠多数症载流只子（毯多子段），自由棒电子恨称为但少数腊载流捡子（隆少子轻）。+4+4+4+4+3硼原龙子空穴掺入池三价祸元素接受痛一个江电子贵变为遗负离贱子返回杂质金半导天体的厨示意浪表示塑法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半导体++++++++++++++++++++++++N型半导体前一援页后一处页无论N型或P型半算导体招都是火中性述的，偿对外避不显偏电性局。返回1.在杂羞质半扇导体败中多坊子的株数量坚与（a.掺杂血浓度窑、b.温度秆）有角关。2.在杂败质半肥导体吉中少焦子的泄数量狐与（a.掺杂搁浓度骡、b.温度拳）有翠关。3.当温前度升眠高时棒，少旨子的权数量（a.减少移、b.不变划、c.增多枝）。abc4.在外听加电狐压的奖作用轻下，P型半透导体谅中的皮电流主要史是背，N型半搁导体随中的碗电流烧主要馋是（a.电子树电流庭、b.空穴跌电流翅）ba前一被页后一给页返回7.拜2蒸PN腾结7.绕2.桐1漏P羽N结的将形成多子分的扩丙散运击动内电场E少子梳的漂熔移运假动浓度疑差－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半导体++++++++++++++++++++++++N型半导体空间梨电荷橡区内电节场越茅强，疮漂移萍运动轰越强新，而劣漂移紧使空绵间电幕荷区凶变薄刃。扩散编的结午果使艇空间材电荷趋区变晕宽。扩散葱和漂子移这捆一对城相反用的运祝动最敞终达缓到动年态平汉衡，帅空间白电荷包区的苍厚度帐固定欺不变鼻。空间疏电荷子区也述称PN结前一乓页后一武页返回前一泰页后一要页二、PN结的累单相条导电为性1.PN结加正向电压（正向偏置）PN结变心窄P接正杂、N接负－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++U内电场外电场PNIF内电餐场被溉削弱磨，多衡子的妄扩散亭加强拣，形探成较疗大的追扩散仔电流抽。PN结正妻向电幸阻较呀小，企正向粘电流她较大他，PN结处经于导端通状你态。返回2.萝PN结加探反向易电压另（反廊向偏赌置）－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++U内电场外电场PN内电稿场被座加强摆，少域子的贤漂移够加强卷，由扒于少但子数讯量很筑少，车形成滩很小突的反湾向电成流。IRPN结变软宽P接负科、N接正PN结反昨向电桐阻较规大，碌反向普电流助很小窃，PN结处货于截泉止状石态。温度躬越高元少子台的数乒量越弓多，崖反向贪电流替将随葡温度蝴增加前一清页后一覆页返回PN结的荣单向泡导电偿性1、PN结加阁正向自电压私（正掌向偏穗置，P接正另、N接负顿）杂时，PN结处胡于正资向导按通状顽态，PN结正含向电赴阻较杆小，舍正向胸电流帆较大醉。2、PN结加丸反向灵电压积（反签向偏凉置，P接负木、N接正踪蝶）弊时，PN结处早于反倦向截走止状叶态，PN结反洗向电信阻较踪蝶大，射反向代电流变很小呜。前一惠页后一我页返回7.挂3半导跟体二躺极管7.踏3.梁1基本秧结构（a）点接职触型1.结构：按结傅构可什分三封类(b么)面接简触型结面刃积小今、结厉电容侵小、爆正向必电流蓄小。戚用于盈检波水和变肢频等族高频么电路奏。结面狮积大喉、正洞向电较流大隐、结丧电容介大，侵用于她工频虚大电芝流整理流电球路。前一嚼页后一截页(c巡寿)平面陷型用于邻集成堂电路定制作陵工艺塔中。PN结结削面积匪可大潮可小返，用庭于高盈频整弊流和齐开关逢电路汪中。返回7.传3半导笋体二滨极管二极融管的既结构移示意的图2.符号扒：PN阳极阴极VD前一宾页后一宋页返回7.诞3.桌1伏安钻特性前一睁页后一顽页PN+–UI硅管0.笑5V铲,锗管0.1礼V。反向润击穿电压U(B举R)导通矿压降死区妄电压外加信电压矛大于双死区躲电压爹二极稀管才醉能导压通。外加苦电压使大于漠反向睡击穿己电压自二极芹管被股击穿顽，失非去单遍向导茎电性滋。正向赴特性PN+–反向势特性非线荐性反向趋电流在一向定电忙压范围摘内保汪持常数田。硅0.6波~0壮.8视V,锗0.2租~0.呢3V。返回7.情3.依3主要引参数1、最拔大整饺流电冶流IOM二极葵管长胁期使饼用时悦，允哑许流思过二外极管具的最等大正挺向平愧均电柱流。2、反向妄工作鹊峰值罚电压URW慨M是保宣证二草极管描不被锯击穿折而给涉出的耐反向摆峰值流电压曾，一匹般是存二极译管反劝向击疤穿电笼压U(B垄R)的一到半或仅三分择之一召。二极率管击桐穿后黑单向楚导电榴性被竿破坏锤，甚江至过康热而拍烧坏星。3、反向铸峰值秧电流IRM指二部极管天加最陡高反东向工抽作电啄压时杏的反耀向电火流。反向桌电流策大，棕说明扶管子鸭的单划向导霜电性荣差，IRM受温啊度的壶影响凉，温醉度越伶高反洞向电俭流越狸大。蒜硅管去的反忧向电达流较增小，锗管缠的反熟向电固流较茂大，侵为硅许管的秀几十议到几抹百倍匀。前一统页后一就页返回二极紧管的单萌向导案电性前一忆页后一废页1.二极鱼管加秃正向岛电压征（正丸向偏景置，表阳极耕接正稳、阴得极接寒负挪）时孙，握二极克管处狸于正警向导迅通状销态，刻二极评管正障向电脂阻较鸦小，够正向旷电流蜓较大依。2.二极忍管加爸反向惨电压仇（反杆向偏缘瑞置，犯阳极吃接负跌、阴罚极接希正尤）时控，至二极蚂管处歌于反亭向截翻止状肠态，挪二极才管反舌向电输阻较任大，爬反向蓬电流裳很小疗。3.外加联电压网大于义反向武击穿线电压收二极杂管被让击穿鼠，失腊去单遭向导物电性棒。4.二极忽管的嘉反向韵电流说受温眉度的妇影响丑，温勾度愈久高反运向电峰流愈蜘大。返回二极踢管电伙路分棉析举魄例定性分析：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分析添方法调：将二馆极管偶断开鱼，分太析二晶极管毙两端安电位的高然低或身所加走电压UD的正追负。若V阳>V阴或UD为正苏，二药极管祖导通穴（正烂向偏暑置）若V阳<V阴或UD为负哪，二省极管打截止劣（反报向偏洒置）前一妇页后一劝页

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，返回电路煌如图丢，求悦：UABV阳=－6卷V刊V阴=－12介VV阳>V阴二极茧管导王通若忽略判管压彩降，妥二极振管可泳看作昆短路陡，UAB=－6V否则蓝，UAB低于其－6V一个直管压蕉降，溪为－6.透3Ｖ或避－6.桨7V例1：后一术页取B点作明参考让点，欧断开邮二极巷管，带分析俱二极甜管阳芹极和致阴极刘的电丈位。跳转D6V12V3kBAUAB+–返回两个绞二极凉管的用阴极诱接在筑一起求：UAB取B点作悟参考翅点，夫断开氧二极数管，辱分析拐二极驶管阳撒极和颤阴极组的电泳位。V1阳=－6越V，V2阳=0蓝V，V1阴=状V2阴=－12狭VUD1=浪6V，UD2=1认2V∵UD2>UD1∴VD2优先祥导通藏，VD1截止背。若忽飞略管厚压降杨，二黑极管碑可看午作短谷路，UAB=筑0祸VVD１6V12旷V3kBAVD2VD1承受遥反向怜电压育为－6冲V流过VD2的电眉流为例2誉:前一票页后一庄页UAB+–返回ui>巨8V二极筑管导孩通，减可看猜作短团路uo=扛8Vui<沟8V二极辨管截由止，箩可看膛作开矮路uo=ui已知：二极管是理想的，试画出uo波形。u218V参考星点8V例3二极厨管的阅用途兄：整流善、检饱波、遗限幅腹、箝寒位、院开关滔、元贫件保为护、段温度午补偿悲等。前一启页后一姨页D8VRuoui++––返回7.右4稳压荡二极侦管前一挤页后一从页1.符号UZIZIZMUZIZUI2.伏安蒜特性稳压兴管正吸常工砍作时谋加反醉向电耽压使用束时要纱加限秘流电属阻+–稳压涂管反荣向击禁穿后领，电常流变诊化很套大，穴但电所压变辈化很兆小，震利用行此特瞒性，饿稳压景管在栏电路尤中可弓起稳盗压作版用。返回3.主要讽参数前一分页后一携页(1膀)稳定叼电压UZ稳压砖管正钱常工贱作(反向聪击穿)时管陕子两打端的具电压氧。(2妻)电压忧温度硬系数ｕ环境伍温度凡每变姿化1C引起稳压熊值变泊化的百分灿数。(3堵)动态油电阻(4猫)稳定拘电流IZ、最大辞稳定步电流IZM(5阴)最大显允许仁耗散跟功率PZM=UZIZM愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。返回光电盾二极出管反向票电流堤随光影照强叨度的它增加倡而上添升。IV照度增加符号前一率页后一旷页返回发光侨二极父管有正减向电轮流流柱过时豪，发不出一撇定波销长范某围的侍光，算目前明的发典光管窃可以曾发出愧从红龄外到抛可见闸波段哗的光颜，它庭的电弹特性好与一裂般二近极管蚀类似域，正旺向电螺压较柜一般绞二极盆管高快，电灿流为立几~几十mA符号前一劲页后一主页返回7.翼5半导做体三贫极管7.颗5基本纲结构BECNNP基极发射魂极集电惯极PNP集电极基极发射极BCENP谎N型PN嘴P型后一榆页前一梢页返回BECNNP基极发射极集电极后一数页前一仰页集电猛区：却面积贡最大基区祸：最娘薄，孝掺杂谢浓度允最低发射晕区：笔掺杂浓椒度最缺高发射芝结集电购结返回符号恐：BECIBIEICNP专N型三宵极管BECIBIEICPN巾P型三疑极管型号丹：3A油、3声C是PN献P3B槽、3痛D是NP品N3A、3B是锗董管3C、3D是硅家管后一这页前一凶页返回7.定5.学2电流牢放大芬原理BECNNPEBRBECRC1.三极哲管放浊大的析外部请条件发射彩结正盲偏、识集电飘结反料偏PN筐PVB<VEVC<VB从电冈位的仪角度赢看：NP揪N发射名结正袭偏VB>VE集电斜结反旧偏VC>VB后一叔页前一列页返回2.各电遭极电价流关苦系及响电流制放大缩慧作用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）三悬电极塑电流烛关系IE=IB+IC2）ICIE，ICIB3）IC息IB把基劝极电后流的津微小喘变化译能够斤引起齐集电解极电处流较先大变障化的驶特性霸称为焦晶体邮管的月电流常放大事作用包。实质:用一关个微云小电笼流的粉变化陶去控和制一演个较每大电孟流的基变化娃。跳转后一蝴页前一谈页返回3.三极孟管内档部载指流子工的运炮动规亏律BECNNPEBRBEC基区拘空穴绳向发丸射区核的扩船散可扮忽略章。发射匹结正胞偏，秧发射冠区电悬子不策断向舰基区罢扩散毕，形百成发背射极半电流IE。IE进入P区的篮电子央少部宵分与难基区壶的空鸭穴复干合，碑形成吊电流IBE，多数灭扩散云到集护电结垂。IBE从基赶区扩如散来患的电瓜子作首为集尺电结台的少就子，议漂移杆进入讯集电虏结而炒被收宗集，简形成ICE。ICE集电末结反庄偏，慢有少怨子形活成的隐反向净电流ICB姥O。ICBO后一振页前一拆页3.三极仔管内店部载枕流子茂的运热动规撤律BECNNPEBRBECIEIBEICEICBOICIBIC=ICE+ICB泼OICE后一遍页前一山页IB=IBE-ICB稼OIBE返回ICE与IBE之比捉称为模共发厘射极煮电流灿放大厌倍数集－塘射极认穿透藏电流温度贤ICE效O常用愿公式后一程页前一宁页返回7.路5.汁3特性范曲线即管盗子各要电极巴电压足与电相流的现关系闷曲线抓，是诱管子烦内部巴载流缩慧子运长动的司外部补表现土，反给映了瞎晶体踏管的患性能困，是坝分析裕放大藏电路翼的依齿据。为什果么要泽研究吹特性纽奉曲线电：1）直忽观地喝分析薄管子距的工垫作状遗态2）合慎理地北选择诵偏置舍电路铸的参轧数，藏设计腰性能稻良好丝式的电拢路重点贞讨论有应用降最广筛泛的丝式共发沫射极揭接法膊的特叙性曲色线后一业页前一厚页返回实验蛙线路输入拒回路输出梢回路发射稿极是院输入锹、输霸出回科路的辅公共肚端EBICmAAVUCEUBERBIBECV共发萝射极修电路后一复页前一聪页返回1.输入潮特性IB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1V特点:非线将性死区例电压首：硅哥管0.华5V，锗管0.销2V。工作细压降寺：硅UBE晃0.治6~0.丢7V,锗UBE燃0.奶2~0.粥3V。后一昆页前一点页返回2.输出费特性IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A10接0A当UCE大于喷一定爷的数抗值时绳，IC只与IB有关贯，即IC=IB。后一搬页前一胜页此区驻域满涌足IC=IB称为活线性徒区（殃放大乖区）睬，具别有恒锣流特夜性。返回IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100AUCEUBE,集电竖结正匀偏，IBIC，称为吩饱和爷区。深度酒饱和偶时硅提管UCE备S0源.3管V此区芬域中IC受UCE的影妄响较巨大后一掀页前一郊页返回IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区乖域中:IB=左0,IC=ICE是O,UBE<死区昼电压顾，称滴为截晨止区割。后一伪页前一泊页跳转为可风靠截兆止，掘常取唉发射答结零轮偏压旬或反周偏压费。返回输出帆特性企可划厨分为续三个会区，挨分别研代表艰晶体管的希三种宜工作内状态暮。1）放大背区(线性纯区，牌具有头恒流苏特性)放大毙状态IC=IB，发射妖结正闹偏、会集电岛结反涂偏。2）截杨止区宜（晶察体管仰处于缓截止丑状态啊）开砌关断助开IB=0，IC=ICE傲O0，UBE<死区歼电压发射泼结反韵偏或行零偏近、集仇电结柔反偏领。3）饱和清区(管子评处于鹅饱和秘导通葱状态)开关好闭合IBIC，UCEUBE,发射盘结正睬偏，集电经结正插偏。后一前页前一每页返回7.所5.浊4主要颂参数前面樱的电陵路中忠，三沸极管狼的发滑射极科是输瞧入输膨出的填公共讯点，把称为每共射有接法什。相斜应地棚还有刑共基云、共枣集接野法。直流驳电流玻放大城系数同：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。交流虹电流茅放大陡系数察：一般小功率三极管大功率三极管后一狭页前一谜页返回例：UCE=4球.7匙V时，IB=3光0A裳,坚IC=1爱.4需8m迎A；IB=4弯5毙A无,全IC=2纳.2匆mA。在以后的计算中，一般作