第10章 半导体器件三极管

第10章常用半导体器件返回半导体的导电特性半导体：导电能力介乎于导体和绝缘体之间的物质。半导体的导电特性：热敏特性光敏特性掺杂特性半导体的导电特性：(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。掺杂特性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力显著增强(可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。光敏特性：当受到光照时，导电能力明显变化(可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等)。热敏特性：当环境温度升高时，导电能力增强一P型半导体和N型半导体P型半导体：本征半导体硅中加入微量的3价元素（硼、镓、铟）N型半导体：在本征半导体中加入微量的5价元素（磷）二PN结的形成三PN结的特性——单向导电性PN结具有单向导电性（1）PN结加正向电压时，处在导通状态，结电阻很低，正向电流较大。（2）PN结加反向电压时，处在截止状态，结电阻很高，反向电流很小。返回四二极管的结构把一个PN结的两端接上电极引线，外面用金属（或玻璃、塑料等）管壳封闭起来，便构成了二极管，其结构示意图和图形符号如图所示。PN结阴极阳极阴极阳极VD图9-1二极管的结构示意图和图形符号PN外壳引线阴极引线阳极引线二氧化硅保护层P型硅N型硅(c)平面型触丝阳极引线N型锗片阴极引线外壳(a)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(b)面接触型半导体二极管的结构和符号二极管二极管的结构示意图阴极阳极(d)符号D10二极管10.3.1基本结构(a)点接触型(b)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。(c)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。10.3.2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。10.3.4主要参数1.最大整流电流IOM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。2.反向工作峰值电压URWM是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。3.反向峰值电流IRM指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，IRM受温度的影响，温度越高反向电流越大。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。稳压二极管1.符号UZ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。UZIZIZMIZ2.伏安特性_+UIO一种特殊的面接触型半导体硅二极管。它在电路中与适当数值的电阻相配合能起稳定电压的作用。除此之外，还有开关二极管检波二极管整流二极管3.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)稳定电流IZ、最大稳定电流IZM(3)最大允许耗散功率PZM=UZIZM例题：U0+_UUZR稳压管的稳压作用当UUZ时,电路不通；当UUZ时,稳压管击穿返回各种各样的二极管三极管1基本结构2电流分配和放大原理3特性曲线4主要参数结构平面型合金型:NPNPNP一基本结构发射结集电结BNNP发射区基区集电区ECNNPBECCEB发射结集电结BPPN发射区基区集电区ECPPNBECCEB基区：最薄，掺杂浓度最低发射区：掺杂浓度最高发射结集电结BECNNP基极发射极集电极结构特点：集电区：面积最大二电流分配和放大原理1.三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VBVE集电结反偏VCVB从电位的角度看：NPN发射结正偏VBVE集电结反偏VCVB2.各极电流关系及电流放大作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.100.0010.701.542.303.103.950.0010.721.582.363.184.05结论:把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为晶体管的电流放大作用。（1）IE=IC+IB符合基尔霍夫电流定律。（2）IE和IC比IB大的多。（3）BECNNPEBRBECRC三特性曲线工作状态即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析放大电路的依据。为什么要研究特性曲线：1）直观地分析管子的工作状态2）合理地选择偏置电路的参数，设计性能良好的电路重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线输出特性IB=020A40A60A80A100A常数B)(CECIUfI36IC(mA)1234UCE(V)912O放大区输出特性曲线通常分三个工作区：(1)放大区在放大区有IC=IB，也称为线性区，具有恒流特性。在放大区，发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置，晶体管工作于放大状态。IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O（2）截止区IB0以下区域为截止区，有IC0。在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反向偏置，晶体管工作于截止状态。饱和区截止区（3）饱和区当UCEUBE时，晶体管工作于饱和状态。在饱和区，IBIC，发射结处于正向偏置，集电结也处于正偏。深度饱和时，硅管UCES0.3V，锗管UCES0.1V。14.5.4主要参数1.直流电流放大系数BCII___表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。14.6光电器件光电二极管的反向电流随光照强度的增加而上升。IU照度增加符号光电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