第五章半导体二极管和三极管

2023/3/3电工电子技术基础第五章

半导体二极管和三极管

主要内容：半导体基础学问二极管及其应用三极管及其应用

2023/3/3电工电子技术基础5-1半导体基础学问GeSi一、半导体导电特性导电介于导体与绝缘体间，如硅、锗、硒及大多数金属氧化物和硫化物如钴、锰、镍导电性受温度影响大作热敏电阻镉、铅的硫化物与碘化物受光照影响大作光敏电阻1、本征半导体硅与锗原子结构本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体2023/3/3电工电子技术基础硅和锗的共价键结构共价键共用电子对SiSiSiSi2023/3/3电工电子技术基础+4+4+4+4自由电子空穴束缚电子本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电实力很弱。2023/3/3电工电子技术基础

2、杂质半导体SiSiB-SiSiSiP+SiP型N型硅或锗中掺棚等三价元素硅或棚中掺磷等五价元素2023/3/3电工电子技术基础多子少子多子少子3、PN结2023/3/3电工电子技术基础正向偏置2023/3/3电工电子技术基础反向偏置2023/3/3电工电子技术基础5-2二极管及其应用一、二极管1、基本结构将PN结加相应电极引线和管壳，为半导体二极管，分点接触型：（锗管）PN结小，通电电流小，作开关元件面接触型：（硅管）PN结大，通电电流大，用于整流引线外壳线触丝线基片PN结点接触型面接触型2023/3/3电工电子技术基础二极管符号：PNVD2、伏安特性UI死区电压硅管0.6V,锗管0.2V。导通压降:硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。反向击穿电压UBR2023/3/3电工电子技术基础3、主要参数（1）最大平均整流电流IF指二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流一般几十至几百毫安（2）最高反向工作电压URM确保二极管不被反向击穿的一个参数。一般为几十至几百伏（3）极间电容CP指二极管两极之间电容的总称。一般在数皮法以下（4）最高工作频率fM极间电容频率效应不能忽视时的工作频率2023/3/3电工电子技术基础例1：如图所示，求VY，设二极管的正向压降0.3V∵VA＞VB∴VDA先导通VY=2.7V当VDA导通后VDB上是反向电压截止∴VDA起钳位作用，Y端电位钳在+2.7VVDB起隔离作用，将输入B与输出Y隔离2023/3/3电工电子技术基础二、特殊二极管1、稳压管符号VZUIIZIZmaxUZIZ稳压误差曲线越陡，电压越稳定。UZ（1）符号及特性曲线2023/3/3电工电子技术基础（2）主要参数A、稳定电压UZ：稳压管反向击穿后的稳定工作电压B、电压温度系数αu：稳压值受温度变更影响系数低于6V稳压管，为αu负高于6V稳压管，为αu正C、动态电阻rz:稳压管两端电压的变更量与相应电流变更量比值rZ=ΔUZ/ΔIZ反向伏安特性越陡，动态电阻越小，稳压管越好D、稳定电流IZ：工作电压等于稳定电压时的工作电流E、最大耗散功率PM：管子不致于产生热击穿时的功率损耗。2023/3/3电工电子技术基础2、发光二极管反向电流随光照强度的增加而上升。IU照度增加例2：如图，求IZIZ=（20-12）/1600=5mAIZ＜IZM∴电阻值合适2023/3/3电工电子技术基础三、主要应用主要应用于整流、滤波及稳压二极管的应用举例1：二极管半波整流RLuiuouiuott2023/3/3电工电子技术基础二极管的应用举例2：滤波RRLuiuRuouitttuRuo2023/3/3电工电子技术基础NPN型PNP型箭头方向表示放射结加正向电压时的电流方向一、三极管5-3三极管及其应用VTVT1、三极管结构2023/3/3电工电子技术基础内部条件：a）放射区杂质浓度>>集电区>>基区b）基区很薄外部条件：a)放射结正偏;b)集电结反偏共放射极结法：EB＞EE放射结加正向电压P+→N-集电结加反向电压EC＞EB试验最终：IE=IC+IBIC、IE比IB大得多IC/IB是晶体管电流放大作用NPN型PNP型2、电流安排与放大原理晶体管放大作用条件：2023/3/3电工电子技术基础电流放大原理BECNNPEBRBECIE基区空穴向发射区的扩散可忽略。IBE(2)进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IBE

，多数扩散到集电结。(1)放射结正偏，放射区电子不断向基区扩散，形成放射极电流IE。2023/3/3电工电子技术基础BECNNPEBRBECIE(4)集电结反偏，有少数载流子漂移形成ICBO。ICBOIC=ICE+ICBOICEIBEICE(3)从基区扩散来的电子作为集电结的少子，漂移进入集电结而被收集，形成ICE。2023/3/3电工电子技术基础IB=IBE-ICBOIBEIBBECNNPEBRBECIEICBOICEIC=ICE+ICBO

ICEIBE电流放大系数：2023/3/3电工电子技术基础NPN型三极管PNP型三极管BECIBIEIC+UCE-+-UBEBECIBIEIC+UCE-+UBE-电流放大系数：2023/3/3电工电子技术基础3、三极管的特性曲线(1)输入特性曲线正常状况下：硅管的NPN晶体管UBE=0.6~0.7V锗管的PNP晶体管UBE=-0.2~-0.3V2023/3/3电工电子技术基础(2)输出特性曲线A、放大区：发射结正偏，集电结反偏，IC=βIBB、截止区：UBE＜死区电压，IB=0，IC=ICEO＜0.001mAC、饱和区：当UCE＜UBE，放射结正偏，集电结正偏，IC、IB不成正比。2023/3/3电工电子技术基础4、主要参数接成共射极，在静态（无输入信号）时，共射直流电流放大倍数：在动态（有输入信号）时，基极电流的变更量为IB，相应的集电极电流变更为IC，则沟通电流放大倍数为：(1)电流放大倍数和

2023/3/3电工电子技术基础例：UCE=6V时：IB=40A,IC=1.5mA；IB=60A,IC=2.3mA。在以后的计算中，一般作近似处理：=2023/3/3电工电子技术基础(2)集—基极反向漏电流ICBO放射极开路时，集电结处于反向偏置，集电区与基区少数载流子的漂移形成。ICBO越小越好(3)集—射极穿透电流ICEOIB=0，集电结反向偏置，放射结正向偏置时集