第14章二极管和晶体管

1、1电电工工技技术术电路分析电路分析电机与控制电机与控制直流电路直流电路交流电路交流电路暂态分析暂态分析变压器、电机变压器、电机工业控制工业控制2电电子子技技术术模拟电路模拟电路数字电路数字电路常用半导体器件常用半导体器件分立元件模拟电路分立元件模拟电路集成模拟电路（重点）集成模拟电路（重点）电力电子技术电力电子技术数字电路基础知识数字电路基础知识组合逻辑电路组合逻辑电路时序逻辑电路时序逻辑电路大规模集成电路大规模集成电路重点3 主要教学环节主要教学环节独立完成作业，按时交作业。独立完成作业，按时交作业。习题习题紧跟老师讲课思路，搞清基本概念，注意解紧跟老师讲课思路，搞清基本概念，注意解题方法和

2、技巧。题方法和技巧。 课堂教学课堂教学注意理论联系实际，掌握常用仪器、仪表的注意理论联系实际，掌握常用仪器、仪表的使用方法，验证与探索相结合。使用方法，验证与探索相结合。实验实验学时安排：理论教学学时安排：理论教学7272学时，实验课学时，实验课2424学时学时 4教教 材材 及及 参参 考考 书书教材：教材：电工学电工学 （下册）（下册） （第六版）（第六版）秦曾煌主编秦曾煌主编 高等教育出版社高等教育出版社参考书：参考书：电子技术基础电子技术基础 （模拟部分，数字部分）（模拟部分，数字部分）康华光主编康华光主编 高等教育出版社高等教育出版社 模拟电子技术基础模拟电子技术基础（第四版）（第四

3、版）童诗白童诗白 华成英华成英 主编主编 高等教育出版社高等教育出版社 数字电子技术基础数字电子技术基础（第五版）（第五版）阎石阎石 主编主编 高等教育出版社高等教育出版社 5数字量：数字量：其变化在时间上和数值上其变化在时间上和数值上都都是离散的。是离散的。按变化规律的特点分类，物理量可分为两大类：按变化规律的特点分类，物理量可分为两大类：模拟量：模拟量：其变化在时间上其变化在时间上或或数值上是连续的。数值上是连续的。 如压力、温度等如压力、温度等数字量数字量 和和 模拟量模拟量如产品的个数、开关的导通与断开等如产品的个数、开关的导通与断开等 t(m)1 2 3 4 554321n(个个)生

4、产线上的零件数目生产线上的零件数目在时间上和数值上都是离散的在时间上和数值上都是离散的t(h)T()一天的气温一天的气温在时间上和数值上都是连续的在时间上和数值上都是连续的6电子电路及其处理的信号电子电路及其处理的信号处理模拟量的电路称模拟电路，处理模拟量的电路称模拟电路，模拟电路中的信号称模拟信号，模拟电路中的信号称模拟信号，如音频信号等。如音频信号等。处理数字量的电路称数字电路，处理数字量的电路称数字电路，数字电路中的信号称数字信号数字电路中的信号称数字信号。数字电路数字电路数字信号数字信号模拟电路模拟电路模拟信号模拟信号tutu7 学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，对学会用工程观

5、点分析问题，就是根据实际情况，对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似，以器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。便用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。 对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，就对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，就不要过分追究精确的数值。不要过分追究精确的数值。 器件是非线性的、特性有分散性、器件是非线性的、特性有分散性、RC 的值有误差、的值有误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。 对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和对于元器件，重点放在特性、参数

6、、技术指标和正确使用方法，不必过分追究其内部机理。讨论器件正确使用方法，不必过分追究其内部机理。讨论器件的目的在于应用。的目的在于应用。8第第 14 章章 二极管和晶体管二极管和晶体管14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性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14.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性14.6 光电器件光电器件9 本章要求：本章要求： 1. 1. 理解理解PNPN结的单向导电性，三极管的电流分配和结的单向导电性，三极管的电流分配和 电流放大作用；电流放大作用； 2. 2. 了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工了解二极管、稳压管和三

7、极管的基本构造、工 作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；作原理和特性曲线，理解主要参数的意义； 3. 3. 会分析含有二极管的电路。会分析含有二极管的电路。第第1414章章 二极管和晶体管二极管和晶体管1014.1 半导体的导电特性半导体的导电特性半导体基础知识半导体基础知识导导 体：体：自然界中很容易导电的物质，例如自然界中很容易导电的物质，例如金属金属。绝缘体：绝缘体：电阻率很高的物质，几乎不导电，如电阻率很高的物质，几乎不导电，如橡皮橡皮、陶瓷陶瓷、塑料塑料和和石英石英等。等。半导体：半导体：导电特性处于导体和绝缘体之间的物质，导电特性处于导体和绝缘体之间的物质， 例如例如锗锗、硅硅、

8、砷化镓砷化镓和和一些硫化物一些硫化物、氧化物氧化物等等半导体的特点半导体的特点当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。明显改变。111. 本征半导体本征半导体GeSi本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理纯净的半导体纯净的半导体。如：硅和锗如：硅和锗1）四价元素：）四价元素： 最外层四个价电子。最外层四个价电子。2）共价键结构：）共价键结构：相邻原子有共用电子对相邻原子有共用电子对+4+4+4+4共价键共用电子对共价键共用电子对+4表示除去

9、价电子后的原子表示除去价电子后的原子12 共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为键中，称为束缚电子束缚电子，常温下束缚电子很难，常温下束缚电子很难脱离共价键成为脱离共价键成为自由电子自由电子，因此本征半导体，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。能力很弱。 形成共价键后，每个原子的最外层电子是形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。八个，构成稳定结构。 共价键有很强的结合力，共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成使原子规则排列，形成晶体晶体。+4+4+4+4133）在绝对零

10、度）在绝对零度（-273C）或没有外）或没有外界激发时界激发时,价电子完全被价电子完全被共价键束缚着，本征半共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的导体中没有可以运动的带电粒子（即带电粒子（即载流子载流子），它的导电能力为，它的导电能力为0，相，相当于绝缘体。当于绝缘体。+4+4+4+44）在热或光激发）在热或光激发下，使一些价电子获下，使一些价电子获得足够的能量而脱离得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为共价键的束缚，成为自由电子自由电子，同时共价，同时共价键上留下一个空位，键上留下一个空位，称为称为空穴空穴。+4+4+4+4空空穴穴束缚束缚电子电子自由自由电子电子14可见因可见因热激发（本征

11、激发）热激发（本征激发）而出现的自由电子而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，称为和空穴是同时成对出现的，称为电子空穴对电子空穴对。15在其它力的作用下，空在其它力的作用下，空穴吸引临近的电子来填穴吸引临近的电子来填补，这样的结果相当于补，这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴的空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的移迁移相当于正电荷的移动，因此动，因此可以认为空穴可以认为空穴是载流子是载流子。+4+4+4+45）自由电子和空穴的运动形成电流）自由电子和空穴的运动形成电流 自由电子的定向运动形成了电子电流，空穴的自由电子的定向运动形成了电子电流，空穴的定向运动也可形成空穴电流，它们的方向相反。定

12、向运动也可形成空穴电流，它们的方向相反。16本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体中存在数量相等的两种本征半导体中存在数量相等的两种载流子载流子，即，即自由电子自由电子和和空穴空穴。温度温度越高越高运动加剧运动加剧载流子的载流子的浓度浓度越高越高本征半导体的本征半导体的导电能力越强导电能力越强。本征半导体的导电能力取决于本征半导体的导电能力取决于载流子的载流子的浓度浓度。归纳归纳本征半导体中载流子的浓度很低本征半导体中载流子的浓度很低, ,导电性能很差。导电性能很差。本征半导体中载流子的浓度与温度密切相关。本征半导体中载流子的浓度与温度密切相关。172. 杂质半导体杂质半导体杂质半

13、导体使某种载流子浓度大大增加。杂质半导体使某种载流子浓度大大增加。1）N型半导体（电子型半导体）型半导体（电子型半导体）在硅或锗晶体（四价）中掺入少量的五价元素磷，在硅或锗晶体（四价）中掺入少量的五价元素磷，使自由电子浓度大大增加。使自由电子浓度大大增加。 在本征半导体中掺入某些微量元素作为在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入杂质的本征半导体称为掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体杂质半导体。18+4+4+5+4N型型半导体半导体多余电子多余电子磷原子磷原子多数载流子（多子）：电子。取决于掺杂浓度；多数载流子（多子）：

14、电子。取决于掺杂浓度；少数载流子（少子）：空穴。取决于温度。少数载流子（少子）：空穴。取决于温度。192）P型半导体（空穴型半导体）型半导体（空穴型半导体）在硅或锗晶体（四价）中掺入少量的三价元素硼，在硅或锗晶体（四价）中掺入少量的三价元素硼，使空穴浓度大大增加。使空穴浓度大大增加。多数载流子（多子）：空穴。取决于掺杂浓度；多数载流子（多子）：空穴。取决于掺杂浓度；少数载流子（少子）：电子。取决于温度。少数载流子（少子）：电子。取决于温度。+4+4+3+4空穴空穴硼原子硼原子20归纳归纳3、杂质半导体中起导电作用的主要是多子、杂质半导体中起导电作用的主要是多子。4、N型半导体中电子是多子，空穴

15、是少子型半导体中电子是多子，空穴是少子； P型半导体中空穴是多子，电子是少子。型半导体中空穴是多子，电子是少子。1、杂质半导体中两种载流子浓度不同，分为多、杂质半导体中两种载流子浓度不同，分为多数载流子和少数载流子（简称多子、少子）。数载流子和少数载流子（简称多子、少子）。2、杂质半导体中多数载流子的数量取决于掺杂、杂质半导体中多数载流子的数量取决于掺杂浓度，少数载流子的数量取决于温度。浓度，少数载流子的数量取决于温度。21 1. 1. 在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与 （a. a. 掺杂浓度、掺杂浓度、b. b.温度）有关。温度）有关。 2. 2. 在杂质半导体中少子的数

16、量与在杂质半导体中少子的数量与 （a. a. 掺杂浓度、掺杂浓度、b. b.温度）有关。温度）有关。 3. 3. 当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量 （a. a. 减少、减少、b. b. 不变、不变、c. c. 增多）。增多）。a ab bc c 4. 4. 在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，P P 型半导体中的电流型半导体中的电流主要是主要是 ，N N 型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是 。 （a. a. 电子电流、电子电流、b. b.空穴电流）空穴电流） b ba a归纳归纳22杂质半导体的示意表示法杂质半导体的示意表示法P型半导体型半导体+N型半导体型半导体

17、23一、一、 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型半导体型半导体和和N型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了面处就形成了PN结。结。14.2 PN结及其单向导电性结及其单向导电性+空间电荷区空间电荷区N型区型区P型区型区 PN结结2425P型半导体型半导体N型半导体型半导体+扩散运动扩散运动内电场内电场E漂移运动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浓度差浓度差26漂移运动漂移运动P型半导体型半导体N型半导体型半导体+扩散运动扩散运动内电场内电场EPN结处载流子的

18、运动结处载流子的运动内电场越强，就使漂移内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。间电荷区变薄。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。荷区逐渐加宽。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，空间电荷区的厚度固定不的厚度固定不变。变。27+空间电荷区空间电荷区耗尽层耗尽层阻挡层阻挡层N型区型区P型区型区 PN结结n PN结很窄（几个到几十个结很窄（几个到几十个 m)。28空间电荷区中没有载流子。空间电荷区中没有载流子。空间电荷区中内电

19、场空间电荷区中内电场阻碍多子阻碍多子（ P中的中的 空穴、空穴、N中的电子）中的电子） 的的扩散运动。扩散运动。 P中的电子和中的电子和N中的空穴（中的空穴（都是少子都是少子） 数量有限，因此由它们形成的漂移电流数量有限，因此由它们形成的漂移电流 很小。很小。空间电荷区中内电场空间电荷区中内电场推动少子推动少子（ P中的中的 电子、电子、N中的空穴）中的空穴） 的的漂移运动。漂移运动。归纳归纳29二、二、PN结的单向导电性结的单向导电性 PN结结加正向电压加正向电压（正向偏置）正向偏置）： P区区接电源的正极、接电源的正极、N区接电源的负极。区接电源的负极。 PN结结加反向电压加反向电压（反向

20、偏置反向偏置）：）： P区区接电源的负极、接电源的负极、N区接电源的正极。区接电源的正极。30PN结正向偏置结正向偏置+内电场内电场外电场外电场变薄变薄PN+内电场被削弱，内电场被削弱，多子的扩散加强多子的扩散加强能够形成较大的能够形成较大的扩散电流。扩散电流。扩散电流远大于扩散电流远大于漂移电流，可忽漂移电流，可忽略漂移电流的影略漂移电流的影响，响，PN结呈现结呈现低阻性。低阻性。I正正RE31PN结正向偏置结正向偏置32PN结反向偏置结反向偏置+内电场内电场外电场外电场变厚变厚NP+_内电场被加强，内电场被加强，多子的扩散受抑多子的扩散受抑制。少子漂移加制。少子漂移加强。强。但少子数量有限

21、但少子数量有限，只能形成较小，只能形成较小的反向电流，的反向电流，PN结呈现高阻性结呈现高阻性 I反反 在一定的温度条件下在一定的温度条件下，由本征激发决定的少子，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故少子形浓度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，成的漂移电流是恒定的，基本上与所加反向电压的基本上与所加反向电压的大小无关大小无关，这个电流也称这个电流也称为为反向饱和电流反向饱和电流。 RE33PN结反向偏置结反向偏置34PN结的单向导电性结的单向导电性正向特性正向特性反向特性反向特性归纳归纳P（+），），N（-），外电场削弱内电场，结导通，），外电场削弱内电场，结导通，I正正大；大；I的大小

22、与外加电压有关；的大小与外加电压有关；P（-），），N（+），外电场增强内电场，结不通，），外电场增强内电场，结不通，I反反很小；很小；I反反的大小与少子的数量有关，与温度有关；的大小与少子的数量有关，与温度有关； PN结结呈现低电阻，称为呈现低电阻，称为“正向导通正向导通” PN结结呈现高电阻，称为呈现高电阻，称为“反向截止反向截止” 扩散运动扩散运动 漂移运动漂移运动 扩散运动扩散运动 漂移运动漂移运动3514.3 14.3 二极管二极管一、一、 基本结构基本结构二、二、 伏安特性伏安特性三、三、 主要参数主要参数四、四、 应用举例应用举例36小功率小功率二极管二极管大功率大功率二极管二极

23、管稳压稳压二极管二极管发光发光二极管二极管PNPN结结 + + 引线引线 + + 封装封装 = = 二极管。二极管。PN阳极阳极阴极阴极D14.3 二极管二极管一、一、 基本结构基本结构37二极管结构类型二极管结构类型(1) (1) 点接触型二极管点接触型二极管PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。(2) (2) 面接触型二极管面接触型二极管(3) (3) 平面型二极管平面型二极管PN结面积大，用于工频大电流整流电路。结面积大，用于工频大电流整流电路。PN 结面积可大可小，用于集成电路制造工艺中。结面积可大可小，用于集成电路制造工艺中。

24、38二、二、 伏安特性伏安特性UI死区电压死区电压 硅管硅管0.5V,锗管锗管0.1V。导通压降导通压降: 硅硅管管0.60.8V,锗锗管管0.20.3V。反向击穿电反向击穿电压压UBR正向特性：正向特性：EDI反向特性：反向特性：EDI反反U死区电压，死区电压，导通；导通；UI I反反很小，与温度很小，与温度有关；有关；U 击穿电击穿电压，击穿导通；压，击穿导通；I 使用时应加限流电阻。使用时应加限流电阻。U（BR）= =几十伏几十伏39uiU(BR)0UonIS20开启开启电压电压反向饱反向饱和电流和电流击穿击穿电压电压材料材料开启电压开启电压导通电压导通电压反向饱和电流反向饱和电流硅硅S

25、i Si0.5V0.5V0.60.8V0.60.8V( (计算时取计算时取0.7V0.7V）1A1A以下以下锗锗GeGe0.1V0.1V0.20.3V0.20.3V（计算时取（计算时取0.2V0.2V）几十几十AA二、二、 伏安特性伏安特性40温度对二极管伏安特性的影响温度对二极管伏安特性的影响0uiU(BR)UonIS2080 温度增加，温度增加，Uon减小，减小，IS增增加。正向曲线左移，反向加。正向曲线左移，反向曲线下移。曲线下移。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) 41三、三、 主要参数主要参数1.最大整流电流最大整流电流 I

26、OM2.最大反向工作电压最大反向工作电压URM二极管长时间使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。二极管长时间使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。二极管正常工作时允许承受的最大反向工作电压二极管正常工作时允许承受的最大反向工作电压。手册上给。手册上给出的最高反向工作电压出的最高反向工作电压URM一般是一般是UBR的一半或三分之二。的一半或三分之二。3. 最大反向电流最大反向电流 IRM指二极管加最大反向工作电压时的反向电流指二极管加最大反向工作电压时的反向电流。反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电

27、流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要大几十到几百倍。电流较小，锗管的反向电流要大几十到几百倍。42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对于实际二极管，正向管压降对于实际二极管，正向管压降硅硅0.60.8V锗锗0.20.3V 若二极管是理想的，若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零，正向导通时正向管压降为零，反向截止时二极管相当于断开。反向截止时二极管相当于断开。四、四、 应用举例应用举例U 0，D导通；导通；UD=0，I取决于外电路；相当于一取决于外电路；相当于

28、一个闭合的开关个闭合的开关EDIUDEIUU 0，D截止；截止；I=0， UD（负值）取决于外电路；（负值）取决于外电路；相当于一个断开的开关相当于一个断开的开关EDI反反UDEI反反U理理想想二二极极管管43二极管的应用举例二极管的应用举例电路如图示：已知电路如图示：已知E=5V， ui=10sin t VRDEuiuO解：解：当当D的阳极电位高于阴极电位时，的阳极电位高于阴极电位时，D导通，将导通，将D作为一短路线；作为一短路线；当当D的阳极电位低于阴极电位，的阳极电位低于阴极电位，D截止，将截止，将D作为一断开的开关；作为一断开的开关；将二极管看成理想二极管将二极管看成理想二极管ui t

29、uO t10V5V5V削波削波例例1求：求： uO的波形的波形 分析方法分析方法：将二极管断开，将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或分析二极管两端电位的高低或所加电压所加电压UD的正负。的正负。44RRLuiuRuotttuiuRuo设设 =RC tp，求求uo的波形的波形tp例例2 2检波检波45电路如图示：已知电路如图示：已知 VA=3VVB=0V 求求：VF=？解：解： 此类电路的分析方法：此类电路的分析方法：将二极管看成理想二极管。将二极管看成理想二极管。当几个二极管共阳极或共阴极连接时，承受当几个二极管共阳极或共阴极连接时，承受正向电压高的二极管先导通。正向电压高的二极管先导通。

30、DB通通， VF=0VRDAADBB+12VF钳位钳位隔离隔离例例3 3二极管的用途：二极管的用途： 整流、检波、限幅、钳位、开关、整流、检波、限幅、钳位、开关、 元件保护、温度补偿等。元件保护、温度补偿等。DA承受反向压降承受反向压降46本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体中存在数量相等的两种本征半导体中存在数量相等的两种载流载流子子，即，即自由电子自由电子和和空穴空穴。温度温度越高越高载流子的载流子的浓度浓度越高越高本征半本征半导体的导体的导电能力越强导电能力越强。本征半导体的导电能力取决于本征半导体的导电能力取决于载流子的载流子的浓度浓度。复习复习473、杂质半导体中起导电

31、作用的主要是多子、杂质半导体中起导电作用的主要是多子。4、N型半导体中电子是多子，空穴是少子型半导体中电子是多子，空穴是少子； P型半导体中空穴是多子，电子是少子。型半导体中空穴是多子，电子是少子。1、杂质半导体中两种载流子浓度不同，分为多、杂质半导体中两种载流子浓度不同，分为多数载流子和少数载流子（简称多子、少子）。数载流子和少数载流子（简称多子、少子）。2、杂质半导体中多数载流子的数量取决于掺杂、杂质半导体中多数载流子的数量取决于掺杂浓度，少数载流子的数量取决于温度。浓度，少数载流子的数量取决于温度。杂质半导体的导电机理杂质半导体的导电机理复习复习48PN结的单向导电性结的单向导电性正向特

32、性正向特性反向特性反向特性P（+），），N（-），外电场削弱内电场，结导通，），外电场削弱内电场，结导通，I正正大；大；I的大小与外加电压有关；的大小与外加电压有关；P（-），），N（+），外电场增强内电场，结不通，），外电场增强内电场，结不通，I反反很小；很小；I反反的大小与少子的数量有关，与温度有关；的大小与少子的数量有关，与温度有关； PN结结呈现低电阻，称为呈现低电阻，称为“正向导通正向导通” PN结结呈现高电阻，称为呈现高电阻，称为“反向截止反向截止” 扩散运动扩散运动 漂移运动漂移运动 扩散运动扩散运动 漂移运动漂移运动复习复习49二极管的伏安特性二极管的伏安特性UI死区电压死区电

33、压 硅管硅管0.5V,锗管锗管0.1V。导通压降导通压降: 硅硅管管0.60.8V,锗锗管管0.20.3V。反向击穿电反向击穿电压压UBR正向特性：正向特性：EDI反向特性：反向特性：EDI反反U死区电压，死区电压，导通；导通；UI I反反很小，与温度很小，与温度有关；有关；U 击穿电击穿电压，击穿导通；压，击穿导通；I 复习复习50稳压二极管稳压二极管稳压管运用在反向击穿区，稳压管运用在反向击穿区， 二极管运用在正向区；二极管运用在正向区；稳压管比二极管的反向特性更陡。稳压管比二极管的反向特性更陡。稳压管在工作时应反接，并串入一只电阻。稳压管在工作时应反接，并串入一只电阻。电阻的作用：一是起

34、电阻的作用：一是起限流限流作用，以保护稳压管；作用，以保护稳压管；其次是当输入电压或负载电流变化时，通过该电其次是当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，取出误差信号以阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压管调节稳压管的工作电流的工作电流，从而起到稳压作用。，从而起到稳压作用。复习复习5114.4 14.4 稳压二极管稳压二极管一、一、 基本结构基本结构二、二、 伏安特性伏安特性三、三、 主要参数主要参数四、四、 应用电路应用电路52UIUZIZ曲线越曲线越陡，电陡，电压越稳压越稳定。定。一、基本结构一、基本结构 结构同二极管结构同二极管 （击穿可逆）（击穿可逆）二、伏安特性：

35、二、伏安特性：稳压值稳压值基本同二极管基本同二极管DZ+-+- 稳压管反向击稳压管反向击穿后，电流变化穿后，电流变化很大，但其两端很大，但其两端电压变化很小，电压变化很小，利用此特性，稳利用此特性，稳压管在电路中可压管在电路中可起稳压作用。起稳压作用。531. 1. 稳定电压稳定电压UZ2. 2. 稳定电流稳定电流IZ稳压管中的电流为规定电流时，稳压管中的电流为规定电流时，稳压管两端的电压值。稳压管两端的电压值。稳压管正常工作时的参考电稳压管正常工作时的参考电流值，对应流值，对应UZ的值。的值。三、主要参数三、主要参数UIUZIZminIZmax3. 3. 最大允许功耗最大允许功耗maxZZZ

36、MIUP 544. 4. 动态电阻动态电阻rZ类似二极管的动态电阻，反映了稳压区电压变化量与电流变类似二极管的动态电阻，反映了稳压区电压变化量与电流变化量之比，越小越好。一般为几欧到几十欧。化量之比，越小越好。一般为几欧到几十欧。5. 5. 温度系数温度系数温度升高，温度升高，UZ增加，正温度系数。增加，正温度系数。温度升高，温度升高，UZ减小，负温度系数。减小，负温度系数。ZZIUZr （%/%/）55稳压管与二极管的主要区别稳压管与二极管的主要区别稳压管运用在反向击穿区，稳压管运用在反向击穿区， 二极管运用在正向区；二极管运用在正向区；稳压管比二极管的反向特性更陡。稳压管比二极管的反向特性

37、更陡。56 稳压二极管在工作时应稳压二极管在工作时应反接，并串入一只电阻。反接，并串入一只电阻。电阻的作用：一是起电阻的作用：一是起限流限流作用，以保护稳压管；作用，以保护稳压管；其次是当输入电压或负载电流变化时，通过该电其次是当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，取出误差信号以阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压管调节稳压管的工作电流的工作电流，从而起到稳压作用。，从而起到稳压作用。UODZRRL+R-串联在稳压电路中；串联在稳压电路中； -必不可少！必不可少！ -取值合适（使稳压管取值合适（使稳压管 工作在击穿区）工作在击穿区）R-限流限流电阻电阻 -调调整电阻整电阻四

38、、四、 应用电路应用电路57UODZRRL+U例例4 4已知已知UZ=6V，R=200，分析下列几种情况：分析下列几种情况：（1）RL=2k，U=10V 负载不变负载不变 RL=2k，U=12V 输入电压改变输入电压改变U=10V UR =4V IR=20mA IRL=3mA IZ =17mA（2）RL=2k，U=10V 输入电压不变输入电压不变 RL=3k，U=10V 负载改变负载改变U=12V UR =6V IR=30mA IRL=3mA IZ =27mARL=2k UR =4V IR=20mA IRL=3mA IZ =17mARL=3k UR =4V IR=20mA IRL=2mA IZ

39、 =18mA（3）RL=2k，U= 5V RL=2k，U= -5VUO= 5VUO= - 0.7V58已知图示电路中，已知图示电路中，UZ=6V，最，最小稳定电流小稳定电流IZmin=5mA，最大，最大稳定电流稳定电流IZmax=25mA，负载电负载电阻阻RL=600 ，求限流电阻，求限流电阻R的的取值范围。取值范围。RIRUODZRLILIDZ+UI=10V解解：1046 . 064 RRRURUUIIILZZILRDZ由由：maxmin104ZZIRI得得： 227R114RuiOuiIZUZIZM例例5 55914. 5 晶体管晶体管一、一、 基本结构基本结构二、二、 电流分配和放大作用

40、电流分配和放大作用三、三、 共射特性曲线共射特性曲线四、四、 主要参数主要参数由两个由两个PNPN结构成的结构成的具有电流放大作用和开关作用具有电流放大作用和开关作用的半导体器件的半导体器件60晶体管晶体管频率频率：高频管、低频管：高频管、低频管功率功率：小、中、大功率管小、中、大功率管材料材料：硅管、锗管：硅管、锗管结构结构：平面型、合金型：平面型、合金型类型类型：NPN型、型、PNP型型61一、一、 基本结构基本结构NPN型型BEC基极基极发射极发射极集电极集电极NNPPNP型型PPNBEC发射极发射极集电极集电极基极基极由两个由两个PNPN结组成结组成62基区：较薄，基区：较薄，掺杂浓度

41、低掺杂浓度低集电区：集电区：尺寸面积较大尺寸面积较大发射区：掺发射区：掺杂浓度较高杂浓度较高BEC基极基极发射极发射极集电极集电极NNP发射结发射结集电结集电结三个区、三个极、两个结三个区、三个极、两个结63晶体管放大的工作条件晶体管放大的工作条件 内部条件内部条件 发射区高掺杂发射区高掺杂(故管子故管子e、 c极不能互换极不能互换) 基区很薄基区很薄(几个几个 m) 外部条件外部条件 发射结发射结(be结结)正偏正偏 集电结集电结(bc结结)反偏反偏二、二、 电流分配及放大作用电流分配及放大作用64发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏VCVB VEVCVB EB保证集电结反偏。保证集

42、电结反偏。66晶体管内部载流子的运动及电流分配晶体管内部载流子的运动及电流分配1. 1.发射极加正向电压，扩散运动形成发射极加正向电压，扩散运动形成扩散扩散电流电流IE（发射载流子）（发射载流子）2. 2.扩散到基区的自由电子与空穴的复合扩散到基区的自由电子与空穴的复合运动形成运动形成复合电流复合电流IBE3. 3.集电结加反向电压，推动基区电子向集电结加反向电压，推动基区电子向集电区漂移，形成集电区漂移，形成漂移电流漂移电流ICE（收集（收集载流子）载流子）4. 4.集电结的集电结的反向电流反向电流ICBO( (少子漂移）少子漂移）反向饱和电流反向饱和电流ICBO大大小小极小极小大大EBNP

43、NICBORbRCECICIBIEIBEICE发射极电流发射极电流IE基极电流基极电流IB=IBE-ICBO集电极电流集电极电流IC=ICE+ICBO67CBEIIICBOCECIIICBOBEBIIIEBNPNICBORbRCECICIBIEIBEICE晶体管的电流放大系数晶体管的电流放大系数定义：定义：BCBECEIIII1结论：结论：且与晶体管的结构有关且与晶体管的结构有关很小的基极电流很小的基极电流IB，就可以控制较，就可以控制较大的集电极电流大的集电极电流IC，从而实现了放，从而实现了放大作用。大作用。68三、晶体管的共射特性曲线三、晶体管的共射特性曲线 测试线路：测试线路： 输入特

44、性：输入特性： 输出特性：输出特性：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发射极是输入回路、发射极是输入回路、输出回路的公共端输出回路的公共端 当当UCE为常数时发射结电压为常数时发射结电压UBE与基极与基极电流电流IB的关系；的关系；当当IB为常数时集电极电流为常数时集电极电流IC与管压降与管压降UCE的关系。的关系。ICmA AVVUCEUBERBIBECEBRC69死区电压死区电压硅管硅管0.5V锗管锗管0.1ViB( A)uBE(V)204060800.40.8UCE 1VUBEIB工作压降：工作压降： 硅管硅管UBE 0.60.8V锗管锗管UBE 0.20.3V(1

45、) (1) 输入特性曲线输入特性曲线常数CEUBEBufi)(ECBiBuBE+-70（2 2）输出特性曲线）输出特性曲线取取IB=IB2，起始部分很陡，起始部分很陡， UCE1V后，较平坦。后，较平坦。原因：原因：UCE较小时，较小时， UCE增加，集电区收集能力增强，使增加，集电区收集能力增强，使IC增强；增强；UCE1V后，集电区收集能力足够大，后，集电区收集能力足够大，IC不再增强。不再增强。IB取不同的值，可得到一组曲线。取不同的值，可得到一组曲线。原因：原因： 相同相同UCE下，下，IB增加，增加， IC增加，曲线上移。增加，曲线上移。常数BICECufi)(iCuCEECB+-u

46、CEiC0IB=0IB1IB2IB3IB4IB571IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A当当UCE大于一大于一定的数值时，定的数值时，IC只与只与IB有关有关，IC= IB。此区域满此区域满足足IC= IB称为线性称为线性区（区（放大放大区区）。有）。有恒流特性恒流特性晶体管的三个工作区域晶体管的三个工作区域72IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域中此区域中 : UBE 死区电压死区电压, IB=0, IC=ICEO,称为称为截止区截止区。为使其可靠截。为使其可靠截止止,常使常使UBE 0截止的晶体管相当于一个截止的晶体管相当于一个断开的开关。断开的开关。73IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域此区域UCE UBE,集电结正偏集电结正偏，IC0， UCE UBE 发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏IC = IB 电流放大作用电流放大作用UBE0， UCE UT，集电结反偏；放大，集电结反偏；放大 发射结正偏，