04-6月-231第四章常用半導(dǎo)體分立器件

Diode,Transistor半導(dǎo)體的基本知識(shí)與PN結(jié)半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路雙極型三極管絕緣柵型場效應(yīng)管04-6月-232

對于元器件，重點(diǎn)放在特性、參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)和正確使用方法，不要過分追究其內(nèi)部機(jī)理。討論器件的目的在于應(yīng)用。

學(xué)會(huì)用工程觀點(diǎn)分析問題，即根據(jù)實(shí)際情況，對器件的數(shù)學(xué)模型和電路的工作條件進(jìn)行合理的近似，以便用簡便的分析方法獲得具有實(shí)際意義的結(jié)果。

對電路進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)，只要能滿足技術(shù)指標(biāo)，就不要過分追究精確的數(shù)值。器件是非線性的、特性有分散性、RC

的值有誤差、工程上允許一定的誤差、采用合理估算的方法。學(xué)習(xí)要求：304-6月-234.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)與PN結(jié)一、半導(dǎo)體的基本知識(shí)體積小、重量輕、壽命長、能耗低。1.半導(dǎo)體器件的特點(diǎn)2.物質(zhì)的分類（按其導(dǎo)電能力的大小）導(dǎo)體如：金、銀、銅、錫,電阻率,ρ<10-4cm

絕緣體如：橡膠、陶瓷、塑料、木制品等

ρ1012cm半導(dǎo)體如：鍺、硅、砷化鎵，一些硫化物和氧化物（導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間，受溫度、光照和摻雜程度影響極大。）10-3cm<

ρ<109cm

半導(dǎo)體（根據(jù)純度的不同）可以分為本征半導(dǎo)體,雜質(zhì)半導(dǎo)體04-6月-234

半導(dǎo)體器件是構(gòu)成電子線路的基本元件，所用的材料是經(jīng)過特殊加工且性能可控的半導(dǎo)體材料。在大規(guī)模集成電路（LSI）和超大規(guī)模集成電路（VLSI）中主要使用硅（Si）和砷化鎵（GaAs）材料。第一代半導(dǎo)體材料以Si，Ge為代表；第二代半導(dǎo)體以GaAs,InP為代表；，第三代半導(dǎo)體：III族氮化物半導(dǎo)體材料（GaN）硅谷、集成電路Siliconvalley

Integratedcircuit

電子器件所用的半導(dǎo)體具有晶體結(jié)構(gòu)，因此把半導(dǎo)體也稱為晶體。04-6月-235+4+4+4+4+4+4+4+4+4

純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。3.本征半導(dǎo)體

284+14Si28184+32Ge4個(gè)價(jià)電子

將硅或鍺材料提純并形成單晶體后，便形成共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。晶體結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵

價(jià)電子：最外層原子軌道上的電子。+4慣性核4.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)與PN結(jié)04-6月-236共價(jià)鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子被緊緊束縛在共價(jià)鍵中，稱為束縛電子(BondedElectron)，束縛電子很難脫離共價(jià)鍵成為自由電子(Free～)，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。

在絕對零度（即T＝0）和無外界激發(fā)時(shí)，硅和鍺晶體中由于沒有傳導(dǎo)電流的導(dǎo)電粒子存在，所以不能導(dǎo)電。+4+4+4+4+4+4+4+4+404-6月-237本征激發(fā)－在常溫下，由于熱激發(fā)，使一些價(jià)電子獲得足夠的能量而脫離共價(jià)鍵的束縛，成為自由電子，同時(shí)共價(jià)鍵上留下一個(gè)空位，稱為空穴(Hole)。因熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生自由電子空穴對的現(xiàn)象稱本征激發(fā)（Excitation,又稱熱激發(fā)）。+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由電子空穴4.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)與PN結(jié)04-6月-238兩種載流子:能夠?qū)щ姷碾姾煞Q為載流子(currentorchargecarrier)。本征半導(dǎo)體中有數(shù)量相等的兩種載流子：自由電子和空穴。空穴導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)是價(jià)電子依次填補(bǔ)空位的運(yùn)動(dòng)。+4+4+4+4+4+4+4+4+404-6月-239本征濃度復(fù)合—自由電子和空穴在熱運(yùn)動(dòng)中相遇而釋放能量，電子空穴成對消失。自由電子和空穴成對地產(chǎn)生的同時(shí)，又不斷復(fù)合。在一定溫度下，載流子的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，半導(dǎo)體中載流子便維持一定的數(shù)目。注意：(1)在常溫下，本征半導(dǎo)體中載流子濃度:Si：ni=pi=1.5×1010/cm3，Ge：ni=pi=2.5×1013/cm3,與原子密度（約為1022/cm3量級）相比，是微不足道的（1/3.3×1012

），故本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性很弱，不能直接用于制造半導(dǎo)體器件。(2)溫度愈高，載流子的數(shù)目愈多,半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能也就愈好。所以，溫度對半導(dǎo)體器件性能影響很大。4.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)與PN結(jié)04-6月-2310半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性：(可做成溫度敏感元件，如熱敏電阻)。摻雜性：往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，導(dǎo)電能力明顯改變(可做成各種不同用途的半導(dǎo)體器件，如二極管、三極管和晶閘管等）。光敏性：當(dāng)受到光照時(shí)，導(dǎo)電能力明顯變化(可做成各種光敏元件，如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等)。熱敏性：當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，導(dǎo)電能力顯著增強(qiáng)04-6月-2311

4.

雜質(zhì)半導(dǎo)體(Impurity~)在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。即使得自由電子和空穴的數(shù)量差別極大，且其導(dǎo)電性能由雜質(zhì)的類型和摻雜的數(shù)量支配，而不再取決于溫度。使自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為N型半導(dǎo)體（電子半導(dǎo)體），使空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為P型半導(dǎo)體（p-type~orP-semiconductor

空穴半導(dǎo)體）。4.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)與PN結(jié)04-6月-2312N型半導(dǎo)體—

摻入5價(jià)元素如砷（As）、磷（P）

摻雜后自由電子數(shù)目大量增加，自由電子導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式，稱為電子半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體。

Si

Si

Si

Sip+多余電子磷原子在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€(gè)電子變?yōu)檎x子

在N

型半導(dǎo)體中自由電子是多數(shù)載流子（多子,majoritycarrier），空穴是少數(shù)載流子（少子,minority～）。04-6月-2313

摻雜后空穴數(shù)目大量增加，空穴導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式，稱為空穴半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體。

Si

Si

Si

Si

在P型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子，自由電子是少數(shù)載流子。B–硼原子接受一個(gè)電子變?yōu)樨?fù)離子空穴無論N型或P型半導(dǎo)體都是中性的，對外不顯電性。P型半導(dǎo)體—摻入3價(jià)原子如硼（B）、鎵（Ga）4.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)與PN結(jié)04-6月-2314雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++N型半導(dǎo)體04-6月-2315二、PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?.半導(dǎo)體中的電流(1)擴(kuò)散電流(diffusioncurrent)若半導(dǎo)體內(nèi)載流子濃度分布不均勻（又稱濃度差），因濃度差引起載流子的移動(dòng)產(chǎn)生的電流稱擴(kuò)散電流。(2)漂移電流(drift～）在電場的作用下，因電場力引起載流子的移動(dòng)產(chǎn)生的電流稱漂移電流。1)基本概念4.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)與PN結(jié)04-6月-2316

在一塊完整的硅片上，用不同的摻雜工藝使其一邊形成N型半導(dǎo)體，另一邊形成P型半導(dǎo)體。（2）PN結(jié)形成的物理過程

在兩種半導(dǎo)體交界面，離子薄層形成的空間電荷區(qū)（space－chargeregion）稱為PN結(jié)。在空間電荷區(qū)，由于缺少載流子所以也稱耗盡層（depletionlayer)。濃度差多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)空間電荷區(qū)內(nèi)電場

促使少子漂移

阻止多子擴(kuò)散動(dòng)態(tài)平衡

PN結(jié)04-6月-23171）PN結(jié)加正向電壓時(shí)2.PN結(jié)的單向?qū)щ娦?外加的正向電壓削弱了內(nèi)電場。*PN結(jié)變薄，擴(kuò)散電流加大（正向電流較大，，正向電阻較小），漂移電流變小，從而產(chǎn)生正向電流(mA)。*PN結(jié)呈現(xiàn)低阻性，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。

PN結(jié)加上正向電壓、正向偏置的意思就是：P區(qū)加正、N區(qū)加負(fù)電壓。4.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)與PN結(jié)04-6月-23182）PN結(jié)加反向電壓——P區(qū)加負(fù)、N區(qū)加正電壓半導(dǎo)體的基本知識(shí)與PN結(jié)*外加的反向電壓加強(qiáng)了內(nèi)電場。*阻擋層增強(qiáng)，PN結(jié)變寬，阻礙多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。*少子在內(nèi)電場的作用下形成的漂移電流大于擴(kuò)散電流。*PN結(jié)呈現(xiàn)高阻性，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。

溫度一定時(shí)，由本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，幾乎與所加反向電壓的無關(guān)，也稱為反向飽和電流(IS)。04-6月-2319

PN結(jié)加正向電壓時(shí)，PN結(jié)變窄，正向電流較大，正向電阻較小，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

PN結(jié)加反向電壓時(shí)，PN結(jié)變寬，反向電流較小，反向電阻較大，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?.1半導(dǎo)體的基本知識(shí)與PN結(jié)2004-6月-234.2半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路

將PN結(jié)加上相應(yīng)的電極引線和封裝，就成為半導(dǎo)體二極管。與P區(qū)相連的電極稱為陽極（用A表示；與N區(qū)相連的電極稱為陰極（用K表示）一、半導(dǎo)體二極管+?iDuD1.電路符號(hào)A陽極K陰極04-6月-23213）平面型二極管2）面接觸型二極管1）點(diǎn)接觸型二極管結(jié)面積大，結(jié)電容大，用于工頻大電流整流電路。PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，正向電流小，用于檢波和變頻等高頻路。

用于集成電路制造工藝中。PN結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路。半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路2.二極管分類(結(jié)構(gòu))4.2半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路04-6月-2322604020–0.02–0.0400.40.8–25–50I/mAU/V反向特性死區(qū)電壓加正向電壓，且u>>

VT時(shí),VT稱為死區(qū)電壓。硅管：VT≈0.5V，鍺管：VT≈0.1V。導(dǎo)通時(shí)的正向壓降硅管：0.6~0.7V，鍺管：0.2~0.3V。正向特性1)正向特性2)反向特性當(dāng)u＜0時(shí)，i=?Is（反向飽和電流，很小，幾乎為零）。+?iDuD3.

二極管伏安特性小功率硅管：＜1A小功率鍺管：10~100A04-6月-2323

當(dāng)反向電壓增大至U(BR)時(shí)，反向電流將突然增大。這種現(xiàn)象稱為擊穿，二極管失去單向?qū)щ娦浴?）反向擊穿特性604020–0.02–0.0400.40.8–25–50I/mAU/V反向特性擊穿電壓U(BR)4.2半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路04-6月-2324二極管的單向?qū)щ娦?.二極管加正向電壓（正向偏置，陽極接正、陰極接負(fù)）時(shí)，二極管處于正向?qū)顟B(tài)，二極管正向電阻較小，正向電流較大。2.二極管加反向電壓（反向偏置，陽極接負(fù)、陰極接正）時(shí)，二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)，二極管反向電阻較大，反向電流很小。

3.外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，失去單向?qū)щ娦浴?.二極管的反向電流受溫度的影響，溫度愈高反向電流愈大。04-6月-23254.

主要參數(shù)（教材P114）

2)最高反向工作電壓UDRM

保證二極管不被擊穿而給出的最高反向電壓，一般是反向擊穿電壓的一半或三分之二。1)最大整流電流IFM

二極管長時(shí)間使用時(shí)允許流過的最大正向平均電流。3)最大反向電流IRM

二極管上加反向工作峰值電壓時(shí)的反向電流值。半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路

用于描述二極管的導(dǎo)電特性，是選擇和使用二極管的依據(jù)。4.2半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路04-6月-23265.二極管的電路模型

二極管是一種非線性器件，一般采用非線性電路的模型分析法。oiDuD

二極管導(dǎo)通后，管壓降是恒定值。硅管：uD＝0.7V，鍺管：uD＝0.3V。相當(dāng)于一理想開關(guān)。2.恒壓降模型1.理想模型+?iDuDAK

正向偏置時(shí)，二極管正向?qū)ǎ軌航祐D＝0，相當(dāng)于短路；反向偏置時(shí)，二極管反向截止，電流iD＝0，相當(dāng)于開路。+?iDuD04-6月-2327二、二極管應(yīng)用電路

在電子技術(shù)中二極管電路得到廣泛應(yīng)用。基本電路有限幅電路、整流電路、鉗位電路、開關(guān)電路等。1.判斷二極管在電路中的工作狀態(tài)常用的方法是：

2)只含一個(gè)二極管D時(shí)：先假設(shè)二極管斷開，然后求得二極管陽極與陰極之間將承受的電壓U1）由于二極管的特性為非線性，通常用比較二極管2個(gè)電極的電位高低來確定其工作狀態(tài)。U>導(dǎo)通電壓，二極管正向偏置，導(dǎo)通，D兩端的實(shí)際壓降為導(dǎo)通壓降（理想時(shí)取零）；U<導(dǎo)通電壓，二極管反向偏置，截止；然后畫等效電路分析。導(dǎo)通截止4.2半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路04-6月-23283）含兩個(gè)二極管時(shí)：一般可以先設(shè)一個(gè)為截止，按方法2）判斷另一個(gè)；然后求被設(shè)為截止的二極管陽極陰極間電壓，若大于零，則說明所設(shè)錯(cuò)誤。4）如果兩個(gè)以上的二極管串聯(lián)：則它們同時(shí)導(dǎo)通或截止。5）如果兩個(gè)以上的二極管并聯(lián)：a）共陽極時(shí)，陰極電位低的優(yōu)先導(dǎo)通；b）共陰極時(shí)陽極電位高的優(yōu)先導(dǎo)通。04-6月-2329電路如圖，二極管性能理想，求：UabV陽

=－6VV陰=－12VV陽>V陰

二極管導(dǎo)通，或UAK>0;由于二極管理想，二極管可看作短路，Uab=－6V否則，Uab低于－6V一個(gè)管壓降，為－6.3Ｖ或－6.7V例4.2.1：取b點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。

在這里，二極管起鉗位作用。D6V12V3kbaUab+–4.2半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路04-6月-2330兩個(gè)二極管的陰極接在一起取b點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。V1陽

=－6V，V2陽=0V，V1陰

=V2陰=－12VUD1=6V，UD2=12V

∵

UD2>UD1

∴D2優(yōu)先導(dǎo)通，D1截止。若忽略管壓降，二極管可看作短路，Uab

=0V例4.2.2:D1承受反向電壓為－6V流過

D2

的電流為圖中二極管理想求：UabbD16V12V3kaD2Uab+–04-6月-23312.整流電路當(dāng)us>0，D導(dǎo)通，uo=us；半波整流電路當(dāng)us<0，D截止，uo=0。設(shè)二極管理想，根據(jù)us波形，畫出uo波形？4.2半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路+–04-6月-23323.限幅電路

二極管D1、D2用恒壓源模型，UON=0.7V。當(dāng)uS>UON時(shí)，D1導(dǎo)通，D2截止，uo=0.7V；當(dāng)uS<?UON時(shí)，D2導(dǎo)通，D1截止，uo=?0.7V；當(dāng)|uS|<UON時(shí)，D1、D2均截止，uo=us。輸出電壓被限幅在0.7V，稱雙向限幅電路。+–04-6月-2333例4.2.3在圖中，輸入電位VA=+3V，VB=0V，電阻R接負(fù)電源–12V。設(shè)二極管的正向壓降是0.3V,求輸出端電位VO。

因?yàn)閂A高于VB

，所以D1優(yōu)先導(dǎo)通。二極管的正向壓降是0.3V，則VO=+2.7V。當(dāng)D1導(dǎo)通后,D2因反偏而截止。D1起鉗位作用，將輸出端電位鉗制在+2.7V。解：D1?12VVoD2VAVB4.2半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路04-6月-2334三、特殊二極管

一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管，工作于反向擊穿區(qū)。I/mAOUZIZIZM+正向+反向UZIZU/V1.穩(wěn)壓管

穩(wěn)壓管反向擊穿后，電流雖在很大范圍內(nèi)變化，但其兩端的電壓變化很小。——穩(wěn)壓特性，利用此特性，穩(wěn)壓管在電路中可起穩(wěn)壓作用。半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路1）符號(hào)及特性04-6月-23352）穩(wěn)壓管的主要參數(shù)：1.穩(wěn)定電壓UZ

4.穩(wěn)定電流IZ、最大、最小穩(wěn)定電流Izmax、Izmin。3.動(dòng)態(tài)電阻rZ2.電壓溫度系數(shù)U（%/℃）5.最大允許耗散功率PZM

穩(wěn)壓值受溫度變化影響的系數(shù)。4.2半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路04-6月-2336

電阻的作用:起限流作用，以保護(hù)穩(wěn)壓管；

當(dāng)輸入電壓或負(fù)載電流變化時(shí)，通過該電阻上電壓降的變化，取出誤差信號(hào)以調(diào)節(jié)穩(wěn)壓管的工作電流，從而起到穩(wěn)壓作用。穩(wěn)壓二極管在工作時(shí)應(yīng)反接，并串入一只電阻。3）穩(wěn)壓二極管應(yīng)用04-6月-2337正常穩(wěn)壓時(shí)UO=UZ

穩(wěn)壓條件是什么？IZmin

≤IZ≤IZmax不加R可以嗎？參見書上P116-117當(dāng)Ui為正弦波，且幅值大于UZ

，UO的波形是怎樣的？4.2半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路04-6月-23382.發(fā)光二極管ak

當(dāng)電流流過時(shí)，發(fā)光二極管將發(fā)出光來，光的顏色由二極管材料（如砷化鎵、磷化鎵）決定。發(fā)光二極管通常用作顯示器件，工作電流一般在幾mA至幾十mA之間。另一重要作用：將電信號(hào)變?yōu)楣庑盘?hào)，通過光纜傳輸，然后用光電二極管接收，再現(xiàn)電信號(hào)。發(fā)光二極管的符號(hào)04-6月-23393.光電二極管akakipup+（a）光電二極管的符號(hào)（b）光電二極管的等效電路

光電二極管可將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。其特點(diǎn)是它的反向電流與光照強(qiáng)度成正比。4.2半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路4004-6月-234.3雙極型三極管三極管的結(jié)構(gòu)和工作原理三極管的特性曲線和主要參數(shù)04-6月-2341一、半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)和工作原理三極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)電流分配與放大作用4.3三極管結(jié)構(gòu)及原理04-6月-2342我國：－1957年，通過還原氧化鍺，鍺單晶，并制作出鍺晶體管。－1959年，硅（Si）單晶。

半導(dǎo)體三極管中由于有電子和空穴兩種載流參與導(dǎo)電，也稱雙極型晶體管（BJT），簡稱晶體管或三極管。按頻率可分為：高頻管，低頻管；按材料可分為：硅管，鍺管；按結(jié)構(gòu)可分為：NPN型和PNP型。－1947年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了半導(dǎo)體點(diǎn)接觸式晶體管（鍺管)，從而開創(chuàng)了人類的硅文明時(shí)代。－次年，制作出第一只Si管04-6月-23431.三極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)N型硅BECN型硅P型硅(a)

平面型二氧化硅保護(hù)膜銦球N型鍺ECBPP(b)合金型銦球

半導(dǎo)體三極管，簡稱晶體管或三極管，由于有電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電，也稱雙極型晶體管（bipolarjunctiontransistor,BJT）；是由2個(gè)PN結(jié)背靠背構(gòu)成的：具有電流放大作用。4.3三極管結(jié)構(gòu)及原理04-6月-2344

三極管按結(jié)構(gòu)可分為：NPN型和PNP型。我們主要以NPN型三極管為例來學(xué)習(xí)，一切方法和結(jié)論都可以用于PNP型。集電極，用C或c表示（Collector）集電區(qū)，摻雜濃度低基極，用B或b表示（Base）基區(qū)，薄發(fā)射極，用E或e表示（Emitter）發(fā)射區(qū)，摻雜濃度高發(fā)射結(jié)(Je)集電結(jié)(Jc)，面積比發(fā)射結(jié)大04-6月-2345

符號(hào)中，發(fā)射極的箭頭代表發(fā)射極電流的實(shí)際方向。becbecNPN型與PNP型三極管的工作原理相似，只是使用時(shí)所加電源的極性不同。4.3三極管結(jié)構(gòu)及原理04-6月-2346mAAVVmAICECIBIERB+UBE+UCEEBCEB3DG100

用實(shí)驗(yàn)說明三極管的電流分配與放大作用。

實(shí)驗(yàn)電路采用共發(fā)射極接法，NPN型管。

為了使三極管具有放大作用，電源EB

和EC

的極性必須使發(fā)射結(jié)上加正向電壓(正向偏置)，集電結(jié)加反向電壓(反向偏置)。

改變可變電阻RB，則基極電流IB、集電極電流IC和發(fā)射極電流

IE

都發(fā)生變化。2.電流分配與放大作用04-6月-2347IB/mA00.020.040.060.080.10IC/mA<0.0010.701.502.303.103.95IE/mA<0.0010.721.542.363.184.05三極管電流測量數(shù)據(jù)結(jié)論：（2）

IB

對IC有控制作用。IB的改變控制IC變化，體現(xiàn)了三極管的電流控制作用。直流電流放大系數(shù)：符合KCL，且

IC≈IE（1）交流電流放大系數(shù)：工程估算中取：，有4.3三極管結(jié)構(gòu)及原理04-6月-2348ICIEIBBUBE+UCE+ECICIEIBBUBE+UCE+ECNPN型三極管應(yīng)滿足:UBE

>0UBC

<

0即

VC>

VB>

VEPNP

型三極管應(yīng)滿足:

UBE<0UBC>0即

VC<VB<VE

三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下，通過載流子傳輸體現(xiàn)出來的，實(shí)現(xiàn)放大的外部條件：

發(fā)射結(jié)加正向電壓，集電結(jié)加反向電壓。PNNPPN04-6月-2349二、三極管的特性曲線和重要參數(shù)三極管的特性曲線三極管的主要參數(shù)三極管的其它形式04-6月-23501)輸入特性曲線++??iBiCuBEuCEiB

和uBE之間的關(guān)系與二極管相似。

三極管的輸入特性也有一段死區(qū)，只有在發(fā)射結(jié)外加電壓大于死區(qū)電壓時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生iB。1.三極管的特性曲線各電極u,i之間的關(guān)系曲線

導(dǎo)通后，硅管UBE=0.7V，鍺管UBE=0.3V。4.3三極管結(jié)構(gòu)及原理04-6月-23512)輸出特性曲線（1）放大區(qū)

NPN型管:VC

>VB>

VE

++??iBiCuBEuCEIC＝βIB（2）截止區(qū)對應(yīng)IB=0

以下的區(qū)域。

三極管要處于截止?fàn)顟B(tài)：發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于反向偏置。為了使三極管可靠截止，常使UBE

0，此時(shí),IC

0。

PNP型管:VC

<VB<VE

04-6月-2352（3）飽和區(qū)

三極管處于飽和狀態(tài)：發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于正向偏置狀態(tài)。在飽和區(qū)，IC

和IB不成正比:iC<βiB++??iBiCuBEuCE

當(dāng)三極管飽和時(shí)，UCE

0，C-E間如同一個(gè)開關(guān)的接通；

當(dāng)三極管截止時(shí)，IC

0，C-E之間如同一個(gè)開關(guān)的斷開；可見，三極管除了有放大作用外，還有開關(guān)作用。4.3三極管結(jié)構(gòu)及原理04-6月-2353

管型

工作狀態(tài)

飽和

放大

截止UBE/VUCE/V

UBE/V

UBE/V

開始截止

可靠截止硅管(NPN)鍺管(PNP)0.7

0.30.30.10.6~0.70.2~0.30.5

0.1

0

0.1三極管結(jié)電壓的典型值++??iBiCuBEuCE04-6月-2354例4.3.1

在放大電路中測得4個(gè)三極管的各管腳對“地”電位如圖所示。試判斷各三極管的類型（NPN型還是PNP型，是硅管或鍺管），并確定e、b、c三個(gè)電極。4.3三極管結(jié)構(gòu)及原理04-6月-2355分析：1）工作于放大狀態(tài)的三極管，發(fā)射結(jié)應(yīng)正偏，集電結(jié)應(yīng)反偏，因而NPN型有VC>VB>VE，PNP型有VC<VB<VE。可見基極電位總是居中，據(jù)此可確定基極。2）硅管|UBE|=0.6~0.8V，鍺管|UBE|=0.2~0.4V，則與基極電位相差此值的電極為發(fā)射極，并可判斷是硅管還是鍺管。3）余下一電極為集電極。4）集電極電位為最高的是NPN型管，集電極電位為最低的是PNP型管。04-6月-2356（c）PNP型硅管，①-集電極，②-基極，③-發(fā)射極（a）NPN型硅管，①-發(fā)射極，②-基極，③-集電極（d）NPN型鍺管，①-基極，②-集電極，③-發(fā)射極（b）PNP型鍺管，①-集電極，②-基極，③-發(fā)射極4.3三極管結(jié)構(gòu)及原理04-6月-2357例4.3.2

測得電路中三極管3個(gè)電極的電位如圖所示。問哪些管子工作于放大狀態(tài)，哪些處于截止、飽和、倒置狀態(tài)，哪些已損壞？

（a）（b）（c）（d）

（e）（f）（g）（h）04-6月-2358

（a）（b）（c）（