模电-第1章半导体器件基础

1、 第一章第一章 半导体和半导体器件半导体和半导体器件1.1 1.1 半导体的基础知识半导体的基础知识1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管1.1 1.1 半导体的基础知识半导体的基础知识 在物理学中，根据材料的导电能力，可以将他们划分导在物理学中，根据材料的导电能力，可以将他们划分导体、绝缘体和半导体。体、绝缘体和半导体。 典型的半导体是典型的半导体是硅硅Si(14) 和和锗锗Ge(32) sisi硅原子硅原子Ge锗原子锗原子Ge+4+4硅和锗最外层轨道上的硅和锗最外层轨道上的四个电子称为四个电子称为价电子价电子。它们都是它们都是4价元素价元素惯性核惯

2、性核价电子价电子原子结构模型原子结构模型硅和锗的惯性核模型硅和锗的惯性核模型 本征半导体的结构本征半导体的结构共价键结构：共价键结构：束缚电子束缚电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4在绝对温度在绝对温度T=0K时，所有的时，所有的价电子都紧紧束缚在共价键中，称价电子都紧紧束缚在共价键中，称为为束缚电子束缚电子，因此本征半导体的导因此本征半导体的导电能力很弱，接近于绝缘体。电能力很弱，接近于绝缘体。1.1.1. 本征半导体本征半导体本征半导体化学成分纯净单一的半导体晶体。制造半导体器化学成分纯净单一的半导体晶体。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到件的半导体材料的纯度要达到99.99999

3、99%，常称为，常称为“9个个9”。 这一现象称为这一现象称为本征激发本征激发，也称也称热激发热激发。 当温度升高或受到当温度升高或受到光的照射时，光的照射时，束缚束缚电子电子能量增高，有能量增高，有的可以摆脱共价键的可以摆脱共价键的束缚，成为的束缚，成为自由自由电子电子，从而可以参，从而可以参与导电。与导电。自由电子自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4 自由电子产生的自由电子产生的同时，在其原来的共同时，在其原来的共价键中就出现了一个价键中就出现了一个空位，称为空位，称为空穴空穴。空。空穴是带正电荷的。穴是带正电荷的。空穴空穴可见，本征激发同时产生可见，本征激发同时产生电子电子空穴空

4、穴对。而且外加能量越高（对。而且外加能量越高（温度越高，光照越强），产生温度越高，光照越强），产生的电子空穴对浓度越高。的电子空穴对浓度越高。与本征激发相反的现象与本征激发相反的现象 复合复合在一定温度下，本征激发在一定温度下，本征激发和复合同时进行，达到动和复合同时进行，达到动态平衡。电子空穴对的浓态平衡。电子空穴对的浓度一定，为：度一定，为： 常温常温T=300K时：时：电子空穴对的浓度电子空穴对的浓度硅：硅：310cm104 . 1锗：锗：313cm105 . 2自由电子自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴空穴电子空穴对电子空穴对动画演示动画演示0322gEkTiinpATe

5、自由电子自由电子带负电荷带负电荷逆电场运动逆电场运动: :电子流电子流+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子自由电子E总电流总电流两种载流子两种载流子 空穴空穴带正电荷带正电荷顺电场运动顺电场运动: :空穴流空穴流载流子电子空穴对的浓度取决于外加能量：温度变化，导电性变化；载流子电子空穴对的浓度取决于外加能量：温度变化，导电性变化；光照变化，导电性变化。光照变化，导电性变化。本征半导体导电机制本征半导体导电机制1.1.2.1.1.2.杂质半导体杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的半导在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的半导体称为体称为杂质半导体杂质半导体。按掺入杂质的不同

6、，杂质半导。按掺入杂质的不同，杂质半导体分为体分为N型型和和P型型两种。两种。1.1. N型半导体型半导体 在本征半导体中掺入在本征半导体中掺入五价杂质元素五价杂质元素，如磷、砷、，如磷、砷、锑等，使自由电子浓度大大增加，称为锑等，使自由电子浓度大大增加，称为N型型或或电子型电子型半导体半导体。 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+4+4+4+4+4+4+4+4+5多数载流子多数载流子:自由电子自由电子少数载流子少数载流子: 空穴空穴+N型半导体施主离子施主离子自由电子自由电子电子空穴对电子空穴对杂质电离杂质电离杂质电离杂质电离本征激发本征激发本征激发本征激发 在本征半

7、导体中掺入在本征半导体中掺入三价三价杂质元素，如硼、镓、铟、铝等，杂质元素，如硼、镓、铟、铝等，使空穴浓度大大增加，称为使空穴浓度大大增加，称为P型型或或空穴型半导体空穴型半导体。空穴空穴硼原子硼原子硅原子硅原子+4+4+4+4+4+4+3+4+4多数载流子：多数载流子：空穴空穴少数载流子：少数载流子：自由电子自由电子P型半导体受主离子受主离子空穴空穴电子空穴对电子空穴对2.2. P型半导体型半导体杂质电离杂质电离本征激发本征激发本征激发本征激发杂质半导体的示意图杂质半导体的示意图+N型半导体多子多子电子电子少子少子空穴空穴P型半导体多子多子空穴空穴少子少子电子电子少子浓度少子浓度本征激发产生

8、，与温度有关本征激发产生，与温度有关多子浓度多子浓度杂质电离产生，与杂质浓度有关，与温度无关杂质电离产生，与杂质浓度有关，与温度无关内电场E因多子浓度差因多子浓度差形成内电场形成内电场E E多子的扩散、复合多子的扩散、复合 空间电荷区空间电荷区 阻止多子扩散，促使少子漂移。阻止多子扩散，促使少子漂移。P P型半导体与型半导体与N N型半导体结合型半导体结合+P型半导体+N型半导体+空间电荷区空间电荷区多子扩散电流多子扩散电流少子漂移电流少子漂移电流耗尽区耗尽区1.1.3 1.1.3 PN结及其单向导电性结及其单向导电性 1 . PN结的形成：多子扩散、少子漂移结的形成：多子扩散、少子漂移 动画

9、演示少子漂移少子漂移补充耗尽层失去的多子，耗尽层窄，补充耗尽层失去的多子，耗尽层窄，E多子扩散多子扩散 耗尽层又失去多子，耗尽层宽，耗尽层又失去多子，耗尽层宽，EP型半导体+N型半导体+内电场E多子扩散电流多子扩散电流少子漂移电流少子漂移电流耗尽层耗尽层动态平衡：动态平衡： 扩散电流扩散电流 漂移电流漂移电流总电流总电流0势垒势垒 UO硅硅 0.5V锗锗 0.1V2. PN结的单向导电性结的单向导电性(1) 加正向电压（正偏）加正向电压（正偏）电源正极接电源正极接P区，负极接区，负极接N区区 外电场的方向与内电场方向相反。外电场的方向与内电场方向相反。 外电场削弱内电场外电场削弱内电场 耗尽层

10、变窄耗尽层变窄 扩散运动扩散运动漂移运动漂移运动多子多子扩散形成正向电流扩散形成正向电流I I F F+P型半导体+N型半导体+WER空间电荷区内电场E正向电流正向电流 (2) 加反向电压加反向电压电源正极接电源正极接N区，负极接区，负极接P区区 外电场的方向与内电场方向相同。外电场的方向与内电场方向相同。 外电场加强内电场外电场加强内电场 耗尽层变宽耗尽层变宽 漂移运动扩散运动漂移运动扩散运动少子漂移形成反向电流少子漂移形成反向电流I I R R+内电场+E+EW+空 间 电 荷 区+R+IRPN 在一定的温度下，由本征激发产生的少子浓度是一定的，故在一定的温度下，由本征激发产生的少子浓度是

11、一定的，故IR基本上与外基本上与外加反压的大小无关加反压的大小无关，只，只与温度有关，与温度有关，所以称为所以称为反向饱和电流反向饱和电流IS 。 1. PN结加正向电压时，具有较大的正向扩散结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流电流IF，呈现低电阻，呈现低电阻， PN结导通，开关闭合；结导通，开关闭合； 2. PN结加反向电压时，具有很小的反向漂移结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流电流IR ，呈现高电阻，呈现高电阻， PN结截止，开关断开结截止，开关断开。 由此可以得出结论：由此可以得出结论： PN结具有单向导电性。结具有单向导电性。综上所述：综上所述： 动画演示) 1(eTSUUII

12、根据理论分析：根据理论分析：U 为为PN结两端的电压降结两端的电压降 I为流过为流过PN结的电流结的电流IS 为反向饱和电流为反向饱和电流UT =kT/q 称为温度的电压当量称为温度的电压当量其中其中k为玻耳兹曼常数为玻耳兹曼常数 1.381023q 为电子电荷量为电子电荷量1.6109T 为热力学温度为热力学温度 对于室温（相当对于室温（相当T=300 K）则有则有UT=26 mV。当当 U0 UUT时时1eTUUTeSUUII 当当 U|U T |时时1eTUUSII1.1.3 PN结的伏安特性结的伏安特性正偏正偏IF（多子扩散）（多子扩散）IR（少子漂移）（少子漂移）反偏反偏反向饱和电流

13、反向饱和电流正偏正偏IF（多子扩散）（多子扩散）IR（少子漂移）（少子漂移）反偏反偏反向饱和电流反向饱和电流反向击穿电压反向击穿电压1.1.4. PN结的反向击穿结的反向击穿热击穿热击穿烧坏烧坏PN结结电击穿电击穿可逆可逆雪崩击穿雪崩击穿:反向电压较大时，正温度系数；反向电压较大时，正温度系数；齐纳击穿齐纳击穿:反向电压较小，杂质浓度较高时，负温度系数。反向电压较小，杂质浓度较高时，负温度系数。1.1.5. PN结的电容效应结的电容效应 当外加电压发生变化时，耗尽层的宽度要相应地随之改变，当外加电压发生变化时，耗尽层的宽度要相应地随之改变，即即PN结中存储的电荷量要随之变化，就像电容充放电一样

14、。结中存储的电荷量要随之变化，就像电容充放电一样。 (1) 势垒电容势垒电容CB空空间间电电荷荷区区W+R+E+PN从等效观点上看，势从等效观点上看，势垒电容垒电容CB与与PN结电结电阻是并联的。主要在阻是并联的。主要在PN结反偏时起作用结反偏时起作用 势垒区中正负离子的数量随外加电压变化而变化的效应称为势垒区中正负离子的数量随外加电压变化而变化的效应称为势垒电容。势垒电容。(2) 扩散电容扩散电容CD 当外加正向电压不同当外加正向电压不同时，时，PN结两侧堆积的结两侧堆积的少子的数量及浓度梯度少子的数量及浓度梯度也不同，这就相当电容也不同，这就相当电容的充放电过程的充放电过程。+NPpLx浓

15、浓度度分分布布耗耗尽尽层层NP区区区区中中空空穴穴区区中中电电子子区区浓浓度度分分布布nL电容效应在交流信号作用下才会明显表现出来电容效应在交流信号作用下才会明显表现出来极间电容（结电容）极间电容（结电容）扩散电容扩散电容CD主要在主要在PN结结正偏时起作用正偏时起作用 当外加正向电压变化时，当外加正向电压变化时，载流子的数量和浓度梯度都载流子的数量和浓度梯度都要变化，这种电容效应称为要变化，这种电容效应称为扩散电容。扩散电容。C= CD +CD1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管 二极管二极管 = PN结结 + 管壳管壳 + 引线引线NP结构结构符号符号阳极阳极+阴极阴极-1.3.1 1

16、.3.1 二极管的结构和类型二极管的结构和类型) 1(eTSUUII 根据理论分析：根据理论分析：U 为为PN结两端的电压降结两端的电压降 I为流过为流过PN结的电流结的电流IS 为反向饱和电流为反向饱和电流UT =kT/q 称为温度的电压当量称为温度的电压当量其中其中k为玻耳兹曼常数为玻耳兹曼常数 1.381023q 为电子电荷量为电子电荷量1.6109T 为热力学温度为热力学温度 对于室温（相当对于室温（相当T=300 K）则有则有UT=26 mV。当当 U0 UUT时时1eTUUTeSUUII 当当 U|U T |时时1eTUUSII1.2.1 二极管二极管的伏安特性的伏安特性1. PN

17、结的伏安特性方程结的伏安特性方程 实际的二极管的伏安特性实际的二极管的伏安特性 硅：硅：0.5 V 锗：锗： 0.1 V(1) 正向特性正向特性导通压降导通压降反向饱和电流反向饱和电流(2) 反向特性反向特性死区死区电压电压iu0击穿电压击穿电压UBR实验曲线实验曲线uEiVmAuEiVuA锗锗 硅：硅：0.7 V 锗：锗：0.3V 温度对二极管特性的影响温度对二极管特性的影响iu090度度20度度1.2.1 二极管的主要参数二极管的主要参数 (1) 最大整流电流最大整流电流IF(2)最高反向工作电压最高反向工作电压URM二极管长期连续工二极管长期连续工作时，允许通过二作时，允许通过二极管的最

18、大整流极管的最大整流电流的平均值。电流的平均值。(3) 反向击穿电压反向击穿电压UBR 二极管反向电流二极管反向电流急剧增加时对应的反向急剧增加时对应的反向电压值称为反向击穿电压值称为反向击穿电压电压UBR。 (4) 反向饱和电流反向饱和电流I IR R 在室温下，在规定的反向电压下的反向电流值。在室温下，在规定的反向电压下的反向电流值。硅二极管的反向电流一般在纳安硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极级；锗二极管在微安管在微安( A)级。级。1.2.3. 二极管的模型二极管的模型例：例：IR10VE1k) 1(eTSUUIID非线性器件非线性器件iu0iuRLC线性器件线性器件RIU

19、 二极管的模型二极管的模型iuDU+-uiDUDU串联电压源模型串联电压源模型DUu DUu U D 二极管的导通压降。硅管二极管的导通压降。硅管 0.7V；锗管；锗管 0.3V。理想二极管模型理想二极管模型ui正偏正偏反偏反偏-+iu导通压降导通压降二极管的二极管的VA特性特性-+iuiu0二极管的近似分析计算二极管的近似分析计算IR10VE1kIR10VE1k例：例：串联电压源模型串联电压源模型mA3 . 9K1V)7 . 010(I测量值测量值 9.32mA相对误差相对误差00002 . 010032. 99.332. 9理想二极管模型理想二极管模型RI10VE1kmA10K1V10I相

20、对误差相对误差0000710032. 932. 9100.7V例：例：D6V12V3k BAUAB+V sin18itu t 例例 讨论二极管的导通情况，并求讨论二极管的导通情况，并求UAO如下图所示，输入信号三角波信号如下图所示，输入信号三角波信号ui幅值大于直流电源幅值大于直流电源E1,E2的正弦波信号，二极管为理想器件，画出输出的正弦波信号，二极管为理想器件，画出输出uo的电的电压波形。压波形。0-E2uit+E1uot+-+Eu2RiuOE1VD1VD2+E1-E2当稳压二极管工作在当稳压二极管工作在反向击穿状态下反向击穿状态下,工作工作电流电流IZ在在Izmax和和Izmin之间变化

21、时之间变化时,其两端电其两端电压近似为常数压近似为常数稳定稳定电压电压1.2.4 稳压二极管稳压二极管1. 稳压管的伏安特性稳压管的伏安特性 稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊二极管稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊二极管iuUZIUIzminIzmax正向同正向同二极管二极管反偏电压反偏电压UZ 反向击穿反向击穿UZ限流电阻限流电阻 2. 稳压管的主要参数稳压管的主要参数 (1) 稳定电压稳定电压UZ(3) 动态电阻动态电阻rZ 在规定的稳压管反向工作电流在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。下，所对应的反向工作电压。 rZ = UZ / I Z rZ愈小，反映稳压管的击穿

22、特性愈陡愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡,稳压性能越好。稳压性能越好。 (2) (2) 稳定稳定 电流电流IZ 保证稳压管击穿所对应的电流，若保证稳压管击穿所对应的电流，若IZIZmin则不能稳压。则不能稳压。 (4) (4) 最大工作电流最大工作电流 IZM，最大耗散功率最大耗散功率P PZM IZM 管子允许流过最大电流管子允许流过最大电流; PZM 管子允许耗散的最大管子允许耗散的最大功率功率; PZM=UZ IZMiuUZIUIzminIzmax例例发光二极管是一种能将电能转换为光能的电子器件，简称LED (Light Emitting Diode).采用砷化镓、磷化镓、氮化镓等化合物半

23、导体材料制造耐用。伏安特性与普通二极管类似，其正向导通压降较大，为14V左右，工作电流较为630mA, 体积小，具有发光均匀稳定，寿命长等特点，现已应用于数码显示、大屏幕显示、交通信号灯、汽车尾灯、照明等方面。发光二极管发光二极管 LED灯 光效高、耗电少,寿命长、易控制、免维护、安全环保;是新一代固体冷光源,光色柔和、艳丽、丰富多彩、低损耗、低能耗, 耐震，可频繁开关而不影响其寿命，绿色环保不含汞。 将LED与普通白炽灯、螺旋节能灯及T5三基色荧光灯进行对比，结果显示：普通白炽灯的光效为12lmW，寿命小于2000小时，螺旋节能灯的光效为60lmW，寿命小于8000小时，T5三基色荧光灯则为

24、96lmW，寿命大约为1万小时，而直径为5毫米的白光LED光效可以超过150lmW，寿命十万小时。数码显示 用七只发光二极管分别显示数字的七个段，不同的亮暗组合构成不同的数字显示。八段 数码管：七段发光二极管七段发光二极管COMabcdefgDP 共阳极：共阳极： 共阴极：共阴极：COMabcdefgDP 二极管按结构分三大类：二极管按结构分三大类：(1) 点接触型二极管点接触型二极管PN结面积小，结电容小，结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。用于检波和变频等高频电路。N型 锗正 极 引 线负 极 引 线外 壳金 属 触 丝(3) 平面型二极管平面型二极管用于集成电路制造工艺中。用于

25、集成电路制造工艺中。PN 结面积可大可小，用结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。(2) 面接触型二极管面接触型二极管PN结面积大，用结面积大，用于工频大电流整流电路。于工频大电流整流电路。SiO2正 极 引 线负 极 引 线N型 硅P型 硅负 极 引 线正 极 引 线N型 硅P型 硅铝 合 金 小 球底 座半导体二极管分类半导体二极管分类国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：2AP9A用字母代表器件规格。用字母代表器件规格。代表器件的类型，代表器件的类型，P为普通管，为普通管，Z为整流管，为整流管，K为开关管，为开关管，W

26、稳稳压管，压管，L整流堆，整流堆，N阻尼管，阻尼管，U光电管。光电管。用字母代表器件的材料，用字母代表器件的材料，A为为N型型Ge，B为为P型型Ge， C为为N型型Si， D为为P型型Si。用数字代数产品的极性，用数字代数产品的极性，2代表代表二极管，二极管，3代表三极管。代表三极管。用数字代表产品的序号。用数字代表产品的序号。 1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管 双极型晶体管，也叫晶体三极管双极型晶体管，也叫晶体三极管, 半导体三极半导体三极管等，简称晶体管。由于工作时，多数载流子和管等，简称晶体管。由于工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，因此，被称为少数载流子都参与运行，因此，

27、被称为双极型晶双极型晶体管体管（Bipolar Junction Transistor,简称简称BJT）。）。 BJT是由两个是由两个PN结组成的。结组成的。1.3.1 BJT1.3.1 BJT的结构的结构NPNNPN型型PNPPNP型型 三极管的结构特点三极管的结构特点:（1）发射区的掺杂浓度集电区掺杂浓度。）发射区的掺杂浓度集电区掺杂浓度。（2）基区要制造得很薄且浓度很低。）基区要制造得很薄且浓度很低。-NNP发射区发射区集电区集电区基区基区发射结发射结 集电结集电结ecb发射极发射极集电极集电极基极基极-PPN发射区发射区集电区集电区基区基区发射结发射结 集电结集电结ecb发射极发射极集

28、电极集电极基极基极符号符号:cebbec2021-11-251.3.2 BJT的内部工作原理的内部工作原理 三极管在工作时要加上三极管在工作时要加上适当的直流偏置电压。适当的直流偏置电压。若在放大工作状态：若在放大工作状态：发射结正偏：发射结正偏：+UCE UBEUCB集电结反偏：集电结反偏：由由VBB保证保证由由VCC、 VBB保证保证UCB=UCE - UBE 0NNPBBVCCVRbRCebc共发射极接法共发射极接法c区区b区区e区区(1). BJT内部的载流子传输过程内部的载流子传输过程NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBI（a a）发射区向基区注入电子：）发射区向基区注

29、入电子： 因为发射结正偏，所以发射区向基区注入电子 ，形成了扩散电流IEN 。同时从基区向发射区也有空穴的扩散运动，形成的电流为IEP ,但其数量小，可忽略。 所以发射极电流I E = IEP + I EN I EN（b）电子在基区中的扩散与复合：）电子在基区中的扩散与复合： 发射区的电子注入基区后，变成了少数载流子。少部分遇到空穴复合掉，形成IBN。它是基极电流I B的一部分。由于基区很薄，大部分电子到达了集电区的边缘。IBNNNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBICNICICBOI (d) 集电结的反向饱和电流：集电结的反向饱和电流：集电结区的少数载流子形成漂移电流 ICBO。

30、 （c）集电区收集电子）集电区收集电子: 因为集电结反偏，收集扩散到集电区边缘的电子，形成电流ICN ，ICN = I EN I BN IBNNNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBICNICICBOIECNII ECBOECBOCIIIIIICN(a)(a)IC与与I E之间的关系之间的关系:所以所以: :ECII(2). 电流分配关系电流分配关系三个电极上的电流：IB = I BN + I EP I CBOIC = I CN + I CBO IE = I EN + I EP = I CN + I BN + I EP = IB + IC IBN定义：定义：（ 0.90.99）称为共

31、基极直流电流放大系数称为共基极直流电流放大系数 动画演示(b) IC与与I B之间的关系：之间的关系：NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIECNICICBOI联立以下两式联立以下两式：CBOECIII BCEIII得：得： CBOBCCBOECIIIIII）（ 所以所以：CBOBC111III 1令令：BIBCBOBCEOBC1IIIIII ）（CBOCBOCEO111III）（ 共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数(c) IE与与U BE之间的关系：之间的关系：NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIECNICICBOI1EESBETuUIIeBICiESBETu

32、UIe五.BJTBJT的型号的型号第二位：第二位：A锗锗PNP管、管、B锗锗NPN管、管、 C硅硅PNP管、管、D硅硅NPN管管 第三位：第三位：X低频小功率管、低频小功率管、D低频大功率管、低频大功率管、 G高频小功率管、高频小功率管、A高频大功率管、高频大功率管、K开关管开关管用字母表示材料用字母表示材料用字母表示器件的种类用字母表示器件的种类用数字表示同种器件型号的序号用数字表示同种器件型号的序号用字母表示同一型号中的不同规格用字母表示同一型号中的不同规格三极管三极管国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：3DG110B1.3.3 BJT1.3.3

33、 BJT的特性曲线的特性曲线1. 1. 输入特性曲线输入特性曲线 iB=f(uBE) uCE=const+i-uBE+-uBTCE+Ci发射结的特性类似于一个发射结的特性类似于一个PN结。结。0.40.2i(V)(uA)BE80400.80.6Bu=0VuCE死区电压死区电压硅硅 0.5V锗锗 0.1V导通压降导通压降硅硅 0.7V锗锗 0.3V=1VCEu2 输出特性曲线输出特性曲线 iC=f (uCE) iB=const 1）当发射极开路时，）当发射极开路时， iE=0 ， iC=ICBO。 2）当基极开路时，）当基极开路时， iB=0 ， iC=ICEO =(1+)ICBO 。 输出特性

34、曲线输出特性曲线 iC=f(uCE) iB=const 3） 在近原点，在近原点，uCE 很小时很小时, ic 小；小； uCE ic 。 4） 当当uCE 1V后，收后，收集电子的能力足够强。集电子的能力足够强。这时，发射到基区的电这时，发射到基区的电子都被集电极收集，形子都被集电极收集，形成成iC。所以。所以uCE再增加，再增加，iC基本保持不变。基本保持不变。同理，可作出同理，可作出iB=其他值的曲线。其他值的曲线。 iCCE(V)(mA)=60uAIBu=0BBII=20uABI=40uAB=80uAI=100uAIB以以iB=60uA一条加以说明。一条加以说明。基区宽度调制效应基区宽

35、度调制效应 3. BJT的三个工作区的三个工作区饱和区饱和区iC受受uCE显著控制的区域，该区域内显著控制的区域，该区域内uCE0.7 V。 此时发射结正偏，集电结也正偏。此时发射结正偏，集电结也正偏。IcIb截止区截止区iC接近零的区域，相当接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。的曲线的下方。 此时，发射结反偏，集电结反偏。此时，发射结反偏，集电结反偏。放大区放大区 曲线基本平行等曲线基本平行等 距。距。 此时，发此时，发 射结正偏，集电射结正偏，集电 结反偏。结反偏。 该区中有：该区中有：iCIBIB=0uCE(V)(mA)=20uABI=40uABI=60uABI=80uABI=100

36、uA饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区BCII1.3.4 BJTBJT的主要参数的主要参数1.电流放大系数电流放大系数（2 2）共基极电流放大系数：）共基极电流放大系数： BCII BCii ECII ECii iCE=5uA(mA)B=10uAICu=0(V)=20uAIBBBIBiIBI=25uACBI=15uAi一般为一般为20200之间之间1.51100A15mA5 . 1BCII100A10)-(15mA)0 . 15 . 1 (BCii（1 1）共发射极电流放大系数）共发射极电流放大系数 ：(1) (1) 集集- -基极反向截止电流基极反向截止电流 ICBOICBO A+EC A

37、ICEOIB=0+2. 极间反向电流极间反向电流 3.极限参数极限参数（1）集电极最大允许电流）集电极最大允许电流ICMBICEui(V)IBC=100uAB=80uA=60uA(mA)IIB=0B=40uA=20uABIIPCMIc增加时，增加时， 要下降。当要下降。当 值值下降到线性放大下降到线性放大区区 值的值的70时，所对应的集电极电流称为集电极时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电流最大允许电流ICM。（2）集电极最大允许耗散功率）集电极最大允许耗散功率PCM PCM取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过高会烧坏三极管。取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过高会烧坏三

38、极管。 PCPCM= ICUCE （3）反向击穿电压）反向击穿电压 U（BR）EBO集电极开路时，发射极与基极之间允许的最大反向电压。集电极开路时，发射极与基极之间允许的最大反向电压。其值一般几伏十几伏。其值一般几伏十几伏。 U（BR）CBO发射极开路时，集电极与基极之间允许的最大反向电压。其发射极开路时，集电极与基极之间允许的最大反向电压。其值一般为几十伏几百伏。值一般为几十伏几百伏。 U（BR）CEO基极开路时，集基极开路时，集电极与发射极之间允许的最大电极与发射极之间允许的最大反向电压。反向电压。 在实际使用时，还有在实际使用时，还有U（BR）CER、U（BR）CES等击穿电压。等击穿电

39、压。 -(BR)CEOU(BR)CBOU(BR)EBOU BJT有两个有两个PN结，其反向击穿电压有以下几种：结，其反向击穿电压有以下几种：ICMU(BR)CEOICUCEO安全工作区安全工作区过流线过流线5.5.温度对温度对BJTBJT的影响的影响1. 温度每增加温度每增加10 C，ICBO增大一倍。硅管优于增大一倍。硅管优于 锗管。锗管。2. .温度每升高温度每升高1 C，UBE将减小将减小(22.5)mV， 即晶体管具有负温度系数。即晶体管具有负温度系数。3. 温度每升高温度每升高 1 C， 增加增加 0.5%1.0%。截止状态截止状态ecb放大状态放大状态UDIBICIBecb发射结导通压降发射结导通压降UD硅管硅管0.7V锗管锗管0.3V饱和状态饱和状态ecbUDUCES饱和压降饱和压降UCES硅管硅管0.3V锗管锗管0.1V1.3.5 BJ