二三极管简介.ppt

1、高斯贝尔数字技术、二、三极管、高斯贝尔数字技术、半导体的特征：自然段的物质在其导电性能上可以分为导体、绝缘体、半导体。 半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，其电阻率约为导体的1000亿倍。 半导体是制造晶体管星空卫视的原料，之所以能够广泛应用，不是因为其电阻率的大小，而是因为其电阻率根据温度、光照射及所含杂质的种类、浓度等条件而显着不同。 半导体的导电性能有高斯贝尔数字技术、1、半导体的电阻率随温度上升而下降、显示负温度系数的特性。 半导体的导电能力随着温度的上升而显着增加。 利用半导体的温度特性，可以将其作为感热材料制作热敏器件。 2 .半导体的电阻率随光的照射而变化。 利用半导体的灾害特

2、性，可以将其作为光感应材料制作光感应元件。 3 .半导体的电阻率与所含微量杂质的浓度大致相等。 此特性可用于以处理装置来产生具有各种性能和用途的半导体去老虎钳。 高斯贝尔数字技术、本征半导体：常用的半导体材料是硅和锗，高纯度的硅和锗都是单晶结构，它们的原子按一定规则排列，不仅原子之间的距离小，而且相等。 这种非常纯粹，原子排列整齐的半导体叫做本征半导体。 由图可知，它们的最外层电子数均为4个，因此被称为4价元素体。 原子通常是中性的。 硅、锗变成单晶后，最外层的4个价电子不仅被自身的原子核束缚，还被吸引到与其相邻的4个原子核，在2个相邻原子之间有一对价电子，价电子被称为共价键结构。 共价键中的

3、价电子被热激发，如果高斯贝尔数字技术得到一盏茶的能量，将从共价键的束缚中解放出来，成为自由电子。 该电子原本存在的共价键位置残留有负电荷欠缺的空穴，将该空穴称为空穴。 很明显空穴带正电荷。 在本征半导体中，自由电子和空穴的数量相同，称为电子空穴对，本征半导体受热激励的电子空穴对少。 本征半导体具有a、温度越高，电子空穴对越多的特征。 b .电子空穴对的热运动杂乱无章，整体不对外电气。 只有在外部电场的作用下，电子和空穴运动才有方向性，高斯贝尔数字技术、掺杂半导体：本征半导体实际上使用价值不大，而在本征半导体中掺杂微量的杂质元素体，就会形成n型和p型半导体。 1，n型半导体：向本征半导体(以硅元

4、素为例)中导入少量的5价元素体，如磷(p )、砷(As )等，磷原子的最外层有5价电子，其中4价电子与邻接的硅元素原子的最外层价电子共价键合形成稳定的结构，多馀的电子吸收磷的元素体越多混入了这种5价元素体的半导体称为n型半导体。 n型半导体主要由自由电子传导，称作多数载流子，但空穴的数量是远远少的电子的数量，称作少数载流子。 高斯贝尔数字技术、p型半导体在本征半导体中导入了3价元素体(b )，在硼原子的最外层只有3个电子，与3价电子相邻的3个硅元素原子形成共价键后，由于1个空穴的数量多，自由电子相对较少，因此导入了3价元素体的半导体被称为p型半导体， 图1.1.4 p型半导体主要由空穴传导，被

5、称为多数载流子，但自由电子远小于空穴的数量，被称为少数载流子。 高斯贝尔数字技术，注意： n型半导体和p型半导体都是电中性的，不是对外电的。 PN和特性1.PN结电容的形成当p型半导体和n型半导体接触时，由于边界两侧的半导体类型不同，所以存在电子和空穴的浓度差。 然后，p型区中的空穴扩散到n型区中，并且n型区中的电子扩散到p型区中。由于扩散运动，在p区域和n区域的接触面上产生正、负络离子层。 n区失去电子产生正络离子，高斯贝尔数字技术，p区得到电子产生负络离子。 通常将该正、负络离子层称为PN结电容，如上图所示。 在PN结电容的p区侧带负电，在n区侧带正电。 PN结电容产生内部电场，内部电场的

6、方向从n区域朝向p区域。 内部电场妨碍扩散运动，电子和空穴的扩散运动随着内部电场增强而逐渐减弱，在达到平衡之前，在界面上形成稳定的空间电荷区域，如图1.1.5(b )所示。 高斯贝尔数字技术、2.PN结电容的特性(1)PN结电容的顺向导通特性向PN结电容顺向电压，即对p区域施加正电源，对n区域施加负电源，将此时的PN结电容称为顺向偏压，如图1.1.6(a )所示。 高斯贝尔数字技术，此时PN结电容的施加电场与内部电场的方向相反，当外部电场大于内部电场时，施加电场抵消内部电场，使空间电荷区域变薄，有利于多数载流子的运动，形成正向电流，施加电场越强，正向电流越大，这意味着PN结电容的正向电阻越小。

7、 (2)对PN结电容的反关断特性PN结电容施加反电压即电气阳极n区域、阴极p区域，称为PN结电容反偏压，如图1.1.6(b )所示。 此时施加的电场与内部电场的方向相同，内部电场的作用增强，PN结电容变厚，多数载流子的运动变难，有助于少数载流子的运动，形成电流IR，由于少数载流子少，所以电流小，接近零，即，PN结电容的反转电阻大。 如上所述，高斯贝尔数字技术的PN结电容具有单向式导电性，如果施加顺向电压，则PN结电容电阻小，电流IF大，作为多数载流子的扩散运动形成的反电动势施加时的PN结电容电阻大，电流IR小，是少数载流子的运动形成。 加上与高斯贝尔数字技术、1.2半导体二极管PN结电容对应的

8、外部引线，用塑料、玻璃、铁元素等材料外装是最简单的二极管。 二极管根据使用的材料分为锗管和硅管。 将1.2.1二极管的结构和与类型二极管的p区连接的引线称为二极管的阳极，将与n区连接的引线称为二极管的阴极，如图1.2.1(a )所示，二极管的符号为图1.2.1(b ) 在工艺上分为点接触和面接触型的用途有整流管、检波二极管、齐纳二极管、开关二极管等。 (1)点接触型二极管。 如图1.2.1(c )所示，将含有杂质的金属丝状体按压在半导体晶片上，经过特殊的工艺、方法，将金属丝状体上的杂质取入晶体中，形成导电型与原晶体相反的区域，构成PN结电容。 因此结面积小，能够通过的电流小，但是结电容小，工作

9、频率高，适合作为射频波检波器。 (2)面接触型二极管。 如图1.2.1(d )所示，由于面接触型二极管的PN结电容接触面积大，所以PN结电容电容大，一般适合于在低频率下动作，由于接触面积大，所以可以通过大电流和大功率电容，适合于解老虎钳整体。 高斯贝尔数字技术具有1.2.2二极管的特性只要二极管内部是PN结电容，就具有PN结电容的特性。 (1)当正向特性二极管的顺向电压低时，一盏茶不足以克服由PN结电容内的电场引起的对多数载流子的运动的布-摇滾乐作用，该段二极管的正向电流IF小，被称为死区。 通常，硅材料二极管的死区电压约为0.5V，锗材料二极管的死区电压约为0.2V。 在高斯贝尔数字技术中，

10、当顺向电压超过死区电压值时，外部电场抵消内部电场，随着外部加压的增加，正向电流IF显着增大，二极管的正向电阻变小。 在二极管完全导通后，顺向电压下降大致维持恒定，称为二极管顺向电压下降UF，一般的硅管UF为0.7V，锗管UF为0.3V，以上是二极管的正方向特性。高斯贝尔数字技术，(2)反向特性二极管受到反向电压时，外部电场和内部电场的方向一致，仅少数载流子的漂移运动，形成漏电电流IR极小，一般的硅管的IR在几微以下，锗管IR大，是几十到几百微安培。 这种特性称为逆截止特性。 反向电压增大到某个值后，反向电流随着反向电流的增加而急剧增大的现象称为二极管反向破坏，与破坏时对应的电压称为反向破坏电压

11、。 正常的二极管反向破坏时，会引起二极管的反向特性。 高斯贝尔数字技术、晶体管的结构和类型：晶体管由形成两个PN结电容的三个非本征半导体组成，非本征半导体共有p、n两种，所以晶体管的组成形式只有NPN型和PNP型。 高斯贝尔数字技术无论是NPN型晶体管还是PNP型晶体管，都有从发射极区域、基极区域、集电极区域和发射极e、基极b、集电极c这三个区域分别引出的电极，两个PN结电容分别为发射极区域和基极区域的三极管具有基极区域薄(一般只有1um到数十微米的厚度)、发射极区域的浓度高、集电结的截止面积比发射极结大的特征。 注意PNP型和NPN型晶体管表示的符号的不同是发射极的箭头方向不同，表示对发射极

12、结施加正向偏压时的电流方向。 使用过程中请注意电源的极性，确认释放结施加了正偏压，使三极管正常工作。 高斯贝尔数字技术、二极管根据基板材料分为锗管和硅管两种，目前国内生产的硅管为NPN型，锗管由PNP型多的频率特性分为射频波管和次低频管，从功率大小分为大功率管、中功率管、小功率管等实用化多采用NPN型晶体管。 晶体管的电流分配和放大作用；电源电压U1，接受发射结的正向偏置电压； 这是为了使晶体管具有正常的电流放大作用。 高斯贝尔数字技术通过改变电阻RB、基极电流IB、集电极电流IC和发射电流IE，表1.3.1是实验中得到的数据的定径套：比较分析表中的数据，(1)IE=IC IB，三个电流的关系

13、一致(2) 举例来说，当IB从40A增加到50A且IC从3.2mA增加到4mA时，高斯贝尔数字技术可将=80称为晶体管电流放大倍数，其反映晶体管电流放大能力，也可称为电流IB对IC的控制能力。 晶体管电流之间为什么有这样的关系呢？ 可以通过晶体管内部的载流子的运动规则来说明。 IC，IB，(4 - 3.2) X 10 - 3 A，(50 - 40) X 10 - 6 A，高斯贝尔数字技术，1 .从发射区域向基极区域发射电子的是图1.3。 云同步基极区域的多数载流子瓦斯气体也向发射极区域扩散，但基极区域的多数载流子瓦斯气体浓度远低于发射极区域的载流子瓦斯气体浓度。 你不用考虑这个电流。 因此，晶

14、体管的发射结电流主要是电子流。 高斯贝尔数字技术2 .基极区域中的电子扩散和复合电子进入基极区域后，先在靠近发射结的附近密集，逐渐形成电子浓度差，由于浓度差，电子流在基极区域中向集电结扩散，被引入到集电结电场，形成集电电流IC。 极小一部分的电子(由于基极区域薄)也会与基极区域的空穴再结合。 扩散的电子流和复合电子流的比例决定了三极管的较大能力。 高斯贝尔数字技术，3 .在集电区域收集的电子施加到集电结的反电动势大，因此该反电动势产生的电场力阻止集电区域电子向基极区域扩散，并且将集电区域附近的电子引入集电主电流ICN。另外，作为集电极区域的少数载流子的空穴也发生漂移运动，流向基极区域形成逆饱和

15、电流，用ICBO表示时，虽然基极值小，但对温度非常敏感。 高斯贝尔数字技术，以上分析是NPN型晶体管的电流放大原理，对于PNP型晶体管，其工作原理相同，只是晶体管各极连接的电源极性相反，发射极区域放出的载流子不是电子而是空穴。 1.3.3三极管的特性曲线三极管的特性曲线是全面反映三极管各极电压和电流的关系，分析三极管各种电路的重要依据。 晶体管有三个电极，输出分别占一个电极、一个公共电极、高斯贝尔数字技术，因此用输入特性曲线和输出特性曲线两个特性曲线表示。 图1.3.4是测试晶体管内共发射极接合法特性的电路图。 1 .输入特性曲线输入特性是指，晶体管的集电极、发射极间电压uCE为一定时，基极电

16、流iB与基极、发射极间电压uBE的关系曲线，高斯贝尔数字技术在测量输入特性时，固定uCE0，调节RPl，并测量对应的iB和uBE值，就可以得到保证集电接合为逆偏压，电场是将从发射极区域向基极区域扩散的电子的大部分吸收到集电区域的一盏茶。 Uce的进一步增加对iB的影响小，即，与Uce1V时的输入特性曲线重叠。 图1.3.5是二极管3DG4的输入特性曲线，与二极管的正向伏安图特性非常类似，也存在死区。 硅管的死区电压约为0.5V，锗管的死区电压为0.2V，正常导通后，硅管的uBE约为0.60.7V，锗管为0.3V左右。 高斯贝尔数字技术、 2输出特性曲线输出特性曲线是当晶体管的基极电流iB为常数

17、时，集电接合电流ic与集电、发射极间电压uCE的关系，在图1.3.4中，将RPl调整为一定值，例如IB=40A，然后调整RP2使之成为uCE，高斯贝尔数字技术(1)截止区域iB=0，该曲线以下的区域称为截止区域，此时iC=ICEO0.从集电极到发射极只有微小的标记电流，称为贯通电流。 晶体管的集电极和发射极之间接近开路，像开关断开的状态那样，无法进行放大作用，变为高电阻状态。 此时，uBE比死区电压或uBE0V低，三极管确实关闭，发射结和集电结都反向偏置。 高斯贝尔数字技术，(2)放大区域在iB=0的特性曲线上，各输出特性曲线与横轴的曲线族部分大致平行。 UCE为1V以上，iC几乎不伴随UCE

18、的变化，显示恒流特性。 在放大区域中，iC的大小根据iB而变化，iC=iB。 此时，发射极结处于正偏压1，集电结处于反偏压，三极管处于放大状态。 高斯贝尔数字技术，(3)饱和区域输出特性曲线近似直线上升部分称为饱和区域Uce1V，晶体管饱和时uCE值称为饱和电压降，如果用uCE(SAT )表示，则由于uCE(SAT )值小，所以晶体管的c、e两极间接近短路，如上所述，二极管增大为了构成具有电流放大作用的各种放大电路而常用的三极管在截止区域和饱和区域工作，相当于开关的截止和导通，常用于开关控制和数字电路。 高斯贝尔数字技术、1.3.4晶体管的主要残奥仪表1 .电流放大倍数动态(交流)电流放大倍数(hfe )