第4章4.1半导体基本知识

1、电子技术是研究各种半导体器电子技术是研究各种半导体器 件的性能、电路及其应用的学科。件的性能、电路及其应用的学科。 分数电和模电两块，对象分别分数电和模电两块，对象分别 为离散信号和连续信号。为离散信号和连续信号。 发展：发展： 1883，爱迪生，热电子效应；，爱迪生，热电子效应； 1904，弗莱明利用此效应制成，弗莱明利用此效应制成 电子二极管；电子二极管； 1906，德福雷斯，三极管（放，德福雷斯，三极管（放 入第三极：栅极）入第三极：栅极） 1948，美国贝尔实验室：晶体，美国贝尔实验室：晶体 管；管； 1958，集成电路：材料、元件，集成电路：材料、元件 和电路三者的统一（在半导体材和

2、电路三者的统一（在半导体材 料上渗入相应的物质形成）。料上渗入相应的物质形成）。 电子管、晶体管、集成电路及电子管、晶体管、集成电路及 大规模集成电路四代。大规模集成电路四代。 应用领域遍及广播、通讯、测应用领域遍及广播、通讯、测 量、控制量、控制。 4.14.1半导体器件半导体器件 半导体基本知识半导体基本知识 半导体二极管半导体二极管 半导体三极管半导体三极管 场效应管场效应管 半导体基本知识半导体基本知识 一、半导体一、半导体 1 1、定义：、定义： 导电能力介于导体和绝缘体导电能力介于导体和绝缘体 之间的材料称为半导体。之间的材料称为半导体。 最常用的半导体为硅（最常用的半导体为硅（S

3、i， 14）和锗（）和锗（Ge，32）等。它们）等。它们 的共同特征是四价元素。的共同特征是四价元素。 + Si 2 2、半导体材料的特性、半导体材料的特性 纯净半导体的导电能力很差；纯净半导体的导电能力很差； 热敏性：热敏性：温度升高温度升高导电能力增导电能力增 强；强； 如：热敏电阻。如：热敏电阻。 光敏性：光敏性：光照增强光照增强导电能力增导电能力增 强；如：光敏电阻、图像传感器强；如：光敏电阻、图像传感器 掺杂性：掺杂性：掺入少量杂质掺入少量杂质导电能导电能 力增强，达百万倍。力增强，达百万倍。 二、本征半导体二、本征半导体 1 1、定义：、定义： 经过高度提纯的单一晶格结构的硅经过高

4、度提纯的单一晶格结构的硅 或锗原子构成的晶体；或锗原子构成的晶体； 或者说，完全纯净、具有晶体结构或者说，完全纯净、具有晶体结构 的半导体。的半导体。 2 2、导电性能、导电性能 ： （1）价电子与共价键；）价电子与共价键； 共价键共价键 每一原子的一个价每一原子的一个价 电子与另一原子的一电子与另一原子的一 个价电子组成一个电个价电子组成一个电 子对。构成共价键的子对。构成共价键的 结构。结构。 （2）自由电子与空穴：）自由电子与空穴： 价电子受到激发价电子受到激发 （如：热和光），（如：热和光）， 形成自由电子并留形成自由电子并留 下空穴；下空穴； 硅原子硅原子 共价键共价键 价电子价电子

5、 空穴空穴 受温度的电离现受温度的电离现 象称热激发；象称热激发； 自由电子和空自由电子和空 穴同时产生；穴同时产生； 空穴表示该位置缺少一个电子，空穴表示该位置缺少一个电子， 丢失电子的原子显正电，称为正离丢失电子的原子显正电，称为正离 子；子； 自由电子又可以回到空穴的位自由电子又可以回到空穴的位 置上，使离子恢复中性，这个过置上，使离子恢复中性，这个过 程叫复合。程叫复合。 半导体中的自由电子和空穴都半导体中的自由电子和空穴都 能参与导电能参与导电半导体具有两种载半导体具有两种载 流子。流子。 （3）电子电流与空穴电流）电子电流与空穴电流 前提：在外电场的作用下。前提：在外电场的作用下。

6、 空穴电流：空穴电流： 有空穴的原子可以吸引相邻原子有空穴的原子可以吸引相邻原子 中的价电子（不是自由电子），填中的价电子（不是自由电子），填 补这个空穴。补这个空穴。 同时，在失去了一个价电子的相同时，在失去了一个价电子的相 邻原子的共价键中出现另一个空穴；邻原子的共价键中出现另一个空穴； 就好象空穴在就好象空穴在 运动。而空穴运运动。而空穴运 动的方向与价电动的方向与价电 子运动的方向相子运动的方向相 反，因此，空穴反，因此，空穴 运动相当于正电运动相当于正电 荷的运动。荷的运动。 空穴 价电子 电子电流：电子电流： 自由电子的定向移动。自由电子的定向移动。 三、杂质半导体三、杂质半导体

7、本征半导体虽然有自由电子和空本征半导体虽然有自由电子和空 穴两种载流子，但由于数目极少导穴两种载流子，但由于数目极少导 电能力仍然很低。电能力仍然很低。 掺杂后的半导体的导电性能将大掺杂后的半导体的导电性能将大 大增强。杂质电离大增强。杂质电离 根据掺杂（某种元素根据掺杂（某种元素 ）不同，可）不同，可 分为：分为：NN和和P P两种类型半导体。两种类型半导体。 1 1、NN型半导体（型半导体（NN：negatronnegatron电子）电子） 在硅或锗晶体中掺入磷（砷等其在硅或锗晶体中掺入磷（砷等其 它五价元素），称为它五价元素），称为NN型半导体。型半导体。 特点：特点： 多余电子多余电子

8、 Si Si Si Si Si SiP形成了大量自形成了大量自 由电子。由电子。 同时，也抑制了空穴的形成。同时，也抑制了空穴的形成。 因此，形成以自由电子导电为因此，形成以自由电子导电为 主要导电方式，故又称为：电子主要导电方式，故又称为：电子 型半导体。型半导体。 电子是多数载流子（多子）；电子是多数载流子（多子）； 空穴是少数载流子（少子）。空穴是少数载流子（少子）。 室温情况下（室温情况下（2727度），本征硅中：度），本征硅中： n n0 0=p=p0 01.51.5 101010 10/cm /cm3 3，当磷掺杂量在，当磷掺杂量在10106 6 量级时，电子载流子数目将增加几十万

9、倍量级时，电子载流子数目将增加几十万倍 2 2、P P型半导体型半导体 在硅或锗晶体中渗入硼（铝等其在硅或锗晶体中渗入硼（铝等其 它三价元素），称为它三价元素），称为P P型半导体。型半导体。 特点：特点： Si Si Si Si Si SiB 空穴空穴 形成了大量空形成了大量空 穴；穴； 同时，也抑制了同时，也抑制了 自由电子的形成。自由电子的形成。 注意：注意： 不论是不论是NN型半导体还是型半导体还是P P型半型半 导体，都只有一种多数载流子。导体，都只有一种多数载流子。 整个半导体晶体仍是电中性整个半导体晶体仍是电中性 的。的。 四、四、PN结及其单向导电性结及其单向导电性 NN、P

10、P型半导体虽然导电能力增加，型半导体虽然导电能力增加， 但并不能直接用来制造半导体器件但并不能直接用来制造半导体器件 只是有了材料；只是有了材料； 通常是在一块晶片两边分别形成通常是在一块晶片两边分别形成P P 型和型和NN型半导体，在交界处形成型半导体，在交界处形成PNPN 结这才是构成各种半导体器件结这才是构成各种半导体器件 的基础。的基础。 1 1、PNPN结的形成结的形成 在一块晶片两边分别形成在一块晶片两边分别形成P P型和型和NN 型半导体。型半导体。 P N 自由电子自由电子 空穴空穴 扩散扩散 扩散扩散 P P、NN区的空穴、自由电子浓度差区的空穴、自由电子浓度差 形成多子的扩

11、散运动。形成多子的扩散运动。 多数载流子多数载流子 扩散形成耗尽扩散形成耗尽 层电阻率层电阻率 高，但不导电；高，但不导电； 耗尽了载流子的交界处留下不可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构移动的离子形成空间电荷区构 成内电场，成内电场，P P为负，为负，NN为正。为正。 P区区N区区 内电场内电场 内电场阻碍了多子的继续扩散。内电场阻碍了多子的继续扩散。 P区区N区区 漂移漂移漂移漂移 P P、NN区的区的 自由电子、空自由电子、空 穴在内电场的穴在内电场的 作用下形成少作用下形成少 子的漂移运动。子的漂移运动。 扩散和漂移的动态平衡形成了扩散和漂移的动态平衡形成了PNP

12、N 结结 2 2、PNPN结的单向导电性结的单向导电性 加正向电压：外加正向电压：外 电源的正端接电源的正端接P P区，区， 负端接负端接NN区。区。 PN 内电场方向 外电场方向 + I 变窄变窄 破坏了扩散与漂移运动的平衡。破坏了扩散与漂移运动的平衡。 内电场变窄、变弱，扩散变强，漂内电场变窄、变弱，扩散变强，漂 移变弱。移变弱。 在一定范围内，在一定范围内， 外电场愈强，正向外电场愈强，正向 电流愈大，这时电流愈大，这时PNPN 结呈现的电阻很低。结呈现的电阻很低。 电流包括空穴电流和电流包括空穴电流和 电子电流两部分。电子电流两部分。 外电源不断地向半导体提供电荷，外电源不断地向半导体

13、提供电荷， 使电流得以维持。使电流得以维持。 PN 内电场方向 外电场方向 + I 变窄变窄 加反向电压：外加反向电压：外 电源的负端接电源的负端接P P区，区， 正端接正端接NN区。区。 外电场与内电场外电场与内电场 方向一致，破坏了方向一致，破坏了 扩散与漂移运动的扩散与漂移运动的 平衡。平衡。 PN 内电场方向 外电场方向 + I0 变宽变宽 由于少数载流子数量很少，因此由于少数载流子数量很少，因此 反向电流不大，即反向电流不大，即PNPN结呈现的反向结呈现的反向 电阻很高。电阻很高。 结论：结论： PNPN结具有单向导电性结具有单向导电性。 加正向电压时，加正向电压时，PNPN结电阻很

14、低结电阻很低 正向电流较大导通状态；正向电流较大导通状态； 加反向电压时，加反向电压时，PNPN结电阻很高，结电阻很高， 反向电流很小截止状态。反向电流很小截止状态。 4.14.1半导体器件半导体器件 半导体基本知识半导体基本知识 半导体二极管半导体二极管 半导体三极管半导体三极管 场效应管场效应管 一、基本结构和类型一、基本结构和类型 1 1、结构、结构 PN结加上相应的电极引线和管结加上相应的电极引线和管 壳，就成为半导体二极管。壳，就成为半导体二极管。 从从P区引出的电极称为阳极（正区引出的电极称为阳极（正 极）；极）； 从从N区引出的电极称为阴极（负区引出的电极称为阴极（负 极）。极）

15、。 2 2、类型、类型 按结构分：点接触型和面接触型。按结构分：点接触型和面接触型。 点接触型：一般为锗管，点接触型：一般为锗管，PN结结 结面积很小，不能通过较大电流，结面积很小，不能通过较大电流， 但其高频性能好，故一般适用于高但其高频性能好，故一般适用于高 频和小功率的工作，也用作数字电频和小功率的工作，也用作数字电 路中的开关元件。路中的开关元件。 面接触型：面接触型：PNPN结结面积大；可结结面积大；可 通过较大电流（可达上千安培），通过较大电流（可达上千安培）， 其工作频率较低一般用作整流。其工作频率较低一般用作整流。 根据其不同用途：可分为检波二根据其不同用途：可分为检波二 极管

16、、整流二极管、稳压二极管、极管、整流二极管、稳压二极管、 开关二极管等。开关二极管等。 3 3、符号（、符号（D D） P P N N 二、伏安特性二、伏安特性 指流过二极管的电流指流过二极管的电流 与两端电压的关系。与两端电压的关系。 特性曲线：特性曲线： U(V) 0.400.8 -50-25 I (mA) 20 40 60 (A) 40 20二极管的伏安特性是二极管的伏安特性是 非线性的，大致可分为非线性的，大致可分为 四个区：四个区： 死区、正向导通区、反向死区、正向导通区、反向 截止区和反向击穿区。截止区和反向击穿区。 U(V) 0.400.8 -50-25 I (mA) 20 40

17、 60 (A) 40 20 死区死区 死区：死区： 当外加正向电压很低时，当外加正向电压很低时， 由于外电场还不能克服由于外电场还不能克服 PNPN结内电场对多数载流结内电场对多数载流 子扩散运动的阻力，故正子扩散运动的阻力，故正 向电流很小，几乎为零。向电流很小，几乎为零。 通常硅管的死区电压约为通常硅管的死区电压约为0.5V0.5V，锗，锗 管约为管约为0.1V0.1V。 正向导通区正向导通区 ： 当外加正向电压死区电当外加正向电压死区电 压时，二极管变为导通；压时，二极管变为导通； U(V) 0.400.8 -50-25 I (mA) 20 40 60 (A) 40 20 导通区导通区

18、电流将急剧增加（指数电流将急剧增加（指数 关系），而二极管的电压关系），而二极管的电压 却几乎不变，此时，二极却几乎不变，此时，二极 管的电压称为正向导通压管的电压称为正向导通压 降。降。 硅管：硅管：0.60.7V0.60.7V；锗管：；锗管：0.20.3V0.20.3V。 反向截止区反向截止区 ： 在二极管上加反向在二极管上加反向 电压时，少数载流子电压时，少数载流子 的漂移运动形成很小的漂移运动形成很小 的反向电流。的反向电流。 U(V) 0.400.8 -50-25 I (mA) 20 40 60 (A) 40 20 反向反向 截止区截止区 反向饱和电流：反向饱和电流： 随温度的上升增

19、长很快；随温度的上升增长很快； 在反向电压不超过某一范围，反向电流在反向电压不超过某一范围，反向电流 的大小基本恒定。的大小基本恒定。 反向击穿区反向击穿区 ： 击穿发生在空间电荷区。击穿发生在空间电荷区。 U(V) 0.400.8 -50-25 I (mA) 20 40 60 (A) 40 20 反向反向 击穿区击穿区 击穿的原因击穿的原因 ： 雪崩式电离：处于强雪崩式电离：处于强 电场中的载流子获得足电场中的载流子获得足 够大的能量碰撞晶格而够大的能量碰撞晶格而 将价电子碰撞出来，产将价电子碰撞出来，产 生电子空穴对，形成连生电子空穴对，形成连 锁反应；锁反应； 临界电压称反向击临界电压称

20、反向击 穿电压。穿电压。 另一原因：强电场直接将共价键中另一原因：强电场直接将共价键中 的价电于拉出来，产生电子空穴对，的价电于拉出来，产生电子空穴对， 形成较大的反向电流。形成较大的反向电流。 U(V) 0.400.8 -50-25 I (mA) 20 40 60 (A) 40 20 反向反向 击穿电击穿电 压压 理想二极管：理想二极管： 正向压降为正向压降为0 0； 反向电流为反向电流为0 0。 三、主要参数三、主要参数 1 1、最大整流电流、最大整流电流I ICM CM 整流是二极管重要应用之一。整流是二极管重要应用之一。 指二极管长时间使用时，允许流指二极管长时间使用时，允许流 过二极

21、管的最大正向平均电流。过二极管的最大正向平均电流。 2 2、最高反向电压、最高反向电压U URM RM 保证二极管不被击穿而给出的反保证二极管不被击穿而给出的反 向峰值电压，一般是反向击穿电压向峰值电压，一般是反向击穿电压 的一半或三分之二。的一半或三分之二。 3 3、最大反向电流、最大反向电流I IRM RM 加最高反向工作电压时的反向电加最高反向工作电压时的反向电 流值，受温度的影响很大。流值，受温度的影响很大。 反向电流越小，二极管的单向导反向电流越小，二极管的单向导 电性能越好；电性能越好； 硅管的反向电流较小，一般在几硅管的反向电流较小，一般在几 个微安以下；个微安以下； 锗管的反向

22、电流较大为硅管的几锗管的反向电流较大为硅管的几 十到几百倍。十到几百倍。 4 4、此外、此外 最高工作频率、结电容值、工作最高工作频率、结电容值、工作 温度、微变电阻等。温度、微变电阻等。 四、应用四、应用 应用范围很广，主要都是利用它应用范围很广，主要都是利用它 的单向导电性。的单向导电性。 可用于整流、检波、元件保护以可用于整流、检波、元件保护以 及在脉冲与数字电路中作为开关元及在脉冲与数字电路中作为开关元 件。件。 例如：例如： 图示的电路中，已知：图示的电路中，已知： u ui i=30sintV=30sintV，二极管的正向压，二极管的正向压 降可忽略不计，试分别画出输出降可忽略不计

23、，试分别画出输出 电压电压u u0 0的波形。的波形。 R D R + - - uiu0u0 D + - - ui + - - + - - 4 0 t i u 2 0 u 0 t 2 时截止 时导通 0 , 0 0 , 0 i ii uD uDu u R + - - ui u0 D + - - 4 0 t i u 2 D R u0 + - ui + - 时导通 时截止 0 , 0 0 , 0 i ii uD uDu u 0 t 0 u 2 例例2 2：在图中，求输：在图中，求输 出端出端F F的电位的电位U UF F=?=?。 解：解： A3V B0VF -12V 因为因为A端电位比端电位比B

24、端电位高，端电位高， 所以，所以，DA优先导通。优先导通。 设二极管的正向压降是设二极管的正向压降是0.3V，则：，则： UF=2.7V。DA起钳位作用。起钳位作用。 DB上加的是反向电压，截止，起上加的是反向电压，截止，起 隔离作用。隔离作用。 五、特殊二极管五、特殊二极管 1、稳压管、稳压管 结构：是一种用特殊工艺制结构：是一种用特殊工艺制 成的面接触型硅二极管；成的面接触型硅二极管； 作用：稳压；作用：稳压； 工作原理工作原理 ：工作在反向击穿：工作在反向击穿 区，为电击穿；区，为电击穿； 稳压的符号与稳压电路稳压的符号与稳压电路 ： Z D R是限流电阻是限流电阻RL是负载电阻是负载电

25、阻 R Z D L R 0 U i U 伏安特性：反向击穿特性比普通伏安特性：反向击穿特性比普通 二极管的要陡些。二极管的要陡些。 主要参数主要参数 ： 稳定电压稳定电压UZ稳压管在正常工稳压管在正常工 作时管子两端的电压。作时管子两端的电压。 其数值具有分散性，这也是很多其数值具有分散性，这也是很多 半导体器件的共性，易受温度影响；半导体器件的共性，易受温度影响； 须采用措施改进。须采用措施改进。 此外，还有：稳定电流此外，还有：稳定电流IZ 、电压、电压 温度系数温度系数Z 、动态电阻、动态电阻rZ 、最大允、最大允 许耗散功率许耗散功率PZM 等。等。 2、光敏二极管、光敏二极管 利用半

26、导体的光敏特性制成；利用半导体的光敏特性制成； 当光线辐射于当光线辐射于PN结时，它的反结时，它的反 向电流随光照强度的增加而增强，向电流随光照强度的增加而增强， 又称：光电二极管。又称：光电二极管。 符号：符号： D 可以用来做为光可以用来做为光 控元件，如：流水控元件，如：流水 线计件。线计件。 3、发光二极管、发光二极管 用砷化镓、磷化用砷化镓、磷化 镓等制成，通以电镓等制成，通以电 流将会发出光来流将会发出光来 电子和空穴复合电子和空穴复合 而发出，不同的物而发出，不同的物 质，不同的颜色。质，不同的颜色。 符号：符号：D 死区电压比死区电压比 普通二极管高。普通二极管高。 发光二极管

27、常发光二极管常 用来做显示器用来做显示器 件。件。 4、变容二极管、变容二极管 PN结反向偏置时结电容随反向结反向偏置时结电容随反向 电压变化而有较大的变化。电压变化而有较大的变化。 常作为调谐电容使用改变常作为调谐电容使用改变 其反向电压以调节其反向电压以调节LC谐振回路谐振回路 的振荡频率。的振荡频率。 作业：作业：P1994.5 4.14.1半导体器件半导体器件 半导体基本知识半导体基本知识 半导体二极管半导体二极管 半导体三极管半导体三极管 场效应管场效应管 半导体三极管是最重要的一种半导体三极管是最重要的一种 半导体器件。广泛应用于各种电半导体器件。广泛应用于各种电 子电路中。子电路

28、中。 具有放大和开关作用，由两种载具有放大和开关作用，由两种载 流子导电，又称双极型三极管。流子导电，又称双极型三极管。 一、基本结构一、基本结构 平面型和合金型两种：平面型和合金型两种： C N型硅型硅 P型型N型型 二氧化硅保护膜二氧化硅保护膜 B E 平面型结构平面型结构 N型锗型锗 铟球铟球 铟球铟球 P型型 P型型 C E B 合金型结构合金型结构 平面型都是硅管平面型都是硅管 合金型主要是锗管合金型主要是锗管 N N P 都具有都具有NPN或或PNP的三层两结的三层两结 的结构，因而又有的结构，因而又有NPN和和PNP两两 类晶体管。类晶体管。 发射区发射区 集电区集电区 发射结发

29、射结 集电结集电结 基区基区 C B E B E C P P N 发射区发射区 集电区集电区 发射结发射结 集电结集电结 基区基区 C B EB E C 二、伏安特性二、伏安特性 NPN型和型和PNP型晶体管的工作原型晶体管的工作原 理类似，仅在使用时电源极性联接理类似，仅在使用时电源极性联接 不同而已。以不同而已。以NPN型晶体管为例。型晶体管为例。 1、晶体管电路、晶体管电路 三极管的三个电极之间可以组成三极管的三个电极之间可以组成 不同的输入回路和输出回路，因此，不同的输入回路和输出回路，因此， 可分为：可分为：共发射极电路，共集电极共发射极电路，共集电极 电路和共基极电路电路和共基极电

30、路。 2、电流放大原理（共射电路）、电流放大原理（共射电路） B C E 共射电路共射电路 改变可变电阻改变可变电阻 R RB B，基极电流，基极电流I IB B， 集电极电流集电极电流I IC C和发和发 射极电流射极电流I IE E都发生都发生 变化。变化。 mA IC mA IE IB uA EC EB E EC CE EC C 实验现象：实验现象： I IE EI IC CI IB B； B C E mA IC mA IE IB uA EC EB 当当I IB B0 0（基极开（基极开 路）时，路）时，I IC C I ICEO CEO也 也 很小，约为很小，约为1 1微安以微安以 下

31、，称为穿透电流。下，称为穿透电流。 I IC C或或I IE E比比I IB B大得大得 多，且相对衡定，多，且相对衡定， 这就是电流放大这就是电流放大 作用，作用， I IB B 的微小的微小 变化可以引起变化可以引起I IC C 的较大变化的较大变化 。 放大原理：放大原理： B C E mA IC mA IE IB uA EC EB 外部条件外部条件 发射结必须正向发射结必须正向 偏置、集电结必偏置、集电结必 须反向偏置。须反向偏置。 内部载流子运动规律内部载流子运动规律 发射区向基区扩散电子：发射结发射区向基区扩散电子：发射结 处于正向偏置，掺杂浓度较高的发处于正向偏置，掺杂浓度较高的

32、发 射区向基区进行多子扩散。射区向基区进行多子扩散。 电子在基区的扩散和电子在基区的扩散和 复合复合 ：基区厚度很小，：基区厚度很小， 电子在基区继续向集电电子在基区继续向集电 结扩散，但有少部分与结扩散，但有少部分与 空穴复合而形成空穴复合而形成I IBE BE I IB B。 。 N N P 发射区发射区 集电区集电区 发射结发射结 集电结集电结 基区基区 C B E 集电区收集扩散电子集电区收集扩散电子 ：形成集：形成集 电极电流（电极电流（I ICE CE I IC C ） ） 放大作用的内部条件：基区很薄放大作用的内部条件：基区很薄 且掺杂浓度很低。且掺杂浓度很低。 3、伏安特性、伏

33、安特性 反映了三极反映了三极 管的性能，是分管的性能，是分 析三极管电路的析三极管电路的 重要依据。重要依据。 （1）输入特性：）输入特性： 是是UCE常数时，常数时，IB 和和UBE 之间之间 的关系。的关系。 B C E mA IC mA IE IB uA EC EB 与二极管正向与二极管正向 特性一致。特性一致。 B C E mA IC mA IE IB uA EC EB 0 0.4 20 0.8 40 60 80 UBE(V) IB(A) UCE1V UCE0时，两时，两 个个PN结并联；结并联； UCE0时，曲线时，曲线 右移右移 ； 0 0.4 20 0.8 40 60 80 UB

34、E(V) IB(A) UCE1V UCE 1V时，集电时，集电 结已处于反向偏置，结已处于反向偏置， 发射结正向偏置所发射结正向偏置所 形成电流的绝大部形成电流的绝大部 分将形成分将形成IC； UCE增大，增大，IB不会明显减小，所以，不会明显减小，所以， 这种情况下的的输入曲线基本重合，这种情况下的的输入曲线基本重合， 常只画一条。常只画一条。 硅硅NPN管管UBE=0.60.7V；锗；锗PNP管管 UBE= 0.2 0.3V。 （2）输出特性：）输出特性： 当当IB为常数时，为常数时， IC和和 UCE 之间的关系曲线。之间的关系曲线。 B C E mA IC mA IE IB uA EC

35、 EB 不同的不同的IB可以可以 得到不同的得到不同的 IC 和和UCE 间曲线。间曲线。 UCE超过约超过约1V 再继续增加时，再继续增加时， IC的增加将不再的增加将不再 明显。这是晶体明显。这是晶体 管的恒流特性。管的恒流特性。 当当IB增加时，自由电子数增加，增加时，自由电子数增加， 相应的相应的IC也增加，曲线上移。也增加，曲线上移。 通常分三个区通常分三个区 特性曲线进于特性曲线进于 水平的区域。在水平的区域。在 放大区，也称线放大区，也称线 性区。性区。IB和和IC有有 相对固定的关系，相对固定的关系， 即电流放大系即电流放大系 数数 ： 放大区：（模拟）放大区：（模拟） B C

36、 I I B C I I 静态和动态电流放大系数意义不同，静态和动态电流放大系数意义不同， 但多数情况下近似相等。但多数情况下近似相等。 说明：说明： 输出特性曲线是非线性的，只有在输出特性曲线是非线性的，只有在 曲线的等距平直部分才有较好的线性曲线的等距平直部分才有较好的线性 关系，关系，IC与与IB成正比，成正比，也可认为是基也可认为是基 本恒定的。本恒定的。 制造工艺的原因，晶体管的参数具制造工艺的原因，晶体管的参数具 有一定的离散性。有一定的离散性。 IB0曲线以下区曲线以下区 域，域，IC ICEO； 截止区截止区： 对于硅管当对于硅管当UBE 0.5V时即开始截时即开始截 止。为了可靠截止常使止。为了可靠截止常使UBE 0。 截止时两个截止时两个PN 结都反向偏置。结都反向偏置。 当当UCE UBE时，时， 集电结处于正向偏集电结处于正向偏 置，晶体管工作于置，晶体管工作于 饱和状态。饱和状态。 饱和区饱和区： 在饱和区，在饱和区，IB的的 变化对变化对IC影响较小，影响较小， 失去放大作用。失去放大作用。 发射结、集电发射结、集电 结均处于正偏。结均处于正偏。 各态偏置情况各态偏置情况： 要求能对晶要求能对晶