二极管晶体管

1、 第第 7 7 章章模拟电路模拟电路7.2晶体管晶体管7.1二极管二极管 7.1二极管二极管7.1.1二极管的结构、外形与符号二极管的结构、外形与符号7.1.2二极管的电流、电压关系二极管的电流、电压关系7.1.3二极管的主要参数二极管的主要参数 半导体二极管又称晶体二极管。半导体二极管又称晶体二极管。按半导体材料划分：按半导体材料划分：硅二极管、锗二极管等；硅二极管、锗二极管等；按按 PN 结结构划分：结结构划分：点接触型二极管、面接触型二极管、点接触型二极管、面接触型二极管、平面型二极管等；平面型二极管等；按用途划分：按用途划分：整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开整流二极管、检波二极管

2、、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、变容二极管等。关二极管、发光二极管、变容二极管等。 7.1.1二极管的结构、外形与符号二极管的结构、外形与符号二极管：将二极管：将 PN 结封装在塑料、结封装在塑料、玻璃或金属外壳里，并从玻璃或金属外壳里，并从 P 区和区和 N 区分别焊出两根金属引线做正、负极。区分别焊出两根金属引线做正、负极。外形：外形：符号：符号：二极管是由半导体材料制成，常用的半导体有锗二极管是由半导体材料制成，常用的半导体有锗和硅。和硅。VD阳极阳极（正极）（正极）阴极阴极（负极）（负极） 7.1.2二极管的电流、电压关二极管的电流、电压关系系1正向偏置与导通状态正向偏置与导通状

3、态当二极管两端所加的正向电压比较小当二极管两端所加的正向电压比较小时，正向电流很小，二极管呈现很大的电时，正向电流很小，二极管呈现很大的电阻，如图中阻，如图中 0A 段。段。这个范围称为这个范围称为死区死区，相应的电压叫，相应的电压叫死死区电压区电压。硅二极管的死区电压为。硅二极管的死区电压为 0.5 V 左右，左右，锗二极管的死区电压约为锗二极管的死区电压约为 0.1 0.2 V。外加电压超过死区电压以后，正向电外加电压超过死区电压以后，正向电流迅速增加，这时二极管处于正向导通状流迅速增加，这时二极管处于正向导通状态，如图态，如图中中 AB 段所示。段所示。导通后管子两端电压几乎恒定，硅管导

4、通后管子两端电压几乎恒定，硅管约为约为 0.6 0.7 V，锗管约为，锗管约为 0.2 0.3 V。正偏导通正偏导通 当给二极管加反向电压时，所形成当给二极管加反向电压时，所形成的反向电流是很小的，而且在很大范围的反向电流是很小的，而且在很大范围内基本不随反向电压的变化而变化，即内基本不随反向电压的变化而变化，即保持恒定。保持恒定。当反向电压大到一定数值时，反向当反向电压大到一定数值时，反向电流会突然增大，如图中电流会突然增大，如图中 CD 段，这种段，这种现象称为反向击穿，相应的电压叫反向现象称为反向击穿，相应的电压叫反向击穿电压。正常使用二极管时，是不允击穿电压。正常使用二极管时，是不允许

5、出现这种现象的。许出现这种现象的。CD正偏导通2反向偏置与截止状态反向偏置与截止状态 结论：结论：二极管具有单向导电性。加正向电压时导通，呈现很二极管具有单向导电性。加正向电压时导通，呈现很小的正向电阻，如同开关闭合；加反向电压时截止，呈现小的正向电阻，如同开关闭合；加反向电压时截止，呈现很大的反向电阻，如同开关断开。很大的反向电阻，如同开关断开。从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管的电压与电从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管的电压与电流变化不呈线性关系，其内阻不是常数，所以二极管属于流变化不呈线性关系，其内阻不是常数，所以二极管属于非线性器件。非线性器件。 7.1.3二极管的主要参数二极管

6、的主要参数1最大整流电流最大整流电流 IFM二极管长时间工作时允许通过的最大正向电流的平二极管长时间工作时允许通过的最大正向电流的平均值。均值。二极管正常使用时所允许加的最高反向电压。二极管正常使用时所允许加的最高反向电压。2最高反向工作电压最高反向工作电压 URM 3反向电流反向电流 IR二极管加反向电压而未击穿时的反向电流。二极管加反向电压而未击穿时的反向电流。IR愈小，单向导电性愈好。愈小，单向导电性愈好。 7.2晶体管晶体管7.2.1晶体管的外形、结构和符号晶体管的外形、结构和符号7.2.2晶体管的电流放大作用晶体管的电流放大作用7.2.3三极管的主要参数三极管的主要参数 在一块半导体

7、上制作两个相距很近在一块半导体上制作两个相距很近的的 PN 结结，就成为一个，就成为一个新的器件，即半导体三极管，又称为晶体三极管，简称晶体管。新的器件，即半导体三极管，又称为晶体三极管，简称晶体管。晶体管按材料分有硅管和锗管；晶体管按材料分有硅管和锗管；按按 PN 结的组成方式分有结的组成方式分有 NPN 型和型和 PNP 型。型。我国生产的硅管大多是我国生产的硅管大多是 NPN 型；锗管大多是型；锗管大多是 PNP 型。型。NPN 型的硅管是目前应用较多的一种。型的硅管是目前应用较多的一种。 NPN 型型7.2.1晶体管的外形、结构和符号晶体管的外形、结构和符号外形：外形：结构：结构： 三

8、个区；三个区；三个电极。三个电极。两两个个 PN 结结；发射极箭头指向符号电流的流动方向。发射极箭头指向符号电流的流动方向。PNP 型符号型符号VTPNP 型型NPN 型符号型符号VTN集电区集电区P基区基区N发射区发射区 7.2.2晶体管的放大作用晶体管的放大作用三极管有三个电极，必须有两个外加电压，才能决定两三极管有三个电极，必须有两个外加电压，才能决定两个个 PN 结的结的工作状态。因此有一个电极是共用的。据此，三工作状态。因此有一个电极是共用的。据此，三极管有共发射极、共基极、共集电极三种接法。极管有共发射极、共基极、共集电极三种接法。以以 NPN 型晶体管的共发射极接法为例，分析晶体

9、管的型晶体管的共发射极接法为例，分析晶体管的放大作用。放大作用。 UBB 为基极电源，通过电位器为基极电源，通过电位器 RB 将正向电压加到基极和发将正向电压加到基极和发射极之间射极之间( (发射结发射结) )，集电极电源，集电极电源 UCC 电压应高于电压应高于 UBB 电压，使发电压，使发射结正向偏置，集电结反向偏置。射结正向偏置，集电结反向偏置。调节电位器调节电位器 RB 的阻值，可以改变的阻值，可以改变发射结的偏压，从而调节基极电流发射结的偏压，从而调节基极电流 IB 的大小；相应得到集电极电流的大小；相应得到集电极电流 IC 和发射和发射极电流极电流 IE 的值。的值。可见可见：IE

10、 = IC + IB；IC = IB.晶体管各极之间电流分配关系为：晶体管各极之间电流分配关系为： IE = IC + IB 基极基极 IB 与集电极与集电极 IC 数量关系在一定范围内是比例关系即：数量关系在一定范围内是比例关系即：BCII 或或BCII 基极电流基极电流 IB 的变化，会引起集电极电流的变化，会引起集电极电流 IC 发生更大的发生更大的变化。即基极电流对集电极电流有控制作用，或集电极电流对基极变化。即基极电流对集电极电流有控制作用，或集电极电流对基极电流有放大作用。这就是三极管的电流放大原理。电流有放大作用。这就是三极管的电流放大原理。注意：注意：( (1) )三极管的电流

11、放大作用，实质上是用较小的基极电三极管的电流放大作用，实质上是用较小的基极电流信号去控制集电极的大电流信号，是流信号去控制集电极的大电流信号，是 “以小控大以小控大” ” 的作用，而的作用，而不是能量的放大。不是能量的放大。( (2) )使三极管起放大作用的外部条件是发射结加正向偏置电压，使三极管起放大作用的外部条件是发射结加正向偏置电压，集电结加反向偏置电压。集电结加反向偏置电压。结论结论:( (3) )若增大若增大 RB 使发射结电压下降到一定值使发射结电压下降到一定值( (硅管硅管 0.5 V 以下，锗以下，锗管管 0.1 V 以下以下) )IC 与与 IE 基本为零，该工作状态称为截止

12、。基本为零，该工作状态称为截止。( (4) )若减小若减小 RB 使使 IB 增加到一定数值，增加到一定数值，IC 即随即随 IB 增大而增大，增大而增大，该工作状态称为饱和。该工作状态称为饱和。 1共射极电流放大系数共射极电流放大系数 是表征管子电流放大能力的参数。常用小功率管的是表征管子电流放大能力的参数。常用小功率管的 值约为值约为 20 150。 值太小，电流放大作用差；太大工值太小，电流放大作用差；太大工作稳定性差。通常取作稳定性差。通常取 5080 左右为宜。左右为宜。7.2.3三极管的主要参数三极管的主要参数 2集电极集电极最大允许电流最大允许电流 ICM 当当 IC 过大时，过大时， 将下降。使将下降。使 下降到正常值的下降到正常值的 2/3 时的集电极电流称为集电极最大允许电流。时的集电极电流称为集电极最大允许电流。3集电集电极电极、发射极之间极电极