第1章常用半導(dǎo)體器件1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識1.2半導(dǎo)體二極管第1章常用半導(dǎo)體器件1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識1作業(yè)1.2（一個(gè)二極管的計(jì)算，二極管的直流模型）1.3（一個(gè)二極管的計(jì)算，二極管的直流模型）1.4（二極管的交流模型）1.6（穩(wěn)壓管的計(jì)算）作業(yè)1.2（一個(gè)二極管的計(jì)算，二極管的直流模型）21.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識一、本征半導(dǎo)體二、雜質(zhì)半導(dǎo)體三、PN結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦晕濉N結(jié)的電容效應(yīng)四、PN結(jié)的電流方程和伏安特性1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識一、本征半導(dǎo)體二、雜質(zhì)半導(dǎo)體三、PN結(jié)3一、本征半導(dǎo)體導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。無雜質(zhì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)本征半導(dǎo)體是純凈的晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。1、什么是半導(dǎo)體？什么是本征半導(dǎo)體？

導(dǎo)體－－鐵、鋁、銅等金屬元素等低價(jià)元素，其最外層電子在外電場作用下很容易產(chǎn)生定向移動(dòng)，形成電流。

絕緣體－－惰性氣體、橡膠等，其原子的最外層電子受原子核的束縛力很強(qiáng)，只有在外電場強(qiáng)到一定程度時(shí)才可能導(dǎo)電。

半導(dǎo)體－－硅（Si）、鍺（Ge），均為四價(jià)元素，它們原子的最外層電子受原子核的束縛力介于導(dǎo)體與絕緣體之間。一、本征半導(dǎo)體導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)稱為42、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)由于熱運(yùn)動(dòng)，具有足夠能量的價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的束縛而成為自由電子自由電子的產(chǎn)生使共價(jià)鍵中留有一個(gè)空位置，稱為空穴

自由電子與空穴相碰同時(shí)消失，稱為復(fù)合。共價(jià)鍵一定溫度下，自由電子與空穴對的濃度一定；溫度升高，熱運(yùn)動(dòng)加劇，掙脫共價(jià)鍵的電子增多，自由電子與空穴對的濃度加大。束縛電子外加電場方向2、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)由于熱運(yùn)動(dòng)，具有足夠能量的價(jià)電子掙脫共價(jià)5空穴直接描述束縛電子的運(yùn)動(dòng)不太方便用我們假想的（自然界不存在的）、帶正電的、與束縛電子反方向運(yùn)動(dòng)的那么一種粒子來描述束縛電子的運(yùn)動(dòng)比較方便，這種粒子起名叫做“空穴”空穴直接描述束縛電子的運(yùn)動(dòng)不太方便6載流子外加電場時(shí)，帶負(fù)電的自由電子和帶正電的空穴均參與導(dǎo)電，且運(yùn)動(dòng)方向相反。由于載流子數(shù)目很少，故導(dǎo)電性很差。溫度升高，熱運(yùn)動(dòng)加劇，載流子濃度增大，導(dǎo)電性增強(qiáng)。熱力學(xué)溫度0K時(shí)不導(dǎo)電。3、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子運(yùn)載電荷的粒子稱為載流子。載流子外加電場時(shí)，帶負(fù)電的自由電子和帶正電的空穴均參7半導(dǎo)體導(dǎo)電的兩個(gè)方面自由電子的運(yùn)動(dòng)束縛電子的運(yùn)動(dòng)與金屬導(dǎo)電相比，金屬導(dǎo)電只有自由電子的運(yùn)動(dòng)，因?yàn)榻饘贈]有共價(jià)鍵，而半導(dǎo)體有共價(jià)鍵,所以有兩個(gè)方面半導(dǎo)體導(dǎo)電的兩個(gè)方面自由電子的運(yùn)動(dòng)與金屬導(dǎo)電相比，金屬導(dǎo)電只8半導(dǎo)體中的載流子自由電子空穴本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴成對出現(xiàn)本征半導(dǎo)體的特性：（1）熱敏特性（2）光敏特性（3）攙雜特性三種方式都可使本征半導(dǎo)體中的載流子數(shù)目增加，導(dǎo)電能力增強(qiáng)，但是并不是當(dāng)做導(dǎo)體來使用，因?yàn)榕c導(dǎo)體相比，導(dǎo)電能力還差得遠(yuǎn)。半導(dǎo)體中的載流子自由電子本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴成對出現(xiàn)9二、雜質(zhì)半導(dǎo)體

1、N型半導(dǎo)體磷（P）

雜質(zhì)半導(dǎo)體主要靠多數(shù)載流子導(dǎo)電。摻入雜質(zhì)越多，多子濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性可控。多數(shù)載流子空穴比未加雜質(zhì)時(shí)的數(shù)目多了？少了？為什么？自由電子是多子，空穴是少子

二、雜質(zhì)半導(dǎo)體

1、N型半導(dǎo)體磷（P）雜質(zhì)半102、P型半導(dǎo)體硼（B）多數(shù)載流子P型半導(dǎo)體主要靠空穴導(dǎo)電，摻入雜質(zhì)越多，空穴濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)，

在雜質(zhì)半導(dǎo)體中，溫度變化時(shí)，載流子的數(shù)目變化嗎？少子與多子變化的數(shù)目相同嗎？少子與多子濃度的變化相同嗎？空穴是多子，自由電子是少子

2、P型半導(dǎo)體硼（B）多數(shù)載流子P型半導(dǎo)體主要11雜質(zhì)半導(dǎo)體雖然比本征半導(dǎo)體中的載流子數(shù)目要多得多，導(dǎo)電能力增強(qiáng)，但是也并不能象導(dǎo)體那樣被用來傳導(dǎo)電能，而是用來形成PN結(jié)雜質(zhì)半導(dǎo)體雖然比本征半導(dǎo)體中的載流子數(shù)目要多得多，導(dǎo)電能力增12電流的參考方向的定義電流的真實(shí)方向的定義電流的參考方向的定義13P區(qū)N區(qū)P區(qū)N區(qū)載流子由于濃度的差別而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。在擴(kuò)散的過程中，在交界面處自由電子和空穴復(fù)合。自由電子和空穴復(fù)合出現(xiàn)內(nèi)電場。三、PN結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦訮區(qū)N區(qū)P區(qū)N區(qū)載流子由于濃度的差別而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)14P區(qū)N區(qū)P區(qū)N區(qū)P區(qū)N區(qū)P區(qū)P區(qū)N區(qū)P區(qū)N區(qū)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)=漂移運(yùn)動(dòng)時(shí)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡P區(qū)N區(qū)P區(qū)N區(qū)P區(qū)N區(qū)P區(qū)P區(qū)N區(qū)P區(qū)N區(qū)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)=漂移運(yùn)151.交界面出現(xiàn)自由電子、空穴的濃度差別P區(qū)N區(qū)空穴多自由電子少空穴少自由電子多P區(qū)空穴（多子）向N區(qū)擴(kuò)散N區(qū)自由電子（多子）向P區(qū)擴(kuò)散同時(shí)進(jìn)行2.擴(kuò)散的過程中自由電子和空穴復(fù)合，留下不能移動(dòng)的雜質(zhì)離子，形成內(nèi)電場1.交界面出現(xiàn)自由電子、空穴的濃度差別P區(qū)N區(qū)空穴多自由電163.內(nèi)電場的出現(xiàn)使少數(shù)載流子向?qū)Ψ狡芅區(qū)空穴（少子）向P區(qū)漂移P區(qū)自由電子（少子）向N區(qū)漂移同時(shí)進(jìn)行4.剛開始,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)大于漂移運(yùn)動(dòng),最后,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)等于漂移運(yùn)動(dòng),達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡3.內(nèi)電場的出現(xiàn)使少數(shù)載流子向?qū)Ψ狡芅區(qū)空穴（少子）向P17擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)多子從濃度大向濃度小的區(qū)域擴(kuò)散,稱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生擴(kuò)散電流。擴(kuò)散電流的真實(shí)方向是從P區(qū)指向N區(qū)的。漂移運(yùn)動(dòng)少子在電場的作用下向?qū)Ψ狡?稱漂移運(yùn)動(dòng)。漂移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生漂移電流。漂移電流的真實(shí)方向是從N區(qū)指向P區(qū)的。動(dòng)態(tài)平衡擴(kuò)散電流=漂移電流，PN結(jié)內(nèi)總電流=0。PN結(jié)穩(wěn)定的空間電荷區(qū)又稱高阻區(qū)也稱耗盡層擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)多子從濃度大向濃度小的區(qū)域擴(kuò)散,稱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)少18載流子從濃度大向濃度小的區(qū)域擴(kuò)散,稱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。形成的電流稱為擴(kuò)散電流。擴(kuò)散電流的真實(shí)方向：P指向N電流的參考方向的定義電流的真實(shí)方向的定義載流子從濃度大向濃度小的區(qū)域擴(kuò)散,稱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。形成的電流稱為19少子在內(nèi)電場的作用下產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。形成的電流稱為漂移電流。漂移電流的真實(shí)方向：N指向P少子在內(nèi)電場的作用下產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。形成的電流稱為漂20P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位，稱為加正向電壓，簡稱正偏；P區(qū)的電位低于N區(qū)的電位，稱為加反向電壓，簡稱反偏；PN結(jié)正偏、反偏的定義P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位，稱為加正向電壓，簡稱正偏；P區(qū)的電21PN結(jié)加正向電壓導(dǎo)通：耗盡層變窄，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加劇，由于外電源的作用，形成擴(kuò)散電流，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。PN結(jié)加反向電壓截止：耗盡層變寬，阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，有利于漂移運(yùn)動(dòng)，形成漂移電流。由于電流很小，故可近似認(rèn)為其截止。PN結(jié)加正向電壓導(dǎo)通：PN結(jié)加反向電壓截止：22PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?/p>

線性電阻具有雙向?qū)щ娦訮N結(jié)具有單向?qū)щ娦?/p>

線性電阻具有雙向?qū)щ娦?3四、PN結(jié)的電流方程和伏安特性PN結(jié)兩端的電壓與流過PN結(jié)電流的關(guān)系式四、PN結(jié)的電流方程和伏安特性PN結(jié)兩端的電壓與流過PN結(jié)電24模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第1章常用半導(dǎo)體器件課件25五、PN結(jié)的電容效應(yīng)1.勢壘電容

PN結(jié)外加電壓變化時(shí)，空間電荷區(qū)的寬度將發(fā)生變化，有電荷的積累和釋放的過程，與電容的充放電相同，其等效電容稱為勢壘電容Cb。2.擴(kuò)散電容

PN結(jié)外加的正向電壓變化時(shí)，在擴(kuò)散路程中載流子的濃度及其梯度均有變化，也有電荷的積累和釋放的過程，其等效電容稱為擴(kuò)散電容Cd。結(jié)電容：

結(jié)電容不是常量！若PN結(jié)外加電壓頻率高到一定程度，則失去單向?qū)щ娦裕∥濉N結(jié)的電容效應(yīng)1.勢壘電容PN結(jié)外加電壓變化261.2半導(dǎo)體二極管一、二極管的結(jié)構(gòu)二、二極管的伏安特性及電流方程三、二極管的等效電路四、二極管的主要參數(shù)五、穩(wěn)壓二極管1.2半導(dǎo)體二極管一、二極管的結(jié)構(gòu)二、二極管的伏安特27

一、二極管的結(jié)構(gòu)將PN結(jié)封裝，引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成了二極管。點(diǎn)接觸型：結(jié)面積小，結(jié)電容小故結(jié)允許的電流小最高工作頻率高面接觸型：結(jié)面積大，結(jié)電容大故結(jié)允許的電流大最高工作頻率低平面型：結(jié)面積可小、可大小的工作頻率高大的結(jié)允許的電流大一、二極管的結(jié)構(gòu)將PN結(jié)封裝，引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成了二極管28規(guī)定二極管的端電壓uD的參考方向和二極管的電流iD的參考方向

二、二極管的伏安特性及電流方程規(guī)定二極管的端電壓uD的參考方向和二極管的電流iD的參考方向29參考方向的選取共有四種可能，本教材中選擇其中的一種。參考方向的選取共有四種可能，本教材中選擇其中的一種。30模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第1章常用半導(dǎo)體器件課件31線性電阻參考方向的選取只有兩種可能：關(guān)聯(lián)、非關(guān)聯(lián)。因?yàn)殡p向?qū)щ娋€性電阻參考方向的選取只有兩種可能：關(guān)聯(lián)、非關(guān)聯(lián)。因?yàn)殡p向?qū)?2（a）硅二極管2CP10的伏安特性曲線（b）鍺二極管2AP15的伏安特性曲線二極管的伏安特性及電流方程

二極管的電流與其端電壓的關(guān)系稱為伏安特性（a）硅二極管2CP10的伏安特性曲線（33死區(qū)電壓Uth硅二極管的死區(qū)電壓一般為0.5V，鍺二極管的死區(qū)電壓一般為0.1V。硅二極管正向?qū)妷杭s為0.7V，鍺二極管正向?qū)妷杭s為0.2V。反向擊穿電壓UBR。死區(qū)電壓Uth34溫度對二極管的伏安特性的影響當(dāng)溫度升高時(shí)，二極管的伏安特性曲線左移。當(dāng)溫度降低時(shí)，二極管的伏安特性曲線右移。溫度對二極管的伏安特性的影響當(dāng)溫度升高時(shí)，二極管的伏安特性曲35二極管的電阻（一）二極管的直流電阻rD二極管兩端的直流電壓UD與直流電流ID之比就是二極管的直流電阻rD。非線性電阻Q點(diǎn)處的直流電阻rD是連接Q點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的直線的斜率的倒數(shù)。二極管的電阻（一）二極管的直流電阻rD二極管兩端的直流電壓U36（二）二極管的交流電阻rd在工作點(diǎn)Q附近，二極管兩端電壓的變化量和與之對應(yīng)的電流變化量之比就是二極管的交流電阻rd。非線性電阻非線性電阻的直流電阻和交流電阻不同線性電阻的直流電阻和交流電阻相同交流電阻rd的大小也是隨工作點(diǎn)Q的變化而變化的，工作點(diǎn)的電流越大，rd就越小。rd

=26mv/ID(mA)（二）二極管的交流電阻rd在工作點(diǎn)Q附近，二極管兩端電壓的變37五、二極管的主要參數(shù)(一)最大整流電流IF

二極管長期連續(xù)工作時(shí)，允許通過的最大正向平均電流。(二)反向擊穿電壓UBR

二極管反向電流急劇增加時(shí)對應(yīng)的反向電壓值稱為反向擊穿電壓UBR。(三)最大反向工作電壓URM

指管子允許施加的反向電壓最大值。UBR=2URM(四)反向電流IR

在室溫下，在規(guī)定的反向電壓下的反向電流值。硅二極管的反向電流一般在納安(nA)級；鍺二極管在微安(A)級。五、二極管的主要參數(shù)(一)最大整流電流IF38三、二極管的等效電路三、二極管的等效電路39（一）二極管的直流電阻rD二極管兩端的直流電壓UD與直流電流ID之比就是二極管的直流電阻rD。非線性電阻Q點(diǎn)處的直流電阻rD是連接Q點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的直線的斜率的倒數(shù)。二極管（非線性）的電阻的定義（一）二極管的直流電阻rD二極管兩端的直流電壓UD與直流電流40（二）二極管的交流電阻（動(dòng)態(tài)電阻）rd在工作點(diǎn)Q附近，二極管兩端電壓的變化量和與之對應(yīng)的電流變化量之比就是二極管的交流電阻rd。非線性電阻非線性電阻的直流電阻和交流電阻不同線性電阻的直流電阻和交流電阻相同交流電阻rd的大小也是隨工作點(diǎn)Q的變化而變化的，工作點(diǎn)的電流越大，rd就越小。rd

=26mv/ID(mA)（二）二極管的交流電阻（動(dòng)態(tài)電阻）rd在工作點(diǎn)Q附近，二極管41二極管的模型（等效電路）（一）直流模型（1）直流理想模型（2）直流恒壓降模型（3）直流折線模型（4）直流指數(shù)模型（二）交流小信號模型二極管的模型（等效電路）（一）直流模型42（1）直流理想模型（2）直流恒壓降模型（3）直流折線模型（4）直流指數(shù)模型

模型越來越準(zhǔn)確，但是計(jì)算越來越復(fù)雜直流模型用在直流電源作用的電路中（一）直流模型（1）直流理想模型模型越來越準(zhǔn)確，但是計(jì)算越來越復(fù)雜直流模型43（1）直流理想模型正偏時(shí)導(dǎo)通，管壓降為0V，電流決定于外電路。反偏時(shí)截止，電流為0，兩端電壓決定于外電路（1）直流理想模型正偏時(shí)導(dǎo)通，管壓降為0V，電流決定于外電路44（2）直流恒壓降模型管子導(dǎo)通后,管壓降認(rèn)為是恒定的,典型值為0.7V。（硅二極管）（鍺二極管將0.7V變?yōu)?.2V）（2）直流恒壓降模型管子導(dǎo)通后,管壓降認(rèn)為是恒定的,典型值45（3）直流折線模型管壓降不是恒定的,而是隨電流的增加而增加。（硅二極管）0.5V是二極管的死區(qū)電壓（鍺二極管將0.5V變?yōu)?.1V）（3）直流折線模型管壓降不是恒定的,而是隨電流的增加而增加。46（4）直流指數(shù)模型（4）直流指數(shù)模型47（二）交流小信號模型（小信號模型）注意：二極管的交流模型用在交流小信號電源作用的電路中小：能夠把曲線看成直線，而誤差能夠忍受（二）交流小信號模型（小信號模型）注意：二極管的交流模型用在48應(yīng)用舉例一、用二極管直流模型來分析電路二、用二極管交流模型來分析電路二極管在某個(gè)電路中可以這樣來使用：1、當(dāng)作非線性電阻來使用，即所有時(shí)間內(nèi)全部在正向?qū)▍^(qū)2、當(dāng)作開關(guān)來使用，即某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通，某段時(shí)間內(nèi)截止3、當(dāng)作開關(guān)來使用，即在所有時(shí)間內(nèi)均導(dǎo)通4、當(dāng)作開關(guān)來使用，即在所有時(shí)間內(nèi)均截止5、當(dāng)作小電壓穩(wěn)壓器件來使用，即所有時(shí)間內(nèi)全部在正向?qū)▍^(qū)6、當(dāng)作大電壓穩(wěn)壓器件來使用，即所有時(shí)間內(nèi)全部在反向擊穿區(qū)應(yīng)用舉例一、用二極管直流模型來分析電路二極管在某個(gè)電路中可以49（一）用二極管直流模型來分析電路例1求電路的ID和UD，已知R=10K在兩種情況下計(jì)算:（1）UDD=10V（2）UDD=1V（一）用二極管直流模型來分析電路例1求電路的ID和UD50

解:二極管使用直流理想模型（1）UDD=10V時(shí)首先：將原始電路中的二極管用它的理想模型代替，得到右側(cè)的電路然后：判斷理想二極管的狀態(tài)（導(dǎo)通或截止）。方法：將理想二極管斷開，求陽極和陰極的電位差，若>0,則理想二極管正向?qū)ǎ蝗?lt;0，則理想二極管反向截止；在本題目中理想二極管正向?qū)ǎ美硐氲膶?dǎo)線代替二極管因?yàn)橹挥兄绷麟妷涸醋饔茫允褂弥绷髂Ｐ汀＝?二極管使用直流理想模型（1）UDD=10V時(shí)首先：將51（硅二極管典型值）2）二極管使用直流恒壓降模型首先：將原始電路中的二極管用它的直流恒壓降模型代替，得到右側(cè)的電路然后：判斷理想二極管的狀態(tài)（導(dǎo)通或截止）。方法：將理想二極管斷開，求陽極和陰極的電位差，若>0,則理想二極管正向?qū)ǎ蝗?lt;0，則理想二極管反向截止在本題目中理想二極管正向?qū)ǎ美硐氲膶?dǎo)線代替二極管（硅二極管典型值）2）二極管使用直流恒壓降模型首先：將原始電52（硅二極管典型值）設(shè)二極管使用直流折線模型首先：將原始電路中的二極管用它的直流折線模型代替，得到右側(cè)的電路然后：判斷理想二極管的狀態(tài)（導(dǎo)通或截止）。方法：將理想二極管斷開，求陽極和陰極的電位差，若>0,則理想二極管正向?qū)ǎ蝗?lt;0，則理想二極管反向截止在本題目中理想二極管正向?qū)ǎ美硐氲膶?dǎo)線代替二極管（硅二極管典型值）設(shè)二極管使用直流折線模型首先：將原始電路中53二極管使用直流理想模型理想模型（2）VDD=1V時(shí)首先：將原始電路中的二極管用它的理想模型代替，得到右側(cè)的電路然后：判斷理想二極管的狀態(tài)（導(dǎo)通或截止）。方法：將理想二極管斷開，求陽極和陰極的電位差，若>0,則理想二極管正向?qū)ǎ蝗?lt;0，則理想二極管反向截止在本題目中理想二極管正向?qū)ǎ美硐氲膶?dǎo)線代替二極管二極管使用直流理想模型理想模型（2）VDD=1V時(shí)首先：將54（硅二極管典型值）2）二極管使用直流恒壓降模型首先：將原始電路中的二極管用它的直流恒壓降模型代替，得到右側(cè)的電路然后：判斷理想二極管的狀態(tài)（導(dǎo)通或截止）。方法：將理想二極管斷開，求陽極和陰極的電位差，若>0,則理想二極管正向?qū)ǎ蝗?lt;0，則理想二極管反向截止在本題目中理想二極管正向?qū)ǎ美硐氲膶?dǎo)線代替二極管（硅二極管典型值）2）二極管使用直流恒壓降模型首先：將原始電55（硅二極管典型值）設(shè)二極管使用直流折線模型首先：將原始電路中的二極管用它的直流折線模型代替，得到右側(cè)的電路然后：判斷理想二極管的狀態(tài)（導(dǎo)通或截止）。方法：將理想二極管斷開，求陽極和陰極的電位差，若>0,則理想二極管正向?qū)ǎ蝗?lt;0，則理想二極管反向截止在本題目中理想二極管正向?qū)ǎ美硐氲膶?dǎo)線代替二極管（硅二極管典型值）設(shè)二極管使用直流折線模型首先：將原始電路中56VDD=10V時(shí)VDD=1V時(shí)二極管使用直流理想模型理想模型2）二極管使用直流恒壓降模型VDD=10V時(shí)VDD=1V時(shí)（硅二極管典型值）（硅二極管典型值）二極管使用直流折線模型VDD=10V時(shí)VDD=1V時(shí)當(dāng)電源電壓遠(yuǎn)大于二極管管壓降的情況下，恒壓降模型就可以取得比較合理的結(jié)果當(dāng)電源電壓較低時(shí)，就必須使用折線模型才可以取得比較合理的結(jié)果理想模型計(jì)算最簡單，但是誤差最大本題目中，二極管當(dāng)作開關(guān)來使用，即在所有時(shí)間內(nèi)均導(dǎo)通VDD=10V時(shí)VDD=1V時(shí)二極管使用直流理想模型理想57(一)用二極管直流模型來分析電路例2限幅電路電路如圖：輸入正弦波，分析輸出信號波形。R=1K，VREF=3V求（1）當(dāng)=0V、4V、6V時(shí)，求輸出電壓值（2）當(dāng)時(shí)輸出電壓的波形

(一)用二極管直流模型來分析電路例2限幅電路=0V、4V58解：（1）當(dāng)=0V、4V、6V時(shí)，求輸出電壓值首先：考慮選用何種二極管的模型？因?yàn)橹挥兄绷麟妷涸醋饔茫允褂弥绷髂Ｐ汀？紤]到輸入電壓不高，且有VREF=3V，因此作用于二極管兩端的電壓不高，所以要選用折線模型才能滿足題目的精度要求將原始電路中的二極管用它的直流折線模型代替，得到右側(cè)的電路然后：判斷理想二極管的狀態(tài)（導(dǎo)通或截止）。方法：將理想二極管斷開，求陽極和陰極的電位差，若>0,則理想二極管正向?qū)ǎ蝗?lt;0，則理想二極管反向截止1）當(dāng)=0V時(shí)，求輸出電壓值理想二極管截止，支路斷開解：（1）當(dāng)=0V、4V、6V時(shí)，求輸出電壓值592）當(dāng)=4V時(shí)，求輸出電壓值理想二極管導(dǎo)通，用理想導(dǎo)線代替2）當(dāng)=4V時(shí)，求輸出電壓值理想二極管導(dǎo)通，用603）當(dāng)=6V時(shí)，求輸出電壓值理想二極管導(dǎo)通，用理想導(dǎo)線代替3）當(dāng)=6V時(shí)，求輸出電壓值理想二極管導(dǎo)通，用61（2）當(dāng)時(shí)輸出電壓的波形

雖然是一個(gè)交流電壓源，但是對二極管來說，并不是小信號，所以二極管仍然采用直流模型，交流電壓源可以看成為某個(gè)瞬時(shí)值的直流電壓源理想二極管被反偏，處于截止?fàn)顟B(tài)（2）當(dāng)時(shí)輸出62理想二極管導(dǎo)通，理想導(dǎo)線代替本題目中二極管當(dāng)作開關(guān)來使用，即某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通，某段時(shí)間內(nèi)截止理想二極管導(dǎo)通，理想導(dǎo)線代替本題目中二極管當(dāng)作開關(guān)來使用，即63若輸入為正弦信號，二極管采用理想模型，畫輸入信號和輸出信號的波形如圖所示。若輸入為正弦信號，二64例3電路如圖所示，已知R=10k，VREF=10V，求當(dāng)輸入電壓ui為正弦波時(shí)電阻兩端電壓的波形，二極管兩端電壓的波形。例3電路如圖所示，已知R=10k，VREF=10V，求當(dāng)65例4低電壓穩(wěn)壓電路直流電壓源UI的正常值為10V，R=10K，若UI變化±1V時(shí)，問相應(yīng)的硅二極管電壓（即輸出電壓）的變化如何？解（1）求靜態(tài)工作點(diǎn)，畫出直流通路，二極管采用直流模型（2）畫交流通路，二極管采用交流模型（這時(shí)的信號是小信號）例4低電壓穩(wěn)壓電路直流電壓源UI的正常值為10V，66模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第1章常用半導(dǎo)體器件課件67△△68討論1.V＝2V、5V、10V時(shí)二極管中的直流電流各為多少？2.若輸入電壓的有效值為5mV，則上述各種情況下二極管中的交流電流各為多少？

V較小時(shí)應(yīng)實(shí)測伏安特性，用圖解法求ID。QIDV＝5V時(shí)，V=10V時(shí)，uD=V-iR討論1.V＝2V、5V、10V時(shí)二極管中的直流電流各為多69討論V＝2V，ID≈2.6mAV＝5V，ID≈21.5mAV＝10V，ID≈50mA在伏安特性上，Q點(diǎn)越高，二極管的動(dòng)態(tài)電阻越小！討論V＝2V，ID≈2.6mAV＝5V，ID≈21.5mA70例5有兩個(gè)二極管的開關(guān)電路本題目中，二極管當(dāng)作開關(guān)來使用，即在所有時(shí)間內(nèi)均導(dǎo)通，或者在所有時(shí)間內(nèi)均截止設(shè)二極管是理想的，判斷兩個(gè)二極管的狀態(tài)，并求輸出電壓Uo例5有兩個(gè)二極管的開關(guān)電路本題目中，二極管當(dāng)作開關(guān)來使用71解題思路1、將二極管從電路中拿走，在此電路的基礎(chǔ)上求兩個(gè)二極管的陽極和陰極之間的電位差2、兩個(gè)二極管的陽極和陰極之間的電位差共有三種情況：1）均小于02）均大于03）一個(gè)為正，另一個(gè)為負(fù)3、根據(jù)不同的情況做出判斷：1）均小于0：立即得出結(jié)論，兩個(gè)二極管均截止2）均大于0：這其中會有一大一小，可以得出結(jié)論，大的那個(gè)二極管一定導(dǎo)通，小的那個(gè)狀態(tài)不定，需要做進(jìn)一步的判斷。大的那個(gè)二極管導(dǎo)通后用理想的導(dǎo)線代替，這時(shí)整個(gè)電路就轉(zhuǎn)化成了只有一個(gè)二極管的電路，按照例3的方法繼續(xù)判斷，從而得出最后的結(jié)論。3）一個(gè)為正，另一個(gè)為負(fù)：正的那個(gè)二極管一定導(dǎo)通，負(fù)的那個(gè)狀態(tài)不定，需要做進(jìn)一步的判斷。正的那個(gè)二極管導(dǎo)通后用理想的導(dǎo)線代替，這時(shí)整個(gè)電路就轉(zhuǎn)化成了只有一個(gè)二極管的電路，按照例3的方法繼續(xù)判斷，從而得出最后的結(jié)論。解題思路1、將二極管從電路中拿走，在此電路的基礎(chǔ)上求兩個(gè)二極72UO=5VUO=5V73模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第1章常用半導(dǎo)體器件課件74例1-6單相半波整流電路例1-6單相半波整流電路75例1-7單相全波整流電路例1-7單相全波整流電路76例1-8單相橋式整流電路例1-8單相橋式整流電路77四、二極管的主要參數(shù)最大整流電流IF：最大平均值最大反向工作電壓UR：最大瞬時(shí)值反向電流IR：即IS最高工作頻率fM：因PN結(jié)有電容效應(yīng)結(jié)電容為擴(kuò)散電容（Cd）與勢壘電容（Cb）之和。擴(kuò)散路程中電荷的積累與釋放空間電荷區(qū)寬窄的變化有電荷的積累與釋放四、二極管的主要參數(shù)最大整流電流IF：最大平均值結(jié)電容為擴(kuò)散78五、穩(wěn)壓二極管1.伏安特性進(jìn)入穩(wěn)壓區(qū)的最小電流不至于損壞的最大電流

由一個(gè)PN結(jié)組成，反向擊穿后在一定的電流范圍內(nèi)端電壓基本不變，為穩(wěn)定電壓。2.主要參數(shù)穩(wěn)定電壓UZ、穩(wěn)定電流IZ最大功耗PZM＝IZMUZ動(dòng)態(tài)電阻rz＝ΔUZ

/ΔIZ五、穩(wěn)壓二極管1.伏安特性進(jìn)入穩(wěn)壓區(qū)的最小電流不至于損壞79穩(wěn)壓原理：在反向擊穿時(shí)，電流在很大范圍內(nèi)變化時(shí)，只引起很小的電壓變化。正向部分與普通二極管相同穩(wěn)壓管穩(wěn)壓時(shí)必須工作在反向電擊穿狀態(tài)。當(dāng)反向電壓加到一定值時(shí)，反向電流急劇增加，產(chǎn)生反向擊穿。穩(wěn)壓原理：在反向擊穿時(shí)，電流在很大范圍內(nèi)變化時(shí)，只引起很小的80(1)穩(wěn)定電壓UZ：在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流IZ下，所對應(yīng)的反向工作電壓。(2)動(dòng)態(tài)電阻rZ：rZ=U

Z/IZ，rZ愈小，反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡。(3)最小穩(wěn)定工作電流Izmin：保證穩(wěn)壓管擊穿所對應(yīng)的電流，若IZ＜Izmin則不能穩(wěn)壓。(4)最大穩(wěn)定工作電流Izmax：電流超過Izmax穩(wěn)壓管會因功耗過大而燒壞。穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)81（5）額定功耗PZM：PZM等于穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓UZ與最大穩(wěn)定工作電流Izmax的乘積。穩(wěn)壓二極管的功耗超過此值時(shí)，會因PN結(jié)的溫度過高而損壞。對于一只具體的穩(wěn)壓二極管，可以通過其PZM的值，求出Izmax的值。（5）額定功耗PZM：PZM等于穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓UZ與最82已知例圖所示電路中穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ＝6V，最小穩(wěn)定電流IZmin＝5mA，最大穩(wěn)定電流IZmax＝25mA。（1）分別計(jì)算UI為10V、15V、35V三種情況下輸出電壓UO的值；（2）若UI＝35V時(shí)負(fù)載開路，則會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?為什么？已知例圖所示電路中穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ＝6V，最小穩(wěn)定電流I83模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第1章常用半導(dǎo)體器件課件84穩(wěn)壓管的計(jì)算例10已知穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路中，輸入電壓Ui為13V，最小穩(wěn)定工作電流Izmin=5mA，額定功耗PZM=200mW，穩(wěn)定電壓UZ=5V；負(fù)載電阻RL=250Ω，計(jì)算限流電阻R的取值范圍。穩(wěn)壓管的計(jì)算例10已知穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路中，輸入電壓Ui85解：答案中詳細(xì)的步驟對RL應(yīng)用歐姆定律，端電壓與電流的參考方向?yàn)殛P(guān)聯(lián)的，所以

解：答案中詳細(xì)的步驟對RL應(yīng)用歐姆定律，端電壓與電流的參考方86最大穩(wěn)定工作電流對結(jié)點(diǎn)A應(yīng)用KCL定律，有

限流電阻R的最小值限流電阻R的最大值。最大穩(wěn)定工作電流對結(jié)點(diǎn)A應(yīng)用KCL定律，有限流電阻R的最小87限流電阻的取值＜R＜限流電阻的取值＜R＜88例11在例10中，輸入電壓Ui為12—14V，其余參數(shù)完全相同，計(jì)算限流電阻R的取值范圍。例11在例10中，輸入電壓Ui為12—14V，其余89解：＜R＜解：＜R＜90例12在例11中，若負(fù)載電阻RL在200Ω～300Ω之間變化，其它參數(shù)一樣，要求電路提供給負(fù)載電阻的電壓仍為5V，再求限流電阻的值。例12在例11中，若負(fù)載電阻RL在200Ω～300Ω91解：＜R＜解：＜R＜92光電二極管是有光照射時(shí)會產(chǎn)生電流的二極管。其結(jié)構(gòu)和普通的二極管基本相同它利用光電導(dǎo)效應(yīng)工作，PN結(jié)工作在反偏狀態(tài)，當(dāng)光照射在PN結(jié)上時(shí)，束縛電子獲得光能變成自由電子，產(chǎn)生電子—空穴對，在外電場的作用下形成光電流。D應(yīng)在反壓狀態(tài)工作發(fā)光二極管是將電能轉(zhuǎn)換成光能的特殊半導(dǎo)體器件，它只有在加正向電壓時(shí)才發(fā)光。光電二極管發(fā)光二極管光電二極管是有光照射時(shí)會產(chǎn)生電流的二極管。其結(jié)構(gòu)和普通的二極93LED顯示器abcdfgabcdefgabcdefg+5V共陽極電路共陰極電路控制端為高電平對應(yīng)二極管發(fā)光控制端為低電平對應(yīng)二極管發(fā)光eLED顯示器abcdfgabcdefgabcdefg+5V共94半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片95半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片96半導(dǎo)體二極管圖片半導(dǎo)體二極管圖片97第1章常用半導(dǎo)體器件1.3晶體三極管（雙極型三極管）第1章常用半導(dǎo)體器件1.3晶體三極管（雙極型98作業(yè)1.91.101.121.13作業(yè)1.9991.3雙極型三極管一、雙極型三極管的結(jié)構(gòu)簡介二、放大狀態(tài)下BJT的電流分配與控制關(guān)系三、BJT的特性曲線

四、BJT在三個(gè)狀態(tài)下的特點(diǎn)五、判斷BJT工作狀態(tài)的解題思路六、BJT的主要參數(shù)1.3雙極型三極管一、雙極型三極管的結(jié)構(gòu)簡介100一、雙極型三極管的結(jié)構(gòu)簡介1個(gè)PN結(jié):二極管,單向?qū)щ娦?開關(guān)作用,非線性電阻2個(gè)PN結(jié):三極管,電流控制作用,開關(guān)作用3個(gè)PN結(jié):晶閘管,可控整流一、雙極型三極管的結(jié)構(gòu)簡介1個(gè)PN結(jié):二極管,單向?qū)?01

BJT是通過一定的工藝，將兩個(gè)PN結(jié)結(jié)合在一起的器件。由于兩個(gè)PN結(jié)之間的相互影響，使BJT表現(xiàn)出不同于單個(gè)PN結(jié)的特性而具有電流放大作用，從而使PN結(jié)的應(yīng)用發(fā)生了質(zhì)的飛躍。BJT的應(yīng)用:(1)在模擬電路中作為放大元件(2)在數(shù)字電路中作為開關(guān)元件BJT是通過一定的工藝，將兩個(gè)PN結(jié)結(jié)合在一起102

一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號小功率管中功率管大功率管為什么有孔？一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號小功率管中功率管大功率管為什么有孔？103模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第1章常用半導(dǎo)體器件課件104半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)有兩種類型:NPN型和PNP型。兩種類型的三極管發(fā)射結(jié)(Je)

集電結(jié)(Jc)

基極，用B或b表示（Base）

發(fā)射極，用E或e表示（Emitter）；集電極，用C或c表示（Collector）。

發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)三極管符號半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)有兩種類型:NPN型和P105

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(對NPNPNP型均適用)

發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；

集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大；基區(qū)很薄，一般在幾個(gè)微米至幾十個(gè)微米，且摻雜濃度最低。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(對NPNPNP型均適用)發(fā)射區(qū)的摻雜濃度106兩個(gè)PN結(jié),每個(gè)有正偏和反偏兩種狀態(tài),組合起來,共有4種狀態(tài):發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏:放大區(qū)，在模擬放大電路中使用發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)正偏:飽和區(qū)發(fā)射結(jié)反偏,集電結(jié)反偏:截止區(qū)發(fā)射結(jié)反偏,集電結(jié)正偏:倒置狀態(tài),基本上沒有什么用處在數(shù)字電路中使用兩個(gè)PN結(jié),每個(gè)有正偏和反偏兩種狀態(tài),組合起來,共有4種狀態(tài)107二、放大狀態(tài)下BJT的電流分配與控制關(guān)系二、放大狀態(tài)下BJT的電流分配與控制關(guān)系1081、要使三極管具有電流放大作用所必須提供的條件：外部條件：外加直流電壓源保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。內(nèi)部條件:發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大；基區(qū)很薄，一般在幾個(gè)微米至幾十個(gè)微米，且摻雜濃度最低。1、要使三極管具有電流放大作用所必須提供的條件：外部條件：外1092、三極管具有電流放大作用時(shí)在三極管內(nèi)部載流子的傳輸過程（以NPN管為例介紹）（1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入自由電子（對NPN管子為自由電子，對PNP管子為空穴）發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射區(qū)多子向基區(qū)擴(kuò)散，形成發(fā)射極電子電流InE基區(qū)多子向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散,小，可忽略漂移運(yùn)動(dòng)很弱，可忽略發(fā)射極電流IE=InE2、三極管具有電流放大作用時(shí)在三極管內(nèi)部載流子的傳輸過程（以110（2）自由電子在基區(qū)擴(kuò)散與復(fù)合（對NPN管子為自由電子，對PNP管子為空穴）在基區(qū)內(nèi)自由電子繼續(xù)向集電結(jié)方向擴(kuò)散一部分與基區(qū)空穴復(fù)合，形成基極復(fù)合電流IB'

絕大部分?jǐn)U散到集電結(jié)邊緣三極管制成后二者分配比例就已經(jīng)確定（2）自由電子在基區(qū)擴(kuò)散與復(fù)合（對NPN管子為自由電子，對P111（3）集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散過來的載流子（對NPN管子為自由電子，對PNP管子為空穴）集電結(jié)反偏發(fā)射區(qū)擴(kuò)散過來的自由電子向集電區(qū)漂移集電區(qū)自身的少子向基區(qū)漂移基區(qū)自身的少子向集電區(qū)漂移擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)難以進(jìn)行形成集電極電子電流Inc形成反向飽和電流ICBO集電極電流IC=Inc+ICBO基極電流IB

=IB'-ICBO（3）集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散過來的載流子（對NPN管子為自由112模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第1章常用半導(dǎo)體器件課件113

以上看出，三極管內(nèi)有兩種載流子(自由電子和空穴)參與導(dǎo)電，故稱為雙極型三極管或BJT(BipolarJunctionTransistor)。

以上看出，三極管內(nèi)有兩種載流子(自由電子和空穴1143、電流分配關(guān)系根據(jù)傳輸過程可知IC=InC+ICBOIB=IB'

-ICBO通常IC>>ICBOIE=IB+IC(1)共基極直流電流放大系數(shù)(2)共射極直流電流放大系數(shù)

3、電流分配關(guān)系根據(jù)傳輸過程可知IC=InC+ICB115

綜上所述，三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過基區(qū)傳輸，然后到達(dá)集電極而實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)這一傳輸過程的兩個(gè)條件是：（1）內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。（2）外部條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。BJT的電流分配與放大(稱為控制更合適)原理小結(jié)：綜上所述，三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)116

半導(dǎo)體三極管的型號第二位：A鍺PNP管、B鍺NPN管、

C硅PNP管、D硅NPN管

第三位：X低頻小功率管、D低頻大功率管、

G高頻小功率管、A高頻大功率管、K開關(guān)管用字母表示材料用字母表示器件的種類用數(shù)字表示同種器件型號的序號用字母表示同一型號中的不同規(guī)格三極管國家標(biāo)準(zhǔn)對半導(dǎo)體器件型號的命名舉例如下：3DG110B11/18/2022半導(dǎo)體三極管的型號第二位：A鍺PNP管、B鍺NPN管、第三117三、BJT的特性曲線三、BJT的特性曲線118BJT非線性器件，所以電壓、電流之間的關(guān)系只能用曲線才能描述清楚從使用三極管的角度看，了解特性曲線比了解內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)更重要，所以我們現(xiàn)在作為使用者，而不是制造者，我們要對特性曲線進(jìn)行更深入的分析，而內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以幫助我們解釋為什么特性曲線是這樣。特性曲線的分類輸入特性曲線輸出特性曲線共射接法特性曲線共基接法特性曲線共集接法特性曲線NPN管特性曲線PNP管特性曲線BJT非線性器件，所以電壓、電流之間的關(guān)系只能用曲線才能描述119我們只研究NPN共射特性曲線（輸入、輸出）規(guī)定電壓和電流的參考方向如圖所示：注意電壓變量、電流變量的寫法：小寫的字母，大寫的下標(biāo)

iB=f(uBE)

uCE=constiC=f(uCE)

iB=const我們只研究NPN共射特性曲線（輸入、輸出）規(guī)定電壓和電流的120

iB=f(uBE)

uCE=const(2)當(dāng)uCE≥1V時(shí)，uCB=uCE-uBE>0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的uBE下iB減小，特性曲線右移。(1)當(dāng)uCE=0V時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。（飽和區(qū)）1、NPN共射輸入特性曲線iB=f(uBE)uCE=const(2)當(dāng)uCE≥121NPN共射輸入特性曲線的特點(diǎn)描述（1）當(dāng)uCE=0V時(shí)，相當(dāng)于正向偏置的兩個(gè)二極管并聯(lián)，所以與PN結(jié)的正向特性相似（2）uCE≥1V的特性曲線比uCE=0V的右移。原因：uCE≥1V時(shí)集電結(jié)反偏，集電結(jié)吸引自由電子的能力增強(qiáng)，從發(fā)射區(qū)注入的自由電子更多地流向集電區(qū)，對應(yīng)于相同的uBE（即發(fā)射區(qū)發(fā)射的自由電子數(shù)一定）

，流向基極的電流減小，曲線右移（3）uCE>1V與uCE=1V的曲線非常接近，可以近似認(rèn)為重合（4）有一段死區(qū)（5）非線性特性（6）溫度上升，曲線左移（7）陡峭上升部分可以近似認(rèn)為是直線，即iB與uBE成正比，線性區(qū)（8）放大狀態(tài)時(shí)，NPN的uBE=0.7V,PNP的uBE=-0.2VNPN共射輸入特性曲線的特點(diǎn)描述（1）當(dāng)uCE=0V時(shí)，相當(dāng)122為什么UCE增大曲線右移？

對于小功率晶體管，UCE大于1V的一條輸入特性曲線可以取代UCE大于1V的所有輸入特性曲線。為什么像PN結(jié)的伏安特性？為什么UCE增大到一定值曲線右移就不明顯了？輸入特性為什么UCE增大曲線右移？對于小功率晶體管，UCE大123飽和區(qū)：iC明顯受uCE控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般uCE＜0.3V(硅管)。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小。iC=f(uCE)

iB=const2、NPN共射輸出特性曲線截止區(qū)：iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲線的下方。此時(shí)，uBE小于死區(qū)電壓。放大區(qū)：iC平行于uCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。飽和區(qū)：iC明顯受uCE控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般uCE＜0124輸出特性β是常數(shù)嗎？什么是理想晶體管？什么情況下?對應(yīng)于一個(gè)IB就有一條iC隨uCE變化的曲線。為什么uCE較小時(shí)iC隨uCE變化很大？為什么進(jìn)入放大狀態(tài)曲線幾乎是橫軸的平行線？飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)輸出特性β是常數(shù)嗎？什么是理想晶體管？什么情況下125模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第1章常用半導(dǎo)體器件課件126NPN共射輸出特性曲線的特點(diǎn)描述截止區(qū):的區(qū)域:三個(gè)電極上的電流為0,發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均反偏,相當(dāng)于開關(guān)打開,在數(shù)字電路中作為開關(guān)元件的一個(gè)狀態(tài)。

飽和區(qū)：直線上升和彎曲的部分，

發(fā)射結(jié)電壓0.7V(硅管)或0.2V(鍺管)；發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均正偏,相當(dāng)于開關(guān)閉合,在數(shù)字電路中作為開關(guān)元件的一個(gè)狀態(tài)。

放大區(qū)：曲線近似水平的區(qū)域，曲線隨uCE增加略有上翹，基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)，發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏。集電極電流主要決定于基極電流。NPN共射輸出特性曲線的特點(diǎn)描述截止區(qū):127四、BJT在三個(gè)狀態(tài)下的特點(diǎn)截止區(qū):三極管的三個(gè)電極所在的支路中的電流為0,任意兩個(gè)極之間的電壓是多少，決定于外電路，滿足電路方程。飽和區(qū)：NPN的uBE=0.7V,PNP的uBE=-0.2V，沒有?，三極管的三個(gè)電極所在的支路中的電流決定于外電路，滿足電路方程。放大區(qū)：NPN的uBE=0.7V,PNP的uBE=-0.2V，有?，三極管的三個(gè)電極所在的支路中的電流決定于外電路，滿足電路方程。四、BJT在三個(gè)狀態(tài)下的特點(diǎn)截止區(qū):三極管的三個(gè)電極所128方法一方法二五、判斷BJT工作狀態(tài)的解題思路方法一五、判斷BJT工作狀態(tài)的解題思路129飽和區(qū):發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏截止區(qū)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏或：UBE0.5V（Si)|UBE|

0.2V（Ge)放大區(qū):發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏但是用這種判據(jù)不方便方法一飽和區(qū):發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏截止區(qū)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏130方法二：1、把三極管從電路中拿走，在此電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下求三極管的發(fā)射結(jié)電壓：若發(fā)射結(jié)反偏或零偏或小于死區(qū)電壓值：則三極管截止.若發(fā)射結(jié)正偏：則三極管可能處于放大狀態(tài)或處于飽和狀態(tài)，需要進(jìn)一步判斷。進(jìn)入步驟22、把三極管放入電路中，電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)回到從前；假設(shè)三極管處于臨界飽和狀態(tài)（三極管既可以認(rèn)為是處于飽和狀態(tài)也可以認(rèn)為是處于放大狀態(tài)，在放大區(qū)和飽和區(qū)的交界區(qū)域，此時(shí)三極管既有飽和時(shí)的特征UCES=0.3V又有放大的特征IC=?IB）,求此時(shí)三極管的集電極臨界飽和電流ICS，進(jìn)而求出基極臨界飽和電流IBS。

ICS是三極管的集電極可能流過的最大電流（在三極管狀態(tài)改變的前提下，VCC和RC保持不變）3、在原始電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，求出三極管的基極支路中實(shí)際流動(dòng)的電流iB4、比較iB和IBS的大小:若iB>IBS，則三極管處于飽和狀態(tài);或者?IB>ICS若iB<IBS，則三極管處于放大狀態(tài)；或者?IB<

ICS方法二：1、把三極管從電路中拿走，在此電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下求三極管131例題:判斷下面電路中三極管的狀態(tài)例題1Rb=2k,RC=2K,VCC=12V例題2Rb=20k,RC=2K,VCC=12V，?=50例題3Rb=200k,RC=2K,VCC=12V，?=50例1圖例2、3圖例題:判斷下面電路中三極管的狀態(tài)例題1Rb=2k,132例題1Rb=2k,RC=2K,VCC=12V例題1Rb=2k,RC=2K,VCC=12V133例題2

Rb=20k,RC=2K,VCC=12V，?=50比較iB和IBS的大小：iB>IBS，所以三極管處于飽和狀態(tài)例題3

Rb=200k,RC=2K,VCC=12V，?=50比較iB和IBS的大小：iB<IBS，所以三極管處于放大狀態(tài)例題2Rb=20k,RC=2K,VCC=12V，?134如何改變?nèi)龢O管的狀態(tài)只要改變iB和IBS的比較關(guān)系即可保持IBS不變，通過改變Rb可改變iB

或保持iB不變，通過改變RC可改變IBS如何改變?nèi)龢O管的狀態(tài)只要改變iB和IBS的比較關(guān)系即可135六、BJT的主要參數(shù)六、BJT的主要參數(shù)136BJT的主要參數(shù)(1)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)1.電流放大系數(shù)

(2)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)

uCE=const(3)共基極直流電流放大系數(shù)

(4)共基極交流電流放大系數(shù)

uCB=constBJT的主要參數(shù)(1)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)1.電流放大137

2.極間反向電流 (1)集電極基極間反向飽和電流ICBO

發(fā)射極開路時(shí)，集電結(jié)的反向飽和電流。

BJT的主要參數(shù)2.極間反向電流 (1)集電極基極間反向飽和電流ICB138

(2)集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO

ICEO=（1+）ICBO

ICEOBJT的主要參數(shù)即輸出特性曲線IB=0那條曲線所對應(yīng)的Y坐標(biāo)的數(shù)值。ICEO也稱為集電極發(fā)射極間穿透電流。(2)集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEOICE139

溫度變化對ICBO的影響

溫度變化對輸入特性曲線的影響

溫度變化對

的影響溫度對三極管的影響溫度變化對ICBO的影響溫度變化對輸入特性曲線1401.溫度變化對輸入特性曲線的影響溫度T

輸入特性曲線左移90°C90°C25°C溫度T輸入特性曲線右移這條直線只決定于VCC和Rb，與溫度無關(guān)對于基本共射電路來說，當(dāng)溫度升高時(shí)，VBE下降，IB升高,比如說IB=41uA1.溫度變化對輸入特性曲線的影響溫度T輸入1412.溫度變化對ICBO的影響溫度T

輸出特性曲線上移溫度T輸入特性曲線下移ICEO=（1+?）ICBOICEO直流負(fù)載線只決定于VCC和Rc，與溫度無關(guān)90°C虛線25°C，實(shí)線2.溫度變化對ICBO的影響溫度T輸出特性1423.溫度變化對

的影響溫度每升高1°C，

要增加0.5%1.0%溫度T

輸出特性曲線族間距增大直流負(fù)載線只決定于VCC和Rb，與溫度無關(guān)90°C虛線25°C，實(shí)線25°C，實(shí)線IB=40uA90°C虛線IB=41uA溫度T輸入特性曲線族間距減小特別注意：當(dāng)溫度升高時(shí)，三極管的特性曲線要上升，而對于基本共射放大電路來說，IB不但不減小，反而上升，使Q點(diǎn)進(jìn)一步升高。3.溫度變化對的影響溫度每升高1°C，要143總之：

ICBO

ICEO

T

VBE

IB

IC

特別注意：當(dāng)溫度升高時(shí)，三極管的特性曲線要上升，而對于基本共射放大電路來說，IB不但不減小，反而上升，使Q點(diǎn)進(jìn)一步升高。所以要在直流通路上想辦法，在環(huán)境溫度升高時(shí)，電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在電路定律的約束下，強(qiáng)制將IB電流降低，從而使三極管的Q點(diǎn)降下來。總之：ICBOICEOTV144主要參數(shù)

直流參數(shù)：、、ICBO、ICEOc-e間擊穿電壓最大集電極電流最大集電極耗散功率，PCM＝iCuCE安全工作區(qū)交流參數(shù)：β、α、fT（使β＝1的信號頻率）

極限參數(shù)：ICM、PCM、U（BR）CEO主要參數(shù)直流參數(shù)：、、ICBO、ICEO145第1章常用半導(dǎo)體器件1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識1.2半導(dǎo)體二極管第1章常用半導(dǎo)體器件1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識146作業(yè)1.2（一個(gè)二極管的計(jì)算，二極管的直流模型）1.3（一個(gè)二極管的計(jì)算，二極管的直流模型）1.4（二極管的交流模型）1.6（穩(wěn)壓管的計(jì)算）作業(yè)1.2（一個(gè)二極管的計(jì)算，二極管的直流模型）1471.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識一、本征半導(dǎo)體二、雜質(zhì)半導(dǎo)體三、PN結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦晕濉N結(jié)的電容效應(yīng)四、PN結(jié)的電流方程和伏安特性1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識一、本征半導(dǎo)體二、雜質(zhì)半導(dǎo)體三、PN結(jié)148一、本征半導(dǎo)體導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。無雜質(zhì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)本征半導(dǎo)體是純凈的晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。1、什么是半導(dǎo)體？什么是本征半導(dǎo)體？

導(dǎo)體－－鐵、鋁、銅等金屬元素等低價(jià)元素，其最外層電子在外電場作用下很容易產(chǎn)生定向移動(dòng)，形成電流。

絕緣體－－惰性氣體、橡膠等，其原子的最外層電子受原子核的束縛力很強(qiáng)，只有在外電場強(qiáng)到一定程度時(shí)才可能導(dǎo)電。

半導(dǎo)體－－硅（Si）、鍺（Ge），均為四價(jià)元素，它們原子的最外層電子受原子核的束縛力介于導(dǎo)體與絕緣體之間。一、本征半導(dǎo)體導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)稱為1492、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)由于熱運(yùn)動(dòng)，具有足夠能量的價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的束縛而成為自由電子自由電子的產(chǎn)生使共價(jià)鍵中留有一個(gè)空位置，稱為空穴

自由電子與空穴相碰同時(shí)消失，稱為復(fù)合。共價(jià)鍵一定溫度下，自由電子與空穴對的濃度一定；溫度升高，熱運(yùn)動(dòng)加劇，掙脫共價(jià)鍵的電子增多，自由電子與空穴對的濃度加大。束縛電子外加電場方向2、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)由于熱運(yùn)動(dòng)，具有足夠能量的價(jià)電子掙脫共價(jià)150空穴直接描述束縛電子的運(yùn)動(dòng)不太方便用我們假想的（自然界不存在的）、帶正電的、與束縛電子反方向運(yùn)動(dòng)的那么一種粒子來描述束縛電子的運(yùn)動(dòng)比較方便，這種粒子起名叫做“空穴”空穴直接描述束縛電子的運(yùn)動(dòng)不太方便151載流子外加電場時(shí)，帶負(fù)電的自由電子和帶正電的空穴均參與導(dǎo)電，且運(yùn)動(dòng)方向相反。由于載流子數(shù)目很少，故導(dǎo)電性很差。溫度升高，熱運(yùn)動(dòng)加劇，載流子濃度增大，導(dǎo)電性增強(qiáng)。熱力學(xué)溫度0K時(shí)不導(dǎo)電。3、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子運(yùn)載電荷的粒子稱為載流子。載流子外加電場時(shí)，帶負(fù)電的自由電子和帶正電的空穴均參152半導(dǎo)體導(dǎo)電的兩個(gè)方面自由電子的運(yùn)動(dòng)束縛電子的運(yùn)動(dòng)與金屬導(dǎo)電相比，金屬導(dǎo)電只有自由電子的運(yùn)動(dòng)，因?yàn)榻饘贈]有共價(jià)鍵，而半導(dǎo)體有共價(jià)鍵,所以有兩個(gè)方面半導(dǎo)體導(dǎo)電的兩個(gè)方面自由電子的運(yùn)動(dòng)與金屬導(dǎo)電相比，金屬導(dǎo)電只153半導(dǎo)體中的載流子自由電子空穴本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴成對出現(xiàn)本征半導(dǎo)體的特性：（1）熱敏特性（2）光敏特性（3）攙雜特性三種方式都可使本征半導(dǎo)體中的載流子數(shù)目增加，導(dǎo)電能力增強(qiáng)，但是并不是當(dāng)做導(dǎo)體來使用，因?yàn)榕c導(dǎo)體相比，導(dǎo)電能力還差得遠(yuǎn)。半導(dǎo)體中的載流子自由電子本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴成對出現(xiàn)154二、雜質(zhì)半導(dǎo)體

1、N型半導(dǎo)體磷（P）

雜質(zhì)半導(dǎo)體主要靠多數(shù)載流子導(dǎo)電。摻入雜質(zhì)越多，多子濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性可控。多數(shù)載流子空穴比未加雜質(zhì)時(shí)的數(shù)目多了？少了？為什么？自由電子是多子，空穴是少子

二、雜質(zhì)半導(dǎo)體

1、N型半導(dǎo)體磷（P）雜質(zhì)半1552、P型半導(dǎo)體硼（B）多數(shù)載流子P型半導(dǎo)體主要靠空穴導(dǎo)電，摻入雜質(zhì)越多，空穴濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)，

在雜質(zhì)半導(dǎo)體中，溫度變化時(shí)，載流子的數(shù)目變化嗎？少子與多子變化的數(shù)目相同嗎？少子與多子濃度的變化相同嗎？空穴是多子，自由電子是少子

2、P型半導(dǎo)體硼（B）多數(shù)載流子P型半導(dǎo)體主要156雜質(zhì)半導(dǎo)體雖然比本征半導(dǎo)體中的載流子數(shù)目要多得多，導(dǎo)電能力增強(qiáng)，但是也并不能象導(dǎo)體那樣被用來傳導(dǎo)電能，而是用來形成PN結(jié)雜質(zhì)半導(dǎo)體雖然比本征半導(dǎo)體中的載流子數(shù)目要多得多，導(dǎo)電能力增157電流的參考方向的定義電流的真實(shí)方向的定義電流的參考方向的定義158P區(qū)N區(qū)P區(qū)N區(qū)載流子由于濃度的差別而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。在擴(kuò)散的過程中，在交界面處自由電子和空穴復(fù)合。自由電子和空穴復(fù)合出現(xiàn)內(nèi)電場。三、PN結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦訮區(qū)N區(qū)P區(qū)N區(qū)載流子由于濃度的差別而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)159P區(qū)N區(qū)P區(qū)N區(qū)P區(qū)N區(qū)P區(qū)P區(qū)N區(qū)P區(qū)N區(qū)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)=漂移運(yùn)動(dòng)時(shí)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡P區(qū)N區(qū)P區(qū)N區(qū)P區(qū)N區(qū)P區(qū)P區(qū)N區(qū)P區(qū)N區(qū)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)=漂移運(yùn)1601.交界面出現(xiàn)自由電子、空穴的濃度差別P區(qū)N區(qū)空穴多自由電子少空穴少自由電子多P區(qū)空穴（多子）向N區(qū)擴(kuò)散N區(qū)自由電子（多子）向P區(qū)擴(kuò)散同時(shí)進(jìn)行2.擴(kuò)散的過程中自由電子和空穴復(fù)合，留下不能移動(dòng)的雜質(zhì)離子，形成內(nèi)電場1.交界面出現(xiàn)自由電子、空穴的濃度差別P區(qū)N區(qū)空穴多自由電1613.內(nèi)電場的出現(xiàn)使少數(shù)載流子向?qū)Ψ狡芅區(qū)空穴（少子）向P區(qū)漂移P區(qū)自由電子（少子）向N區(qū)漂移同時(shí)進(jìn)行4.剛開始,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)大于漂移運(yùn)動(dòng),最后,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)等于漂移運(yùn)動(dòng),達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡3.內(nèi)電場的出現(xiàn)使少數(shù)載流子向?qū)Ψ狡芅區(qū)空穴（少子）向P162擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)多子從濃度大向濃度小的區(qū)域擴(kuò)散,稱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生擴(kuò)散電流。擴(kuò)散電流的真實(shí)方向是從P區(qū)指向N區(qū)的。漂移運(yùn)動(dòng)少子在電場的作用下向?qū)Ψ狡?稱漂移運(yùn)動(dòng)。漂移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生漂移電流。漂移電流的真實(shí)方向是從N區(qū)指向P區(qū)的。動(dòng)態(tài)平衡擴(kuò)散電流=漂移電流，PN結(jié)內(nèi)總電流=0。PN結(jié)穩(wěn)定的空間電荷區(qū)又稱高阻區(qū)也稱耗盡層擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)多子從濃度大向濃度小的區(qū)域擴(kuò)散,稱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)少163載流子從濃度大向濃度小的區(qū)域擴(kuò)散,稱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。形成的電流稱為擴(kuò)散電流。擴(kuò)散電流的真實(shí)方向：P指向N電流的參考方向的定義電流的真實(shí)方向的定義載流子從濃度大向濃度小的區(qū)域擴(kuò)散,稱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。形成的電流稱為164少子在內(nèi)電場的作用下產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。形成的電流稱為漂移電流。漂移電流的真實(shí)方向：N指向P少子在內(nèi)電場的作用下產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。形成的電流稱為漂165P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位，稱為加正向電壓，簡稱正偏；P區(qū)的電位低于N區(qū)的電位，稱為加反向電壓，簡稱反偏；PN結(jié)正偏、反偏的定義P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位，稱為加正向電壓，簡稱正偏；P區(qū)的電166PN結(jié)加正向電壓導(dǎo)通：耗盡層變窄，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加劇，由于外電源的作用，形成擴(kuò)散電流，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。PN結(jié)加反向電壓截止：耗盡層變寬，阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，有利于漂移運(yùn)動(dòng)，形成漂移電流。由于電流很小，故可近似認(rèn)為其截止。PN結(jié)加正向電壓導(dǎo)通：PN結(jié)加反向電壓截止：167PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?/p>

線性電阻具有雙向?qū)щ娦訮N結(jié)具有單向?qū)щ娦?/p>

線性電阻具有雙向?qū)щ娦?68四、PN結(jié)的電流方程和伏安特性PN結(jié)兩端的電壓與流過PN結(jié)電流的關(guān)系式四、PN結(jié)的電流方程和伏安特性PN結(jié)兩端的電壓與流過PN結(jié)電169模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第1章常用半導(dǎo)體器件課件170五、PN結(jié)的電容效應(yīng)1.勢壘電容

PN結(jié)外加電壓變化時(shí)，空間電荷區(qū)的寬度將發(fā)生變化，有電荷的積累和釋放的過程，與電容的充放電相同，其等效電容稱為勢壘電容Cb。2.擴(kuò)散電容

PN結(jié)外加的正向電壓變化時(shí)，在擴(kuò)散路程中載流子的濃度及其梯度均有變化，也有電荷的積累和釋放的過程，其等效電容稱為擴(kuò)散電容Cd。結(jié)電容：

結(jié)電容不是常量！若PN結(jié)外加電壓頻率高到一定程度，則失去單向?qū)щ娦裕∥濉N結(jié)的電容效應(yīng)1.勢壘電容PN結(jié)外加電壓變化1711.2半導(dǎo)體二極管一、二極管的結(jié)構(gòu)二、二極管的伏安特性及電流方程三、二極管的等效電路四、二極管的主要參數(shù)五、穩(wěn)壓二極管1.2半導(dǎo)體二極管一、二極管的結(jié)構(gòu)二、二極管的伏安特172

一、二極管的結(jié)構(gòu)將PN結(jié)封裝，引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成了二極管。點(diǎn)接觸型：結(jié)面積小，結(jié)電容小故結(jié)允許的電流小最高工作頻率高面接觸型：結(jié)面積大，結(jié)電容大故結(jié)允許的電流大最高工作頻率低平面型：結(jié)面積可小、可大小的工作頻率高大的結(jié)允許的電流大一、二極管的結(jié)構(gòu)將PN結(jié)封裝，引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成了二極管173規(guī)定二極管的端電壓uD的參考方向和二極管的電流iD的參考方向

二、二極管的伏安特性及電流方程規(guī)定二極管的端電壓uD的參考方向和二極管的電流iD的參考方向174參考方向的選取共有四種可能，本教材中選擇其中的一種。參考方向的選取共有四種可能，本教材中選擇其中的一種。175模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第1章常用半導(dǎo)體器件課件176線性電阻參考方向的選取只有兩種可能：關(guān)聯(lián)、非關(guān)聯(lián)。因?yàn)殡p向?qū)щ娋€性電阻參考方向的選取只有兩種可能：關(guān)聯(lián)、非關(guān)聯(lián)。因?yàn)殡p向?qū)?77（a）硅二極管2CP10的伏安特性曲線（b）鍺二極管2AP15的伏安特性曲線二極管的伏安特性及電流方程

二極管的電流與其端電壓的關(guān)系稱為伏安特性（a）硅二極管2CP10的伏安特性曲線（178死區(qū)電壓Uth硅二極管的死區(qū)電壓一般為0.5V，鍺二極管的死區(qū)電壓一般為0.1V。硅二極管正向?qū)妷杭s為0.7V，鍺二極管正向?qū)妷杭s為0.2V。反向擊穿電壓UBR。死區(qū)電壓Uth179溫度對二極管的伏安特性的影響當(dāng)溫度升高時(shí)，二極管的伏安特性曲線左移。當(dāng)溫度降低時(shí)，二極管的伏安特性曲線右移。溫度對二極管的伏安特性的影響當(dāng)溫度升高時(shí)，二極管的伏安特性曲180二極管的電阻（一）二極管的直流電阻rD二極管兩端的直流電壓UD與直流電流ID之比就是二極管的直流電阻rD。非線性電阻Q點(diǎn)處的直流電阻rD是連接Q點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的直線的斜率的倒數(shù)。二極管的電阻（一）二極管的直流電阻rD二極管兩端的直流電壓U181（二）二極管的交流電阻rd在工作點(diǎn)Q附近，二極管兩端電壓的變化量和與之對應(yīng)的電流變化量之比就是二極管的交流電阻rd。非線性電阻非線性電阻的直流電阻和交流電阻不同線性電阻的直流電阻和交流電阻相同交流電阻rd的大小也是隨工作點(diǎn)Q的變化而變化的，工作點(diǎn)的電流越大，rd就越小。rd

=26mv/ID(mA)（二）二極管的交流電阻rd在工作點(diǎn)Q附近，二極管兩端電壓的變182五、二極管的主要參數(shù)(一)最大整流電流IF

二極管長期連續(xù)工作時(shí)，允許通過的最大正向平均電流。(二)反向擊穿電壓UBR

二極管反向電流急劇增加時(shí)對應(yīng)的反向電壓值稱為反向擊穿電壓UBR。(三)最大反向工作電壓URM

指管子允許施加的反向電壓最大值。UBR=2URM(四)反向電流IR

在室溫下，在規(guī)定的反向電壓下的反向電流值。硅二極管的反向電流一般在納安(nA)級；鍺二極管在微安(A)級。五、二極管的主要參數(shù)(一)最大整流電流IF183三、二極管的等效電路三、二極管的等效電路184（一）二極管的直流電阻rD二極管兩端的直流電壓UD與直流電流ID之比就是二極管的直流電阻rD。非線性電阻Q點(diǎn)處的直流電阻rD是連接Q點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的直線的斜率的倒數(shù)。二極管（非線性）的電阻的定義（一）二極管的直流電阻rD二極管兩端的直流電壓UD與直流電流185（二）二極管的交流電阻（動(dòng)態(tài)電阻）rd在工作點(diǎn)Q附近，二極管兩端電壓的變化量和與之對應(yīng)的電流變化量之比就是二極管的交流電阻rd。非線性電阻非線性電阻的直流電阻和交流電阻不同線性電阻的直流電阻和交流電阻相同交流電阻rd的大小也是隨工作點(diǎn)Q的變化而變化的，工作點(diǎn)的電流越大，rd就越小。rd

=26mv/ID(mA)（二）二極管的交流電阻（動(dòng)態(tài)電阻）rd在工作點(diǎn)Q附近，二極管186二極管的模型（等效電路）（一）直流模型（1）直流理想模型（2）直流恒壓降模型（3）直流折線模型（4）直流指數(shù)模型（二）交流小信號模型二極管的模型（等效電路）（一）直流模型187（1）直流理想模型（2）直流恒壓降模型（3）直流折線模型（4）直流指數(shù)模型

模型越來越準(zhǔn)確，但是計(jì)算越來越復(fù)雜直流模型用在直流電源作用的電路中（一）直流模型（1）直流理想模型模型越來越準(zhǔn)確，但是計(jì)算越來越復(fù)雜直流模型188（1）直流理想模型正偏時(shí)導(dǎo)通，管壓降為0V，電流決定于外電路。反偏時(shí)截止，電流為0，兩端電壓決定于外電路（1）直流理想模型正偏時(shí)導(dǎo)通，管壓降為0V，電流決定于外電路189（2）直流恒壓降模型管子導(dǎo)通后,管壓降認(rèn)為是恒定的,典型值為0.7V。（硅二極管）（鍺二極管將0.7V變?yōu)?.2V）（2）直流恒壓降模型管子導(dǎo)通后,管壓降認(rèn)為是恒定的,典型值190（3）直流折線模型管壓降不是恒定的,而是隨電流的增加而增加。（硅二極管）0.5V是二極管的死區(qū)電壓（鍺二極管將0.5V變?yōu)?.1V）（3）直流折線模型管壓降不是恒定的,而是隨電流的增加而增加。191（4）直流指數(shù)模型（4）直流指數(shù)模型192（二）交流小信號模型（小信號模型）注意：二極管的交流模型用在交流小信號電源作用的電路中小：能夠把曲線看成直線，而誤差能夠忍受（二）交流小信號模型（小信號模型）注意：二極管的交流模型用在193應(yīng)用舉例一、用二極管直流模型來分析電路二、用二極管交流模型來分析電路二極管在某個(gè)電路中可以這樣來使用：1、當(dāng)作非線性電阻來使用，即所有時(shí)間內(nèi)全部在正向?qū)▍^(qū)2、當(dāng)作開關(guān)來使用，即某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通，某段時(shí)間內(nèi)截止3、當(dāng)作開關(guān)來使用，即在所有時(shí)間內(nèi)均導(dǎo)通4、當(dāng)作開關(guān)來使用，即在所有時(shí)間內(nèi)均截止5、當(dāng)作小電壓穩(wěn)壓器件來使用，即所有時(shí)間內(nèi)全部在正向?qū)▍^(qū)6、當(dāng)作大電壓穩(wěn)壓器件來使用，即所有時(shí)間內(nèi)全部在反向擊穿區(qū)應(yīng)用舉例一、用二極管直流模型來分析電路二極管在某個(gè)電路中可以194（一）用二極管直流模型來分析電路例1求電路的ID和UD，已知R=10K在兩種情況下計(jì)算:（1）UDD=10V（2）UDD=1V（一）用二極管直流模型來分析電路例1求電路的ID和UD195

解:二極管使用直流理想模型（1）UDD=10V時(shí)首先：將原始電路中的二極管用它的理想模型代替，得到右側(cè)的電路然后：判斷理想二極管的狀態(tài)（導(dǎo)通或截止）。方法：將理想二極管斷開，求陽極和陰極的電位差，若>0,則理想二極管正向?qū)ǎ蝗?lt;0，則理想二極管反向截止；在本題目中理想二極管正向?qū)ǎ美硐氲膶?dǎo)線代替二極管因?yàn)橹挥兄绷麟妷涸醋饔茫允褂弥绷髂Ｐ汀＝?二極管使用直流理想模型（1）UDD=10V時(shí)首先：將196（硅二極管典型值）2）二極管使用直流恒壓降模型首先：將原始電路中的二極管用它的直流恒壓降模型代替，得到右側(cè)的電路然后：判斷理想二極管的狀態(tài)（導(dǎo)通或截止）。方法：將理想二極管斷開，求陽極和陰極的電位差，若>0,則理想二極管正向?qū)ǎ蝗?lt;0，則理想二極管反向截止在本題目中理想二極管正向?qū)ǎ美硐氲膶?dǎo)線代替二極管（硅二極管典型值）2）二極管使用直流恒壓降模型首先：將原始電197（硅二極管典型值）設(shè)二極管使用直流折線模型首先：將原始電路中的二極管用它的直流折線模型代替，得到右側(cè)的電路然后：判斷理想二極管的狀態(tài)（導(dǎo)通或截止）。方法：將理想二極管斷開，求陽極和陰極的電位差，若>