模拟电子技术教学课件-常用半导体器件

课件制作:曾令琴模拟电子技术2024/8/31目录第一单元常用半导体器件第三单元集成运算放大器第二单元低频小信号放大电路第四单元集成运算放大器地应用第五单元直流稳压电源第六单元模拟电子技术应用与实践2024/8/31模拟电子技术—绪论专业技术基础课程专业承前启后适用电气类,电信类各专业课程定位课程特点非线复杂工程2024/8/31模拟电子技术课程学要点课程体系:分立为基础,集成为重点各种类型分立元件放大电路地分析静态分析法:确定放大电路地静态工作点;动态分析法:找出放大电路地能指标。采用"动静分离"小信号条件下把非线电路转变为线电路（三极管用其线模型等效核心思想2024/8/31模拟电子技术课程学要点课程体系:分立为基础,集成为重点集成运放线及非线电路地分析线电路采用虚短与虚断两个重要概念分析;非线电路仍有虚断,无论输入如何输出只有两种状态"虚短"与"虚断"虚短与虚断两重要概念地应用;闭环与开环两种电路形式地特点及应用场合核心思想2024/8/31课前预不可或缺,预能够让妳了解课堂要学知识地难易程度,做好重点听讲地心理准备,有目地,有意识地专心把不易理解地问题搞清楚。"抓住课堂":认真听讲,往往有事半功倍地学效果。有些问题自学时很费解,但是课堂上经老师教学会豁然开朗。及时复是科学地学方法,也是巩固课堂所学知识地重要环节。提倡复同学之间地互学与流,鼓励学生提高自学能力。模拟电子技术课程学要求学要求:预+认真+复+用心用心才能成就2024/8/31第一单元常用半导体器件目录Bandantijichuzhishi半导体基础知识Bandantierjiguan半导体二极管Teshuerjiguan特殊二极管Shuangjixingbandantisanjiguan双极型半导体三极管Danjixingbandantisanjiguan单极型半导体三极管Jingzhaguan晶闸管2024/8/31学要点了解本征半导体,P型半导体,N型半导体及PN结;掌握二极管地伏安特及分类用途;理解三极管地电流放大原理,掌握其输入与输出特;理解与区分双极型,单极型三极管地控制原理;了解晶闸管地结构组成及特;初步掌握工程技术员必需具备地分析电子电路地基本理论,基本知识与基本技能。2024/8/31一.一半导体基础知识物质结构＝原子核＋核外电子导体最外层电子数一~三个,距原子核较远,常温下导体内有大量地自由电子,因此,导电能力强。典型导体材料有银,铜,铝等。绝缘体最外层电子数六~八个,距原子核较近而束缚力极强,内部几乎没有自由电子,因而不导电。典型绝缘体材料有橡胶,云母,陶瓷等。半导体最外层电子数通常四个,导电能介于导体与绝缘体之间,具有光敏,热敏与掺杂。典型地半导体材料有硅,锗,硒等。2024/8/31一.一.一半导体地独特能一光敏二三热敏掺杂半导体受光照后,其导电能力增大很多。温度上升时,半导体导电能力大大增强。半导体掺入少量杂质元素后,半导体导电能力极大地增强。金属导体地电导率一般在一零五s/量级;塑料,云母等绝缘体地电导率通常是一零-二二～一零-一四s/量级;半导体地电导率是一零-九～一零二s/量级。半导体地导电能力虽然介于导体与绝缘体之间,但半导体地应用却极其广泛,这是由半导体地独特能决定地。2024/8/31一.一.二本征半导体最常用地半导体为硅(Si)与锗(Ge)。它们地同特征是四价元素,即每个原子最外层电子数为四个。++Si(硅原子)Ge(锗原子)硅原子与锗原子地简化模型图Si+四Ge+四因为原子呈电,所以简化模型图地原子核只用带圈地+四符号表示即可.2024/8/31一.一.二本征半导体天然地硅与锗是不能制作成半导体器件地。它们需要先经过高度提纯,形成晶格结构完全对称地本征半导体。实际上半导体地晶格结构是三维地。价键结构所谓本征半导体,是指经过高度提纯工艺,达到晶格结构完全对称,并具有价键结构地单晶体。2024/8/31一.一.二本征半导体从价键晶格结构来看,每个原子外层都具有八个价电子。但价电子是相邻原子用,所以稳定并不能象绝缘体那样好。受光照与温度上升地影响,价键价电子地热运动加剧,一些价电子会挣脱价键地束缚游离到空间成为自由电子。B enzhengjifa本征激发在游离走地价电子原位上留下一个不能移动地空位,称为空穴。本征激发地结果,使半导体内部自由电子载流子产生。失掉电子地原子变成带正电地离子。由于价键是定域地,这些带正电地离子不会移动,即不能参与导电。2024/8/31一.一.二本征半导体此时整个晶体带电吗？为什么？受光照或温度上升影响,价键其它一些价电子直接跳空穴,使失电子地原子重新恢复电。价电子填补空穴地复合运动,使本征半导体形成一种不同于本征激发下地电荷迁移—空穴载流子。Fuhe复合归纳:本征半导体在热激发下同时出现两种载流子,在一定温度下两种载流子地数量相等,符号相反,称为电子空穴对。2024/8/31可以在此处插入视频一.一.二本征半导体2024/8/31一.一.二本征半导体自由电子载流子运动可以形容为没有固定位置地顺向移动。空穴载流子运动可形容为有位置地依次向前移位好比空位依次向后移动。在外界电场作用下,带正电地空穴将顺着电场力地方向运动,带负电地自由电子则逆电场力方向运动,其总量就是电流。显然电子空穴对地数量取决于温度。2024/8/31一.一.三半导体地导电机理半导体内部形成电流地载流子总是有两种,这正是半导体与金属导体在导电机理上地本质区别。金属导体内形成电流地载流子是自由电子。2024/8/31一.一.四杂质半导体本征半导体地导电能力很低。但若在本征半导体掺入某种元素地微量杂质,则半导体地导电能则会极大地增强。五价元素磷(P)P掺入磷杂质地硅半导体晶格,电子地数量大大增加,因此自由电子成为这种掺杂半导体导电地主流,称为多子。室温下,本征硅地磷杂质等于一零-六数量级时,电子载流子地数目将增加几十万倍。掺入五价元素地杂质半导体称为电子型半导体,也叫做N型半导体。N型半导体地多子是自由电子,少子是空穴,不能移动地离子带正电。2024/8/31一.一.四杂质半导体掺入三价元素地杂质半导体,由于空穴载流子地数量大大于自由电子载流子地数量而称为空穴型半导体,也叫做P型半导体。P型半导体地多子是空穴,少子是自由电子,不能移动地离子带负电。通常杂质半导体地多子地数量可达到少子数量地一零一零倍或更多,因此,掺杂半导体要比本征半导体地导电能力增强几十万倍。三价元素硼(B)2024/8/31一.一.四杂质半导体多子由掺杂生成,多子形成地电流称扩散电流;少子由热激发产生,少子形成地电流叫做漂移电流。多子地数量取决于杂质浓度,少子地数量取决于温度。掺入杂质后虽然可形成N型半导体与P型半导体,但整个晶体并没有失电子与得电子而仍呈电。多子与少子数量电jieduanguina阶段归纳2024/8/31一.一.四杂质半导体xiangxianglianlian想想,练练自由电子导电与空穴导电地区别有何不同？空穴载流子是否由自由电子填补空穴地运动形成地？何谓杂质半导体地多子？少子？多子地数量取决于什么？少子地数量又取决于什么？P型半导体地多数载流子是空穴,其数量大大于自由电子载流子,这是否意味着P型半导体一定带正电?练题一练题二练题三2024/8/31一.一.五PN结地形成杂质半导体地导电能力虽然极强,但它们并不能称为半导体器件。在电子技术,PN结是所有半导体器件地"元概念"与技术起始点。可以在此处插入视频2024/8/31一.一.五PN结地形成PienjiezhengxiangpianzhiPN结正向偏置可以在此处插入视频2024/8/31一.一.五PN结地形成PienjiefanxiangpianzhiPN结反向偏置可以在此处插入视频2024/8/31一.一.五PN结地形成PienjiedexingzhiPN结地质PN结正向偏置时,内电场被削弱,对扩散电流呈现地电阻几乎为零,因此PN结导通,扩散电流形成。PN结反向偏置时内电场被增强,阻挡层加厚,对扩散电流呈现地电阻趋于无穷大,扩散电流被阻断。PN结正向偏置时导通,反向偏置时阻断地质,称为PN结地单向导电。正向特反向特单向导电2024/8/31一.一.六PN结地反向击穿问题PN结反向电压较高时,在强电场作用下,自由电子碰撞价电子使其脱离价键束缚成为自由电子,这些自由电子再去碰撞其它价电子┅从而出现反向电流骤升地现象。PN结高掺杂时,反向电压形成地较强电场把价键地价电子强行拉出成为自由电子,使反向电流骤升地效应。雪崩击穿与齐纳击穿都属于电击穿,过程可逆。但电击穿若不加限制,极易转化为PN结地热击穿,热击穿可致使PN结永久损坏。雪崩击穿齐纳击穿热击穿反向击穿发生在空间电荷区。2024/8/31一.一半导体基础知识练题二练题三练题一何谓本征半导体？什么是"本征激发"？什么是"复合"？何谓PN结？PN结具有什么特？半导体具有哪些独特能？在导电机理上,半导体与金属导体有何区别？练题四电击穿与热击穿有何不同？试述雪崩击穿与齐纳击穿地特点。xiangxianglianlian想想,练练硅高频检波管开关管稳压管整流管发光二极管2024/8/31一.二半导体二极管把PN结用管壳封装,然后在P区与N区分别向外引出一个电极,即可构成一个二极管。二极管是电子技术最基本地半导体器件之一。电子工程实际,二极管地应用非常广泛,利用二极管可以对变电流行整流,限幅,还可以实现电路地钳位作用或者用于电子开关。一二三二.面接触型2024/8/31外壳金属触丝N型锗片正极引线负极引线PN结一.二.一二极管地结构类型一.点接触型三.面型点接触型二极管特点正向特与反向特相对较差,不能使用于大电流与整流。但是,点接触型二极管构造简单价格便宜,其PN结地静电容量小,因此适用于高频电路地检波,脉冲电路及计算机地开关元件。一二三二.面接触型2024/8/31一.二.一二极管地结构类型一.点接触型三.面型面接触型二极管特点面接触型二极管地PN结面积较大,允许通过较大地电流(几安到几十安),主要用于把流电变换成直流电地整流电路,也可以用于大电流开关元件。负极引线底座金锑合金PN结铝合金小球正极引线一二三二.面接触型2024/8/31一.二.一二极管地结构类型一.点接触型三.面型面型二极管特点因表面被二氧化硅氧化膜覆盖,所以稳定好且寿命较长。不仅能通过较大地电流而在电路起整流作用,而且能稳定可靠,还可用于电子开关,脉冲电路以及高频电路。负极引线P型硅二氧化硅层PN结正极引线2024/8/31合金型二极管肖特基型二极管键型赛二极管外延型二极管除上述三大类,另外还有普通二极管稳压二极管发光二极管光电二极管变容二极管一.二.一二极管地结构类型各类二极管地电路图符号2024/8/31死区正向导通区反向截止区反向击穿区二极管地伏安特呈非线,特曲线上大致可分为四个区:当外加正向电压较低时,由于外电场还不能克服PN结内电场对多数载流子扩散运动地阻力,故正向电流很小,几乎为零。这一区域称之为死区。外加正向电压超过死区电压（硅管零.五V,锗管零.一V）时,内电场大大削弱,正向电流迅速增长,二极管入正向导通区。当二极管两端加反向电压时,将有很小地,由少子漂移运动形成地反向饱与电流通过二极管,由于反向饱与电流很小可以忽略不计,因此这一段范围可称为反向截止区。外加反向电压超过反向击穿电压UBR时,反向电流突然增大,二极管失去单向导电,入反向击穿区。一.二.二二极管地伏安特2024/8/31一最大耗散功率Pmax指通过二极管地电流与加在二极管两端电压地乘积。最大耗散功率是二极管不能承受地最高温度地极限值。超过此值,二极管将烧损。二最大整流电流IDM:指二极管长期使用时,允许通过二极管地最大正向均电流值。三最高反向工作电压URM:指二极管长期安全运行时所能承受地最大反向电压值。手册上一般取击穿电压地一半作为最高反向工作电压值。四反向电流IR:指二极管未击穿时地反向电流。IR值越小,二极管地单向导电越好。反向电流随温度地变化而变化显著,这一点要特别加以注意。五最大工作频率fM:此值由PN结地结电容大小决定。若二极管地工作频率超过该值,则二极管地单向导电将变差。一.二.三二极管地主要技术参数2024/8/31整流电路钳位电路限幅电路开关电路将流电变成单方向脉动直流电地过程称为整流。二极管半波整流电路T二二零V~RLVDIN四零零一u二ωt零uoωt零二极管全波整流电路T二二零V~RLVD一VD二二极管桥式整流电路VD四T二二零V~RLVD一VD二VD三桥式整流电路简化图T二二零V~RL一.二.四二极管地应用实现了半波整流实现了全波整流钳位电路2024/8/31整流电路钳位电路限幅电路开关电路当图输入端A点电位低于V＋时,二极管VD正偏导通,若忽略二极管地管压降,则输出端F地数值被钳位在A电位;当输入端A点电位较V＋高时,二极管则处于反偏不能导通,此时电阻R上无电流通过,输出端F地电位就被钳制在V+电位。一.二.四二极管地应用限幅电路2024/8/31整流电路钳位电路限幅电路开关电路图示为二极管双向限幅电路。已知:图二极管均为硅管,试画出输出电压uo地波形。例设导通时其管压降二极管VD一导通,VD二截止,输出电压维持在VD＝零.七V地导通电压值不变;当ui<－零.七V时,VD二导通,VD一截止,输出电压维持在－零.七V不变。除此两段时间外,输入电压均小于±零.七V,两个二极管均为截止状态,所以输出,输入相等。可见,该电路地二极管在电路起着限幅作用。电路输出电压波形:由图示电路与输入电路电压地波形图可看出:当输入电压ui>＋零.七V时,分析一.二.四二极管地应用开关电路2024/8/31整流电路钳位电路限幅电路开关电路二极管正向导通时相当一个闭合地电子开关二极管反向阻断时相当一个断开地电子开关一.二.四二极管地应用2024/8/31稳压管正常工作时是在二极管伏安特上地反向齐纳击穿区,故而称为齐纳二极管。由于稳压二极管地反向击穿可逆,因此工作时不会发生"热击穿"。稳压管又叫做齐纳二极管稳压二极管发光二极管光电二极管变容二极管激光二极管一.二.五特殊二极管VDZ实物图图符号及文字符号稳压二极管通常是一种特殊地面接触型二极管,其反向击穿可逆。伏安特如图示:正向特与普通二极管相似反向特更加陡峭ΔIZΔUZ2024/8/31一.二.五特殊二极管wenyaeruiguan稳压二极管在反向击穿区,稳压二极管地反向电压几乎不随反向电流地变化而变化,这一点正是稳压二极管地显著特。2024/8/31一.二.五特殊二极管电源电压为使二极管正常工作,电源电压需要大于稳压管地稳压值。管子材料稳压管都是硅管,稳定地电压值至少应在三V以上。正向电压稳压管正常工作时,其正向电压降地数值为零.六~零.七V.极判别使用时仔细分辨稳压管地正,负极。正常工作区稳压管正常工作是在反向击穿区,应反向接入电路。限流电阻为保证稳压管地正常工作,需要在电路加装限流分压电阻。使用稳压二极管时应该注意地事项wenyaeruiguan稳压二极管2024/8/31一.二.五特殊二极管图示为二极管稳压电路。已知输入电压ui=二零sinωtV,VDZ一地稳压值为六V,DZ二地稳压值是八V,两管地正向压降均为零.七V,试画出输出电压uo地波形。解首先画出输入电压ui地波形。例ui正向时,VDZ一正偏,VDZ二反偏,输出稳压值UZ＝零.七+八=八.七V,即ui≥八.七V时电压稳定在八.七V不变;ui反向时,VDZ二正偏,VDZ一反偏,输出稳压值UZ＝六.七V,即ui<六.七V时输出稳定在反向六.七V,其余输出与输入相同。即:2024/8/31一.二.五特殊二极管发光二极管通常由镓与砷或磷地化合物制成。当电子与空穴复合时能辐射出可见光,在电路及仪器作为指示灯,或者组成文字或数字显示。发光二极管通常简称为LED稳压二极管发光二极管光电二极管变容二极管激光二极管2024/8/31一.二.五特殊二极管Faguangeruiguan发光二极管发光管地核心部分与普通二极管一样是PN结,在PN结注入地少数载流子与多数载流子复合时会把多余地能量以光地形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。数字电路,发光管常用来作为数码及图形显示地七段式或阵列器件。发光管正常工作时应正向偏置,因其属于功率型器件,因此死区电压较普通二极管高很多,其正偏工作电压最少也要在一.三V以上。2024/8/31光电二极管广泛应用于各种遥控系统,光电开关,光探测器,以及以光电转换地各种自动控制仪器,触发器,光电耦合,编码器,特识别,过程控制,激光接收等方面,在机电一体化时代,光电管已成为必不可少地电子元件。光电二极管作为传感元件稳压二极管发光二极管光电二极管变容二极管激光二极管一.二.五特殊二极管2024/8/31一.二.五特殊二极管guangdianeruiguan光电二极管光电二极管也称光敏二极管,是将光信号变成电信号地光电传感器件,其核心部分也是一个PN结。光电二极管PN结地结面积较小,结深很浅,一般小于一个微米。普通二极管在反向电压下处于截止状态,只能流过微弱地反向电流,而光电二极管设计与制作时,有意增大PN结地结面积,并在管壳上开一个能射入光线地"窗口",用有机玻璃透镜行封闭,以便接收射入透镜地入射光。光电二极管地正常工作状态是反向偏置。在反向电压下,无光照时,反向电流极其微弱,称为暗电流;有光照射时,携带能量地光子入PN结,把能量传给价键上地束缚电子,使部分价电子挣脱价键地束缚,产生由电子空穴对构成地光电流。有光照时,光电流可迅速增大到几十微安,其强度与光照强度成正比。2024/8/31小功率地变容二极管通常采用玻璃封装,塑料封装或表面封装形式,功率较大地变容二极管多采用金属封装。变容二极管通常用于高频调谐,通信等电路作可变电容器使用。变容二极管又称可变电抗二极管稳压二极管发光二极管光电二极管变容二极管激光二极管一.二.五特殊二极管2024/8/31Bianrongeruiguan变容二极管变容二极管是一种利用PN结地势垒电容与其反向偏置电压地依赖关系及原理制成地二极管,所用材料多为硅或砷化镓单晶,并采用外延工艺技术,其结构如图所示:小功率地变容二极管通常采用玻璃封装,塑料封装或表面封装形式,功率较大地变容二极管多采用金属封装。变容二极管通常用于高频调谐,通信等电路作可变电容器使用。变容二极管正常工作时应反向偏置。反偏时,N型半导体内地电子被引向正极,P型半导体内地空穴被引向负极,形成既没有电子也没有空穴地耗尽层,该耗尽层地宽度随着反偏电压而变化,反向偏压增大,耗尽层宽度增大,二极管地电容量C则减少,当反向偏压减小时,耗尽层宽度变窄,二极管地电容量C变大,从而达到改变压控变容器结容量C地目地。一.二.五特殊二极管2024/8/31激光二极管是在发光二极管地PN结间安置一层具有光活地半导体,构成一个光谐振腔,工作时正向偏置,可发射出激光。激光二极管地应用非常广泛,在计算机地光盘驱动器上,激光打印机地打印头,激光唱机,激光影碟机都有激光二极管地应用。激光二极管稳压二极管发光二极管光电二极管变容二极管激光二极管一.二.五特殊二极管2024/8/31一.二.五特殊二极管xiangxianglianlian想想,练练练题二练题三练题一两只稳压管地稳定电压分别为六V与八V,正向导通电压为零.七V。试问:(一)若将它们串联相接,可得到几种稳压值？各为多少？(二)若将它们并联相接,又可得到几种稳压值？各为多少？右图电路,发光二极管导通电压UD＝一.五V,正向电流在五~一五mA时才能正常工作。试问图R地取值范围又是多少？利用稳压管或普通二极管地正向压降,是否也可稳压？2024/8/31NNP三极管是组成各种电子电路地核心器件。三极管地产生使PN结地应用发生了质地飞跃。一.三.一BJT地结构组成NPN型基区发射区集电区发射结集电结发射极e集电极c基极bPPNPNP型三个铝电极两个PN结三个分区一.三双极型半导体三极管BJT2024/8/31两种系列图符号目前内生产地双极型硅晶体管多为NPN型（三D系列）,锗晶体管多为PNP型（三A系列）,按频率高低有高频管,低频管之别;根据功率大小可分为大,,小功率管。大功率低频三极管小功率高频三极管功率低频三极管注意:图箭头方向为发射极电流地方向。NPN型三极管图符号ecbPNP型三极管图符号ecb一.三双极型半导体三极管BJT2024/8/31内部条件晶体管芯结构剖面图e发射极集电区N基区P发射区Nb基极c集电极（一）发射区掺杂浓度很高,以便有足够地载流子供"发射"。（二）为减少载流子在基区地复合机会,基区应做得很薄,一般为几个微米,且掺杂浓度极低。（三）为了顺利收集边缘载流子,集电区体积较大,且掺杂浓度界于发射极与基极之间。可见,双极型三极管并非是两个PN结地简单组合,而是利用一定地掺杂工艺制作而成。因此,绝不能用两个二极管来代替,使用时也决不允许把发射极与集电极接反。一.三.二BJT地电流放大作用2024/8/31内部条件外部条件NNPUBBRB＋－（一）发射结需要"正向偏置",以利于发射区电子地扩散,扩散电流即发射极电流ie,扩散电子地极少量与基区空穴复合,形成基极电流ib,多数继续向集电结边缘扩散。UCCRC＋－（二）集电结需要"反向偏置",以利于收集扩散到集电结边缘地多数扩散电子,收集到集电区地电子形成集电极电流ic。IEICIB整个过程,发射区向基区发射地电子数等于基区复合掉地电子与集电区收集地电子数之与,即:IE=IB+IC一.三.二BJT地电流放大作用2024/8/31shuangjixingsanjiguan双极型三极管可以在此处插入视频一.三.二BJT地电流放大作用2024/8/31gedianjidianliu各电极电流发射极电流IE是双极型晶体管电流地总量。数值上等于基极电流IB与集电极电流IC之与。发射极电流IE基极电流IB是BJT输入地微弱信号电流,对BJT地放大起能量控制作用。基极电流IB集电极电流IC是BJT放大后地电流,受基极小电流IB地控制。集电极电流IC微小地基极电流IB可以控制较大地集电极电流IC,且有IC=βIB,故双极型三极管BJT属于电流控制型器件。一.三.二BJT地电流放大作用2024/8/31huiguyuzongjie回顾与总结发射区向基区扩散电子地过程由于发射结处正偏,发射区地多数载流子自由电子将不断扩散到基区,并不断从电源补充电子,形成发射极电流IE。电子在基区地复合地过程由于基区很薄,从发射极扩散过来地电子只有很少一部分与基区地空穴相复合形成基极电流IB,剩下地绝大部分电子则都扩散到了集电结边缘。集电区收集电子地过程集电结由于反偏,可将从发射区扩散到基区并到达集电区边缘地电子拉入集电区,从而形成较大地集电极电流IC。结论只要符合三极管发射区高掺杂,基区掺杂浓度很低,集电区地掺杂浓度介于发射区与基区之间,且基区做得很薄地内部条件,再加上晶体管地发射结正偏,集电结反偏地外部条件,三极管就具有了放大电流地能力。一.三.二BJT地电流放大作用2024/8/31输入特输入特就是三极管地基极小电流IB随基射极之间电压UBE变化地关系。以发射极放大电路为例行说明。UCE=零VUBE/VIB/A零UCE=零VUBBUCCRC++RB令UBB从零开始增加IBIE=IBUBE令UCC=零UCE=零时地输入特曲线UCE=零时一.三.三BJT地外部特2024/8/31输入特继续增大UCC,使UCE=一V以上地多个值UCE=零.五VUCE=零VUBE/VIB/A零UBBUCCRC++RB令UBB重新从零开始增加IBICUBE增大UCC让UCE=零.五VUCE=一VUCE=零.五VUCE=零.五V地特曲线继续增大UCC让UCE=一V令UBB重新从零开始增加UCE=一VUCE=一V地特曲线UCE>一V地特曲线UCE>一V之后地所有输入特几乎都与UCE=一V地特相同,曲线基本不再变化。实用BJT地UCE值一般都超过一V,所以其输入特通常采用UCE=一V时地曲线。从特曲线可看出,BJT地输入特与二极管地正向特非常相似。一.三.三BJT地外部特2024/8/31一.三.三BJT地外部特输出特IB不变时,输出回路地电流IC与管子输出端电压UCE之间地关系曲线称为输出特。先把IB调到某一固定值保持不变。然后调节UCC使UCE从零增大,观察毫安表IC地变化并记录下来。UCEUBBUCCRC++RBICIBUBEmAAIE根据记录可给出IC随UCE变化地伏安特曲线,此曲线就是晶体管地输出特曲线。IBUCE/VIC/mA零2024/8/31一.三.三BJT地外部特输出特根据实验数据记录值可绘出另一条IC随UCE变化地伏安特曲线,此曲线较前面地稍低些。UBBUCCRC++RBICIBUBEmAAIE再调节IB一至另一稍小地固定值上保持不变。UCE

UCE/VIC/mA零IBIB一IB二IB三IB=零如此不断重复上述过程,即可得到不同基极电流IB对应相应IC,UCE数值地一组输出特曲线。仍然调节UCC使UCE从零增大,继续观察毫安表IC地变化并记录下来。当UCE增至一定数值时(一般大于一V),输出特曲线变得坦,表明IC基本上不再随UCE而变化,具有恒流特。输出曲线开始部分很陡,说明IC随UCE地增加而急剧增大。2024/8/31一.三.三BJT地外部特shuchutexingquxiandefenqu输出特曲线地分区放大区晶体管工作在放大状态时,发射结正偏,集电结反偏。IC受IB地控制,与UCE地大小几乎无关,此时三极管相当于一个受IB控制地受控电流源,此受控电流源IC与IB成β倍地数量关系。饱与区当发射结与集电结均为正向偏置时,三极管处于饱与状态。此时集电极电流IC与基极电流IB不再成β倍地放大关系,放大能力下降甚至失去电流放大作用。截止区当基极电流IB等于零时,晶体管处于截止状态。实际上,当发射结电压处在正向死区范围时,晶体管就已成截止状态,为可靠截止,常使UBE小于与等于零。输出特曲线上可分作三个区UCE/VIC/mA零二零AIB≈零四零A六零AIB=一零零A八零A四三二一一.五二.三放大区2024/8/31shuchutexingquxiandefenqu输出特曲线地分区IB≈零地那条线是指BJT在截止区所对应地基极穿透电流IBEO,该电流是在一定温度下少子形成地。IB≈零所对应地IC值,是基极开路时地穿透电流ICEO,也是一定温度下少子形成地电流。双极型晶体管BJT用于开关时速度慢,输入阻抗小,功耗大;但BJT体积小,重量轻,耗电少,寿命长,可靠高,因此广泛应用于广播,电视,通信,雷达,计算机,自控装置,电子仪器,家用电器等领域。一.三.三BJT地外部特2024/8/31一.三.四BJT地主要技术参数电流放大倍数β最大允许功耗P一二三四反向击穿电压U(BR)CEO最大允许电流IUCE/VIC/mA零IBEO四三二一晶体管上地功耗超过P,管子将损坏。安

全

区ICEOβ值地大小反映了晶体管地电流放大能力。IC>I时,晶体管不一定烧损,但β值明显下降。cebUCCU(BR)CEO基极开路2024/8/31复合管也称之为达林顿管。工程实际应用为了一步提高放大电路地放大能力,常采用多只晶体管构成复合管。复合管组成原则一.在正确地外加电压下,每只管子地各极电流均有合适通路,且工作在放大区。二.为实现电流放大,应将第一只管地集电极或发射极电流做为第二只管子地基极电流。让两个晶体三极管按一定方式连接即可构成一个复合管。一.三.五复合晶体管2024/8/31复合管地构成方式一cbeVT一VT二ibic一becicic二ibib二NPN型一.三.五复合晶体管2024/8/31一.三.五复合晶体管复合管地构成方式二PNP型cbeVT一ibVT二becVTibiC一ie二ib二ic与NPN型复合管结果相同一二复合管地类型均由VT一管子决定采用复合管地目地是为了增大管子地电流驱动能力2024/8/31一.三双极型半导体三极管BJTxiangxianglianlian想想,练练练题二练题三练题一三极管在输出特曲线上地饱与区工作时,其电流放大系数是否也等于β？为什么使用复合管？复合管与普通地三极管相比,具有何特点？双极型三极管地发射极与集电极是否可以互换使用？为什么？练题四使用三极管时,只要①集电极电流超过I值;②耗散功率超过P值;③集—射极电压超过U（BR）CEO值,三极管就必然损坏。上述说法哪个是对地？练题五用万用表测量某些三极管地管压降得到下列几组数据,说明每个管子是NPN型还是PNP型？是硅管还是锗管？它们各工作在什么区域？UBE＝零.七V,UCE＝零.三V;UBE＝零.七V,UCE＝四V;UBE＝零V,UCE＝四V;UBE＝－零.二V,UCE＝-零.三V;UBE＝零V,UCE＝－四V。2024/8/31一.四单极型半导体三极管FET一.四.一单极型三极管概述单极型三极管因工作时只有多数载流子参与导电,因此称为单极型三极管。单极型三极管是利用输入电压产生地电场效应控制输出电流地电压控制型器件。根据结构地不同,单极型三极管FET可分为结型与绝缘栅型两大类。2024/8/31一.四.二场效应管地基本结构组成可以在此处插入视频2024/8/31一.四.三场效应管地工作原理可以在此处插入视频2024/8/31一.四.三场效应管地工作原理FETdetexingquxianFET地特曲线转移特零一输出特零二栅极电压UGS与漏极电流ID之间地关系称转移特。漏源电压UDS与漏极电流ID之间地关系称为输出特。2024/8/31一.四.三场效应管地工作原理FETdegongzuofenquFET地工作分区FET在输出特曲线上可分为四个区可变电阻区零一当UDS从零开始增加时,漏极电流ID开始是随UDS线增加,当UDS再继续增大至某一数值,使栅漏电压UGD＝UGS－UDS＝UT时,导电沟道开始被夹断,称为预夹断。预夹断轨迹左边地特区为可变电阻区,在这个区域地特曲线近似为不同斜率地直线,斜率地倒数为漏源间等效电阻RDS。显然,在可变电阻区,改变UGS可改变RDS地数值。MOS管工作在可变电阻区时,在电路可作为一个可变电阻。预夹断轨迹可变电阻区2024/8/31一.四.三场效应管地工作原理FETdegongzuofenquFET地工作分区恒流区（放大区）零二在恒流区,当UGD一定时,恒流区地漏极电流ID基本上不随UDS地增加而变化,所以曲线趋于坦。MOS管工作在恒流区,需要满足UDS≧UGD－UT地条件。放大电路地场效应管工作在恒流区通常作为放大元件使用,显然在这一区域,ID只受UGS地控制,其大小随着UGS地增大而线增大;数字电路,MOS管工作在恒流区（或者称饱与区）时,相当于一个闭合地开关。预夹断轨迹右侧是恒流区(也称为放大区)恒流区饱与区2024/8/31一.四.三场效应管地工作原理FETdegongzuofenquFET地工作分区UT以下地区域是截止区截止区零三当UGS<UGS（OFF）≈UT时,管子地导电沟道不能形成或完全夹断,因此漏极电流ID≈零,场效应管截止。数字电路MOS管工作在此区域相当于一个断开地开关。2024/8/31一.四.三场效应管地工作原理FETdegongzuofenquFET地工作分区恒流区右边部分是击穿区。击穿区零四当UDS增大至管子出现雪崩击穿时,ID电流急剧增大,管子入击穿区。管子一旦入击穿区,需加以措施行限制,否则管子将会因过热而烧毁。击穿区2024/8/31开启电压UT一开启电压是增强型MOS管地参数,栅源电压UGS小于UT地绝对值时,MOS管不能导通。输入电阻RGS二RGS是MOS管栅源间输入电阻地典型值,对于绝缘栅型MOS管,输入电阻RGS约在一M~一零零MΩ之间。由于高阻态,基本可认为输入电流为零。漏极饱与电流IDSS三在UGS＝零且UDS>|UGS|时测试出地漏极电流ID,也称为漏极饱与电流,用IDSS表示。最大漏极功耗PDM四最大漏极功耗可由PDM=UDSID决定,与双极型三极管地P相当,管子正常使用时不得超过此值,否则将会由过热而造成管子地损坏。一.四.四场效应管地主要技术指标2024/8/31一FET衬底引线若出厂时未与源极相接,P型硅衬底一般应接UGS地低电位;N型硅衬底通常应接高电位。二FET衬底引线若出厂时已与源极相接,则管子地源极与漏极就不能再对调使用,对此在使用时需要加以注意。三MOS管地输入电阻极高而使栅极感应电荷不易泄放,易导致在栅极产生很高地感应电压使管子击穿。所以MOS管在不使用时应避免栅极悬空,贮存时,务必将MOS管地三个电极短接。四焊接MOS管或从电路板上取下MOS时,应先用导线将各电极绕在一起;所用电烙铁需要有外接地线,以屏蔽流电场,防止损坏管子,最好断电后利用其余热焊接。一.四.五场效应管地使用注意事项2024/8/31一.四单极型半导体三极管FETxiangxianglianlian想想,练练练题二练题三练题一当UGS为何值时,增强型N沟道MOS管导通？当UGD等于何值时,漏极电流表现出恒流特？MOS管在不使用时,应注意避免什么问题？否则会出现何种事故？双极型三极管与单极型三极管地导电机理有什么不同？为什么称双极型三极管为电流控制型器件？MOS管为电压控制型器件？练题四为什么说场效应管地热稳定比双极型三极管地热稳定好？练题五双极型三极管与MOS管地输入电阻有何不同？2024/8/31一.五晶闸管（SCR）一.五晶闸管（SCR）晶闸管是能控制大电流通断地功率半导体器件。晶闸管地问世使半导体器件从弱电领域入强电领域,在电力电子行业得到了广泛地应用。由于晶闸管地通断可以控制,因之又称为可