第一章 半导体

1、 电电 子子 元元 器器 件 件 基基 本本 放放 大大 电 电 路路 运算放大器运算放大器 应用电路应用电路 模拟电路模拟电路数字电路数字电路 电子技术电子技术 典型应用：手机典型应用：手机 基站基站 手机接收手机接收 器器 A/D CPUD/A 喇叭喇叭 1.1 半导体基础知识半导体基础知识 1.2 半导体二极管半导体二极管 1.3 特殊二极管特殊二极管 1.4 半导体三极管半导体三极管 40年代晶体管年代晶体管第二代电子器件第二代电子器件 60年代中、小规模集成电路年代中、小规模集成电路第三代电子器件第三代电子器件 大规模集成电路大规模集成电路第四代电子器件第四代电子器件 超大规模集成电

2、路超大规模集成电路第五代电子器件第五代电子器件 20年代真空管年代真空管第一代电子器件第一代电子器件 电子技术发展的历史电子技术发展的历史 电子技术的发展离不开半导体技术的发展电子技术的发展离不开半导体技术的发展 物质按其导电性能可分为：物质按其导电性能可分为：导体导体，绝缘体绝缘体，半导体半导体 1.1 半导体基础知识半导体基础知识 半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。 主要有主要有硅、锗、硒和大多数金属氧化物及硫化物硅、锗、硒和大多数金属氧化物及硫化物 半导体的导电能力随外界条件的改变而发生很大的变化半导体的导电能力随外界条件的改变而发生

3、很大的变化 1.1.1 导体、绝缘体和半导体导体、绝缘体和半导体 各种半导体的典型特性：各种半导体的典型特性： 温度温度 ，导电能力，导电能力热敏元件热敏元件 光照，导电能力光照，导电能力光敏元件光敏元件 渗入微量杂质，导电能力渗入微量杂质，导电能力二极管、三极管二极管、三极管 1.1.2 本征半导体本征半导体 本征半导体：本征半导体：纯净的、具有晶体结构的半导体纯净的、具有晶体结构的半导体 纯净的半导体一般都具有晶体结构纯净的半导体一般都具有晶体结构 常用的半导体材料有硅和锗，它们常用的半导体材料有硅和锗，它们原子的最外层都原子的最外层都 有四个价电子有四个价电子，称为四价元素，称为四价元素

4、 +14 在硅或锗构成的晶体结构中，在硅或锗构成的晶体结构中，每个原子与相邻的四每个原子与相邻的四 个原子结合，形成共价键结构个原子结合，形成共价键结构 半导体导电性能容易突变的原因半导体导电性能容易突变的原因 共价键中的价电子不是很稳定（容易被激发）共价键中的价电子不是很稳定（容易被激发） Si Si Si Si 在一定条件下（如光照或温度升高）在一定条件下（如光照或温度升高） 共价键中的电子可以挣脱原子核的束缚而成为自共价键中的电子可以挣脱原子核的束缚而成为自 由电子由电子 与此同时，晶体共价键一旦失去一个电子，该地方便与此同时，晶体共价键一旦失去一个电子，该地方便 会产生一个空位，称为会

5、产生一个空位，称为空穴空穴 Si Si Si Si 自由电子自由电子 空穴空穴 原子因为失去一个电子而成为带正电的离子，因此可原子因为失去一个电子而成为带正电的离子，因此可 认为认为空穴带正电空穴带正电。 Si Si Si Si 自由电子自由电子 空穴空穴 在本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现的。在本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现的。 温度越高，自由电子和空穴的对数也越多温度越高，自由电子和空穴的对数也越多 + 对半导体施加外电场对半导体施加外电场 * *自由电子作定向运动，形成电流（自由电子作定向运动，形成电流（电子电流电子电流） * * 空穴（带正电）吸引电子，空穴（带正电）

6、吸引电子， 邻近共价键中的价邻近共价键中的价 电子在外电场作用下可填补该空穴。电子在外电场作用下可填补该空穴。 Si Si Si Si E E 在半导体中，电子电流和空穴电流并存，这也是在半导体中，电子电流和空穴电流并存，这也是 半导体和金属在导电机理上的本质区别半导体和金属在导电机理上的本质区别 电子填补空穴的运动可看成是空穴沿外电场相电子填补空穴的运动可看成是空穴沿外电场相 同的方向作定向运动，这就是同的方向作定向运动，这就是空穴电流空穴电流 Si Si Si Si E E Si Si Si Si E E 自由电子自由电子和和空穴空穴 统称为统称为 载流子载流子 自由电子填补空穴的过程自由

7、电子填补空穴的过程称为称为 复合复合 Si Si Si Si E E 1.1.3 杂质半导体杂质半导体 在本征半导体中掺入微量杂质元素在本征半导体中掺入微量杂质元素 N N 型半导体型半导体 P P 型半导体型半导体 1、N型半导体型半导体 掺入微量五价元素掺入微量五价元素P P P Si Si Si 自由自由 电子浓度大大增加，电子导电是主要导电方式电子浓度大大增加，电子导电是主要导电方式 自由电子：多数载流子自由电子：多数载流子 空穴：少数载流子空穴：少数载流子 则：则： P P P P+ + + 一旦多余的价电子游离一旦多余的价电子游离P P原子，原子， N型半导体（型半导体（Negat

8、ive)Negative) P Si Si Si + 2、P型半导体型半导体 掺入微量三价元素掺入微量三价元素硼原子硼原子 B Si Si Si 空穴浓度大大增加，空穴导电是主要导电方式空穴浓度大大增加，空穴导电是主要导电方式 自由电子：少数载流子自由电子：少数载流子 空穴：多数载流子空穴：多数载流子 B BB B P型半导体型半导体 ( Positive ) B Si Si Si 1. 杂质半导体中多子浓度取决于掺杂杂杂质半导体中多子浓度取决于掺杂杂 质浓度，少子浓度取决于温度。质浓度，少子浓度取决于温度。 2.杂质半导体呈电中性。杂质半导体呈电中性。 N:电子数（掺杂电子数（掺杂+热激发）

9、热激发）=空穴（热激发）空穴（热激发）+正离子正离子 P:空穴数（掺杂空穴数（掺杂+热激发）热激发）=电子（热激发）电子（热激发）+负离子负离子 结结 论论 1.1.4 PN 结的形成结的形成 将将N N型半导体和型半导体和P P型半导体拼在一起，其交界面处将型半导体拼在一起，其交界面处将 形成一个形成一个PN结结 PN PN 内电场内电场 + + + P P区空穴浓度大，空穴由区空穴浓度大，空穴由P P区向区向N N区扩散区扩散，在交界面，在交界面 附近的附近的P P区留下一些负离子区留下一些负离子 N N区电子浓度大，电子由区电子浓度大，电子由N N区向区向P P区扩散区扩散，在交界面，在

10、交界面 附近的附近的N N区留下一些正离子区留下一些正离子 正负离子形成空间电荷区正负离子形成空间电荷区PNPN结结 PN 内电场内电场 + + + 内电场内电场 阻止阻止P P区及区及N N区的多数载流子继续扩散区的多数载流子继续扩散 有利于有利于P P区及区及N N区的少数载流子的运动区的少数载流子的运动漂移漂移 一开始是多数载流子的扩散占主导，最后扩散与一开始是多数载流子的扩散占主导，最后扩散与 漂移形成动态平衡漂移形成动态平衡 PN 内电场内电场 + + + 物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气 体、液体、固体均有之。体、液体、固体均有之。

11、扩散运动扩散运动 P区空穴区空穴 浓度远高浓度远高 于于N区。区。 N区自由电区自由电 子浓度远高子浓度远高 于于P区。区。 扩散运动使靠近接触面扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面区的空穴浓度降低、靠近接触面 N区的自由电子浓度降低，产生内电场。区的自由电子浓度降低，产生内电场。 PN 结的形成 因电场作用所产因电场作用所产 生的运动称为漂移生的运动称为漂移 运动。运动。 参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态 平衡，就形成了平衡，就形成了PN结。结。 漂移运动漂移运动 由于扩散运动使由于扩散运动使P区与区与N区的交界面

12、缺少多数载流子，形成区的交界面缺少多数载流子，形成 内电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从内电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向区向P 区、自由电子从区、自由电子从P区向区向N 区运动。区运动。 PN结加正向电压导通：结加正向电压导通： 耗尽层变窄，扩散运动加耗尽层变窄，扩散运动加 剧，由于外电源的作用，形剧，由于外电源的作用，形 成扩散电流，成扩散电流，PNPN结处于导通结处于导通 状态。状态。 PN结加反向电压截止：结加反向电压截止： 耗尽层变宽，阻止扩散运动耗尽层变宽，阻止扩散运动 ，有利于漂移运动，形成漂移，有利于漂移运动，形成漂移 电流。由于电流很小，故可近电流

13、。由于电流很小，故可近 似认为其截止。似认为其截止。 PN 结的单向导电性 如何用万用表判断二极管的如何用万用表判断二极管的P端，端，N端端 四、PN 结的电容效应 1. 1. 势垒电容势垒电容 PN结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发生变结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发生变 化，有电荷的积累和释放的过程，与电容的充放电相化，有电荷的积累和释放的过程，与电容的充放电相 同，其等效电容称为势垒电容同，其等效电容称为势垒电容Cb。 2. 2. 扩散电容扩散电容 PN结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载流子结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载流子 的浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和

14、释放的的浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和释放的 过程，其等效电容称为扩散电容过程，其等效电容称为扩散电容Cd。 dbj CCC结电容：结电容： 结电容不是常量！若结电容不是常量！若PN结外加电压频率高到一定程度结外加电压频率高到一定程度 ，则失去单向导电性！，则失去单向导电性！ 问题 为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制 成本征半导体，导电性能极差，又将其掺杂，成本征半导体，导电性能极差，又将其掺杂， 改善导电性能？改善导电性能？ 为什么半导体器件的温度稳定性差？是多子还为什么半导体器件的温度稳定性差？是多子还 是少子是影响温度稳定性的主要因素

15、？是少子是影响温度稳定性的主要因素？ 为什么半导体器件有最高工作频率？为什么半导体器件有最高工作频率？ 1.2 半导体二极管（半导体二极管（Diode） N P D P N 表示符号表示符号 PN + + + 二极管的组成 将将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。结封装，引出两个电极，就构成了二极管。 小功率小功率 二极管二极管 大功率大功率 二极管二极管 稳压稳压 二极管二极管 发光发光 二极管二极管 1.2.1 二极管的基本结构二极管的基本结构 N P D 阳极阳极阴极阴极 点接触型：结面积小点接触型：结面积小 ，结电容小，故结允，结电容小，故结允 许的电流小，最高工许的电流小，最高

16、工 作频率高。作频率高。 面接触型：结面积大面接触型：结面积大 ，结电容大，故结允，结电容大，故结允 许的电流大，最高工许的电流大，最高工 作频率低。作频率低。 平面型：结面积可小平面型：结面积可小 、可大，小的工作频、可大，小的工作频 率高，大的结允许的率高，大的结允许的 电流大。电流大。 （2）U死区电压，死区电压，UII 1 1、当当U0 0时时 U I P N （1）当）当U死区电压时，外电场不足以削弱内电场，死区电压时，外电场不足以削弱内电场，I 0 I（mA） 正向正向 死区电压死区电压 Si 0.5V Ge 0.1V 反向反向 U（V） 1.2.2 二极管的特性曲线二极管的特性曲

17、线 U I P N I（mA） 正向正向 导通电压导通电压 UD Si 0.7V Ge 0.3V 反向反向 U（V） （1）当）当|U| U(BR)（反向击穿电压）（反向击穿电压）时，二极管只存在时，二极管只存在 少数载流子漂移，从而形成少数载流子漂移，从而形成较小的反向饱和电流较小的反向饱和电流 2 2、UU(BR)，少数载流子的高速运动将其他少数载流子的高速运动将其他 被束缚的价电子撞击出来被束缚的价电子撞击出来，如此形成连锁反应，如此形成连锁反应， 使得二极管中载流子剧增，形成很大的反向电使得二极管中载流子剧增，形成很大的反向电 流流反向击穿反向击穿 U I P N I P PN N 内

18、电场方向内电场方向 外电场方向外电场方向 I（mA） 正向正向 死区电压死区电压 Si 0.5V Ge 0.1V 反向反向 U（ （BR） U（V） 当当PN结的反向电压增结的反向电压增 加到一定数值时，反向电加到一定数值时，反向电 流突然快速增加，此现象流突然快速增加，此现象 称为称为PN结的反向击穿。结的反向击穿。 iD O VBR D 热击穿热击穿不可逆不可逆 雪崩击穿雪崩击穿 齐纳击穿齐纳击穿 电击穿电击穿可逆可逆 PN结的反向击穿结的反向击穿 从二极管的伏安特性可以反映出：从二极管的伏安特性可以反映出： 1. 单向导电性单向导电性 T e ST U u IiUu，则若正向电压 ) 1

19、e ( T S U u Ii 2. 伏安特性受温度影响伏安特性受温度影响 T（）在电流不变情况下管压降在电流不变情况下管压降u 反向饱和电流反向饱和电流IS，U(BR) T（）正向特性左移正向特性左移，反向特性下移，反向特性下移 正向特性为正向特性为 指数曲线指数曲线 反向特性为横轴的平行线反向特性为横轴的平行线 增大增大1倍倍/10 ST IiUu，则若反向电压 二极管的等效电路 理想理想 二极管二极管 近似分析近似分析 中最常用中最常用 理想开关理想开关 导通时导通时 UD0 截止时截止时IS0 导通时导通时UDUon 截止时截止时IS0 导通时导通时i与与u 成线性关系成线性关系 应根据

20、不同情况选择不同的等效电路！应根据不同情况选择不同的等效电路！ 1. 1. 将伏安特性折线化将伏安特性折线化 ？ 100V？5V？1V？ 2. 微变等效电路 D T D D d I U i u r 根据电流方程， Q越高，越高，rd越小。越小。 当二极管在静态基础上有一动态信号作用时，则可将二极当二极管在静态基础上有一动态信号作用时，则可将二极 管等效为一个电阻，称为动态电阻，也就是微变等效电路。管等效为一个电阻，称为动态电阻，也就是微变等效电路。 ui=0时直流电源作用时直流电源作用 1、最大整流电流、最大整流电流IFM 二极管长时间使用时，二极管长时间使用时，允许通过二极管的最大正向平均允

21、许通过二极管的最大正向平均 电流电流。当电流超过允许值时，。当电流超过允许值时，PN结将过热而使管子损结将过热而使管子损 坏坏 1.2.3 二极管的主要参数二极管的主要参数 2、反向工作峰值电压、反向工作峰值电压URM 一般为反向击穿电压的一半或三分之二一般为反向击穿电压的一半或三分之二 3、反向电流、反向电流IR 二极管上未击穿时的反向电流值。二极管上未击穿时的反向电流值。 如果该值大，则说明二极管的单向导电性能差。如果该值大，则说明二极管的单向导电性能差。 I（mA） 正向正向 反向反向 反向峰值反向峰值 电压电压 U（ （BR） U（V） 反向峰值反向峰值 电流电流 4、最高工作频率、最

22、高工作频率fM 1. 理想模型理想模型3. 折线模型折线模型 2. 恒压降模型恒压降模型 1.2.4 二极管的电路模型二极管的电路模型 1 1、一般可将二极管视为理想元件（、一般可将二极管视为理想元件（死区电压、导通电压死区电压、导通电压 均认为是零，反向电流为零均认为是零，反向电流为零） I（mA） 正向正向 反向反向 U（ （BR） U（V） 死区电压死区电压 I（mA） 正向正向 U（ （BR） U（V） 反向反向 1.2.5 含二极管电路的计算含二极管电路的计算 （1 1）正向导通时，二极管元件上的正向导通压降可）正向导通时，二极管元件上的正向导通压降可 认为是零，正向电阻为零（将其视

23、为短路）认为是零，正向电阻为零（将其视为短路） （2 2）反向截止时，二极管反向电阻无穷大，反向电）反向截止时，二极管反向电阻无穷大，反向电 流为零（开路）流为零（开路） P N P N 2 2、含二极管电路的分析方法、含二极管电路的分析方法 （1 1）对于含一个二极管的电路，先将二极管从电路中）对于含一个二极管的电路，先将二极管从电路中 分离出来，求出其阳、阴两极的开路电压，如果该电压分离出来，求出其阳、阴两极的开路电压，如果该电压 大于零，则二极管导通，否则截止。大于零，则二极管导通，否则截止。 解：将解：将D开路，求其两端开路电压开路，求其两端开路电压U， 若若U0，则，则D导通；反之导

24、通；反之D截止。 截止。 故故D导通，导通，Uo=0V 02 21 2 V RR R EU + U 2 R 1 R 100 E4V 100 例例1 已知已知D为理想二极管，求为理想二极管，求Uo=？ + o U 2 R D 1 R 100 E4V 100 0V2 21 2 RR R EU 故故D截止，截止，Uo= -2V 例例2 若若E= 4V，求，求Uo=？ + o U 2 R D 1 R 100 E4V 100 + U 2 R 1 R 100 E4V 100 例例3 若将若将E改为改为ui， ，求 求uo t i u ii 21 2 2 1 uu RR R u 解：解： t o u + o

25、 u 2 R D 1 R 100 100 i u 止止若若D0,0, i uu ii 21 2 o 2 1 uu RR R u 0D0,0, oi uuu通通，若若 i U 2 t o U 2 t 例例4 4 已知已知 ，画，画 的波形。的波形。 V5Vsin10 i Etu， o u 5 iDO uu解：解： ioDOi D, 0,V5uuuu 截截止止，若若 V5D, 0,V5 oDOi uuu导导通通，若若 R i u I o u D E D u t i u 5 （2 2）如果电路中含多个二极管，则应断开所有二极管，）如果电路中含多个二极管，则应断开所有二极管， 求出各管所承受的电压，求

26、出各管所承受的电压，其中承受正向电压最大者优先其中承受正向电压最大者优先 导通导通，遂将其短路，接着再分析其他二极管。，遂将其短路，接着再分析其他二极管。 解：将两个二极管全部断开，求开路电压解：将两个二极管全部断开，求开路电压 例例5 5 求输出电压求输出电压Uo o U k3 D1D2 + 9V3V6V k3 + 9V3V6V + U1U2 先导通先导通优先导通，即优先导通，即两端电压大的两端电压大的 2 21 DD 639 369VUVU k3 + 9V3V6V + U1U2 k3 + 9V3V6V + U1 的的情情况况，重重新新来来判判断断导导通通后后可可将将其其视视为为短短路路 1

27、2 DD D1 1 是否也导通 是否也导通 V3 DV363 o 11 U U截止，故此时， k3 + 9V3V6V + U1 o U 1.3 特殊二极管特殊二极管 除普通二极管外，还有许多特殊二极管，除普通二极管外，还有许多特殊二极管， 如稳压二极管、变容二极管、光电二极管等。如稳压二极管、变容二极管、光电二极管等。 稳压管是一种特殊的二极管，稳压管是一种特殊的二极管， 其伏安特性与普通二极管的差异：其伏安特性与普通二极管的差异： （1）反向特性曲线较陡反向特性曲线较陡 （2）反向击穿是可逆的（工作于反向击穿区）反向击穿是可逆的（工作于反向击穿区） U I/mA IZmax IZmin IZ

28、 UZ UZ 一、稳压管简介一、稳压管简介 U I D Z 二、主要参数二、主要参数 1、稳定电压、稳定电压 z U 稳压管稳定工作时稳压管稳定工作时 管子两端的电压值管子两端的电压值 U I/mA IZmax IZmin IZ UZ UZ UZ + + UZ Z UU U I Z D Z Z Z I U r 3、动态电阻、动态电阻 2、电压温度系数、电压温度系数U 温度每变化温度每变化1C时电压变化的时电压变化的 百分数，表明稳压管的温度稳定性百分数，表明稳压管的温度稳定性 %100 Z Z U U U U I/mA IZmax IZmin IZ UZ UZ 5、最大稳定电流、最大稳定电流

29、ZM I 4、稳定电流、稳定电流Z I 6、最大耗散功率、最大耗散功率PZM= UZIZM 稳压管稳定工作时流过的稳压管稳定工作时流过的 参考电流值参考电流值，实际电流值，实际电流值 应略大于这个值应略大于这个值 稳压管允许通过的最大电流稳压管允许通过的最大电流 U I/mA IZmax IZmin IZ UZ UZ 三、含稳压二极管电路的分析方法三、含稳压二极管电路的分析方法 (1)(1)含一个稳压管的电路，先求出其阳阴两极的开路电压含一个稳压管的电路，先求出其阳阴两极的开路电压UO 当当UO 0 时同普通二极管时同普通二极管 当当 UzUO 0 时反向截止时反向截止U= UO 当当 UO

30、Uz 时反向击穿时反向击穿 U= Uz U I/mA IZM IZ IZ UZ UZ U IZ D + UZ DZ R o U I Z D U 限流电阻限流电阻 例例1 已知已知UZ=5V，UD=0.6V，求，求Uo=？ U=10V；U= 10V；U=4V 解解: (1)当当U=10V时，时， UDO= 10V，稳压管反向击穿，稳压管反向击穿， Uo= UZ=5V R o U I U DO U o U I Z D U + UZ (2)当当U= 10V时，稳压管正向导通，时，稳压管正向导通， Uo= UD= 0.6V (3)当当U=4V时，稳压管时，稳压管UDO= 4V反向截止，反向截止， Uo

31、= 4V R o U I Z D U D U R o U I Z D U U=10V； U= 10V； U=4V U R o U I Z1 D Z2 D A B O 解：首先分析解：首先分析BO支路的电流。只可能出现两种情形：支路的电流。只可能出现两种情形： 1 、有电流，则两个稳压管一个反向击穿，一个正向导通、有电流，则两个稳压管一个反向击穿，一个正向导通 2、没有电流，则两个稳压管均截止。、没有电流，则两个稳压管均截止。 例例2 已知已知UZ=5V，UD=0.6V，求，求Uo=？ （1）当）当U=10V时，令时，令O点电位为零，点电位为零，假设假设2个稳压管个稳压管 均截止均截止，则，则U

32、A 0.5V，则，则DZ1反向击穿，反向击穿， UA=5V, DZ2正向导通正向导通 Uo= UZ + UD=5.6V U R o U I Z1 D Z2 D A B O U o U I Z1 D Z2 D O Z U D U 假设假设2个二极管均截止，则个二极管均截止，则UA Uz 时，时， UO= Uz 当当 U Uz 时，截止时，截止UO=U 当当 U Uz 时，时，UO = Uz Uz U R o U I Z1 D Z2 D A B O 四、稳压管的应用电路四、稳压管的应用电路 1.4 1.4 晶体三极管 一、晶体管的结构和符号一、晶体管的结构和符号 二、晶体管的放大原理二、晶体管的放

33、大原理 三、晶体管的共射输入特性和输出特性三、晶体管的共射输入特性和输出特性 四、温度对晶体管特性的影响四、温度对晶体管特性的影响 五、主要参数五、主要参数 一、晶体管的结构和符号 多子浓度高多子浓度高 多子浓度很多子浓度很 低，且很薄低，且很薄 面积大面积大 晶体管有三个极、三个区、两个晶体管有三个极、三个区、两个PN结。结。 小功率管小功率管 中功率管中功率管 大功率管大功率管 为什么有孔？为什么有孔？ 二、晶体管的放大原理 （集电结反偏），即 （发射结正偏） 放大的条件 BECECB onBE 0uuu Uu 扩散运动形成发射极电流扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电，复合运动

34、形成基极电 流流IB，漂移运动形成集电极电流，漂移运动形成集电极电流IC。 少数载流少数载流 子的运动子的运动 因发射区多子浓度高使大量因发射区多子浓度高使大量 电子从发射区扩散到基区电子从发射区扩散到基区 因基区薄且多子浓度低，使极少因基区薄且多子浓度低，使极少 数扩散到基区的电子与空穴复合数扩散到基区的电子与空穴复合 因集电区面积大，在外电场作用下大因集电区面积大，在外电场作用下大 部分扩散到基区的电子漂移到集电区部分扩散到基区的电子漂移到集电区 基区空穴 的扩散 电流分配：电流分配： I IE EI IB BI IC C I IE E扩散运动形成的电流扩散运动形成的电流 I IB B复合

35、运动形成的电流复合运动形成的电流 I IC C漂移运动形成的电流漂移运动形成的电流 CBOCEO B C B C )(1 II i i I I 穿透电流穿透电流 集电结反向电流集电结反向电流 直流电流直流电流 放大系数放大系数 交流电流放大系数交流电流放大系数 为什么基极开路集电极回为什么基极开路集电极回 路会有穿透电流路会有穿透电流？ 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 CE )( BEBU ufi 为什么为什么UCE增大曲线右移？增大曲线右移？ 对于小功率晶体管，对于小功率晶体管，UCE大于大于1V的一条输入特性曲的一条输入特性曲 线可以取代线可以取代UCE大于大于1V的所有输入特性曲线。

36、的所有输入特性曲线。 为什么像为什么像PN结的伏安特性？结的伏安特性？ 为什么为什么UCE增大到一定值曲线增大到一定值曲线 右移就不明显了？右移就不明显了？ 1. 1. 输入特性输入特性 2. 输出特性 B )( CECI ufi 是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下 ? 对应于一个对应于一个IB就有一条就有一条iC随随uCE变化的曲线。变化的曲线。 为什么为什么uCE较小时较小时iC随随uCE变变 化很大？为什么进入放大状态化很大？为什么进入放大状态 曲线几乎是横轴的平行线？曲线几乎是横轴的平行线？ 饱和区饱和区 放大区放大区 截止区截止区 B i C

37、 i 常量 CE B C U i i 晶体管的三个工作区域 晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅几乎仅仅 决定于输入回路的电流决定于输入回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流，即可将输出回路等效为电流 iB 控制的电流源控制的电流源iC 。 状态状态uBEiCuCE 截止截止UonICEOVCC 放大放大 UoniB uBE 饱和饱和 UoniB uBE 四、温度对晶体管特性的影响 BEBBBE CEO )( uiiu IT 不变时，即不变时 五、主要参数 直流参数：直流参数： 、 、ICBO、 ICEO c-e间击穿电压间击穿电压最大

38、集电最大集电 极电流极电流 最大集电极耗散功最大集电极耗散功 率，率，PCMiCuCE 交流参数：交流参数：、fT（使（使1的信号频率）的信号频率） 极限参数：极限参数：ICM、PCM、U（ （BR）CEO EC II 1 E C i i 讨论一 由图示特性求出由图示特性求出PCM、ICM、U（ （BR）CEO、 、。 CECCM uiP CE B C U i i uCE=1V时的时的iC就是就是ICM U（ （BR）CEO CE U C I BE U B I 特性曲线（以特性曲线（以NPN管为例）管为例） 一、输入特性曲线一、输入特性曲线 V2 CE ) BE ( B 1 U UfI V3

39、CE ) BE ( B 2 U UfI 常数常数 CE ) BE ( BU UfI 常数常数 CE ) BE ( BU UfI 并并联联的的正正向向伏伏安安特特性性时时，可可视视为为两两个个二二极极管管0V CE U B C E I RB VBB RC VCC N N P C I B I 曲曲线线右右移移下下同同一一 ，电电子子能能力力集集电电结结开开始始反反偏偏，收收集集 , , BBE CE iu U 常数常数 CE ) BE ( BU UfI 集电结可以把扩散到基区的电子中的大部分拉入集集电结可以把扩散到基区的电子中的大部分拉入集 电区，只要电区，只要UBE不变，则即使不变，则即使UCE

40、再增大，再增大， IB也不会也不会 有明显的改变。有明显的改变。 )7 . 0V1 BECE UBCU已已经经反反向向偏偏置置（时时，集集电电结结 B C E I RB VBB RC VCC N N P C I B I B C E I RB VBB RC VCC N N P C I B I 时所有曲线几乎重合时所有曲线几乎重合V1 CE U A)( B I (V) BE U 1V CE U 20 80 60 40 0.20.40.6 晶体管也存在晶体管也存在死区电压死区电压 硅管的死区电压约为硅管的死区电压约为0.5V，锗管为，锗管为0.1V 正常工作时正常工作时 锗管的发射结电压约为锗管的发

41、射结电压约为0.3V 硅管的发射结电压约为硅管的发射结电压约为0.7V 死区电压死区电压 A)( B I (V) BE U 1V CE U 20 80 60 40 0.20.40.6 二、输出特性曲线二、输出特性曲线 常数常数 B ) CE ( CI UfI CE U C I BE U B I 80 60 A100 40 20 0 B I (V) CE U (mA) C I 10 25 20 15 5 CEO I BCBC IIII ， 1、放大区、放大区 曲线族中近似曲线族中近似平行于横轴的部分平行于横轴的部分 条件：条件：发射结正偏发射结正偏，集电结反偏集电结反偏 放放 大大 区区 80 60 A100 40 20 0 B I (V) CE U (mA) C I 10 25 20 15 5 CEO I 00 CEOCB III时时， 2、截止区、截止区 曲线族中曲线族中 IB=0 以下的部分以下的部分 时时，晶晶体体管管进进入入截截止止区区V5 . 0 BE U V0 BE U一一般般使使为为使使晶晶体体管管可可靠靠