第1章 常用半导体器件1

第1章常用半导体器件

补充:

半导体的基础知识1.1二极管1.2晶体管1.3场效应晶体管补充：半导体的基础知识

物体根据导电能力的强弱可分为导体、半导体和绝缘体三大类。凡容易导电的物质（如金、银、铜、铝、铁等金属物质）称为导体；不容易导电的物质（如玻璃、橡胶、塑料、陶瓷等）称为绝缘体；导电能力介于导体和绝缘体之间的物质（如硅、锗、硒等）称为半导体。

半导体之所以得到广泛的应用，是因为它具有热敏性、光敏性、掺杂性等特殊性能。

1.热敏性所谓热敏性就是半导体的导电能力随着温度的升高而迅速变化。

半导体的电阻率对温度的变化十分敏感。例如纯净的锗从20℃升高到30℃时，它的电阻率几乎减小为原来的1/2。

2.光敏性半导体的导电能力随光照的变化有显著改变的特性叫做光敏性。

一种硫化镉薄膜，在暗处其电阻为几十兆欧姆，受光照后，电阻可以下降到几十千欧姆，只有原来的1%。自动控制中用的光电二极管和光敏电阻，就是利用光敏特性制成的。而金属导体在阳光下或在暗处，其电阻率一般没有什么变化。

3.杂敏性所谓杂敏性就是半导体的导电能力因掺入适量杂质而发生很大的变化。

在半导体硅中，只要掺入亿分之一的硼，电阻率就会下降到原来的几万分之一。利用这一特性，可以制造出不同性能、不同用途的半导体器件。而金属导体即使掺入千分之一的杂质，对其电阻率也几乎没有什么影响。半导体之所以具有上述特性，根本原因在于其特殊的原子结构和导电机理。

一、本征半导体

本征半导体是一种纯净的半导体晶体。常用的半导体材料是单晶硅（Si）和单晶锗（Ge）。半导体硅和锗都是4价元素，其原子结构如图1.1(a),(b)所示。

图1.1半导体的原子结构示意图

（a）硅原子；（b）锗原子；（c）简化模型本征半导体晶体结构示意图如图1.2所示。各原子间整齐而有规则地排列着，使每个原子的4个价电子不仅受所属原子核的吸引，而且还受相邻4个原子核的吸引，每一个价电子都为相邻原子核所共用，形成了稳定的共价键结构。每个原子核最外层等效有8个价电子，由于价电子不易挣脱原子核束缚而成为自由电子，因此，本征半导体导电能力较差。图1.2单晶硅的共价键结构但是，如果能从外界获得一定的能量（如光照、温升等），有些价电子就会挣脱共价键的束缚而成为自由电子，在共价键中留下一个空位，称为“空穴”。空穴的出现使相邻原子的价电子离开它所在的共价键来填补这个空穴，同时，这个共价键又产生了一个新的空穴。这个空穴也会被相邻的价电子填补而产生新的空穴。这种电子填补空穴的运动相当于带正电荷的空穴在运动，并把空穴看成一种带正电荷的载流子。

空穴越多，半导体的载流子数目就越多，因此形成的电流就越大。在本征半导体中，空穴与电子是成对出现的，称为电子—空穴对。其自由电子和空穴数目总是相等的。

本征半导体在温度升高时产生电子—空穴对的现象称为本征激发。温度越高，产生的电子—空穴对数目就越多，这就是半导体的热敏性。在半导体中存在着自由电子和空穴两种载流子，而导体中只有自由电子这一种载流子，这是半导体与导体的不同之处。

二、杂质半导体在本征半导体中掺入微量的杂质元素，就会使半导体的导电性能发生显著改变。根据掺入杂质元素的性质不同，杂质半导体可分为P型半导体和N型半导体两大类。

1.P型半导体

P型半导体是在本征半导体硅（或锗）中掺入微量的3价元素（如硼、铟等）而形成的。图1.3P型半导体的共价键结构

因杂质原子只有3个价电子，它与周围硅原子组成共价键时，缺少1个电子，因此在晶体中便产生一个空穴，当相邻共价键上的电子受热激发获得能量时，就有可能填补这个空穴，使硼原子成为不能移动的负离子，而原来硅原子的共价键因缺少了一个电子，便形成了空穴，使得整个半导体仍呈中性，如图1.3所示。在P型半导体中，原来的晶体仍会产生电子—空穴对，由于杂质的掺入，使得空穴数目远大于自由电子数目，成为多数载流子(简称多子)，而自由电子则为少数载流子(简称少子)。因而P型半导体以空穴导电为主。

2.N型半导体

N型半导体是在本征半导体硅中掺入微量的5价元素（如磷、砷、镓等）而形成的，杂质原子有5个价电子与周围硅原子结合成共价键时，多出1个价电子，这个多余的价电子易成为自由电子，如图1.4所示。

综上所述，在掺入杂质后，载流子的数目都有相当程度的增加。因而对半导体掺杂是改变半导体导电性能的有效方法。图1.4N型半导体的共价键结构

PN结及其单向导电性

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，如下图所示。多子扩散示意图

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。PN结的形成

空间电荷区出现后，因为正负电荷的作用，将产生一个从N区指向P区的结内电场。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。

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。

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，此时结电场被削弱，形成较大的正向电流，称为正偏导通。如图所示。

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，此时增强了结电场的作用，形成的反向电流极小，如图所示。

PN结的单向导电性：PN结外加正向电压，PN结的电阻很小，正向电流大，PN结导通；外加反向电压时，PN结的电阻很大，反向电流很小，PN结截止。

半导体器件是电子电路的核心元件，常用的半导体器件主要有二极管、晶体管和场效应管等。了解它们的内部结构，掌握它们的外部特性、主要参数指标以及正确的使用方法，是学习电子技术和分析电子电路的重要基础。

1.1二极管知识点

(1)二极管的基本特性、主要参数以及基本应用。

(2)稳压二极管、发光二极管和光电二极管的特性及应用。技能点

(1)掌握二极管、稳压管的测试及选用方法。

(2)掌握发光二极管、光电二极管的测试方法。第1章常用半导体器件返回

1.1.1二极管简介

1、二极管的结构、符号、外形和类型

二极管是由一个PN结加上电极引线封装而成。由P区引出的电极称为阳极或正极，由N区引出的电极称为阴极或负极。二极管的结构、符号如图1-1所示。图1-1二极管的结构及符号

常见的二极管外形如图1-2a所示。除了在外壳上用二极管的符号来标识正、负电极外，有的二极管用色环（或色点）来标识二极管的负极，大功率螺拴式二极管带螺纹的一端则是负极。

a)常见外形b)点接触型c)面接触型图1-2二极管的外形和类型

其中：点接触型频率特性好，适用于高频工作，面接触型能通过较大的电流，适用于整流电路中。

2、二极管导电特性的演示

在图a中，电源的正极连接到二极管的正极，使二极管的正极电位高于负极电位（这种电压偏置称为正向偏置），指示灯亮，表明电路中通过较大的正向电流，二极管这种状态称为导通；在图b中，将二极管的极性对调，电源的正极连接到二极管的负极，使二极管的正极电位低于负极电位（这种电压偏置称为反向偏置），此时指示灯灭，表明电路中无电流通过，二极管这种状态称为截止。a)导通状态b)截止状态图1-3二极管导电特性的演示

由此可见：

二极管的基本特性是单向导电性：正向偏置时导通，反向偏置时截止。二极管符号的箭头代表了正向电流的方向，外加电压的方向与箭头方向一致时二极管导通，反之则截止。二极管的核心是一个PN结，其单向导电性是由PN结的特性决定的。

1.1.2二极管的特性和主要参数

1、二极管的特性

二极管的伏安特性是指二极管两端电压和流过二极管电流之间的关系。图1-4二极管伏安特性曲线

1）正向特性

二极管正极接高电位，负极接低电位，二极管为正向偏置（正偏）。二极管的正偏时存在死区，相应的电压被称为死区电压。死区电压与环境温度有关，常温下硅管的死区电压约为0.5V，锗管的约为0.1V。

当正向电压超过死区电压后，二极管进入导通状态，正向电流迅速增大，二极管两端的电压的变化很小，正向导通电压近似为一个稳定值，在工程估算中，通常取硅管的正向导通电压为0.7V，锗管的为0.3V。

2）反向特性二极管正极接低电位，负极接高电位，二极管为反向偏置（反偏）。二极管反偏时存在一个很微弱的反向电流，其基本不随反向电压的增大而变化，这个电流称为反向饱和电流IR。反向电流（又称为漏电流）越小表明二极管的单向导电性越好。如图所示，硅管的反向特性优于锗管。反向电压增大到某一值时，反向电流突然增大，这种现象称为反向击穿，此时对应的电压称为反向击穿电压，用UBR表示，此时，二极管失去了单向导电性，如果没有适当的限流措施，二极管将会过流损坏。普通二极管不允许工作在反向击穿状态。可见，二极管正偏导通，具有非线性特征；反偏截止，通过的反向电流极小可以忽略。

2、二极管的主要参数

最大整流电流IFM

是指二极管长时间使用时，允许通过的最大正向平均电流。正常使用时正向电流必须小于此值。

因为电流通过ＰＮ结时要引起管子发热。电流太大，发热量超过限度，就会使ＰＮ结烧坏。最高反向工作电压URM

是指允许加在二极管两端的最高反向电压（峰值）。一般元器件手册上给出的URM通常为击穿电压UBR的一半。

击穿时，反向电流剧增，使二极管的单向导电性被破坏，甚至会因过热而烧坏。

一般手册上给出的最高反向工作电压URM约为击穿电压UBR的一半，以确保管子安全工作。反向饱和电流IR

是指二极管未被击穿时的反向电流。

该电流越小，管子的单向导电性能就越好。由于温度升高，反向电流会急剧增加，因而在使用二极管时要注意环境温度的影响。二极管的参数是正确使用二极管的依据，一般半导体器件手册中都给出不同型号管子的参数。在使用时，应特别注意不要超过最大整流电流和最高反向工作电压，否则管子容易损坏。

1.1.3二极管的测试及应用

1、用指针型万用表测试二极管

指针型万用表的红表笔是连接到万用表内置电池的负极、黑表笔连接到电池的正极。两次测得的阻值应相差极大，如下图所示。a)正向导通b)反向截止图1-5指针型万用表测试二极管若两次测得的阻值均很小或为0，表明管子内部已经短路；若两次测得的阻值都极大，则表明管子内部已经断路或烧坏；若测得的反向电阻与正向电阻相差不大，则说明管子的反向漏电过大，失去了单向导电性。

2、二极管的应用

以下介绍应用广泛的整流、检波电路。

1）整流电路

利用二极管的单向导电性可以把大小和方向都变化的正弦交流电变为单向脉动的直流电，这种电路称为整流电路。

根据这个原理，还可以构成整流效果更好的单相全波、单相桥式等整流电路。

（1）在u2的正半周，A端电位高于B端电位，二极管正向偏置导通，通过二极管的正向电流iv从A端经VD、RL到B端形成回路。若忽略二极管的正向压降（VD相当于一个闭合的开关），在RL上得到的正向电压uo=u2，并随输入电压而变化。（2）在u2的负半周，B端电位高于A端电位，二极管反向偏置截止（VD相当于一个断开的开关），电路中无电流通过，输出电压uo=0。二极管承受的反向电压uv=u2，其最大值为输入电压u2的峰值U2.电路b)波形图1-6单相半波整流电路及波形图可见，在输入交流电压的每个周期内，电路都输出一个正向脉动（大小变化）的直流电压，而每个周期内只有半个周期有输出，故称之为半波整流。可以证明，半波整流电路输出的直流电压的平均值为

Uo=0.45U2(1-1)

式中的U2为交流电压u2的有效值。即输出电压是输入的交流电压有效值的0.45倍。

整流二极管一般选用面接触型的硅二极管，它具有工作电流大、反向击穿电压高、允许的工作温度较高等特点。国产的整流二极管的型号有2CZ、2DZ等系列硅管，常见的进口整流二极管有IN4001、IN5401等型号。

整流电路是直流电源的重要组成部分。

（2）检波电路

将调制在高频信号中的低频信号提取出来的电路称为检波电路。

一个典型的检波电路及相关信号波形如图1-7所示，其中的VD为检波二极管，C2为高频滤波电容，R为负载电阻，C3为低频耦合电容。

a

点波形b

点波形c

点波形图1-7检波电路及其相关波形检波电路的输入信号是调制有低频信号的高频调幅波。由于检波二极管的单向导电性，通过二极管后的信号波形只有正半周，由C2、R组成的高频滤波器又将其中的高频信号滤除，所“检出”的低频信号则由C3耦合到下一级低频放大电路再放大。

检波一般是对高频小信号而言，其特点是工作频率高，所处理的信号幅度小，要求检波二极管的频率特性好、正向压降小、效率高，通常采用点接触型的锗二极管。

国产的检波二极管的型号主要有2AP系列锗管，常见的进口检波二极管有IN60等型号。

检波电路广泛应用于音频、视频、图像处理电路以及各种通信设备中。

（3）稳压应用

在需要不高的稳定电压输出时，可以利用几个二极管的正向压降串联来实现。还有一种稳压二极管，可以专门用来实现稳定电压输出。稳压二极管有不同的系列，用以实现不同的稳定电压输出。（4）开关应用

在数字电路中经常将半导体二极管作为开关元件来使用，因为二极管具有单向导电性，可以相当于一个受外加偏置电压控制的无触点开关。

如图所示，为监测发电机组工作的某种仪表的部分电路。其中us是需要定期通过二极管VD加入记忆电路的信号，ui为控制信号。

当控制信号ui=10V时，VD的负极电位被抬高，二极管截止，相当于“开关断开”，us不能通过VD；当ui=0V时，VD正偏导通，us可以通过VD加入记忆电路。此时二极管相当于“开关闭合”情况。这样，二极管VD就在信号ui的控制下，实现了接通或关断us信号的作用。

1.1.4特殊二极管

1、稳压二极管

1）稳压二极管的特性

稳压二极管又称为齐纳二极管，简称稳压管或齐纳管，是一种用于稳压（限压）、工作在反向击穿状态的硅二极管，其用特殊工艺制作，外形与普通二极管相似。a)符号和应用电路b)伏安特性曲线图1-8稳压二极管稳压管工作在反向击穿状态，其反向特性曲线比普通二极管更陡直，因而能在电路中起到稳压作用。

在应用中，除了要保证稳压管要处于反向击穿状态外，还必须与其串联适当的限流电阻。

稳压管的主要参数有稳定电压Uz、稳定电流Iz和最大稳定电流Izmax等。稳压管工作时通过的电流不允许超过其最大稳定电流Izmax。稳压管的检测和普通二极管相同。

2）稳压管典型应用电路

如图所示，UI为输入的直流电压，且UI=（2~3）UZ

，R为限流电阻，稳压管VZ与负载RL并联（该电路又称为并联型稳压电路）。由于稳压管工作在反向击穿状态，显然有：Uo=UI－IRRL=UZ。电网电压、负载变化都可能使Uo产生变化，当稳压电路的输出电压Uo将升高时，则有以下过程：

UI↑（或RL↑）→Uo↑→IZ↑→IR↑→UR↑→Uo↓。当稳压电路的输出电压Uo将下降时，将有以下过程：

UI↓（或RL↓）→Uo↓→IZ↓→IR↓→UR↓→Uo↑。

可见，不管是何种原因使输出电压Uo发生微小的变化，都会引起稳压管电流IZ的很大变化，通过限流电阻R的电压调整作用，使输出电压Uo基本不变，实现稳压功能。3）应用稳压管应注意的问题

①

稳压管稳压时，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。

②

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。

2、发光二极管

发光二极管（LED）简称发光管，是一种直接把电能转换成光能的发光器件，正向导通时能发出一定波长（颜色）的光，广泛应用于各种显示、指示电路。其核心是一个由半导体化合物制成的PN结.

使用时必须正向偏置，同时要串接适当的限流电阻，避免工作电流过大导致管子损坏。图1-9发光二极管的外形及符号

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1.7V～2.4V。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2mA～25mA的范围。图1-9发光二极管的外形及符号

检测发光二极管时，要求万用表的内置电池为3V以上，一般选择R×10K档，合格管子的正向电阻在20KΩ左右，反向电阻无穷大。灵敏度高的管子，在测正向电阻时可看到管芯发光。

3、光敏二极管

光敏二极管也称光电二极管，是一种常用的光电转换器件，广泛应用在遥控、测光及光电池等方面。

光电二极管也是由PN结构成，工作在反向偏置状态。它的管壳上有一个透镜封闭的窗口，入射光通过透镜照射在PN结上，反向电流随光照强度的增加而增大，实现将光信号转换为电信号的功能。光电二极管的结构及符号如图1-10所示。

图1-10光电二极管的结构及符号

检测光电二极管时，首先封闭光电二极管的窗口（遮光），用测试普通二极管的方法判断管子的正、负极，其正向电阻略大于普通二极管，反向电阻（暗电阻）无穷大；当受到光线照射时，反向电阻随光强增大而显著变小，正向电阻与光照基本无关。若正、反向电阻都很小或都很大，则表明管子已经击穿或内部断路。

思考题

(1)硅二极管与锗二极管有何区别？

(2)如何判定二极管的极性和质量？

(3)正常工作时的稳压管、发光管、光电管应该如何偏置电压（正偏或反偏）？

(4)如果将图1-6所示电路中的二极管极性对调，输出电压有何变化？

(5)将图1.8a）中的稳压管极性对调，电路能稳压吗？1.2晶体管知识点

(1)晶体管的基本特性、工作状态和主要参数。

(2)晶体管三种工作状态的偏置条件及判断。技能点

(1)掌握晶体管的测试及选用方法。

(2)熟练判断晶体管的工作状态。返回

1.2.1晶体管简介

1.分类

（1）按材料分：硅管和锗管；

（2）按工作频率分：高频管、低频管；

（3）按功率分：小、中、大功率管；

（4）按工作状态分：放大管和开关管；（5）按结构分：NPN、PNP型。

2.内部结构

NPN和PNP两种类型晶体管的管芯均由三层半导体构成，可分为三个区：集电区、基区和发射区；两个结：集电结、发射结；三个电极：集电极c、基极b和发射极e。a)NPN型b)PNP型图1-12晶体管的内部结构及符号晶体管符号中的箭头用于指示晶体管正向电流的方向，显然，两种类型晶体管的正向电流方向截然不同。

晶体管结构的工艺特点是：

发射区掺杂浓度很高;

基区很薄且掺杂浓度低;

集电结的面积远大于发射结的面积。这是晶体管具有放大作用的内部条件，也是它的三个电极不能混淆使用的原因。一些常见晶体管的外形如图1-13所示。

a)金属封装小功率管b)塑封管c)金属封装大功率管图1-13常见的晶体管外形

1.2.2晶体管的电流放大作用

放大条件:

①内部条件:由晶体管的结构决定；

②外部条件：发射结正偏、集电结反偏，图1-14晶体管各极电流关系测试电路

调节可变电阻RP，由各个电流表可测得相应的IB、IC、IE，实测的数据如表1-1所示。表1-1实验测试数据

IB/mA00.020.040.060.080.10IC/mA<0.0010.701.502.303.103.95IE/mA<0.0010.721.542.363.184.05

分析实验数据，可以看出：（1）三个电流符合基尔霍夫电流定律，即

IE=IB＋IC

（1-2）基极电流IB很小，一般可忽略IB不计，因此有IE

≈

IC。（2）IC与IB的的比值近似为一个常数，即

β=IC/IB→直流电流放大系数

基极电流IB的微小变化能引起集电极电流Ic较大的变化，即→交流电流放大系数

β≈β。为了表示方便，在实际应用中一般不加以区分，统称为电流放大系数β。由此可得出

IC≈βIB

（1-5）

IE=（1＋β）IB

（1-6）（3）结论：

1）工作在放大状态的晶体管具有电流放大作用，IC是IB的β倍。

β反映了晶体管的电流放大能力。

2）IB的微小变化能引起IC的较大变化，通过IB来控制IC，可实现小电流（小信号）控制大电流（大信号）的目的。所以，晶体管是一种电流控制型器件。

注意：晶体管不能产生电流，电路中的电流是由直流电源提供。

1.2.3晶体管的特性曲线及工作状态

晶体管的特性曲线是指各电极间电压和电流之间的关系曲线，通过对特性曲线的分析，能更深刻地理解和掌握晶体管的不同工作状态及其对偏置电压的要求，为晶体管的正确使用打下基础。a)输入特性b)输出特性图1-15晶体管的特性曲线

1、输入特性曲线

指当集电极与发射极之间电压uCE为常数时，输入回路中的基极电流iB与基-射电压uBE之间的关系曲线，如图1-15a所示。它类似二极管正向特性曲线：硅管死区电压约为0.5V（锗管的约为0.1V）；发射结正常导通时，常温下硅管的导通电压uBE约为0.7V（锗管的uBE约为0.3V）；且当uCE＞1V后，输入曲线基本与uCE无关。

输入特性图1-15晶体管的特性曲线

2、输出特性曲线

指当iB为常数时，输出回路中的iC与uCE之间的关系曲线，由不同的iB可得出不同的曲线，故晶体管的输出特性是一组曲线，如图1-15b所示。通常将输出特性曲线划分成三个区域（即晶体管的三种工作状态）。

（1）放大区输出曲线近于水平的区域为放大区，也称线性区。此时晶体管的发射结正偏，集电结反偏。晶体管工作在放大状态，具有恒流特性：iC=βiB，iC仅受iB控制，与uCE基本无关。偏置：NPN型UC＞UB＞UE（集电极电位最高、发射极电位最低）；PNP型UC＜UB＜UE（发射极电位最高、集电极电位最低）

（2）饱和区

uCE＜uBE时的区域称为饱和区。此时的发射结和集电结均为正偏。晶体管进入饱和状态后，iB失去了对iC正常的控制作用，iC≠βiB。此时对应的uCE值称为饱和压降，用uCES表示。硅管的uCES约为0.3V，锗管的约为0.1V，一般都可认为uCES≈0。此时晶体管的c-e之间相当于短路，等效于一个开关闭合。偏置：NPN型UC＜UB、UB＞UE（基极电位最高）；PNP型UC＞UB、UB＜UE（基极电位最低）（3）截止区

iB

=0以下的区域称为截止区。此时的发射结反偏，集电结反偏。晶体管进入截止状态，iB

=0，

iC

=ICEO≈0，其中的ICEO称为穿透电流（一般可忽略）。此时晶体管的c-e之间相当于开路，等效于一个开关断开。为了使截止可靠，通常总使得发射结处于反偏。偏置：NPN型：UC＞UB、UB＜UE（基极电位最低）；PNP型：UC＜UB、UB＞UE（基极电位最高）设置不同的偏置电压，晶体管可以工作在放大状态，实现电流放大；还可以进入饱和、截止状态，相当于一个可控的无触点开关，常在数字电路中用做开关元件。

1.2.4晶体管的主要参数

电流放大系数β

表征晶体管电流放大能力的参数。

β值太小时电流放大能力差；

β值太大则稳定性差，选择晶体管时需折中考虑，β值会随温度的升高而增大。

穿透电流ICEO

基极开路时，集-射极之间的电流。随温度上升而剧增，是影响晶体管温度稳定性的主要因素，ICEO越小越好。硅管的ICEO比锗管的小得多。

集电极最大允许电流ICM

晶体管正常工作时所允许的最大工作电流。在实际使用中，集电极的工作电流iC必须满足iC＜ICM。

集电极一发射极间的击穿电压U(BR)CEO

当基极开路时，集电极与发射极之间的反向击穿电压。使用时必须满足uCE

＜U(BR)CEO。

集电极最大耗散功率PCM

晶体管正常工作时最大允许消耗的功率。晶体管工作时，在管子消耗的功率为

PC=ICUCE。正常工作时，必须保证PC＜PCM。

1.2.5晶体管的测试

1、晶体管的初步测试

1）晶体管内部的结构相当于两个PN结的串联组合（如图1-16所示），只要其中有一个PN结损坏则不能使用。利用测试二极管的方法可以判断其好坏。

2）测试晶体管c-e之间的电阻RCE可初步判断穿透电流ICEO，合格管子的RCE应近似为无穷大，若较小则表明ICEO过大，质量较差，一般不能再使用了。

3）根据发射结正向电阻的大小，可以判断管子的材料是硅或锗（与二极管的判断类似）。

a)NPN型

b)PNP型

图1-16晶体管内部的等效结构

2、判断晶体管的管脚（1）根据外形判断晶体管的管脚中小功率晶体管

b)大功率晶体管图1-17晶体管管脚排列（2）用万用表判断晶体管的管脚和类型

1）判断基极和类型

2）判断集电极和发射极思考题：

(1)能否将晶体管的发射极与集电极互换使用？为什么？

(2)在实际应用中，硅晶体管比锗管应用更为广泛，为什么？

(3)怎样用万用表判断晶体管的管脚和类型？

(4)试根据晶体管各个电极的电位，判断图1-18各晶体管的工作状态（放大、饱和或截止）。

1.3场效应晶体管知识点

(1)场效应晶体管的结构和基本原理。

(2)场效应晶体管的性能特点。技能点掌握场效应晶体管的简单测试方法。

返回场效应晶体管（简称场效应管）利用输入电压（电场效应）来控制输出电流，输入电阻可高达109~1014Ω，是一种电压控制型器件。它具有噪声低、功耗小、热稳定性好和便于集成化等优点，在电子电路中得到了广泛的应用。场效应管有结型场效应管和绝缘栅型场效应管；根据导电沟道又可分为N沟道、P沟道两种类型。绝缘栅型场效应管可分为增强型和耗尽型两大类。本节简单介绍增强型绝缘栅场效应管。增强型：UGS=0时，漏源极之间无导电沟道；即使在漏源极之间加上电压（一定范围内），也没有漏极电流。耗尽型：在UGS=0时，漏源极之间存在导电沟道。

导电沟道：载流子通过漏源两极的路径。

1.3.1绝缘栅型场效应管的结构

绝缘栅型场效应管（MOSFET）由金属、氧化物、半导体组成，简称MOS管，栅极和其它电极及导电沟道是绝缘的。由于导电沟道有N沟道和P沟道之分，故增强型场效应管又分为NMOS和PMOS两类，它们的符号分别如图1-19b、c所示，区别在于衬底箭头的指向不同。NMOS管结构

b)NMOS管符号

c)PMOS管符号图1-19增强型MOS管1.3.2场效应管的原理和特性

1、工作原理

如图1-20所示，在栅、源之间加正向电压uGS，漏、源之间加正向电压uDS。

MOS管的衬底和源极是连在一起的。

当uGS=0时，d、s两极间为两个反向串联的PN结，不存在导电沟道，∴在d-s间加上电压也不会有漏电流。故漏极电流iD=0。图1-20NMOS管工作原理

当uGS＞0时，产生一个由栅极指向衬底的电场，P型衬底中的电子被电场力吸引而到达表层，形成N型导电沟道。形成导电沟道所需的最小uGS称为开启电压，用UGS(th)表示。图1-20NMOS管工作原理

导电沟道形成后，正向电压uDS产生漏极电流iD。此时，改变uGS可以改变沟道的宽度（即改变沟道电阻的大小），因而有效地控制漏极电流iD。这就是MOS管栅极电压uGS的控制作用。由于N型导电沟道里只有多数载流子（自由电子）参与导电，故场效应管又称为单极型器件。

2．特性曲线

（1）转移特性曲线在uDS一定时，输入电压uGS对输出电流iD的控制特性曲线。转移特性曲线反映了uGS对iD的控制作用，说明场效应管是一种电压控制型器件。转移特性图1-21增强型NMOS特性曲线（2）输出特性曲线指在uGS一定时，漏极电流iD与漏一源电压uDS之间的关系曲线。