第1章晶体管开关.ppt

第一章 晶体管开关 饱和条件： uBE ＞Uon uCE ＜ uBE 特点： IC ＜ β IB ，uCE＝UCES≤0.3V， c ~ e 之间相当于闭合的开关。 截止条件： uBE Uon(0.5V) 特点： IB=0， IC≈0 c ~ e 之间相当于断开的开关。 截止和饱和两个状态通称为开关状态。 1.2.2 三极管的主要参数及应用 Ib Ic 1 共发射极电流放大系数? ?= 20-200 三极管的主要参数 2 击穿电压 Ucbo,Uceo,Uebo 例如：Uebo=6V Uebo 三极管的主要参数 Ib Ic 3 最大电流ICM, 最大功率PCM Icm=600mA;PcM=625mW 设工作电流Ic=200mA Uce625/200=3V uI 周期性矩形脉冲 (1) uI = 0 时,三极管截止，iB = 0 , iC = 0 uO = UC－iC RC = UC = 12V (2) uI = 5V 时， uI 周期性矩形脉冲 条件成立 假设三极管处于饱和状态 PN结正向导通时，P区扩散到N区的空穴，边扩散，边复合逐渐减少，在N区内产生一定数量的空穴积累，形成梯度分布；同理， N区的电子扩散到P区后，也将在P区内产生一定数量的电子积累。这些扩散到对方区域并积累的电子及空穴称为存储电荷。 PN结正向导通时，PN结两侧出现的电子空穴积累的现象叫做电荷存储效应。 预备知识: * * 1.1 半导体二极管 1.1.1 半导体基本知识 一、什么是半导体？ 导体 (金属原子的外层电子受原子核的束缚力很小，自由电子成为导电的“载流子”) 绝缘体 可运动的带电粒子 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，如硅(Si),锗(Ge)。 硅和锗的原子结构模型 (a)硅原子 (b)锗原子 简化模型 硅和锗都是四价元素,原子的最外层轨道上有四个 价电子。 1.本征半导体（纯净的半导体晶体） 硅和锗的晶体结构 （ａ）点阵结构 （ｂ）共价键结构 点阵结构：每个原子周围有四个相邻的原子，原子之间通过共价键紧密结合在一起。原子最外层的价电子不仅围绕…两个相邻原子共用一对电子 热激发产生自由电子和空穴 室温下，由于热运动少数价电子挣脱共价键的束缚 成为自由电子，同时在共价键中留下一个空位这个空位称为“空穴”。失去价电子的原子成为正离子，就好象空穴带正电荷一样。 在电子技术中,将空穴看成带正电荷的载流子。 空穴运动 有了空穴，邻近共价键中的价电子很容易过来填补 这个空穴，这样空穴便转移到邻近共价键中。新的空穴又会被邻近的价电子填补。带负电荷的价电子依次填补空穴的运动，从效果上看，相当于带正电荷的空穴作相反方向的运动。 （与自由电子的运动不同） 结论： 本征半导体中有两种载流子： ①带负电荷的自由电子②带正电荷的空穴 热激发产生的自由电子和空穴是成对出现的，电子和空穴又可能重新结合而成对消失，称为“复合”。在一定温度下自由电子和空穴维持一定的浓度。 N型和P型半导体 (1)N型半导体 在硅晶体中掺入五价元素磷,磷原子的五个价电子有四个…多出的一个电子不受共价键的束缚,室温下很 容易成为自由电子。磷原子失去一个电子成为正离子（在晶体中不能移动） 每个磷原子都提供一个自由电子，自由电子数目大大增加，远远超过空穴数。这种半导体主要依靠电子导电，称为电子型或N型半导体。 N型半导体的特点： 自由电子 空 穴 多数载流子（简称多子） 少数载流子（简称少子） 只要掺入极少量的杂质元素（1／106），多子的浓度将比本征半导体载流子浓度增加近106倍。 掺入的杂质元素的浓度越高，多数载流子的数量越多。 (2)P型半导体 在硅晶体中掺入三价元素硼,硼原子与相邻的四个硅原子…由于缺少一个价电子而产生一个空位，这个空位很容易被邻近共价键中的价电子填补。硼原子 得到一个电子成为负离子（在晶体中不能移动），失去价电子的共价键中出现一个空穴，每个硼原子都产生一个空穴，空穴数目大大增加，远远超过自由电子数。这种半导体主要依靠空穴导电，称为空穴型或P型半导体 P型半导体的特点： 空 穴 自由电子