计算机电子电路技术 第5章 半导体器件1015

电子技术基础主讲：卞维新bwx2353@安徽师范大学数学计算机科学学院2012.9第5章半导体器件5.1半导体的基本知识5.2半导体二极管5.3半导体三极管5.4场效应晶体管1.PN结的形成物质从浓度大的地方向浓度小的地方运动叫扩散。当P型半导体和N型半导体结合在一起时，因为空穴在P区中是多子，在N区中是少子；同样，电子在N区中是多子，在P区中是少子，所以在P、N两区交界处，由于载流子浓度的差异，要发生电子和空穴的扩散运动，多子都要向对方区域移动。当电子和空穴相遇时会复合消失。假设扩散运动的方向由正指向负(P区指向N区)，则空穴将顺扩散运动方向移动，电子将逆扩散运动方向移动。5.1.2PN结及其单向导电特性P型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半导体++++++++++++++++++++++++扩散运动内电场E漂移运动扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。空间电荷区，也称耗尽层。扩散到对方的载流子在P区和N区的交界处附近被相互中和掉，使P区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子，N区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子。这样在两种半导体交界处逐渐形成由正、负离子组成的空间电荷区（耗尽层）。由于P区一侧带负电，N区一侧带正电，所以出现了方向由N区指向P区的内电场内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。 当扩散和漂移运动达到平衡后，空间电荷区的宽度和内电场电位就相对稳定下来。此时，有多少个多子扩散到对方，就有多少个少子从对方飘移过来，二者产生的电流大小相等，方向相反。因此，在相对平衡时，流过PN结的电流为0。内电场空间电荷区耗尽层电子空穴P区N区扩散的结果在两区交界处的P区一侧，出现了一层带负电荷的粒子区(即不能移动的负离子)；在N区一侧，出现了一层带正电荷的粒子区(即不能移动的正离子)，形成了一个很薄的空间电荷区，这就是PN结，如图。浓度差

多子扩散空间电荷区

(杂质离子)

内电场促少子阻多子漂移扩散动态平衡时PN结形成过程：1).空间电荷区中没有载流子。2).空间电荷区中内电场阻碍P中的空穴.N区

中的电子（都是多子）向对方运动（扩散运动）。3).P

区中的电子和N区中的空穴（都是少子），数量有限，因此由它们形成的电流很小。注意:2.PN结的单向导电特性

PN结加上正向电压、正向偏置的意思都是：P区加正、N区加负电压。

PN结加上反向电压、反向偏置的意思都是：

P区加负、N区加正电压。一、PN结正向偏置－－－－++++RUf内电场外电场变薄PN+_内电场被削弱，多子的扩散加强能够形成较大的扩散电流。扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响，PN结呈现低阻性。

(1)当0≤Uf＜UT时，UT为死区电压，或称门坎电压。这时由于外电场还不足以克服内电场对载流子扩散所造成的阻力，所以正向电流If几乎为零，PN结呈现出一个大电阻，好像有一个门坎。

(2)当Uf≥UT后，这时在外电场的作用下，内电场被大大削弱，多子不断地向对方区域扩散，且进入空间电荷区后，一部分空穴会与负离子中和，一部分电子会与正离子中和，使空间电荷量减少，PN结变窄。空间电荷区中载流子数量的增加，相当于PN结电阻的减小。这样，载流子就能顺利地越过PN结，形成闭合的回路，产生较大的正向电流If。因为外电源不断地向半导体提供空穴和电子，所以使电流If得以维持。PN结的正向特性曲线如图5.10(b)所示。

(1)空间电荷区变窄的过程，相当于载流子充进了PN结。P区一侧充正电(充入空穴)，N区一侧充负电(充入电子)，这现象如同一个电容器的充电，此电容称为耗尽层电容Ct。它是由耗尽层内电荷存储作用引起的。我们知道,耗尽层内有不能运动的正负离子,因而该层缺少载流子,导电率很低,相当于介质,而它两边的P区和N区导电率相对很高,相当于金属。当外加电压改变时,耗尽层的电荷量也要改变,引起电容效应,耗尽层有势垒,因此称为势垒电容。

需要指出的是：Ct在反向电压作用时数值小,由于势垒电容与结是并联的,反向偏置时结电阻很大,尽管势垒电容很小,但它在高频时的影响不可忽略。而在正向电压作用时,尽管势垒电容较大,但正向偏置时结电阻很小,势垒电容的作用相对来说反而较小。特点： 跟PN结的面积成正比，跟阻挡层的宽度成反比。因此，反偏时，反偏电压越大，Ct越小；正偏时，正偏电压越大，Ct越大。C=εS/4πkd(2)PN结处于正偏时，还存在着电荷存储效应。叫做扩散电容,用Cd表示。PN结加正向电压时P区的空穴注入到N区,N区的电子注入到P区。从P区注入到N区的带正电的空穴,将吸引N区里带负电的电子到其附近,它们不会立即复合,而有一定的寿命。同样,从N区注入到P区的带负电的电子,将吸引P区里带正电的空穴到其附近。这样就形成了在势垒区以外的P区和N区正负电荷混合贮存在半导体同一空间的现象。我们知道,只要能贮存电荷,就呈现电容效应,扩散电容就是这样一种特殊电容。当外加正向电压不同时，PN结两侧堆积的少子的数量及浓度梯度也不同(相当于电容的充放电)。电容效应在交流信号作用下才会表现出来。扩散电容：为了形成正向电流（扩散电流），注入P区的电子在P区有浓度差，越靠近PN结浓度越大，即在P区有电子的积累。同理，在N区有空穴的积累。扩散电容Cd与普通电容不同。除了上面已经指出的它不像普通电容器那样,正负电荷分别贮存在电容器的两个极板上以外,它也是非线性电容,其容量与通过PN结的正向电流成正比。二、PN结反向偏置－－－－++++内电场外电场变厚NP+_内电场被被加强，多子的扩散受抑制(可忽略扩散电流)。少子漂移加强，但少子数量有限，只能形成较小的反向电流。PN结呈现高阻性。RUR外加反向电压UR促使PN结转化为截止状态反向电压又称为反向偏置电压，简称反偏电压。当PN结外加反向电压UR(外电源的正极接N区，负极接P区)时，如图所示，外电场方向与自建电场方向一致，加强了漂移运动，削弱了扩散运动。这时在外电场的作用下，空间电荷量增加，PN结变宽，如图。空间电荷区中几乎无载流子，近似于电路的开路状态，扩散电流趋于零。这时由热激发产生的少子，可以在结电场的作用下通过PN结，形成反向电流IR，但因为少子数量有限，IR很小，所以这时仍可认为PN结是截止的。因此，PN结处于反偏时，电阻是很大的。PN结的反向特性曲线如图所示。

IR有时也称为反向饱和电流IS。这是因为当温度不变时，少子的浓度不变，所以在一定的电压范围内，IR几乎不随反偏电压的增加而变大，见图。但温度升高会使少子增加，故IR会随温度的上升而增长很快，这就是PN结的温度特性。由此可见，PN结具有单向导电的特性及温度特性。需要指出的是：

(1)空间电荷区变宽的过程，相当于PN结放出载流子的过程。这现象如同一个电容器的放电，如前所述，此电容称为耗尽电容(势垒电容)Ct。

(2)PN结处于反偏时，载流子数目很少，故反向扩散电容Cd很小，可忽略。这时Ct>>Cd。由上节可知，PN结上有耗尽层电容Ct和扩散电容Cd,我们通常用结电容Cj来表征PN结的电容效应：

Cj=Ct+Cd

结电容的充、放电效应与普通电容相似，不同的是结电容的容量大小要随外加电压的大小而改变。当PN结运用在高频时，要考虑到结电容的作用。PN结的高频等效电路如图5.12所示。

3PN结的结电容Cj势垒电容在正偏和反偏时均不能忽略。而反向偏置时，由于少数载流子数目很少，可忽略扩散电容。图5.12PN结的高频等效电路当PN结反偏电压UR超过某一数值时，反向电流IR会突然增大，出现反向电压击穿现象，简称为反向击穿。发生反向击穿所需的电压称为反向击穿电压UB。PN结的反向击穿特性曲线如图5.13所示。4.PN结的击穿特性图5.13反向击穿特性曲线

反向击穿现象有两种类型：

(1)雪崩击穿。当反向电压太高时，载流子在阻挡层中将受到强烈的电场加速作用，获得足够的能量去碰撞原子，产生新的电子—空穴对。被撞出的载流子获得能量后又可能再去碰撞别的原子，如此连锁反应造成了载流子的剧增。这种击穿多发生在掺杂浓度不大的PN结。雪崩击穿电压一般高于6V。

(2)齐纳击穿。当反向电压足够大时，阻挡层中的强电场会将电子从共价键中强行拉出，产生电子—空穴对，使载流子剧增(其效果与温度升高相仿)。这种击穿多发生在掺杂浓度较高的PN结。齐纳击穿电压一般低于6V。

PN结被击穿后，PN结上的压降高，电流大，功率大。当PN结上的功耗使PN结发热，并超过它的耗散功率时，PN结将发生热击穿。这时PN结的电流和温度之间出现恶性循环，最终将导致PN结烧毁。热击穿——不可逆

雪崩击穿

齐纳击穿

电击穿——可逆5.2半导体二极管

5.2.1半导体二极管的结构与分类半导体二极管又称晶体二极管，简称为二极管。它是由一个PN结加上相应的电极引线和管壳做成的。从P区引出的电极称为阳极(正极)，从N区引出的电极称为阴极(负极)。PN结的四大基本属性，也就是二极管的基本属性。二极管的符号如图5.14(C)所示，用字母VD表示。图5.14半导体二极管的结构及符号(a)点接触型；(b)面接触型；(C)符号

5.2.2二极管的伏安特性曲线二极管的电压—电流关系曲线称伏安特性曲线。此特性曲线就是PN结的正向、反向及反向击穿特性曲线。图5.15(a)和(b)分别是Si和Ge二极管的特性曲线。在室温下，Si管、Ge管的死区电压UT、正向导通电压UD及反向饱和电流IS的数值如表5.1所示。图5.15二极管的伏安特性曲线

(a)Si管；(b)Ge管其中IS——反向饱和电流VT——温度的电压当量且在常温下（T=300K）正向：反向：近似PN结方程表5.1Si和Ge二极管的UT、UD及IS值

5.2.3二极管的主要参数

1.直流参数

1)最大整流电流IF

最大整流电流是指二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。当二极管电流I＞IF时，PN结会因为太热而烧坏。

2)最高反向工作电压URM

最高反向工作电压URM通常取二极管反向击穿电压UB的一半。

3)反向电流IR

反向电流IR即为反向饱和电流IS。其值越小，二极管的单向导电性能越好。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，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。

4)直流电阻RD

直流电阻RD是指二极管两端的直流电压与流过的直流电流之比。即(5―1)图5.16二极管的电阻(a)直流电阻RD；(b)微变电阻rD

表5.2国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：二极管符号：D代表P型Ge

5.2.4二极管应用举例二极管的应用范围很广，利用二极管的单向导电特性，可组成整流、检波、钳位、限幅、开关等电路。利用二极管的其它特性，可使其应用在稳压、变容、温度补偿等方面。整流、钳位、开关电路将在后面有关章节中提到，现简单介绍一下限幅电路。限幅器又称削波器，主要是限制输出电压的幅度。为讨论方便起见，假设二极管VD为理想二极管，即正偏导通时，忽略VD的正向压降，近似认为VD短路；反偏截止时，近似认为VD开路。例1电路及输入电压UI的波形如图5.17所示。画出输出电压Uo的波形如图5.17(b)所示。图5.17二极管单向限幅电路

(a)电路；(b)波形解：当ui＞+5V时，uo=+5V(VD正偏短路)；当ui

≤+5V时，uo=Ui

(VD反偏开路)。故可画出输出uo的波形，如图5.17(b)所示。

解：①当ui＞+10V时：VD1正偏短路，VD2反偏开路，uo=+10V。②当ui

＜-10V时：VD1反偏开路，VD2正偏短路，uo=-10V。

③当-10V＜UI≤+10V时：

VD1、VD2均反偏开路，uo=ui。

uo波形如图5.18(b)所示。例2电路及输入电压Ui的波形如图5.18所示，画出输出电压uo的波形。图5.18二极管双向限幅电路

(a)电路；(b)波形

5.2.5稳压管

1.稳压管通常，我们不希望二极管工作在反向击穿区，因为一旦PN结反向击穿，反向电流IR会猛增，使IR·UR＞PM，引起热击穿，烧毁二极管。但是，利用PN结的反向击穿现象，却可以起到稳定电压的作用，即通过管子的电流在很大的范围内变化，而管子两端的电压却变化很小。那么如何将“击穿”转化为“稳压”呢?其依据的条件是：

(1)工艺上通过控制半导体内所掺杂的成份。

(2)外电路中所串联的限流电阻。图5.19稳压管符号及特性曲线

(a)符号；(b)伏安特性曲线阳极因为这种二极管具有稳定电压的作用，所以要与用于整流、检波等用途的普通二极管区别开，称为稳压管。稳压管用字母VDZ表示，它的符号如图5.19(a)所示。图5.19(b)是它的伏安特性曲线，由图(b)可知，稳压管在反向击穿时的曲线比较陡直。值得指出的是：稳压管必须工作在反向偏置(利用正向稳压的除外)，即阴极接电源正极，阳极接电源负极，如图5.19(a)所示。如果极性接错，二极管就处于正向偏置状态，稳压效果就差了。另外，稳压管可以串联使用，一般不能并联使用，因为并联有时会因电流分配不匀而引起管子过载损坏。

2.稳压管的主要参数

1)稳定电压UZ

UZ就是稳压管的反向击穿电压。由于制造工艺不易控制，即使同一型号的管子，UZ的值也会稍有不同。

2)稳定电流IZ和最大稳定电流IZMIZ的稳压管正常工作时的反向电流，这是一个参考值。IZM是稳压管允许通过的最大反向电流。当稳压管工作电流I＜IZ时，没有稳压效果；正常工作时，

IZ＜I＜IZM。

3)动态电阻rZ

rZ相当于二极管的微变等效电阻，因此(5―4)rZ越小(ΔIZ越大)，稳压性能越好。

4)电压温度系数αα是UZ受温度变化的系数，常用温度每增加1℃时，UZ改变的百分数来表示。一般来说，硅稳压管的UZ＜4V时，α＜0；UZ＞7V时，α＞0;4V≤UZ≤7V时，α最小，这时温度稳定性最好。

5)最大耗散功率PMPM是保证管子不发生热击穿的极限值。(5―5)

3.稳压管应用举例利用稳压管反向击穿时电压基本稳定的特性，可做成稳压电路。最简单的稳压电路如图5.20(a)所示。图中，Ui和Uo分别是输入和输出电压，R是限流电阻，RL是负载电阻，Uo=Ui-IRR=UZ。下面通过两道例题来说明，只要稳压管是工作在击穿区，当负载RL变化，或信号源Ui有变化时，稳压管都能起到稳压的作用，使输出Uo=UZ不变。这就是稳压管的主要用途。图5.20稳压管稳压电路a.Ui不稳定

Ui↑→UO↑→UZ↑

→IZ↑→IR↑→IRR↑

UO↓b.RL改变

RL↓

→UO↓

→UZ↓→

IRR↓→IZ↓→IR↓UO↑问题：不加R可以吗？稳压条件是什么？电阻R的作用一是起限流作用，以保护稳压管；其次是当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。Uo=Ui-IRR=UZ例3在图5.20(a)所示的电路中，分别求RL等于30kΩ、4kΩ和3kΩ时，流过稳压管的电流IZ的值。解：①当RL=30kΩ时：因为VD两端的电压足以引起VD击穿(VD临界击穿时的RL值，见本例③的解)，故VD近似为一个30V的电压源。见图5.20(b)中的C点。②当RL=4kΩ时：

VD仍工作在击穿区，仍可将其近似为30V的电压源。见图5.20(b)中的a点。由图(b)看出，只要当VD工作在击穿区时，负载虽然有变化，使VD的工作点从C点移到a点，ΔIZ变化很大，但ΔUZ却变化很小，Uo=UZ近似不变。③当RL=3kΩ时：这时，VD工作在击穿的临界状态，如图5.20(b)所示。由此可求出，临界击穿时例4在图5.20(a)所示的电路中，当负载RL开路(RL=∞)时，求UI从40V变化到60V时，流过稳压管的电流IZ的值。解：因为Ui=40V~60V，均超过了VD的反向击穿电压，所以VD工作在击穿区，这时VD可近似为30V的电压源。又因为RL开路，所以IZ=IR。

当Ui=40V时：见图5.20(b)中的b点。见图5.20(b)中的d点。所以，5mA＜IZ＜15mA。由图(b)看出，只要VD工作在击穿区，当输入信号Ui发生变化，使VD的工作点从b点移到d点时，虽然ΔIZ变化很大，但ΔUZ变化很小，Uo=UZ近似不变。当Ui=60V时：补充：二极管与门和或门电路

1.电路2.工作原理A、B为输入信号（+3V或0V）Y为输出信号VCC＝+10V电路输入与输出电压的关系ABＹ0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V一、二极管与门用逻辑1表示高电平（此例为≥+3V）用逻辑0表示低电平（此例为≤0.7V）ABY0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7V3.逻辑赋值并规定高低电平4.真值表ABY000010100111二极管与门的真值表A、B全1，Y才为1。可见实现了与逻辑5.逻辑符号6.工作波形(又一种表示逻辑功能的方法）7.逻辑表达式Y＝AB二极管与门（a）电路（b）逻辑符号（c）工作波形1.电路2.工作原理电路输入与输出电压的关系ABF0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3VA、B为输入信号（+3V或0V）F为输出信号二、二极管或门4.真值表ABF0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3V可见实现了或逻辑3.逻辑赋值并规定高低电平用逻辑1表示高电平（此例为≥+2.3V）用逻辑0表示低电平（此例为≤0V）ABF000011101111A、B有1，F就1。二极管或门的真值表

二极管或门（a）电路（b）逻辑符号（c）工作波形5.逻辑符号6.工作波形7.逻辑表达式F＝A+B5.3半导体三极管半导体三极管又称双极型晶体管，简称BJT。BJT的种类很多，按频率分，有高频管、低频管；按功率分，有大、中、小功率管；按半导体材料分，有SI管、Ge管；按结构分，有NPN型和PNP型等。目前生产的Si管多数为NPN型，Ge管多数为PNP型。常见的几种BJT的外形如图5.21所示。图5.21几种BJT的外形1.结构简介不管是NPN型还是PNP型管子，它们的基本原理都相同，都有三个电极(发射极e、基极b、集电极C)和两个PN结(发射结(e结)、集电结(C结))。5.3.1BJT的放大原理和电流关系双极型半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类型:NPN型和PNP型。e-b间的PN结称为发射结(Je)

c-b间的PN结称为集电结(Jc)中间部分称为基区，连上电极称为基极，用B或b表示（Base）；一侧称为发射区，电极称为发射极，用E或e表示（Emitter）；另一侧称为集电区和集电极，用C或c表示（Collector）。双极型三极管的符号中，发射极的箭头代表发射极电流的实际方向。从外表上看两个N区,(或两个P区)是对称的，实际上发射区的掺杂浓度大，集电区掺杂浓度低，且集电结面积大。基区要制造得很薄，其厚度一般在几个微米至几十个微米。因为放大器一般是四端网络，而BJT只有三个电极，所以组成放大电路时，势必要有一个电极作为输入与输出信号的公共端。根据所选择的公共端电极的不同，BJT有共发射极、共基极和共集电极三种不同的连接方式(指对交流信号而言)，如图5.23所示。2.BJT的三种连接方式图5.23BJT的三种连接方式(a)共基极电路；(b)共发射极电路；(C)共集电极电路3.放大原理和电流关系双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。

若在放大工作状态：发射结加正向电压，集电结加反向电压，如图所示。现以

NPN型三极管的放大状态为例，来说明三极管内部的电流关系。NPNRCRbVCCVBB+_IBICIEVo

在发射结正偏，集电结反偏条件下，三极管中载流子的运动：(1)发射区向基区注入电子：在VBB作用下，发射区向基区注入电子形成IEN，基区空穴向发射区扩散形成IEP。IEN>>IEP方向相同VBBVCC(2)电子在基区复合和扩散由发射区注入基区的电子继续向集电结扩散，扩散过程中少部分电子与基区空穴复合形成电流IBN。由于基区薄且浓度低，所以IBN较小。(3)集电结收集电子由于集电结反偏，所以基区中扩散到集电结边缘的电子在电场作用下漂移过集电结，到达集电区，形成电流ICN。VBBVCC(4)集电极的反向电流集电结收集到的电子包括两部分： 发射区扩散到基区的电子——ICN

基区的少数载流子——ICBOVBBVCC

IE=IEN+IEP

且有IEN>>IEP

IEN=ICN+IBN

且有IEN>>IBN

，ICN>>IBN

IC=ICN+ICBO

IB=IEP+IBN－ICBOIE=IC+IBVBBVCC晶体管一旦制成，从e区发射的电子到达C区的比例也就定了，此比例称为电流放大系数。通常将IC与IB的比值定义为共射直流电流放大系数

，将变化量ΔIC与ΔIB的比值定义为共射交流电流放大系数β。即一般情况下，≈β，故可得：IE=IB+IC=IB+βIB=(1+β)IB一般情况下，，则同理，把IC与IE的比值定义为共基极直流电流放大系数；把变量ΔIC与ΔIB的比值定义为共基极交流电流放大系数α。即的值小于1,但接近1，一般为0.98~0.999。??由于α与β是同一管子不同电极间的关系，二者之间必存在一定的转换关系：所以因为e结加正向电压，所以由PN结的正向特性可知，BJT的b、e极之间只要有较小的变化量ΔUBE，就可产生较大的ΔIB，通过BJT的电流放大，又可引起更大的ΔIC，而ΔIC流过集电极负载电阻Rc后，在其两端产生的电压ΔUCE(对直流电源UCC而言，其变化量为零)，将会比ΔUBE大很多倍，这样，BJT的电流放大就被转换为电压放大的形式了。表示即输入回路输出回路(1)无交流信号

UBB接输入回路,使发射结正偏

UCC接输出回路,使集电结反偏在这种偏置下产生IE、IC、IB.IC=βIB,这是对直流电流的放大作用.三极管的电流放大作用UBBUCCRCRBIC=βIBIE=IC+IBIB

如图所示称为三极管的共发射极放大电路。因为这个电路中包含由三极管的基极b与发射极e构成的输入回路和由集电极c与发射极e构成的输出回路，三极管的发射极作为输入和输出回路的公共端，所以称为共发射极放大电路。三极管的共发射极放大电路(2)加入交流信号后A.ΔIc是ΔIB的β倍,三极管对ΔIB有放大作用,β越大,控制能力越强,所以三极管是一个有电流放大的电流控制元件.B.ΔIc在RC上产生的输出电压ΔUo,而ΔUo比ΔUi大约大几十倍,可以得到电压放大三极管的电流放大作用UBBUCCRCRB 例5在图示的电路中，如果ΔUBE=15mV,ΔIB=20μA,β=50，Rc=1kΩ，求ΔIC和Au。解：

BJT各电极电压与电流之间的关系曲线，称为伏安特性曲线。它是BJT内部载流子运动的外部表现。由于三极管有三个电极，所以它的伏安特性就不像二极管那样简单。工程上最常用的是BJT的输入和输出特性曲线。图5.25为NPN型管共发射极电路的测试电路。5.3.2BJT的特性曲线图5.25BJT的共发射极特性曲线测试电路若以输出电压uCE为参变量，则输入电压UBE和输入电流iB的函数式可表示为常数测试时，在图5.25的电路中，先固定uCE为某一常数，例如，令uCE=0V，测得一组uBE与iB的数据，画出一条曲线；再固定uCE为另一常数，又测得一组uBE与iB的数据，画出另一条曲线,……如图所示。1.共发射极输入特性输入回路输出回路(1)当UCE=常数

时，UBE

和iB之间的关系曲线，用函数关系式表示为:(1)UBE

和iB之间的关系曲线(2)用UCE=1V的输入特性曲线来代表UCE＞1V所有输入特性曲线(3)输入特性的死区电压：硅管约为0.5V；锗管约为0.1V。发射结正偏导通后：硅管UBE=0.7V；锗管UBE=0.3V1006080400.2UCE1VIB(A)UBE(V)204060800.40.8工作压降：硅管UBE0.6~0.7V,锗管UBE0.2~0.3V。UCE=0VUCE=0.5V

死区电压，硅管0.5V，锗管0.2V。输入回路输出回路(1)UCE=0时：b、e间加正向电压，JC和JE都正偏，JC没有吸引电子的能力。所以其特性相当于两个二极管并联PN结的特性。

UCE=0V：两个PN结并联(2)UCE>1V时，b、e间加正向电压，这时JE正偏，JC反偏。发射区注入到基区的载流子绝大部分被JC收集，只有小部分与基区多子形成电流IB。所以在相同的UBE下，IB要比UCE=0V时小。

UCE>1V：

IB比UCE=0V时小(3)UCE介于0~1V之间时，JC反偏不够，吸引电子的能力不够强。随着UCE的增加，吸引电子的能力逐渐增强，iB逐渐减小，曲线向右移动。

0<UCE<1V:UCEIB右移是由于此时集电结处于反向偏置,发射区注入到基区的电子大部分扩散到集电区,基区复合减少,因而相同的UBE条件下IB将降低;UCE继续增大时,曲线应该继续右移。但UCE大到一定值后,UBE不变,集电结的反向电压已将注入到基区的电子基本上收集到集电极,再增加UCE,IB基本不变,故曲线重合。为什么曲线右移？若以输入电流iB为参变量，则输出电压uCE和输出电流iC的函数式可表示为常数2.共发射极输出特性

(1)是研究当iB=常数

时，UCE和iC之间的关系曲线，用函数表示为:输入回路输出回路(2)输出特性曲线,当UCE较小时起始部份很陡，当UCE略有增加，iC

增加很快，当UCE＞1V

以后，再增加UCE、iC

增加不明显。(3)如改变IB则得到另一条输出特性曲线。输入回路输出回路（a）输入特性曲线;（b）输出特性曲线3、把输出特性曲线划分成三个区510152012340饱和区截止区放大区击穿区(3)饱和区区域：uCE

＜0.7v

以左部分条件：发射结正偏，集电结正偏。uBE>0,uBC>0

特点：失去放大能力，即iC＝βiB不成立,即iB不能控制iC

的变化。(1)截止区：区域：iB≤0

输出特性曲线以下的区域为截止区条件：发射结、集电结均反偏uBE<0,uBC<0

。特点：iB=0时，iC

≈iE=ICEO=0，三极管CE间为开路。(2)放大区区域：iB＝0以上多条的输出特性曲线。条件：发射结正偏，uBE>0,集电结反偏，uBC<0

特点：(A)有放大特性：iC＝βiB(B)有恒流特性：iC与uCE无关。ICEO输入回路输出回路由上节知道，BJT有三个工作区域。下面再结合图5.25的共发射极电路，具体讨论如下。

1.截止区

E结、C结均为反偏，BJT无放大作用。这时

IB≈0;IC≈0

UCE=UCC-ICRC≈UCC5.3.3BJT的三个工作区域

2.放大区

E结正偏、C结反偏(对于NPN型管，UC＞UB、UB＞UE。对于PNP型管，UC＜UB、UB＜UE)，BJT有放大作用。这时:IB＞0;IC=βIB

UCE=UCC-ICRc输出特性有一定倾斜。这表明集电极和发射极之间电压UCE对集电极电流有一定的影响。当UCE增大时,UCB也要增大,这样集电结势垒区就要变宽,造成基区宽度变窄,我们称这一现象为基区宽度调制效应(简称基调效应)或厄立(Early)效应。另一方面在保持IB一定的前提下,UCE增加也会使UBE稍稍增加,使发射极电流IE增大,IC势必增大,故曲线向上倾斜。

3.饱和区

E结、C结均为正偏，UCE=UCES很小。UCE的减小使C结收集电子的能力减弱，也即e区发射有余，而C极收集不足，以致IC几乎不再随IB的增大而增大，BJT失去放大作用。因为UCES最小只能接近于零，所以由可求出集电极饱和电流为①当IB固定时,UCE从零逐渐增加,IC就急剧上升,说明UCE对IC有强烈的控制作用。②当UCE固定时,IB增大,IC增加不多,出现“饱和”现象。继续增大I