《第2章半导体器件》.ppt

光电二极管与发光二极管可用于构成红外线遥控电路。图2.17所示为红外遥控电路示意图。当按下发射电路中的按钮时，编码器电路产生出调制的脉冲信号，由发光二极管将电信号转换成光信号发射出去。 接收电路中的光电二极管将光脉冲信号转换为电信号，经放大、解码后，由驱动电路驱动负载动作。 当按下不同按钮时，编码器产生不同的脉冲信号，以示区别。接收电路中的解码器可以解调出这些信号，并控制负载做出不同的动作。 4．变容二极管 利用PN结的势垒电容随外加反向电压变化的特性可制成变容二极管。变容二极管工作在反偏状态下，此时，PN结结电容的数值随外加电压的大小而变化。因此，变容二极管可做可变电容使用。图2.18（a）所示为变容二极管的电路符号和C-U关系曲线。 变容二极管在高频电路中得到广泛应用，可用于自动调谐、调频、调相等。图2.18（b）所示为变容二极管的一个应用电路，这是一个电调谐改变LC回路谐振频率的回路。变容二极管D与电感L组成LC谐振回路，当改变电位器的中心触点位置时，加在D上的反偏电压发生变化，其电容量相应改变，从而改变了LC回路的谐振频率。图中的C为隔直流电容器。 2.3 半导体三极管 半导体三极管又称为晶体三极管、双极型晶体管，简称三极管或晶体管（Transistor）。它具有电流放大作用，是构成各种电子电路的基本元件。三极管一般用字母T表示。 2.3.1 三极管的结构、外形及型号 1．三极管的结构 在一块极薄的硅基片或锗基片上制作两个PN结，并从P区和N区引出接线，再封装在管壳里，如图2.19所示的结构，就构成了三极管。三极管有三个区、三个电极和两个PN结：中间层称为基区，外面两层分别称为发射区和集电区；从三个区各引一个电极出来，分别称为基极b（base）、发射极e（emitter）和集电极c（collector）；基区与集电区之间的PN结称为集电结，基区与发射区之间的PN结称为发射结。 三极管有两种类型：NPN型和PNP型。在电路中分别用两种不同的符号表示，如图2.19（a）和（b）所示。两种符号的区别在于发射极箭头的方向不同，它表示发射结加上正向电压时，发射极电流的实际方向。 三极管的内部结构在制造工艺上的特点如下： （1）发射区的掺杂浓度远大于集电区的掺杂浓度； （2）基区很薄，一般为1μm至几μm； （3）集电结面积大于发射结面积。 三极管按材料不同分为硅管和锗管。目前我国制造的硅管多为NPN型，锗管多为PNP型。不论是硅管还是锗管，NPN管还是PNP管，它们的基本工作原理是相同的。 2．三极管的封装和外形 功率大小不同的世界观有着不同的体积和封装形式。图2.20所示为常见的国产三极管的封装和外形。从图中可以看出绝大多数大、中、小型晶体三极管采用金属封装，3DG13A、3DG46、等超小型三极管采用陶瓷环氧封装，近年来越来越多的管型，如图2.20中 3DG57B、CD568等采用硅酮塑封，大功率晶体三极管，如图2.20中3DD6、3DA5、3AD11等的集电极制成螺栓形，以便于和散热器组成一体。 3．三极管的型号 国产三极管的型号由五个部分组成，见表2.2。 例如：3DG6是NPN硅高频小功率三极管；3DG12C是另一种NPN硅高频小功率三极管中的C挡；3AD30是PNP锗低频大功率三极管。 表2.2的第二栏、第三栏是三极管的常用类型。 此外，我国已开始成批生产与部分常用国外三极管性能相似的晶体管，其型号的特点是：管子序号采用国外同型号的序号数字，大多数厂家按照我国国标（见表2.2），用拼音字母表示材料、极性和管子类型，如表2.3列举的管型。少数厂家在序号前冠以本厂符号。 一般来说，符号相同的国内外三极管从性能到封装尺寸都一样，可以直接代换。 2.3.2 三极管的电流放大原理 下面以NPN型三极管为例，来讨论三极管的电流放大作用。 三极管要实现电流放大，除要满足内部结构特点外，还应满足外部偏置条件，即发射结正偏，集电结反偏，如图2.21（a）所示。电源VBB约几伏，VCC约几十伏，且RB＞RC。 1. 三极管内部载流子的运动 三极管的电流放大作用是通过载流子的运动体现出来的，其内部载流子的运动有三个过程： （1）发射区向基区发射自由电子，形成发射极电流 从图2.21（b）可以看出，发射结施加正向电压且掺杂浓度高，所以发射区的多子自由电子越过发射结扩散到基区，发射区的自由电子由直流电源补充，从而形成了发射极电流IE。同时基区的多数载流子空穴也会扩散到