第14章半导体二极管和三极管

1、祝同学们在新的学期里身体好学习好成绩好南京航空航天大学金城学院南京航空航天大学金城学院电子技术电子技术2021-10-292电工电子技术电工电子技术电子技术电子技术2021-10-293课程主要内容课程主要内容电工电子技术研究电工技术和电子技术 的理论及其应用的科学技术。电工技术电工技术 （上册）（上册）（电工学）（电工学）电工电子技术电工电子技术电子技术电子技术 （下册）（下册）电路分析基础电路分析基础 磁路与电机磁路与电机 模拟电子技术模拟电子技术 数字电子技术数字电子技术 电子技术电子技术2021-10-294电路分析基础电路分析基础 直流电路（直流电路（1、2）；暂态分析）；暂态分析

2、（3） ；交流电路（；交流电路（4 、5 ）。）。 磁路与电机磁路与电机磁路和变压器（磁路和变压器（6）；电动机（）；电动机（7、 8、9）；继电接触器控制（）；继电接触器控制（10） 可编程控制器（可编程控制器（11）、供电与安全用电（）、供电与安全用电（12）、电工测量（）、电工测量（13）上册上册模拟电子技术模拟电子技术半导体器件（半导体器件（14）；放大器）；放大器 （15、16）；反馈（）；反馈（17）；直流电源）；直流电源 （18）；电力电子技术（）；电力电子技术（19）数字电子技术数字电子技术组合电路（组合电路（20）；时序电路（）；时序电路（21）存储器和可编程器件（存储器和可

3、编程器件（22）、模数转换（）、模数转换（23）下册下册电子技术电子技术2021-10-295 计算机检测控制系统原理框图计算机检测控制系统原理框图微微机机传传感感器器伺服伺服机构机构模拟模拟信号信号处理处理功率功率放大放大模数模数转换转换数模数模转换转换数字数字接口接口数字数字接口接口 被被 测测 控控 对对 象象干扰、噪声、漂移、非线性干扰、噪声、漂移、非线性电工电子技术的典型应用电工电子技术的典型应用模拟电模拟电子技术子技术数字电数字电子技术子技术电机电机电子技术电子技术2021-10-296电工学课程和非电类专业学生的关系电工学课程和非电类专业学生的关系 几乎没有任何一个行业离得开电学

4、几乎没有任何一个行业离得开电学 在非电类专业应用领域，在非电类专业应用领域， 如机械制造，如机械制造， 现现代先进的制造技术涉及代先进的制造技术涉及电镀、电焊、金属加电镀、电焊、金属加工、数字控制技术、微机控制技术工、数字控制技术、微机控制技术等，等， 都都和电学知识息息相关。和电学知识息息相关。 在航空领域，在航空领域， 如机务维修、空中交通管制如机务维修、空中交通管制等，电气设备比比皆是，等，电气设备比比皆是， 都离不开电工电都离不开电工电子技术子技术电子技术电子技术2021-10-297电子技术电子技术2021-10-298电子技术电子技术2021-10-299电子技术电子技术2021-

5、10-2910在物理学中。根据材料的导电能力，可以将他们在物理学中。根据材料的导电能力，可以将他们划分为：划分为：导体：导体：自然界中很容易导电的物质称为自然界中很容易导电的物质称为导体导体，金，金属一般都是导体。电阻率在属一般都是导体。电阻率在1010-4-4cmcm以下。以下。绝缘体：绝缘体：有的物质几乎不导电，称为有的物质几乎不导电，称为绝缘体绝缘体，如，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。电阻率在橡皮、陶瓷、塑料和石英。电阻率在10101010cmcm以上。以上。半导体：半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为缘体之间，称为半导体半导体，如锗、硅

6、、砷，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。化镓和一些硫化物、氧化物等。电阻率电阻率在在10-4 1010cm。14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性电子技术电子技术2021-10-2911电子技术电子技术2021-10-2912共价健共价健 si si si si价电子价电子电子技术电子技术2021-10-2913 si si si si价电子价电子这一现象称为本征激发。这一现象称为本征激发。空穴空穴自由电子自由电子电子技术电子技术2021-10-2914电子技术电子技术2021-10-2915 si si si sip+多多余余电电子子磷原子磷原子在常温下即可在常温下即可变为自由电子

7、变为自由电子失去一个失去一个电子变为电子变为正离子正离子电子技术电子技术2021-10-2916 si si si sib硼原子硼原子空穴空穴电子技术电子技术2021-10-2917电子技术电子技术2021-10-2918多子的扩散运动多子的扩散运动内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差 扩散的结果使空扩散的结果使空间电荷区变宽。间电荷区变宽。空间电荷区也称空间电荷区也称 pn 结结 +形成空间电荷区形成空间电荷区电子技术电子技术2021-10-2919pn 结变窄结变窄 p接正、接正、n接负接负 外电场外电场if内电场内电场pn+电子技术电子技术2021-10-2920+电子技

8、术电子技术2021-10-2921 内电场被加内电场被加强，少子的漂强，少子的漂移加强，由于移加强，由于少子数量很少，少子数量很少，形成很小的反形成很小的反向电流。向电流。ir+电子技术电子技术2021-10-2922+p区阳极区阳极n区阴极区阴极 阳极阳极阴极阴极d电子技术电子技术2021-10-2923电子技术电子技术2021-10-2924阴极引线阴极引线阳极引线阳极引线二氧化硅保护层二氧化硅保护层p型硅型硅n型硅型硅( c ) 平面型平面型金属触丝金属触丝阳极引线阳极引线n型锗片型锗片阴极引线阴极引线外壳外壳( a ) 点接触型点接触型铝合金小球铝合金小球n型硅型硅阳极引线阳极引线pn

9、结结金锑合金金锑合金底座底座阴极引线阴极引线( b ) 面接触型面接触型图图 14.3.1 半导体二极管的结构和符号半导体二极管的结构和符号 阴极阴极阳极阳极( d ) 符号符号d电子技术电子技术2021-10-2925反向击穿反向击穿电压电压u(br)反向特性反向特性uipn+pn+电子技术电子技术2021-10-29261)(eiituus电子技术电子技术2021-10-2927电子技术电子技术2021-10-2928电子技术电子技术2021-10-2929定性分析：定性分析：判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态导通导通截止截止 若二极管是理想的，若二极管是理想的，电子技术电子技术20

10、21-10-2930例例1：d6v12v3k bauab+电子技术电子技术2021-10-2931例例2:ma43122d ibd16v12v3k ad2uab+电子技术电子技术2021-10-2932例例 二极管构成二极管构成“门门”电路，设电路，设 d1、d2 均为理想二均为理想二极管，当输入电压极管，当输入电压 ua、ub 为低电压为低电压 0 v 和高电压和高电压 5 v 的不同组合时，求输出电压的不同组合时，求输出电压 uo 的值。的值。uaubuor3 k 12 vud1d2bay输入电压输入电压理想二极管理想二极管输出输出电压电压uaubd1d20 v0 v正偏正偏导通导通正偏正

11、偏导通导通0 v0 v5 v正偏正偏导通导通反偏反偏截止截止0 v5 v0 v反偏反偏截止截止正偏正偏导通导通0 v5 v5 v正偏正偏导通导通正偏正偏导通导通5 v电子技术电子技术2021-10-2933例：例：判别二极管是导通还是截止。判别二极管是导通还是截止。+9v- -+1v- - +2.5v - - +12.5v - - +14v - -+1v- -截止截止- -9v+ +- -1v+ + +2.5v - - +12.5v - - +14v - -+1v- -截止截止解：解：电子技术电子技术2021-10-2934+18v- -+2v- - +2.5v - - +12.5v - -

12、+14v - -+1v- -导通导通电子技术电子技术2021-10-2935分析二极管组成的限幅电路时：分析二极管组成的限幅电路时：根据电路先判断二极管根据电路先判断二极管若导通，输出的电压是什么；若导通，输出的电压是什么；若不导通，输出的电压又是什么；若不导通，输出的电压又是什么；根据电路的输入电压（电流），判断二极根据电路的输入电压（电流），判断二极管导通和截止的范围。管导通和截止的范围。画出电路的输出电压（电流）波形。画出电路的输出电压（电流）波形。电子技术电子技术2021-10-2936v sin18itu t 电子技术电子技术2021-10-2937uzizizm uz iz_+ui

13、o电子技术电子技术2021-10-2938zz ziur电子技术电子技术2021-10-2939nnpbecbecibieicbecibieictt电子技术电子技术2021-10-2940电子技术电子技术2021-10-2941eebrbrcbecnpnvvv cbepnpvvv 电子技术电子技术2021-10-2942电子技术电子技术2021-10-2943becnnpebrbecieibeiceicbo电子技术电子技术2021-10-2944icibbecnnpebrbecieibeiceicbobccbobcbocbeceiiiiiiii ceobcbobc)(1 iiiii bc ce

14、o iii ，有有忽忽略略电子技术电子技术2021-10-2945 即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子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，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。是分析放大电路的依据。 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线电子技术电子技术2021-10-2946共发射极电路共发射极电路输入回路输入回路输出回路输出回路icebma avuceuberbibecv+电子技术电子技术2021-10-2947常常数数 ce)(bebuufiib( a)ub

15、e(v)204060800.40.8uce 1vo电子技术电子技术2021-10-2948ib=020 a40 a60 a80 a100 a常常数数 b)(ceciufi36ic(ma )1234uce(v)912o放大区放大区电子技术电子技术2021-10-2949o电子技术电子技术2021-10-2950 bcii_ bcii 电子技术电子技术2021-10-295153704051bc.ii 400400605132bc .ii 电子技术电子技术2021-10-2952icbo a+ec aiceoib=0+电子技术电子技术2021-10-2953电子技术电子技术2021-10-2954

16、icmu(br)ceo安全工作区安全工作区icuceo电子技术电子技术2021-10-2955电子技术电子技术2021-10-2956例例1：由晶体管各管脚电位判定晶体管属性：由晶体管各管脚电位判定晶体管属性（1） a: 1v b：0. 3v c: 3v（2 ）a: 0. 2v b: 0v c: 3v 如何区分硅管和锗管如何区分硅管和锗管如何区分如何区分npn、pnp管管如何区分三个极如何区分三个极cbenpnvvv cbepnpvvv a. ube 0. 2v(锗管）锗管） ube 0. 7v(硅管）硅管）b.步骤：步骤：1. 区分硅管、锗管，并确定区分硅管、锗管，并确定c极（以极（以 相近

17、两个电极的电压差为依据，相近两个电极的电压差为依据， ube硅硅0.7v ube锗锗0.2v0.3 v） 2. 区分区分npn、pnp管管 （npn：vc最高最高 ， pnp： vc最低最低 ） 3. 区分三极区分三极 （ npn： vc vb ve pnp： vc ub ve）解：解： （1） 硅管硅管 、npn管管a：基极：基极 ；b: 发射极；发射极； c: 集电极集电极（2） 锗管锗管 、 pnp管管a: 基极；基极； b: 发射极发射极 ； c: 集电极集电极电子技术电子技术2021-10-2957例例2：有三只晶体管，分别为：有三只晶体管，分别为 锗管锗管150，icbo2a； 硅

18、管硅管100，icbo1a； 硅硅管管40，iceo41a；试从试从和温度稳定性选择和温度稳定性选择一只最佳的管子。一只最佳的管子。 解：解： 值大，但值大，但icbo也大，温度稳定性较差；也大，温度稳定性较差； 值较大值较大，icbo1a，iceo101 a ； 值较小值较小，iceo41a， icbo1a。 、 icbo相等，但相等，但 的的 较大，故较大，故 较好。较好。电子技术电子技术2021-10-2958例例3 3一个一个npnnpn管子在电路中正常工作，现测得管子在电路中正常工作，现测得0, 0, 0bebcceuuu则此时该管子工作区为（则此时该管子工作区为（ ）a) 饱和区饱和区 b) 截止区截止区 c) 放大区放大区c判断晶体管的工作状态：判断晶体管的工作状态： 根据发射结和集电结的偏置情况判断。根据发射结和集电结的偏置情况判断。截止状态截止状态：发射结和集电结都反偏；：发射结和集电结都