二极管和晶体管

1、下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页14.1 半导体的导电性半导体的导电性14.2 pn结及其单向导电性结及其单向导电性14.3 二极管二极管14.4 稳压二极管稳压二极管14.5 晶体管晶体管14.6 光电器件光电器件下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页14.1.1 本征半导体本征半导体现代电子学中，用的最多的半导体是硅和现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。si硅原子硅原子ge锗原子锗原子14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性下一页下一页总目录总目录 章目

2、录章目录返回返回上一页上一页硅和锗的共价键结构硅和锗的共价键结构共价键共价键共用电子对共用电子对+4+4+4+4+4+4表示除表示除去价电子去价电子后的原子后的原子完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为本征本征半导体半导体。本征半导体的导电能力很弱。本征半导体的导电能力很弱。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页14.1.2 n型半导体和型半导体和p型半导体型半导体在本征半导体中掺入某些微量的杂质，在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。就会使半导体的导电性能发生显著变化。n型半导体型半导体（主要载流子为电

3、子，电子半导体）（主要载流子为电子，电子半导体）p型半导体型半导体（主要载流子为空穴，空穴半导体）（主要载流子为空穴，空穴半导体）下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页n型半导体型半导体多余电子多余电子磷原子磷原子硅原子硅原子+n型硅表示型硅表示sipsisi硅或锗硅或锗 +少量磷少量磷 n型半导体型半导体下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页空穴空穴p型半导体型半导体硼原子硼原子p型硅表示型硅表示sisisib硅原子硅原子空穴被认为带一个单位的正电荷，空穴被认为带一个单位的正电荷，并且可以移动。并且可以移动。硅或锗硅或锗 +少量硼少量硼 p型半导体型半

4、导体下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页杂质半导体的示意表示法杂质半导体的示意表示法p p型半导体型半导体+n n型半导体型半导体下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页14.2.1 pn 结的形成结的形成在同一片半导体基片上，分别制造在同一片半导体基片上，分别制造p型型半导体和半导体和n型半导体，经过载流子的扩散，型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了在它们的交界面处就形成了pn结。结。14.2 pn14.2 pn结及其单向导电性结及其单向导电性下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页p p型半导体型半导体n n型半导体

5、型半导体+扩散运动内电场e漂移运动空间电荷区空间电荷区pn结处载流子的运动结处载流子的运动下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页扩散的结果是使空间电扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。荷区越宽。漂移运动p p型半导体型半导体n n型半导体型半导体+扩散运动内电场epn结处载流子的运动结处载流子的运动内电场越强，就使漂内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。使空间电荷区变薄。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页漂移运动p p型半导体型半导体n n型半导体型半导体+扩散运动内电场epn结处载

6、流子的运动结处载流子的运动所以扩散和漂所以扩散和漂移这一对相反移这一对相反的运动最终达的运动最终达到平衡，相当到平衡，相当于两个区之间于两个区之间没有电荷运动，没有电荷运动，空间电荷区的空间电荷区的厚度固定不变。厚度固定不变。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页14.2.2 pn结的单向导电性结的单向导电性pn结结加正向电压，即正向偏置：加正向电压，即正向偏置： pn结结加反向电压，即反向偏置：加反向电压，即反向偏置：p区加正电压、区加正电压、n区加负电压。区加负电压。p区加负电压、区加负电压、n区加正电压。区加正电压。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页

7、上一页pn结正向偏置结正向偏置+内电场减弱，使扩散加强，内电场减弱，使扩散加强，扩散扩散 飘移，正向（扩散）电流大飘移，正向（扩散）电流大空间电荷区变薄空间电荷区变薄pn+_正向电流正向电流下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页pn结反向偏置结反向偏置+空间电荷区变厚空间电荷区变厚np+_+内电场加强，使扩散停止，内电场加强，使扩散停止，有少量飘移，反向电流很小有少量飘移，反向电流很小反向饱和电流反向饱和电流很小，很小， a级级下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1、基本结构、基本结构pn结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。结加上管壳和引线，就成为半

8、导体二极管。pn阳极阳极阴极阴极14.3 14.3 二极管二极管pn符号符号+d下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页14.3 二极管二极管1. 基本结构基本结构按结构分，有点接触型和面接触型两种。按结构分，有点接触型和面接触型两种。点接触型点接触型金锑合金金锑合金面接触型面接触型n型锗型锗 正极引线正极引线负极引线负极引线 pn 结结底座底座铝合金小球铝合金小球引线引线触丝触丝n 型锗型锗外壳外壳小小功功率率高高频频大大功功率率低低频频下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 按材料分：硅管（一般为面接触型）和锗按材料分：硅管（一般为面接触型）和锗管（一

9、般为点接触型）。管（一般为点接触型）。 按用途分：普通二极管、整流二极管和开按用途分：普通二极管、整流二极管和开关二极管。关二极管。14.3 二极管二极管1. 基本结构基本结构下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 二极管的几种外形：二极管的几种外形：14.3 二极管二极管下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2、伏安特性、伏安特性ui导通压降导通压降: : 硅管硅管0.60.8v,锗管锗管0.20.3v。反向击穿电压反向击穿电压u(br) 死区电压：死区电压：（开启电压）（开启电压） 硅管硅管0.5v 锗管锗管0.1vuie+-反向饱和电流：反向饱和电

10、流：很小，很小， a级级下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3、主要参数、主要参数（1）最大整流电流）最大整流电流 i0m 二极管长时间使用时，所允许通过的二极管长时间使用时，所允许通过的最大正向平均电流。最大正向平均电流。（2）反向工作峰值电压）反向工作峰值电压urwmirm一般取反向击穿电压的一半或三分之二。一般取反向击穿电压的一半或三分之二。（3）反向峰值电流）反向峰值电流 二极管加反向工作峰值电压时的二极管加反向工作峰值电压时的反向电流值。反向电流值。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 二极管的应用是利用它的单向二极管的应用是利用它的单向导

11、电性，主要应用于整流、检波、导电性，主要应用于整流、检波、限幅、保护等。限幅、保护等。3、应用、应用下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例1：二极管的死区电压：二极管的死区电压0 .5v，正向，正向压降压降0.7v(硅二极管硅二极管)理想二极管：死区电压为理想二极管：死区电压为0 ，正向压，正向压降为降为0，反向电阻为无穷大。，反向电阻为无穷大。rluiuouiuott二极管半波二极管半波整流整流下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例2：二极管的应用：二极管的应用(设设rc时间常数很小）时间常数很小）rrluiuruotttuiuruoct1t2

12、u二极管的二极管的检波作用检波作用下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例3: 图中电路，输入端图中电路，输入端a的电位的电位va=+3v，b的电的电位位vb=0v，求输出端，求输出端y的电位的电位vy。电阻。电阻r接负电源接负电源-12v。设二极管导通时的压降为。设二极管导通时的压降为0.3v。vy= +2.7v解：解：da优先导通，优先导通， da导导通后，通后， db上加的是上加的是反向电压，因而截止。反向电压，因而截止。da起钳位作用，起钳位作用， db起隔离作用。起隔离作用。y-12vab+3v0vdbdar下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上

13、一页二极管应用举例二极管应用举例例例4: 试判断图中二极管的工作状态，并求试判断图中二极管的工作状态，并求出二极管中的电流。出二极管中的电流。(图中的二极管为理想图中的二极管为理想二极管二极管)12vab3k6vd2d1id2id1+-+-解：解：12012663ddiima下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页14.4 14.4 稳压二极管稳压二极管izmaxuiuziz稳压二极管特性曲线稳压二极管特性曲线izmin稳压二极管工作在稳压二极管工作在反反向击穿状态向击穿状态下下,当工作当工作电流电流iz在在izmax和和 izmin之间时之间时,其两端电压近其两端电压近似为

14、常数。似为常数。正向同正向同二极管二极管稳定稳定电流电流稳定稳定电压电压稳压二极管符号稳压二极管符号+dz下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3、主要参数、主要参数 正常工作时管子两端的电压。正常工作时管子两端的电压。 一般稳压值高于一般稳压值高于6v的为正的温度系数，低于的为正的温度系数，低于6v的为负的温度系数，的为负的温度系数，6v左右的稳压管受温度左右的稳压管受温度的影响较小。的影响较小。 稳压管的稳定电流是一个参考值稳压管的稳定电流是一个参考值,一般给出一般给出最大稳定电流最大稳定电流（1）稳定电压稳定电压 uz（2）电压温度系数电压温度系数u（3）稳定电流稳定

15、电流 izizm。（4）动态电阻动态电阻 与最大允许耗散功率与最大允许耗散功率rzpzm下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页稳压二极管的应用举例稳压二极管的应用举例rluiuordziiziluz稳压二极管的技术数据为：稳压值稳压二极管的技术数据为：稳压值uzw=10v，izmax=12ma，izmin=2ma，负载电阻，负载电阻rl=2k ，输入电，输入电压压ui=12v，限流电阻，限流电阻r=200 。若。若负载电阻负载电阻变化范围变化范围为为1.5 k 4 k ，是否还能稳压？，是否还能稳压？下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页ui=12vuz

16、w=10vr=200 izmax=12maizmin=2marl=2k (1.5 k 4 k ) il=uo/rl=uz/rl=10/2=5（ma）i= （ui - uz）/r=（12-10）/0.2=10 （ma） iz = i - il=10-5=5 （ma）rl=1.5 k , il=10/1.5=6.7（ma）, iz =10-6.7=3.3（ma）rl=4 k , il=10/4=2.5（ma）, iz =10-2.5=7.5（ma）负载变化负载变化, ,但但i iz z仍在仍在12ma12ma和和2ma2ma之间之间, ,所以稳压管仍能起稳压作用所以稳压管仍能起稳压作用rluiuo

17、rdziiziluz下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页14.5 晶体管（三极管）晶体管（三极管）14.5.1 基本结构基本结构becnnp基极基极发射极发射极集电极集电极npn型型pnp集电极集电极基极基极发射极发射极bcepnp型型下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页发射结发射结集电结集电结becnnp基极基极发射极发射极集电极集电极+ + + + + + + + + + + + + _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ + + + + + + + + + + + + + 下一页下

18、一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页becnnp基极基极发射极发射极集电极集电极基区：较薄，基区：较薄，掺杂浓度低掺杂浓度低集电区：集电区：面积较大面积较大发射区：发射区：掺杂浓度较高掺杂浓度较高下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页becnpn型三极管型三极管becpnp型三极管型三极管三极管的符号表示三极管的符号表示npncbepnpcbe下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页14.5.2 电流分配和放大原理电流分配和放大原理icma avvuceuberbibeceb 实验线路实验线路(共发射极接法共发射极接法)cbercmaie下一

19、页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页晶体管电流测量数据晶体管电流测量数据ib/ma00.020.040.060.08 0.10ic/ma0.001 0.701.502.303.10 3.95ie/maic，uce 0.3v称为称为饱和区饱和区。此区域中此区域中ib=0 , ic= iceo , ubeic 。发射结正。发射结正偏，集电结正偏偏，集电结正偏 ，即，即uce ube （uce 0,ube 0.7v）。）。 (3) 截止区：发射结和集电结全反偏。截止区：发射结和集电结全反偏。 ube 死区电压，死区电压， ib=0 ， ic=iceo 0（ iceo穿透电流，很小，

20、穿透电流，很小， a 级）级） _下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例：例： = 50，usc =12v， rb= 70k ，rc = 6k 当当usb = -2v，2v，5v时，时，晶体管的静态工作点晶体管的静态工作点q位于哪个区？位于哪个区？usb= -2v，ib=0，ic=0，uceusc =12v，q位于截止区位于截止区。usb = 2v，ib= (usb -ube)/ rb =(2-0.7)/70=0.019 ma饱和电流饱和电流ics = (usc -uce)/ rc =(12-0)/6=2ma ic= ib =50 0.019=0.95 ma ics =2 ma ， q位于饱位于饱和区和区(实际上，此时实际上，此时ic和和ib 已不是已不是 的关系）的关系）下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页14.5.4 三极管的主要参数三极管的主要参数（1）电流放大系数：静态）电流放大系数：静态和动态和动态（2）集）集-基极反向截止电流基极反向截止电流 icbo（