模拟电子技术教案

1、模拟电子技术教案教学目标教材分析课时安排教学目标教材分析授课类型教学方法课时安排组织教学教学过程课堂小结布置作业课后总结教学目标教材分析授课类型教学方法课时安排组织教学教学过程课堂小结布置作业课后总结教学目标教材分析授课类型教学方法课时安排组织教学教学过程课堂小结布置作业课后总结教学目标 教材分析授课类型教学方法课时安排组织教学教学过程课堂小结布置作业课后小结教学目标教材分析授课类型教学方法课时安排组织教学教学过程课堂小结课后作业课后总结第一章 半导体二极管及其基本应用1、掌握半导体二极管的基本概念及基本知识2、掌握半导体二极管的特征和特性3、了解半导体二极管的几个主要参数4、掌握半导体二极管

2、的两个模型及其应用5、了解半导体二极管的应用电路及几种特殊的二极管。6、掌握二极管应用电路的测试重点：1、半导体二极管的几个特征及其它的特性2、半导体二极管的两个模型及其应用，并会测试二极管应用电路。8课时1.1 半导体的基础知识2课时1.2 二极管的特性及主要参数2课时1.3 二极管的基本应用1课时1.4 特殊二极管1课时1.5 二极管应用电路的测试1课时复习课1课时1.1 半导体的基础知识1、了解本征半导体和杂质半导体的基本概念及其形成。2、了解PN结的形成3、掌握PN结的两个特性。重点：PN结的两个特性单向导电性和击穿特性新授课讲授法2课时应到 人，实到 人导入：什么是导体？什么是绝缘体

3、？那么介入这两者之间的是什么呢？这就是我们这章要学习的内容，半导体二极管及其基本应用，我们首先来学习一下半导体的基础知识。自然界中的物质，按其导电能力可分为三大类：导体、半导体和绝缘体。 半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。半导体材料如：硅Si 锗 Ge 和砷化镓GaAs，其中硅应用得最广泛。半导体的特点：热敏性光敏性掺杂性1.1.1 本征半导体1、概念：纯净的单晶半导体称为本征半导体。其中应于制造半导体器件的纯硅和锗都是晶体，它们同属于四价元素。共价键内的两个电子由相邻的原子各用一个价电子组成，称为束缚电子。图1.1所示为硅和锗的原子结构和共价键结构。 图1.1硅和锗的原子

4、结构和共价键结构2、本征激发和两种载流子自由电子和空穴 温度越高，半导体材料中产生的自由电子便越多。束缚电子脱离共价键成为自由电子后，在原来的位置留有一个空位，称此空位为空穴。 本征半导体中，自由电子和空穴成对出现，数目相同。图1.2所示为本征激发所产生的电子空穴对。图1.2 本征激发所产生的空穴和自由电子如图1.3所示，空穴（如图中位置1）出现以后，邻近的束缚电子（如图中位置2）可能获取足够的能量来填补这个空穴，而在这个束缚电子的位置又出现一个新的空位，另一个束缚电子（如图中位置3）又会填补这个新的空位，这样就形成束缚电子填补空穴的运动。为了区别自由电子的运动，称此束缚电子填补空穴的运动为空

5、穴运动。 图1.3 束缚电子填补空穴的运动3、结 论 （1）半导体中存在两种载流子，一种是带负电的自由电子，另一种是带正电的空穴，它们都可以运载电荷形成电流。 （2）本征半导体中，自由电子和空穴相伴产生，数目相同。（3）一定温度下，本征半导体中电子空穴对的产生与复合相对平衡，电子空穴对的数目相对稳定。 （4）温度升高，激发的电子空穴对数目增加，半导体的导电能力增强。空穴的出现是半导体导电区别导体导电的一个主要特征。1.1.2 杂质半导体在本征半导体中加入微量杂质，可使其导电性能显著改变。根据掺入杂质的性质不同，杂质半导体分为两类：电子型（N型）半导体和空穴型（P型）半导体。1、N型半导体在硅（

6、或锗）半导体晶体中，掺入微量的五价元素，如磷（P）、砷（As）等，则构成N型半导体。五价的元素具有五个价电子，它们进入由硅（或锗）组成的半导体晶体中，五价的原子取代四价的硅（或锗）原子，在与相邻的硅（或锗）原子组成共价键时，因为多一个价电子不受共价键的束缚，很容易成为自由电子，于是半导体中自由电子的数目大量增加。自由电子参与导电移动后，在原来的位置留下一个不能移动的正离子，称施主离子，其中自由电子为多数载流子，空穴为少数载流子。半导体仍然呈现电中性，但与此同时没有相应的空穴产生，如图1.4所示。图1.4 N型半导体的共价键结构2、P型半导体在硅（或锗）半导体晶体中，掺入微量的三价元素，如硼（B

7、）、铟（In）等，则构成P型半导体。三价的元素只有三个价电子，在与相邻的硅（或锗）原子组成共价键时，由于缺少一个价电子，在晶体中便产生一个空位，邻近的束缚电子如果获取足够的能量，有可能填补这个空位，使原子成为一个不能移动的负离子，称为受主离子。其中空穴为多子，自由电子为少子。半导体仍然呈现电中性，但与此同时没有相应的自由电子产生，如图1.5所示。图1.5 P型半导体的共价键结构P型半导体中，空穴为多数载流子（多子），自由电子为少数载流子（少子）。P型半导体主要靠空穴导电。注意：杂质离子虽然带电荷，但不能移动，因此它不是载流子；杂质半导体中虽然有一种载流子占多数，但整个半导体仍呈电中性。 杂质半

8、导体的导电性能主要取决于多子浓度，多子浓度主要取决于掺杂浓度。少子浓度与本征激发有关，因此对温度敏感，其大小随温度的升高而增大。1.1.3 PN结一、PN结的形成多数载流子因浓度上的差异而形成的运动称为扩散运动，如图1.6所示。图1.6 P型和N型半导体交界处载流子的扩散由于空穴和自由电子均是带电的粒子，所以扩散的结果使P区和N区原来的电中性被破坏，在交界面的两侧形成一个不能移动的带异性电荷的离子层，称此离子层为空间电荷区，这就是所谓的PN结，如图1.7所示。在空间电荷区，多数载流子已经扩散到对方并复合掉了，或者说消耗尽了，因此又称空间电荷区为耗尽层。图1.7 PN结的形成 空间电荷区出现后，

9、因为正负电荷的作用，将产生一个从N区指向P区的内电场。内电场的方向，会对多数载流子的扩散运动起阻碍作用。同时，内电场则可推动少数载流子（P区的自由电子和N区的空穴）越过空间电荷区，进入对方。少数载流子在内电场作用下有规则的运动称为漂移运动。漂移运动和扩散运动的方向相反。无外加电场时，通过PN结的扩散电流等于漂移电流，PN结中无电流流过，PN结的宽度保持一定而处于稳定状态。二、PN结的单向导电性如果在PN结两端加上不同极性的电压，PN结会呈现出不同的导电性能。（1）PN结外加正向电压 PN结P端接高电位，N端接低电位，称PN结外加正向电压，又称PN结正向偏置，简称为正偏，如图1.8所示。 图1.

10、8 PN结加正向电压 PN结正偏时，外电场使P区的多子空穴向PN结移动，并进入空间电荷区和部分负离子中和；同样，N区的多子电子也向PN结移动，并进入空间电荷区和部分正离子中和。因此空间电荷量减少，PN结变窄，这时内电场减弱，扩散运动将大于漂移运动，多子的扩散电流通过回路形成正向电流。当外加正向电压增加到一定值后，正向电流将显著增加，此时，PN结呈现很小的电阻，称为导通。（2）PN结外加反向电压 PN结P端接低电位，N端接高电位，称PN结外加反向电压，又称PN结反向偏置，简称为反偏，如图1.9所示。 图1.9 PN结加反向电压 PN结反偏时，外电场使P区的空穴和N区的电子向离开PN结的方向移动，

11、空间电荷区变宽。反向电流几乎不随外加电压而变化，故又称为反向饱和电流。此时，PN结呈现很大的电阻，称为截止。PN结的单向导电性是指PN结外加正向电压时处于导通状态，外加反向电压时处于截止状态。三、PN结的击穿特性当加于PN结两端的反向电压增大到一定值时，PN结的反向电流将随反向电压的增加而急剧增大，这种现象称为反向击穿。PN结的反向击穿有雪崩击穿和齐纳击穿两种机理。雪崩击穿发生在掺杂度较低的PN结中，这种PN结的阻挡层宽，因碰撞而电离的机会多。由高浓度掺杂材料制成的PN结中耗尽区宽度很窄，即使反向电压不高也容易在很窄的耗尽区中形成很强的电场，将价电子直接从共价键中拉出来产生电子空穴对，致使反向

12、电流急剧增加，这种击穿称为齐纳击穿。一般认为反向击穿电压超过6V主要为雪崩击穿，低于6V为齐纳击穿。 本节课重点掌握两个问题，一个是本征半导体的三个特征，一个是PN结的两个特性。对于P型半导体和N型半导体的形成及其PN结的形成做了解就可以。P5 1.1.3 1.1.41.2 二极管的特性及主要参数1、掌握二极管的结构及其符号2、了解半导体二极管的几种类型3、了解二极管的伏安特性4、掌握二极管的几个主要参数和温度对二极管特性的影响重点：二极管的结构及符号，二极管的几个主要参数难点：二极管的伏安特性新授课讲授法2课时应到 人，实到 人1.2.1 二极管的结构在PN结两端各引出一根电极引线，然后用外

13、壳封装起来就构成了半导体二极管。由P区引出的电极称为正极（或阳极），由N区引出的电极称负极（或阴极）。VD是二极管的文字符号，箭头方向表示正向电流的流通方向。图1.10 二极管的符号半导体二极管同PN结一样具有单向导电性。二极管按半导体材料的不同可以分为硅二极管、锗二极管和砷化镓二极管等。可分为点接触型、面接触型和平面型二极管三类，如图1.11所示。图1.11不同结构的各类二极管 上面是按照PN结的面积大小来分的。其中点接触型的不能承受大的电流和高的反向电压，由于极间电容很小，所以这类管子适用于高频电路；面接触型的PN结面积大，可承受较大的电流，但极间电容较大，这类器件适应于低频电路，主要用于

14、整流电路。1.2.2 二极管的伏安特性二极管两端的电压U及其流过二极管的电流I之间的关系曲线，称为二极管的伏安特性。1）正向特性 二极管外加正向电压时，电流和电压的关系称为二极管的正向特性。如图1.12所示，当二极管所加正向电压比较小时（0<U<Uth），二极管上流经的电流为0，管子仍截止，此区域称为死区，Uth称为死区电压（门坎电压）。硅二极管的死区电压约为0.5V，锗二极管的死区电压约为0.1V。图1.12 二极管的伏安特性曲线2）反向特性 二极管外加反向电压时，电流和电压的关系称为二极管的反向特性。由图1.12可见，二极管外加反向电压时，反向电流很小（I-IS），而且在相当宽

15、的反向电压范围内，反向电流几乎不变，因此，称此电流值为二极管的反向饱和电流。（3）反向击穿特性从图1.12可见，当反向电压的值增大到时，反向电压值稍有增大，反向电流会急剧增大，称此现象为反向击穿，为反向击穿电压。利用二极管的反向击穿特性，可以做成稳压二极管，但一般的二极管不允许工作在反向击穿区。 1.2.3 二极管的温度特性 二极管是对温度非常敏感的器件。实验表明，随温度升高，二极管的正向压降会减小，正向伏安特性左移，即二极管的正向压降具有负的温度系数（约为-2mV/）；温度升高，反向饱和电流会增大，反向伏安特性下移，温度每升高10，反向电流大约增加一倍。图1.13所示为温度对二极管伏安特性的

16、影响。 图1.13 温度对二极管特性曲线的影响1.2.4 二极管的主要参数（1）最大整流电流最大整流电流是指二极管长期连续工作时，允许通过二极管的最大正向电流的平均值。（2）最高反向工作电压允许加在二极管两端的最大反向电压，通常规定为击穿电压的一半。（3）反向饱和电流它是指管子没有击穿时的反向电流值。其值愈小，说明二极管的单向导电性愈好。（4）最高工作频率指保证二极管单向导电作用的最高工作频率。当工作频率超过时，二极管的单向导电性能就会变差，甚至失去单向导电性。 本节课重点掌握二极管的伏安特性和它的几个主要参数。P8 1.2.31.3 二极管的基本应用1、掌握二极管的理想模型和恒压降模型2、了

17、解二极管的应用电路，包括门电路、整流电路和限幅电路3、了解二极管的直流电阻和交流电阻重点二极管的两个模型，并掌握解题方法新授课讲授法1课时应到 人，实到 人 在电路分析中，二极管常用模型来等效。二极管工作在大信号范围可用理想模型或恒压降模型来等效，工作在小信号范围可用小信号模型来等效。一、理想模型二极管正向偏置时导通，电压降为零；反向偏置时截止，电流为零；反向击穿电压为无穷大的理想特性，伏安特性可用下面的方法表示：图1.3.1 理想二极管模型（a）伏安特性曲线（b）符号（c）等效电路模型二、恒压降模型图1.3.2 二极管恒压降模型（a）特性曲线的折线近似（b）等效电路模型当考虑二极管导通时正向

18、压降的影响，二极管特性曲线用两端直线来逼近，称为特性曲线折线近似。两端直线在处转折，为导通电压。二极管两端电压小于时电流为零，大于后，二极管导通，管压降为，由此可得二极管的恒压降模型。通常对于硅管取0.7V，锗管取0.2V。显然这种等效模型更接近于实际二极管的特性。例1.3.1 二极管电路如图所示，二极管为硅管，试用二极管的理想模型和恒压降模型求出和时回路电流和输出电压的值。解：将二极管用模型代入，可分别作出等效电路图。（1）（1）说明：越大，的影响就越小。如果电压源远大于二极管的管压降时，可采用理想二极管模型，将略去，直接进行电路的计算，所得到的结果与实际值误差不大，如果是电源电压较低时，采

19、用恒压降模型较为合理。例1.3.2 教复杂的硅二极管电路如图1.3.4所示，试求电路中电流和输出电压的值。解：由于，所以，二极管承受正向偏置电压而导通，从而使得由此不难求得1.3.2 二极管应用电路举例一、二极管门电路（略）数字电路已讲二、整流电路 利用二极管的单向导电性将交流电变为直流电，称为整流。三、限幅电路在电子电路中，为了限制输出电压的幅度，常利用二极管构成限幅电路。1.3.3 二极管的直流电阻和交流电阻（学生自学） 本节课重点掌握二极管的两个模型，并会利用模型进行电路的分析和计算，了解二极管的应用电路，会分析即可。至于二极管的直流电阻和交流电阻同学自学。P24 1.4.11.4 特殊

20、二极管1、了解稳压二极管的特征及主要参数2、会利用稳压二极管的电路进行计算3、掌握稳压二极管、发光二极管和变容二极管的电路符号重点：几种二极管的电路符号难点：稳压电路的计算新授课讲授法1课时应到 人，实到 人二极管种类很多，常用有普通二极管、稳压二极管、发光二极管、光电二极管和变容二极管等。1.4.1 稳压二极管一、稳压二极管的特性及主要参数 稳压二极管是一种特殊的面接触型硅二极管，正常情况下稳压二极管工作在反向击穿区，由于曲线很陡，反向电流在很大范围内变化时，端电压变化很小，因而具有稳压作用。图1.4.1 稳压二极管伏安特性曲线和符号 只要反向电流不超过其最大稳定电流，就不会形成破坏性的热击

21、穿。因此，在电路中应与稳压二极管串联适当阻值的限流电阻。 稳压二极管的主要参数有：（1）稳定电压。它是指当稳压管中的电流为规定值时，稳压管在电路中其两端产生的稳定电压值。 （2）稳定电流。它是指稳压管工作在稳压状态时，稳压管中流过的电流，有最小稳定电流和最大稳定电流之分。（3）最大耗散功率和最大工作电流。是保证管子不被热击穿而规定的极限参数，由管子允许的最高温度决定，。（4）动态电阻。动态电阻是稳压范围内电压变化量与相应的电流变化量之比，即。（5）电压温度系数电压温度系数指温度每增加1度时，稳定电压的相对变化量，即二、稳压二极管稳压电路课本例题1.4.1（略）三、应用稳压管应注意的问题 稳压管

22、稳压时，一定要外加反向电压，保证管子工作在反向击穿区。当外加的反向电压值大于或等于UZ时，才能起到稳压作用；若外加的电压值小于UZ，稳压二极管相当于普通的二极管使用。 在稳压管稳压电路中，一定要配合限流电阻的使用，保证稳压管中流过的电流在规定的范围之内。1.4.2 发光二极管与光电二极管一、发光二极管发光二极管是一种光发射器件，英文缩写是LED。此类管子通常由镓（Ga）、砷（As）、磷（P）等元素的化合物制成，管子正向导通，当导通电流足够大时，能把电能直接转换为光能，发出光来。目前发光二极管的颜色有红、黄、橙、绿、白和蓝6种，所发光的颜色主要取决于制作管子的材料，例如用砷化镓发出红光，而用磷化

23、镓则发出绿光。其中白色发光二极管是新型产品，主要应用在手机背光灯、液晶显示器背光灯、照明等领域。发光二极管工作时导通电压比普通二极管大，其工作电压随材料的不同而不同，一般为1.7V2.4V。普通绿、黄、红、橙色发光二极管工作电压约为2V；白色发光二极管的工作电压通常高于2.4V；蓝色发光二极管的工作电压一般高于3.3V。发光二极管的工作电流一般在2mA25mA的范围。发光二极管应用非常广泛，常用作各种电子设备如仪器仪表、计算机、电视机等的电源指示灯和信号指示等，还可以做成七段数码显示器等。发光二极管的另一个重要用途是将电信号转为光信号。普通发光二极管的外形和符号如图1.4.2所示。图1.4.2

24、 发光二极管的符号和外形二、光电二极管光电二极管又称为光敏二极管，它是一种光接受器件，其PN结工作在反偏状态，可以将光能转换为电能，实现光电转换。图1.4.3所示为光电二极管的基本电路和符号。 图1.4.3 光电二极管的基本电路和符号1.4.3 变容二极管 此种管子是利用PN结的电容效应进行工作的，它工作在反向偏置状态，当外加的反偏电压变化时，其电容量也随着改变。图1.4.4 变容二极管的电路符号 本节课重点学习几种特殊的二极管，需要掌握它们的电路符号，稳压二极管的几个工作参数以及稳压二极管工作在反向击穿区，利用了二极管的反向击穿特性。例1.4.1 和P16 1.4.11.5 二极管应用电路的

25、测试1、掌握半导体器件型号命名方法2、掌握二极管的选用知识3、掌握二极管的识别与检测方法重点：掌握二极管识别与检测方法和半导体器件型号命名方法难点：二极管的识别与检测新授课讲授法、实验法1课时应到 人，实到 人1.5.1 二极管使用基本知识一、半导体器件型号命名方法（摘自国家标准GB 249-74）1、半导体器件的型号由五个部分组成2、型号组成部分的符号及其意义（略）二、二极管参数选录（略）三、二极管选用知识 具体选用普通二极管时应注意以下几点：（1）所选用二极管在使用时不能超过它的极限参数，特别注意不要超过最大整流电流和最高反向工作电压，并留有适当的余量。（2）尽量选用反向电流、正向压降小的

26、管子。（3）二极管的型号应根据使用场合不同来确定。1.5.2 技能训练项目一、二极管的识别与检测1.二极管极性的判定 将红、黑表笔分别接二极管的两个电极，若测得的电阻值很小（几千欧以下），则黑表笔所接电极为二极管正极，红表笔所接电极为二极管的负极；若测得的阻值很大（几百千欧以上），则黑表笔所接电极为二极管负极，红表笔所接电极为二极管的正极，如图1.5.1所示。图1.5.1 二极管的测试 测正向阻值时，黑表笔相连的是二极管的正极，红表笔接的是二极管的负极（万用表内置电阻档时，黑表笔连接表内电池正极，红表笔连接表内电池负极）。测反向电阻时，正好相反。2.二极管好坏的判定 （1）若测得的反向电阻很大

27、（几百千欧以上），正向电阻很小（几千欧以下），表明二极管性能良好。 （2）若测得的反向电阻和正向电阻都很小，表明二极管短路，已损坏。（3）若测得的反向电阻和正向电阻都很大，表明二极管断路，已损坏。二极管的材料及二极管的质量好坏，也可以从其正反阻值中判断出来。一般硅材料二极管的正向电阻为几千欧，而锗材料二极管的正向电阻为几百欧。判断二极管的好坏，关键是看它有无单向导电性能，正向电阻越小，反向电阻越大的二极管质量越好。如果一个二极管正反电阻值相差不大，则必为劣质管。如果正反阻值都是无穷大或是零，则二极管内部已断路或被击穿断路。 本节课重点掌握二极管的测试方法，知道红黑表笔该如何接算是正接和反接。并

28、会识别二极管的型号。P23、1.5.1本章小结1、半导体有自由电子和空穴两种载流子参与导电。本征半导体的载流子由本征激发产生，电子和空穴成对出现，其浓度随温度升高而增加，在常温下，其载流子浓度很低，导电能力很弱。杂质半导体的多子主要由掺杂产生，浓度很大且基本不受温度影响，少子由本征激发产生。杂质半导体的导电性能主要由多子浓度决定，因此比本征半导体大大改善。本征半导体中掺入五价元素杂质，则称为N型半导体，N型半导体中电子是多子，空穴是少子。本征半导体中掺入三价元素杂质，则称为P型半导体，P型半导体中空穴是多子，电子是少子。2、PN结也称耗尽层，它是构成半导体器件的核心，其主要特性是单向导电性，即

29、PN结正向偏置时导通，呈现很小的电阻，形成较大的正向电流；反向偏置时截止，呈现很大的电阻，反向电流近似为零。当反偏电压超过反向击穿电压值后，PN结被反向击穿，单向导电性被破坏。3、硅二极管的导通电压是0.7V，锗管是0.2V。普通二极管在大信号状态，可将二极管等效为理想二极管，即正偏时导通，电压降为零，相当于理想开关闭合；反偏时截止，电流为零，相当于理想开关断开。将这一特性称为二极管的开关特性。实用中采用恒压降模型较为合理。利用二极管的单向导电性可构成开关电路、整流电路、限幅电路等。4、通过技能训练了解二极管的使用知识，学会二极管电路的测试技能非常重要，特别注意自学能力和独立工作能力的提高。标

30、 题教学目标教材分析课时安排教学目标教材分析授课类型教学方法课时安排组织教学教学过程课堂小结布置作业课后总结教学目标教材分析授课类型教学方法课时安排组织教学教学过程课堂小结布置作业课后总结教学目标教材分析授课类型教学方法课时安排组织教学教学过程课堂小结布置作业课后总结第二章 半导体三极管及其基本应用1、掌握晶体管及其场效应管的电路符号及其工作原理2、了解半导体三极管的伏安特性3、掌握半导体三极管工作状态的判断：放大、截止、饱和4、掌握晶体管的基本放大电路及其分析方法。5、了解场效应管及其根据图示法判断其场效应管的类型。6、了解三极管的几个基本参数7、掌握晶体管应用电路的测试重点：半导体三极管的

31、工作状态的判断难点：半导体三极管的伏安特性及其晶体管基本放大电路的分析方法。8课时2.1 晶体管的特性与参数2课时2.2 晶体管的基本应用2课时2.3 场效应管及其基本应用2课时2.4 晶体管基本应用电路的测试1课时复习课1课时2.1 晶体管的特性与参数1、掌握半导体三极管的分类和结构与符号。2、了解电流放大原理内部条件和外部条件3、掌握晶体管的伏安特性4、掌握晶体管的输出特性：放大区、截止区和饱和区，并会分析电路工作在哪种状态。5、了解晶体管的几个主要参数。重点：晶体管的伏安特性，并会判断工作在哪一种状态。难点：晶体管的伏安特性新授课讲授法2课时应到 人，实到 人 半导体三极管具有开关和放大

32、作用。分双极型和单极型两种类型，其中，双极型半导体三极管称为晶体管（BJT），它有自由电子和空穴两种载流子参与导电，所以称为双极型三极管；单极型半导体三极管称场效应管，简称FET，是一种利用电场效应控制输出电流的半导体器件，它由一种载流子（多子）参与导电，故称为单极型半导体三极管。 晶体管是通过一定的工艺将两个PN结相结合所构成的器件。按照制造材料的不同，分为硅管和锗管；按照结构不同，分为NPN型管和PNP型管。2.1.1 晶体管的工作原理图2.1.1 NPN型结构示意图及其电路符号 半导体由三层半导体制成，中间是一块很薄的P型半导体，称为基区；两边各有一块N型半导体，其中高掺杂的一块（标N+

33、）称为发射区，另一块称为集电区；从各区引出的电极相应地称为基极、发射极和集电极，分别用B、E、C表示。当两块不同类型的半导体结合在一起时，其交界会形成PN结，因此晶体管有两个PN结：发射区与基区之间的称为发射结，集电区与基区之间的称为集电结。符号中发射极上的箭头方向，表示发射结正偏时电流的流向。三极管制作时，通常它们的基区做得很薄（几微米到几十微米），且掺杂浓度低；发射区的杂质浓度则比较高；集电区的面积则比发射区做得大，这是三极管实现电流放大的内部条件。三极管可以是由半导体硅材料制成，称为硅三极管；也可以由锗材料制成，称为锗三极管。图2.1.2 PNP型晶体管的结构与符号三极管从应用的角度讲，

34、种类很多。根据工作频率分为高频管、低频管和开关管；根据工作功率分为大功率管、中功率管和小功率管。常见的三极管外形如图2.1.3所示。图 2.1.3 晶体管的几种外形结论：晶体管的发射区掺杂浓度很高，基区很薄且掺杂浓度很低，集电区掺杂浓度较低但集电结面积很大。这是晶体管起到放大作用所必须具备的内部条件。二、电流放大原理 晶体管要起放大作用，除了内部条件，还必须满足发射结正偏、集电结反偏的偏置条件。1、实验结论 要实现三极管的电流放大作用，首先要给三极管各电极加上正确的电压。三极管实现放大的外部条件是：其发射结必须加正向电压（正偏），而集电结必须加反向电压（反偏）。为了了解三极管的电流分配原则及其

35、放大原理，首先做一个实验，实验电路如图2.1.4所示。在电路中，要给三极管的发射结加正向电压，集电结加反向电压，保证三极管能起到放大作用。改变可变电阻Rb的值，则基极电流、集电极电流和发射极电流都发生变化，电流的方向如图中所示。 图 2.1.4 三极管电流放大的实验电路由实验及测量结果可以得出以下结论。（1）实验数据中的每一列数据均满足关系：；此结果符合基尔霍夫电流定律。（2）每列数据都有，而且有与的比值近似相等，大约等于50。（3）对表中任两列数据求和变化量的比值，结果仍然近似相等，约等于50。（4）从表中可知，当=0（基极开路）时，集电极电流的值很小，称此电流为三极管的穿透电流。穿透电流越

36、小越好。2.三极管实现电流分配的原理 上述实验结论可以用载流子在三极管内部的运动规律来解释。图2.1.5为三极管内部载流子的传输与电流分配示意图。图2.1.5 三极管内部载流子的传输与电流分配示意图通常发射结所在的回路称为晶体管的输入回路，集电结所在的回路称为晶体管的输出回路，图中发射极E为输入、输出回路的公共端，这种连接方式称为共发射极接法，相应的电路称为共发射极电路。（1）发射区向基区发射自由电子，形成发射极电流。（2）自由电子在基区与空穴复合，形成基极电流。（3）集电区收集从发射区扩散过来的自由电子，形成集电极电流。、的比值反映了晶体管的电流放大能力，通常用参数表示，即称为晶体管的共发射

37、极直流电流放大系数，当晶体管制成后，的值也就确定了，。上述分析中未考虑由集电区的少子空穴和基区少子电子漂移运动形成的集电结反向饱和电流，因为它很小，所以通常可以忽略不计。与的关系修正为3、结论（1）要使三极管具有放大作用，发射结必须正向偏置，而集电结必须反向偏置。（2）一般有>>1；通常认为。（3）三极管的电流分配及放大关系式为：2.1.2 晶体管的伏安特性晶体管的伏安特性是指晶体管的极电流与极电压之间的函数关系。一、输入特性输入特性描述为某一常数时，晶体管的输入电流与输入电压之间的函数关系，即（1）晶体管输入特性与二极管特性类似，在发射结电压大于死区电压时才导通，导通后近似为常数

38、。（2）当从0增大为1V时，曲线要右移，而当后，曲线重合为同一根线。在实际使用中，多数情况下满足V，硅管的死区电压为0.5v，导通电压约为0.60.8V，通常取0.7V。对于锗管，则死区电压约为0.1V，导通电压约为0.20.3V，通常取0.2V。2.1.6 输入特性二、输出特性 输出特性描述为某一常数，晶体管的输出电流与输出电压之间的函数关系，即通常划分为放大、饱和和截止三个工作区域。图2.1.7 输出特性一般把三极管的输出特性分为3个工作区域，下面分别介绍。 截止区 三极管工作在截止状态时，具有以下几个特点： （a）发射结和集电结均反向偏置； （b）若不计穿透电流，有、近似为0； （c）三

39、极管的集电极和发射极之间电阻很大，三极管相当于一个开关断开。 放大区 图2.1.7中，输出特性曲线近似平坦的区域称为放大区。三极管工作在放大状态时，具有以下特点： （a）三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置； （b）基极电流微小的变化会引起集电极电流较大的变化，有电流关系式：；（c）对NPN型的三极管，有电位关系：； （d）对NPN型硅三极管，有发射结电压；对NPN型锗三极管，有。 饱和区 三极管工作在饱和状态时具有如下特点： （a）三极管的发射结和集电结均正向偏置； （b）三极管的电流放大能力下降，通常有；（c）的值很小，称此时的电压为三极管的饱和压降，用表示。一般硅三极管的约为0.3V，

40、锗三极管的约为0.1V； （d）三极管的集电极和发射极近似短接，三极管类似于一个开关导通。 三极管作为开关使用时，通常工作在截止和饱和导通状态；作为放大元件使用时，一般要工作在放大状态。 三、PNP型晶体管的伏安特性PNP型管工作电压极性的接法和电流流向均与NPN型管电路的相反；PNP型锗管的伏安特性曲线与NPN型硅管的曲线相似，差别主要是导通电压大小不同、电压极性相反。例2.2.1 某晶体管处于放大状态，用万用表的直流电压档测得三个电极对地电位为3V、2、3V、5V，试判断此管的三个电极，并说明是NPN型管还是PNP型管，是硅管还是锗管。解：当晶体管处于放大状态时，必定满足发射结正偏、集电结

41、反偏，因此三个电极的电位大小对NPN型管为，对PNP型管为，所以中间电位者为基极B，故3V对应基极B。由3-2.3=0.7V，可知，2.3V对应发射极E，5V则对应集电极C，为NPN型硅管。2.1.3 晶体管的主要参数 晶体管的主要参数有电流放大系数、极间反向电流、极限参数等，前两者反映了管子性能的优劣，后者表示了管子的安全工作范围，它们是选用晶体管的依据。一、电流放大系数 电流放大系数反映晶体管的电流放大能力，常用的是共发射极电流放大系数。共发射极交流电流放大系数 在目前的多数应用中，两者基本相等且为常数，因此一般可混用。将基极作为输入和输出回路的公共端，称为共基极接法，其输出电流变化量和输

42、入电流变化量之比，称为共基极交流电流方法系数，用表示，即值小于1而接近于1，一般在0.98以上。二、极间反向电流 集电极基极间的反向饱和电流是发射极开路时流过集电结的反向饱和电流。 集电极发射极间的穿透电流是基极开路，C、E之间加上正偏电压时，从集电极直通到发射极的电流，称为穿透电流。、均随温度的上升而增大，其值越小，受温度影响就越小，晶体管的温度稳定性越好。硅管的、远小于锗管的，因此实用中多用硅管。三、极限参数 集电极最大允许电流 集电极最大允许功率损耗 反向击穿电压 当晶体管的工作点位于时的区域内时，管子能安全工作，因此称该区域为安全工作区。图 2.1.8 晶体管的安全工作区四、温度对晶体

43、管特性的影响 同二极管一样，三极管也是一种对温度十分敏感的器件，随温度的变化，三极管的性能参数也会改变。 图2.1.9和图2.1.10所示为三极管的特性曲线受温度的影响情况。图2.1.9 温度对三极管特性的影响图 2.1.10 温度对三极管输出特性的影响本节课重点掌握一个大问题，晶体管的伏安特性，会判断电路处于哪一种工作状态，了解晶体管的工作原理和主要参数。P64 2 P65 2.1 2.2 晶体管的基本应用1、掌握晶体管直流电路的分析方法2、掌握晶体管工作状态的判断方法3、了解晶体管基本放大电路及其分析方法重点：晶体管直流电路的分析及其工作状态的判断新授课讲授法2课时应到 人，实到 人 利用

44、晶体管的放大、恒流、开关特性，可构成放大电路、电流源电路、开关电路等基本电路。2.2.1 晶体管直流电路的分析晶体管直流电路主要用以给晶体管确定合适的工作状态，其分析方法主要有工程近似分析法和图解分析法。例题：（略）近似估算法： 两个方法中：为电路参数，为管参数，UBE为管对数，均已知。这种近似估算可迅速得到直流电量的大致情况，但不易估计其工作区域或区域的部位。通过例题，要知道晶体管静态工作点的求法。图解法的要求条件比较高，所以只要求学生掌握工程近似法来解决问题。2.2.2 晶体管开关电路及晶体管工作状态的判断一、晶体管开关电路利用晶体管的饱和及截止特性可构成开关电路。图中2.2.1中，当输入电压为高电平时，晶体管处于饱和状态，