第十四章二极管和晶体管讲解.ppt

第14章 二极管和晶体管 14.1 半导体的导电特性 本章要求 说明： 1.放大作用的内部条件： 基区很薄且掺杂浓度很低。 2.放大作用的外部条件：发射结正偏，集电结反偏。 B E C N N P EB RB EC RC 从电位的角度看： PNP 发射结正偏 VBVE 集电结反偏 VCVB NPN 发射结正偏 VBVE 集电结反偏 VCVB 常用公式： IE = IB + IC 、 IC ? IE 、 一、测试电路 　发射极是输入回路、输出回路的公共端 共发射极电路 输入回路 IC EB mA ?A V UCE UBE RB IB EC V + + – – – – + + 输出回路 14.5.3 特性曲线 二、输入特性曲线 UCE ≥1V 40 IB(?A) UBE(V) 20 60 80 0.4 0.8 0 死区电压： 硅管0.5V，锗管0.1V。 正常工作压降： NPN硅管UBE?0.6~0.7V PNP锗管UBE?-0.2~-0.3V 三、输出特性曲线 特点： 1.曲线通过原点。 2.若IB=0,则IC= ICEO 0。 3.当IB固定某一值后，电压从零开始增加，当增加至约1V后曲线平坦，说明晶体管具有恒流特性。 4.当IB稍有增加，相应的IC也增加，曲线上移，而且IC比IB 增加得更明显。这是晶体管的电流放大作用。 通常将晶体管的输出特性曲线分为三个工作区： (1)放大区(线性区) 特点：发射结正向偏置，集电结反向偏置。IB对IC有控制作用，即： --特性曲线进于水平的区域 (2)截止区 IB=0时IC= ICEO。对于硅管当UBE 0.5V时即开始截止，为了可靠截止常使UBE≤0，即截止时两个PN结都反向偏置。 --IB=0曲线以下的区域 (3)饱和区 当UCE UBE时，集电结处于正向偏置，晶体管工作于饱和状态。在饱和区， IB的变化对IC影响较小，失去放大作用。 即：饱和时，晶体管的发射结处于正偏、集电结也处于正偏。 正偏 反偏 反偏 集电结 正偏 正偏 反偏 发射结 饱和 放大 截止 各态偏置情况： * 14.1 半导体的导电特性 14.2 PN结及单向导电性 14.3 二极管 14.4 稳压二极管 14.5 晶体管 半导体： 一、半导体 如硅、锗、硒及许多金属的氧化物和硫化物等 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。 二、半导体的导电特性 1.纯净半导体的导电能力很差； 2.温度升高，导电能力增强； 热敏电阻 3.光照增强，导电能力增强； 光敏电阻 4.掺入微量杂质，导电能力显著增强。 二极管、三极管 、场效应管及晶闸管等 14.1.1 本征半导体 通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。 现代电子学中，最常用的半导体是硅和锗，它们的共同特征是最外层电子(价电子)都是四个。 + Si + Ge --完全纯净的、具有晶体结构的半导体。 硅晶体中原子的排列方式 硅的共价键结构 Si Si Si Si 共价键 (共用电子对) 价电子 价电子在获得一定能量(温度升高或受光照)后，即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子(带负电)，同时共价键中留下一个空位，称为空穴(带正电)。 Si Si Si Si A B C 电子的运动方向： C B A 空穴的运动方向： A B C 空穴 空穴与电子运动相反，因此，空穴运动相当于正电荷的运动。 自由电子 空穴 1.本征半导体两端外加电压时，产生的电流有两部分： (1)自由电子运动产生的电流； (2)空穴运动产生的电流。 2.自由电子和空穴都称为载流子。本征半导体中自由电子和空穴成对地产生，同时又不断进行复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡。 3.本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。 在一定温度下，载流子的产生与复合会达到动态平衡。温度越高，载流子的浓度越高，本征半导体的导电能力越强。 结论 温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素， 这是半导体的一大特点。 Si Si Si Si 一、N 型半导体 Si Si P+ Si 自由电子的数目大量增加，自由电子称为多数载流子，空穴称为少数载流子，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，因此称之为电子半导体或N型半导体。 在硅或锗晶体中掺入少量的磷(或其它五价元素) 14.1.2 杂质半导体 失去一个电子变为正离子 多余电子 在常温下即可变为自由电子 二、P 型半导体 空穴的数目大量增加，空穴称为多数载流子，自由电子称为少数载流子，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，因此称