第14章半导体器件

1、(1-1)(1-2) 电工电子技术是研究电能在工程技术领域中应电工电子技术是研究电能在工程技术领域中应用的技术基础课程。电能的应用极其广泛，现代用的技术基础课程。电能的应用极其广泛，现代一切新的科学技术的发展无不与电有着密切的关一切新的科学技术的发展无不与电有着密切的关系。系。 电气化就是把整个国民经济转移到最先进的机电气化就是把整个国民经济转移到最先进的机器设备基础上，在生产和生活中是广泛地应用电器设备基础上，在生产和生活中是广泛地应用电能。能。(1-3) 电工电子技术是一门实践性较强的技术基础课，电工电子技术是一门实践性较强的技术基础课，它的目的和任务是使学生获得电工和电子技术方它的目的和

2、任务是使学生获得电工和电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能，为学习后面的基本理论、基本知识和基本技能，为学习后续课程以及今后从事工程技术工作打下必要的基续课程以及今后从事工程技术工作打下必要的基础。础。 值得一提的是，在电工电子技术这门课程中的值得一提的是，在电工电子技术这门课程中的电工部分主要是作电工部分主要是作定量分析定量分析，而电子部分主要是，而电子部分主要是作作定性分析定性分析。(1-4)第第1414章章 半导体器件半导体器件 半导体器件是电子技术的重要组成部分，是指半导体器件是电子技术的重要组成部分，是指以半导体二极管和三极管为主的电子控制器件及以半导体二极管和三极管为主的电子

3、控制器件及具有某些特定功能的半导体组合器件。具有某些特定功能的半导体组合器件。 半导体器件具有体积小、重量轻、寿命长、耗半导体器件具有体积小、重量轻、寿命长、耗电少、工作可靠等优点。在现代农业、现代工业、电少、工作可靠等优点。在现代农业、现代工业、现代科学技术和现代国防中获得了广泛的应用。现代科学技术和现代国防中获得了广泛的应用。(1-5)本章的主要内容本章的主要内容 14.1 半导体的基本知识半导体的基本知识 14.2 PN 结及半导体二极管结及半导体二极管 14.3 特殊二极管特殊二极管 14.4 半导体三极管半导体三极管 14.5 场效应晶体管场效应晶体管(1-6)14.1 半导体的基本

4、知识半导体的基本知识14.1.1 导体、半导体和绝缘体导体、半导体和绝缘体 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。属一般都是导体。 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，如橡，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。皮、陶瓷、塑料和石英。 另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为之间，称为半导体半导体，如锗、硅、砷化镓和一些，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。硫化物、氧化物等。(1-7) 半导体的导电机理不同于其它物质，所半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点

5、。比如：以它具有不同于其它物质的特点。比如：当受外界热和光的作用时，它的导当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。电能力明显变化。往纯净的半导体中掺入某些杂质，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。会使它的导电能力明显改变。(1-8)14.1.2 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。GeSi(1-9)通过一定的工艺过程，可以将半导体制通过一定的工艺过程，可以将半导体制成成晶体晶体。完全纯净的、结构完整的半导体晶体，完全纯净的、结构完整的

6、半导体晶体，称为称为本征半导体本征半导体。在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间形成子之间形成共价键共价键，共用一对价电子。，共用一对价电子。(1-10)硅和锗的晶体结构硅和锗的晶体结构(1-11)硅和锗的共价键结构硅和锗的共价键结构共价键共共价键共用电子对用电子对+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(1-12)共价键中的两个电子被紧紧束缚在

7、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。子是八个，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，形成晶体。使原子规则排列，形成晶体。+4+4+4+4(1-13)本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理在绝对在绝对0度（度（T=0K）和没有

8、外界激发时）和没有外界激发时,价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即没有可以运动的带电粒子（即载流子载流子），它），它的导电能力为的导电能力为0，相当于绝缘体。，相当于绝缘体。在常温下，由于热激发，使一些价电子获在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自自由电子由电子，同时共价键上留下一个空位，称为，同时共价键上留下一个空位，称为空穴空穴。(1-14)+4+4+4+4本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理自由电子自由电子空穴空穴束缚电子束缚电子(1-15)本征半

9、导体的导电机理本征半导体的导电机理+4+4+4+4 在其它力的作用在其它力的作用下，空穴吸引临近的下，空穴吸引临近的电子来填补，这样的电子来填补，这样的结果相当于空穴的迁结果相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相移，而空穴的迁移相当于正电荷的移动，当于正电荷的移动，因此可以认为空穴是因此可以认为空穴是载流子。载流子。(1-16)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载流本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即子，即自由电子自由电子和和空穴空穴。温度越高，载流子的浓度越高。因此本温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，征半导体的导电能力越强，温度温度是

10、影响半导是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。的一大特点。本征半导体的导电能力取决于载流子的本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。浓度。(1-17)14.1.3 杂质半导体杂质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。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。大大增加。使自由电子浓度大大增加的杂质半导体使自由电子浓度大大增加的杂质半导体称为称为N型半导体型半导体（电子半导体），使空穴浓（电子半导

11、体），使空穴浓度大大增加的杂质半导体称为度大大增加的杂质半导体称为P型半导体型半导体（空穴半导体）。（空穴半导体）。(1-18)N型半导体型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被（或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相临的半导体原子形成共价键，其中四个与相临的半导体原子形成共价键，必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚，必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为自由电子，这样磷原子很容易被激发而成为自由电子，这样磷原子就

12、成了不能移动的带正电的离子。每个磷原就成了不能移动的带正电的离子。每个磷原子给出一个电子，称为子给出一个电子，称为施主原子施主原子。(1-19)+4+4+5+4N型半导体型半导体多余电子多余电子磷原子磷原子(1-20)N型半导体型半导体N型半导体中的载流子是什么？型半导体中的载流子是什么？1、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同相同。2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。、本征半导体中成对产生的电子和空穴。3、掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，、掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子所以，自由电子浓度远大于

13、空穴浓度。自由电子称为称为多数载流子多数载流子（多子多子），空穴称为），空穴称为少数载流子少数载流子（少子少子）。）。(1-21)P型半导体型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被硼（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相临的半导体原子形成共价键时，产生一个空相临的半导体原子形成共价键时，产生一个空穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。由于硼硼原子成为不能移动的

14、带负电的离子。由于硼原子接受电子，所以称为原子接受电子，所以称为受主原子受主原子。(1-22)+4+4+3+4空穴空穴P型半导体型半导体硼原子硼原子(1-23)结结 论论1、N型半导体中电子是多子，其中大部分是掺杂提型半导体中电子是多子，其中大部分是掺杂提供的电子，本征半导体中受激产生的电子只占少供的电子，本征半导体中受激产生的电子只占少数。数。 N型半导体中空穴是少子，少子的迁移也能型半导体中空穴是少子，少子的迁移也能形成电流，由于数量的关系，起导电作用的主要形成电流，由于数量的关系，起导电作用的主要是多子是多子。近似认为多子与杂质浓度相等。近似认为多子与杂质浓度相等。2、P型半导体中空穴是

15、多子，电子是少子型半导体中空穴是多子，电子是少子。(1-24)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(1-25)14.2 PN结及半导体二极管结及半导体二极管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型半型半导体和导体和N型半导体，经过载流子的扩散，在型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了它们的交界面处就形成了PN结。结。(1-26)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(1-27)扩散

16、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。(1-28)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

17、厚度固定不变。厚度固定不变。(1-29)+空间空间电荷电荷区区N N型区型区P P型区型区电位电位V VV V0 0(1-30)1、空间电荷区中没有载流子。、空间电荷区中没有载流子。2、空间电荷区中内电场阻碍、空间电荷区中内电场阻碍P中的空穴、中的空穴、N中的电子（中的电子（都是多子都是多子）向对方运动）向对方运动（扩散运动扩散运动）。）。3、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，因此由它们形成的电流很数量有限，因此由它们形成的电流很小。小。请注意请注意(1-31)14.2.2 PN结的单向导电性结的单向导电性 PN结结加上正向电压加上正向电压、正向偏置

18、正向偏置的意的意思都是：思都是： P区加正、区加正、N区加负电压。区加负电压。 PN结结加上反向电压加上反向电压、反向偏置反向偏置的意的意思都是：思都是： P区加负、区加负、N区加正电压。区加正电压。(1-32)PN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。(1-33)PN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+_内电场被被加强，内电场被被加强，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，但少子数量强，但少子数量有限，只能形成有限，只能

19、形成较小的反向电流。较小的反向电流。(1-34)14.2.3 半导体二极管半导体二极管(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，就成为半导体二极管。引线引线外壳线外壳线触丝线触丝线基片基片点接触型点接触型(1-35)PN结结面接触型面接触型PN(1-36)(2) 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U(BR)(1-37)(3) 主要参数主要参数 最大整流电流最大整流电流 IOM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正二极

20、管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。向平均电流。 反向击穿电压反向击穿电压VBR二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压烧坏。手册上给出的最高反向工作电压VRWM一般一般是是VBR的一半。的一半。(1-38) 反向电流反向电流 IRM指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度

21、的影响，温度越高电流越小越好。反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。电流要大几十到几百倍。以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用它的单向导电性包括整流、限幅、保护等。主要利用它的单向导电性包括整流、限幅、保护等。下面介绍两个交流参数。下面介绍两个交流参数。(1-39) 微变电阻微变电阻 rDiDvDIDVDQ iD vDrD是二极管特性曲线工是二极管特性曲线工作点作点Q附近电压的变化附近电压的变化与电流的变化之比：与电流的变化之比：DDDivr

22、 显然，显然，rD是对是对Q附近的附近的微小变化量的电阻。微小变化量的电阻。(1-40)二极管的极间电容二极管的极间电容二极管的两极之间有电容，此电容由两二极管的两极之间有电容，此电容由两部分组成：部分组成：势垒电容势垒电容CB和和扩散电容扩散电容CD。势垒区是积累空间电荷的区域，当电压势垒区是积累空间电荷的区域，当电压变化时，就会引起积累在势垒区的空间电荷变化时，就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，这样所表现出的电容是势垒电容。的变化，这样所表现出的电容是势垒电容。(1-41)为了形成正向电流（扩散电流），注入为了形成正向电流（扩散电流），注入P区的少子（电子）在区的少子（电子）在P区有浓

23、度差，越靠区有浓度差，越靠近近PN结浓度越大，即在结浓度越大，即在P区有电子的积累。区有电子的积累。同理，在同理，在N区有空穴的积累。正向电流大，区有空穴的积累。正向电流大，积累的电荷多。积累的电荷多。P+-N这样所产生的电容就是扩散电容这样所产生的电容就是扩散电容CD。(1-42)CB在正向和反向偏置时均不能忽略。而在正向和反向偏置时均不能忽略。而反向偏置时，载流子很少，扩散电容反向偏置时，载流子很少，扩散电容CD可忽可忽略。略。PN结高频小信号时的等效电路：结高频小信号时的等效电路：势垒电容和扩散势垒电容和扩散电容的综合效应电容的综合效应rd(1-43)定性分析：定性分析：判断二极管的工作

24、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，(1-44)二极管正、反向电阻二极管正、反向电阻材材 料料锗二极管锗二极管硅二极管硅二极管正向电阻正向电阻1001001k1k几百几百几几kk反向电阻反向电阻几百几百kk几百几百kk(1-45)例例1：D6V12V3k BAUAB+(1-46)例例2:mA43122D IBD16V12V3k AD2UAB+(1-47)V sin18itu t (1-48)例例4：输入电压如图所示，试画出输出电压的输入电压如图所示，试画出输出电压的波形。波形。RRLuiuRuotttuiuRuo(1-49)14.3 特殊二极管特殊二极

25、管14.3.1 稳压二极管稳压二极管UIUZIZIZmax UZ IZ稳压误差稳压误差曲线越曲线越陡，电陡，电压越稳压越稳定。定。+-(1-50)稳压二极管的参数稳压二极管的参数（1）稳定电压）稳定电压 UZ（2）电压温度系数）电压温度系数 U（%/）稳压值受温度变化影响的的系数。稳压值受温度变化影响的的系数。 一般来说，低于一般来说，低于6 V的稳压二极管，它的电压温的稳压二极管，它的电压温度系数是负的；高于度系数是负的；高于6 V的稳压二极管，电压温度系的稳压二极管，电压温度系数是正的；而在数是正的；而在6 V左右的管子，稳压值受温度的影左右的管子，稳压值受温度的影响比较小。因此，选用稳定

26、电压为响比较小。因此，选用稳定电压为6 V左右的稳压二左右的稳压二极管，可得到较好的温度稳定性。极管，可得到较好的温度稳定性。(1-51)（4）稳定电流）稳定电流IZ、最大、最小稳定电流最大、最小稳定电流Izmax、Izmian。（5）最大允许功耗）最大允许功耗maxZZZMIUP （3）动态电阻）动态电阻ZZIUZr 稳压二极管的反向伏安特性曲线愈陡，则动态电阻愈小，稳压二极管的反向伏安特性曲线愈陡，则动态电阻愈小，稳压性能愈好。稳压性能愈好。 稳压二极管的稳定电流只是一个作为依据的参考数值，设稳压二极管的稳定电流只是一个作为依据的参考数值，设计选用时要根据具体情况来考虑。计选用时要根据具体

27、情况来考虑。 管子不致发生热击穿的最大功率损耗。管子不致发生热击穿的最大功率损耗。(1-52)14.3.2 光电二极管光电二极管反向电流随光照强度的增加而上升。反向电流随光照强度的增加而上升。IV照度增加照度增加 光电二极管可以用作光控元件，以及光电光电二极管可以用作光控元件，以及光电传感器。传感器。(1-53)14.3.3 发光二极管发光二极管有正向电流流过时，发有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目出一定波长范围的光，目前的发光管可以发出从红前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，它的外到可见波段的光，它的电特性与一般二极管类似。电特性与一般二极管类似。 发光二极管的发光颜色有红、绿、

28、黄绿色发光二极管的发光颜色有红、绿、黄绿色等，它常在仪器中用作指示灯。等，它常在仪器中用作指示灯。(1-54) 晶体管的种类很多晶体管的种类很多, ,按照频率分，有高频管、低频管；按照频率分，有高频管、低频管；按照功率分，有小、中、大功率管；按照半导体材料分，按照功率分，有小、中、大功率管；按照半导体材料分，有硅管、锗管等等。但是从它的外形来看，晶体管都有三有硅管、锗管等等。但是从它的外形来看，晶体管都有三个电极，常见的晶体管外形如图所示：个电极，常见的晶体管外形如图所示： 14.4 半导体三极管半导体三极管(1-55)14.4.1 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

29、NPN型型PNP集电极集电极基极基极发射极发射极BCEPNP型型(1-56)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：掺发射区：掺杂浓度较高杂浓度较高(1-57)BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极发射结发射结集电结集电结(1-58)14.4.2 电流放大原理电流放大原理BECNNPEBRBEc发射结正发射结正偏，发射偏，发射区电子不区电子不断向基区断向基区扩散，形扩散，形成发射极成发射极电流电流IE。IE基区空基区空穴向发穴向发射区的射区的扩散可扩散可忽略。忽略。IBE进入进入P区的电子区的电子少部

30、分与基区的少部分与基区的空穴复合，形成空穴复合，形成电流电流IBE ，多数，多数扩散到集电结。扩散到集电结。(1-59)BECNNPEBRBEcIE集电结反偏，有集电结反偏，有少子形成的反向少子形成的反向电流电流ICBO。ICBO从基区扩从基区扩散来的电散来的电子作为集子作为集电结的少电结的少子，漂移子，漂移进入集电进入集电结而被收结而被收集，形成集，形成ICE。IC=ICE+ICBO ICEIBEICE(1-60)IB=IBE-ICBO IBEIBBECNNPEBRBEcIEICBOICEIC=ICE+ICBO ICEIBE(1-61)ICE与与IBE之比称为电流放大倍数之比称为电流放大倍数

31、要使三极管能放大电流，必须使发要使三极管能放大电流，必须使发射结正偏，集电结反偏。射结正偏，集电结反偏。BCCBOBCBOCBECEIIIIIIII (1-62)BECIBIEICNPN型三极管型三极管BECIBIEICPNP型三极管型三极管(1-63)14.4.3 特性曲线特性曲线ICmA AVVUCEUBERBIBECEB 实验线路实验线路(1-64)（1）输入特性）输入特性IB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1V 死区电死区电压，硅管压，硅管0.5V，锗，锗管管0.2V。工作压降：工作压降： 硅管硅管UBE 0.60.7V,锗锗管管UBE 0.20.3V。(1-6

32、5)（2）输出特性）输出特性IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域满足此区域满足IC= IB称为称为线性区（放线性区（放大区）。大区）。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。(1-66)IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此区域中此区域中UCE UBE,集电结正偏，集电结正偏， IBIC，UCE 0.3V称为饱和区。称为饱和区。(1-67)IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A10

33、0 A此区域中此区域中 : IB=0,IC=ICEO,UBE 死区电死区电压，称为截压，称为截止区。止区。(1-68)（3）主要参数）主要参数前面的电路中，三极管的发射极是输入前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点，称为共射接法，相应地还有输出的公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共集接法。共基、共集接法。共射共射直流电流放大倍数直流电流放大倍数：BC_II 1. 电流放大倍数电流放大倍数 和和 _(1-69)工作于动态的三极管，真正的信号是叠工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为为 IB，相应的集电极电流变化

34、为，相应的集电极电流变化为 IC，则，则交交流电流放大倍数流电流放大倍数为：为：BIIC (1-70)例：例：UCE=6V时：时：IB=40 A, IC=1.5mA； IB=60 A, IC=2.3mA。5 .3704. 05 . 1IIBC_ 4004. 006. 05 . 13 . 2IIBC 在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理： = (1-71)2.集集-基极反向截止电流基极反向截止电流ICBO AICBOICBO是集是集电结反偏电结反偏由少子的由少子的漂移形成漂移形成的反向电的反向电流，受温流，受温度的变化度的变化影响。影响。ICBO受温度的影响大。受温度的

35、影响大。 ICBO越小越好。越小越好。(1-72)3.集集-射极反向截止电流射极反向截止电流ICEO AICEO(1-73)BECNNPICBOICEO= IBE+ICBO IBE IBEICBO进入进入N区，区，形成形成IBE。根据放大关系，根据放大关系，由于由于IBE的存在，的存在，必有电流必有电流 IBE。集电结反偏集电结反偏有有ICBO(1-74)4.集电极最大电流集电极最大电流ICM集电极电流集电极电流IC上升会导致三极管的上升会导致三极管的 值的值的下降，当下降，当 值下降到正常值的三分之二时的集值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为电极电流即为ICM。所以，集电极电流应为：所

36、以，集电极电流应为：IC= IB+ICEO而而ICEO受温度影响很大，当温度上升时，受温度影响很大，当温度上升时，ICEO增加很快，所以增加很快，所以IC也相应增加。也相应增加。三极管三极管的温度特性较差的温度特性较差。(1-75)5. 集集-射极反向击穿电压射极反向击穿电压当集当集-射极之间的电压射极之间的电压UCE超过一定的数超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是值是25 C、基极开路时的击穿电压基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。(1-76)6. 集电极最大允许功耗集电极最大允许功耗PCM集电极电流集电极电流IC流过三极管，所发出的

37、焦耳热为：流过三极管，所发出的焦耳热为：PC=ICUCE 必定导致结温上升，从而引起晶体管参数变化，必定导致结温上升，从而引起晶体管参数变化，所以所以PC有限制。有限制。PC PCM 当晶体管因受热而引起的参数变化不超过允许值当晶体管因受热而引起的参数变化不超过允许值时，集电极所消耗的最大功率，称为时，集电极所消耗的最大功率，称为集电极最大允许集电极最大允许功耗功耗PCM。(1-77)ICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作区安全工作区晶体管的安全工作区晶体管的安全工作区(1-78) 以上所讨论的几个参数，其中以上所讨论的几个参数，其中和和ICBO（ICEO）是）是表明晶体管

38、优劣的主要指标。表明晶体管优劣的主要指标。 ICM，U(BR)CEO和和PCM是极限参数，用来说明晶体管是极限参数，用来说明晶体管的使用限制。的使用限制。(1-79)学习与探讨学习与探讨 晶体管的发射极和集电极是不晶体管的发射极和集电极是不能互换使用的。因为发射区的掺杂能互换使用的。因为发射区的掺杂质浓度很高，集电区的掺杂质浓度质浓度很高，集电区的掺杂质浓度较低，这样才使得发射极电流等于较低，这样才使得发射极电流等于基极电流和集电极电流之和，如果基极电流和集电极电流之和，如果互换作用显然不行。互换作用显然不行。晶体管的发射极晶体管的发射极和集电极能否互和集电极能否互换使用？为什么换使用？为什么

39、? 晶体管在输出特性曲线的饱晶体管在输出特性曲线的饱和区工作时，和区工作时，UCEUBE，集电结，集电结也处于正偏，这时内电场大大削也处于正偏，这时内电场大大削弱，这种情况下极不利于集电区弱，这种情况下极不利于集电区收集从发射区到达基区的电子，收集从发射区到达基区的电子，因此在相同的基极电流因此在相同的基极电流IB时，集时，集电极电流电极电流IC比放大状态下要小很比放大状态下要小很多，可见饱和区下的电流放大倍多，可见饱和区下的电流放大倍数不再等于数不再等于。晶体管在输出特性曲线晶体管在输出特性曲线的饱和区工作时，其电的饱和区工作时，其电流放大系数是否也等于流放大系数是否也等于？ 因为只有这样才

40、可因为只有这样才可以大大减少电子与基区以大大减少电子与基区空穴复合的机会，使绝空穴复合的机会，使绝大部分自由电子都能扩大部分自由电子都能扩散到集电结的边缘。散到集电结的边缘。为什么晶体管基区掺为什么晶体管基区掺杂质浓度小？而且还杂质浓度小？而且还要做得很薄？要做得很薄？(1-80)【练习与思考练习与思考】【14.1.3】N型半导体中的自由电子多于空穴，而型半导体中的自由电子多于空穴，而P型半导体中型半导体中的空穴多于自由电子，是否的空穴多于自由电子，是否N型半导体带负电，而型半导体带负电，而P型半导体带型半导体带正电？正电？解：不是。解：不是。N型半导体和型半导体和P型半导体内部电子的数目和原

41、子核的型半导体内部电子的数目和原子核的 带正电荷的数目相等，整体上呈电中性。带正电荷的数目相等，整体上呈电中性。(1-81)【14.3.3】N用万用电表测量二极管的正向电阻时，用用万用电表测量二极管的正向电阻时，用R100挡挡测出测出 的电阻小，而用的电阻小，而用R1 k 挡测出的电阻值大，这是为什么？挡测出的电阻值大，这是为什么？解：二极管是典型的非线性电阻器件，如题图所示，正向伏安解：二极管是典型的非线性电阻器件，如题图所示，正向伏安特性曲线是弯曲的。用万用表测得的二极管特性曲线是弯曲的。用万用表测得的二极管电阻是其直流电阻，即工作点电压与电流的电阻是其直流电阻，即工作点电压与电流的比值，当工作点变化时，电阻值也发生变化。比值，当工作点变化时，电阻值也发生变化。万用表万用表R100挡的内阻小，测量时流过二极挡的内阻小，测量时流过二极管的电流