1、 第四章 常用電子器件及其運(yùn)用模擬電路模擬電路第四章常用電子器件及其運(yùn)用第四章常用電子器件及其運(yùn)用 4.1 半導(dǎo)體根底知識(shí)半導(dǎo)體根底知識(shí) 4.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 4.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 4.4 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管4.1 半導(dǎo)體的根本知識(shí)半導(dǎo)體的根本知識(shí)4.1.1 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 1導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體導(dǎo)體：自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體，金屬導(dǎo)體：自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體，金屬普通都是導(dǎo)體。普通都是導(dǎo)體。絕緣體：有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體，如橡絕緣體：有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。皮、陶瓷、塑料和石英。半導(dǎo)體

2、：另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣半導(dǎo)體：另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱為半導(dǎo)體，如鍺、硅、砷化鎵體之間，稱為半導(dǎo)體，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。和一些硫化物、氧化物等。半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理不同于其它物質(zhì)，所以它具有半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理不同于其它物質(zhì)，所以它具有不同于其它物質(zhì)的特點(diǎn)。例如：不同于其它物質(zhì)的特點(diǎn)。例如： 當(dāng)受外界熱和光的作用時(shí)，它的導(dǎo)電能當(dāng)受外界熱和光的作用時(shí)，它的導(dǎo)電能 力明顯變化。力明顯變化。 往純真的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會(huì)使往純真的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會(huì)使 它的導(dǎo)電才干明顯改動(dòng)。它的導(dǎo)電才干明顯改動(dòng)。 2 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體一、本征半導(dǎo)體的構(gòu)造

3、特點(diǎn)一、本征半導(dǎo)體的構(gòu)造特點(diǎn)GeSi經(jīng)過(guò)一定的工藝過(guò)程，可以將半導(dǎo)體制成晶體。經(jīng)過(guò)一定的工藝過(guò)程，可以將半導(dǎo)體制成晶體?，F(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，它們現(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，它們的最外層電子價(jià)電子都是四個(gè)。的最外層電子價(jià)電子都是四個(gè)。本征半導(dǎo)體：完全純真的、構(gòu)造完好的半導(dǎo)體晶體。本征半導(dǎo)體：完全純真的、構(gòu)造完好的半導(dǎo)體晶體。在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成晶體點(diǎn)陣，每個(gè)原子都處在正四面體的中心，晶體點(diǎn)陣，每個(gè)原子都處在正四面體的中心，而四個(gè)其它原子位于四面體的頂點(diǎn)，每個(gè)原子而四個(gè)其它原子位于四面體的頂點(diǎn)，每個(gè)原子與其相臨的原

4、子之間構(gòu)成共價(jià)鍵，共用一對(duì)價(jià)與其相臨的原子之間構(gòu)成共價(jià)鍵，共用一對(duì)價(jià)電子。電子。硅和鍺的晶硅和鍺的晶體構(gòu)造：體構(gòu)造：硅和鍺的共價(jià)鍵構(gòu)造硅和鍺的共價(jià)鍵構(gòu)造共價(jià)鍵共共價(jià)鍵共用電子對(duì)用電子對(duì)+4+4+4+4+4+4表示表示除去價(jià)除去價(jià)電子后電子后的原子的原子共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子被緊緊束縛在共價(jià)鍵中，稱為共價(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，常溫下束縛電子很難脫離共價(jià)鍵成為自束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價(jià)鍵成為自在電子，因此本征半導(dǎo)體中的自在電子很少，所以在電子，因此本征半導(dǎo)體中的自在電子很少，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電才干很弱。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電才干很弱。構(gòu)成共價(jià)鍵后，每個(gè)原子的最外層電

5、子是構(gòu)成共價(jià)鍵后，每個(gè)原子的最外層電子是八個(gè)，構(gòu)成穩(wěn)定構(gòu)造。八個(gè)，構(gòu)成穩(wěn)定構(gòu)造。共價(jià)鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)共價(jià)鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)那么陳列，構(gòu)成晶體。那么陳列，構(gòu)成晶體。+4+4+4+4二、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理二、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理在絕對(duì)在絕對(duì)0 0度度T=0KT=0K和沒(méi)有外界激發(fā)時(shí)和沒(méi)有外界激發(fā)時(shí), ,價(jià)電價(jià)電子完全被共價(jià)鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒(méi)有可子完全被共價(jià)鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒(méi)有可以運(yùn)動(dòng)的帶電粒子即載流子，它的導(dǎo)電才以運(yùn)動(dòng)的帶電粒子即載流子，它的導(dǎo)電才干為干為 0 0，相當(dāng)于絕緣體。，相當(dāng)于絕緣體。在常溫下，由于熱激發(fā)，使一些價(jià)電子獲在常溫下，由于熱激發(fā)，使一些價(jià)電子獲

6、得足夠的能量而脫離共價(jià)鍵的束縛，成為自在得足夠的能量而脫離共價(jià)鍵的束縛，成為自在電子，同時(shí)共價(jià)鍵上留下一個(gè)空位，稱為空穴。電子，同時(shí)共價(jià)鍵上留下一個(gè)空位，稱為空穴。1.1.載流子、自在電子和空穴載流子、自在電子和空穴+4+4+4+4自在電子自在電子空穴空穴束縛電子束縛電子2.本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理+4+4+4+4在其它力的作用下，在其它力的作用下，空穴吸引附近的電子空穴吸引附近的電子來(lái)填補(bǔ)，這樣的結(jié)果來(lái)填補(bǔ)，這樣的結(jié)果相當(dāng)于空穴的遷移，相當(dāng)于空穴的遷移，而空穴的遷移相當(dāng)于而空穴的遷移相當(dāng)于正電荷的挪動(dòng)，因此正電荷的挪動(dòng)，因此可以以為空穴是載流可以以為空穴是載流子。子。本征半導(dǎo)

7、體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即自在電子和空穴。自在電子和空穴。溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電才干越強(qiáng)，溫度是影響半導(dǎo)體性導(dǎo)體的導(dǎo)電才干越強(qiáng)，溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個(gè)重要的外部要素，這是半導(dǎo)體的一能的一個(gè)重要的外部要素，這是半導(dǎo)體的一大特點(diǎn)。大特點(diǎn)。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電才干取決于載流子的濃度。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電才干取決于載流子的濃度。本征半導(dǎo)體中電流由兩部分組成：本征半導(dǎo)體中電流由兩部分組成： 1. 自在電子挪動(dòng)產(chǎn)生的電流。自在電子挪動(dòng)產(chǎn)生的電流。 2. 空穴挪動(dòng)產(chǎn)生的電流。空穴挪動(dòng)產(chǎn)生的電流。4.1.

8、2 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會(huì)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。其緣由是摻使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其緣由是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大添加。雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大添加。P 型半導(dǎo)體：空穴濃度大大添加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也型半導(dǎo)體：空穴濃度大大添加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱為空穴半導(dǎo)體。稱為空穴半導(dǎo)體。N 型半導(dǎo)體：自在電子濃度大大添加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，型半導(dǎo)體：自在電子濃度大大添加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱為電子半導(dǎo)體。也稱為電子半導(dǎo)體。一、一、N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量的五價(jià)元素磷在硅或鍺晶體中摻入少量的五價(jià)元素磷或銻

9、，晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被或銻，晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，磷原子的最外層有五個(gè)價(jià)電子，雜質(zhì)取代，磷原子的最外層有五個(gè)價(jià)電子，其中四個(gè)與相鄰的半導(dǎo)體原子構(gòu)成共價(jià)鍵，其中四個(gè)與相鄰的半導(dǎo)體原子構(gòu)成共價(jià)鍵，必定多出一個(gè)電子，這個(gè)電子幾乎不受束縛，必定多出一個(gè)電子，這個(gè)電子幾乎不受束縛，很容易被激發(fā)而成為自在電子，這樣磷原子很容易被激發(fā)而成為自在電子，這樣磷原子就成了不能挪動(dòng)的帶正電的離子。每個(gè)磷原就成了不能挪動(dòng)的帶正電的離子。每個(gè)磷原子給出一個(gè)電子，稱為施主原子。子給出一個(gè)電子，稱為施主原子。+4+4+5+4多余多余電子電子磷原子磷原子N 型半導(dǎo)體中型半導(dǎo)體中的載流子是什的載流子是什

10、么？么？1 1、由施主原子提供的電子，濃度與施主原子一樣。、由施主原子提供的電子，濃度與施主原子一樣。2 2、本征半導(dǎo)體中成對(duì)產(chǎn)生的電子和空穴。、本征半導(dǎo)體中成對(duì)產(chǎn)生的電子和空穴。摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自在電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自在電子稱為多數(shù)自在電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自在電子稱為多數(shù)載流子多子，空穴稱為少數(shù)載流子少子。載流子多子，空穴稱為少數(shù)載流子少子。二、二、P P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量的三價(jià)元素，如硼在硅或鍺晶體中摻入少量的三價(jià)元素，如硼或銦，晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)或銦，晶體點(diǎn)陣中的某些半導(dǎo)

11、體原子被雜質(zhì)取代，硼原子的最外層有三個(gè)價(jià)電子，與相鄰的取代，硼原子的最外層有三個(gè)價(jià)電子，與相鄰的半導(dǎo)體原子構(gòu)成共價(jià)鍵時(shí)，半導(dǎo)體原子構(gòu)成共價(jià)鍵時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)空穴。這個(gè)空穴產(chǎn)生一個(gè)空穴。這個(gè)空穴能夠吸引束縛電子來(lái)填補(bǔ)，能夠吸引束縛電子來(lái)填補(bǔ)，使得硼原子成為不能挪動(dòng)使得硼原子成為不能挪動(dòng)的帶負(fù)電的離子。由于硼的帶負(fù)電的離子。由于硼原子接受電子，所以稱為原子接受電子，所以稱為受主原子。受主原子。+4+4+3+4空穴空穴硼原子硼原子P 型半導(dǎo)體中空穴是多子，電子是少子。型半導(dǎo)體中空穴是多子，電子是少子。三、雜質(zhì)半導(dǎo)體的表示表示法三、雜質(zhì)半導(dǎo)體的表示表示法P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體雜質(zhì)型半導(dǎo)

12、體多子和少子的挪動(dòng)都能構(gòu)成電流。雜質(zhì)型半導(dǎo)體多子和少子的挪動(dòng)都能構(gòu)成電流。但由于數(shù)量的關(guān)系，起導(dǎo)電作用的主要是多子。但由于數(shù)量的關(guān)系，起導(dǎo)電作用的主要是多子。近似以為多子與雜質(zhì)濃度相等。近似以為多子與雜質(zhì)濃度相等。4.1.3 PN 結(jié)結(jié) 1PN結(jié)的構(gòu)成結(jié)的構(gòu)成在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P P 型半導(dǎo)型半導(dǎo)體和體和N N 型半導(dǎo)體，經(jīng)過(guò)載流子的分散，在它們的型半導(dǎo)體，經(jīng)過(guò)載流子的分散，在它們的交界面處就構(gòu)成了交界面處就構(gòu)成了PN PN 結(jié)。結(jié)。P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+分散運(yùn)動(dòng)分散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)E E漂移運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)分散的結(jié)果是使空間分散的結(jié)果是使

13、空間電荷區(qū)逐漸加寬，空電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)越寬。間電荷區(qū)越寬。內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，就使漂移內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，就使漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。間電荷區(qū)變薄?？臻g電荷區(qū)，空間電荷區(qū)，也稱耗盡層。也稱耗盡層。漂移運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+分散運(yùn)動(dòng)分散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)E E所以分散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終到達(dá)平衡，所以分散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終到達(dá)平衡，相當(dāng)于兩個(gè)區(qū)之間沒(méi)有電荷運(yùn)動(dòng)，空間電荷區(qū)的相當(dāng)于兩個(gè)區(qū)之間沒(méi)有電荷運(yùn)動(dòng)，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。厚度固定不變。+空間空間電荷電荷區(qū)區(qū)N型區(qū)型區(qū)P型區(qū)型區(qū)電位電位V VV01 1、空間電荷區(qū)中沒(méi)有載流

14、子。、空間電荷區(qū)中沒(méi)有載流子。2 2、空間電荷區(qū)中內(nèi)電場(chǎng)妨礙、空間電荷區(qū)中內(nèi)電場(chǎng)妨礙P P中的空穴、中的空穴、N N區(qū)區(qū) 中的電子都是多子向?qū)Ψ竭\(yùn)動(dòng)分散中的電子都是多子向?qū)Ψ竭\(yùn)動(dòng)分散運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。3 3、P P 區(qū)中的電子和區(qū)中的電子和 N N區(qū)中的空穴都是少，區(qū)中的空穴都是少，數(shù)量有限，因此由它們構(gòu)成的電流很小。數(shù)量有限，因此由它們構(gòu)成的電流很小。留意留意: : 2 PN結(jié)的單導(dǎo)游電性結(jié)的單導(dǎo)游電性 PN 結(jié)加上正向電壓、正向偏置的意思都是：結(jié)加上正向電壓、正向偏置的意思都是： P 區(qū)區(qū)加正、加正、N 區(qū)加負(fù)電壓。區(qū)加負(fù)電壓。 PN 結(jié)加上反向電壓、反向偏置的意思都是：結(jié)加上反向電壓、反向偏置

15、的意思都是： P區(qū)區(qū)加負(fù)、加負(fù)、N 區(qū)加正電壓。區(qū)加正電壓。+RE一、一、PN PN 結(jié)正向偏置結(jié)正向偏置內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)外電場(chǎng)變薄變薄PN+_內(nèi)電場(chǎng)被減弱，多內(nèi)電場(chǎng)被減弱，多子的分散加強(qiáng)可以子的分散加強(qiáng)可以構(gòu)成較大的分散電構(gòu)成較大的分散電流。流。二、二、PN PN 結(jié)反向偏置結(jié)反向偏置+內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)外電場(chǎng)變厚變厚NP+_內(nèi)電場(chǎng)被被加強(qiáng)，多內(nèi)電場(chǎng)被被加強(qiáng)，多子的分散受抑制。少子的分散受抑制。少子漂移加強(qiáng)，但少子子漂移加強(qiáng)，但少子數(shù)量有限，只能構(gòu)成數(shù)量有限，只能構(gòu)成較小的反向電流。較小的反向電流。RE4.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 4.2.1 4.2.1 根本構(gòu)造根本構(gòu)造PN 結(jié)加上管

16、殼和引線，就成為半導(dǎo)體二極管。結(jié)加上管殼和引線，就成為半導(dǎo)體二極管。引線引線外殼線外殼線觸絲線觸絲線基片基片點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型PN結(jié)結(jié)面接觸型面接觸型PN二極管的電路符號(hào)：二極管的電路符號(hào)： 4.2.2 4.2.2 伏安特性伏安特性UI死區(qū)電壓死區(qū)電壓 硅管硅管0.5V,鍺管鍺管0.1V。導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降: : 硅硅管管0.60.7V,0.60.7V,鍺管鍺管0.20.3V0.20.3V。反向擊穿反向擊穿電壓電壓UBR4.2.3 主要參數(shù)主要參數(shù)1. 最大整流電流最大整流電流 IOM二極管長(zhǎng)期運(yùn)用時(shí)，允許流過(guò)二極管的最大二極管長(zhǎng)期運(yùn)用時(shí)，允許流過(guò)二極管的最大正向平均電流。正向平均電流。2. 反向

17、擊穿電壓反向擊穿電壓UBR二極管反向擊穿時(shí)的電壓值。擊穿時(shí)反向電二極管反向擊穿時(shí)的電壓值。擊穿時(shí)反向電流劇增，二極管的單導(dǎo)游電性被破壞，甚至流劇增，二極管的單導(dǎo)游電性被破壞，甚至過(guò)熱而燒壞。手冊(cè)上給出的最高反向任務(wù)電過(guò)熱而燒壞。手冊(cè)上給出的最高反向任務(wù)電壓壓UWRMUWRM普通是普通是UBRUBR的一半。的一半。3. 反向電流反向電流 IR指二極管加反向峰值任務(wù)電壓時(shí)的反向電指二極管加反向峰值任務(wù)電壓時(shí)的反向電流。反向電流大，闡明管子的單導(dǎo)游電性流。反向電流大，闡明管子的單導(dǎo)游電性差，因此反向電流越小越好。反向電流受差，因此反向電流越小越好。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅溫度的

18、影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流要比管的反向電流較小，鍺管的反向電流要比硅管大幾十到幾百倍。硅管大幾十到幾百倍。以上均是二極管的直流參數(shù)，二極管的運(yùn)用是以上均是二極管的直流參數(shù)，二極管的運(yùn)用是主要利用它的單導(dǎo)游電性，主要運(yùn)用于整流、限幅、主要利用它的單導(dǎo)游電性，主要運(yùn)用于整流、限幅、維護(hù)等等。下面引見(jiàn)兩個(gè)交流參數(shù)。維護(hù)等等。下面引見(jiàn)兩個(gè)交流參數(shù)。4.2.4 二極管的等效電路二極管的等效電路 1微變電阻微變電阻 rDiDuDIDUDQ iD uDrD 是二極管特性曲線上任是二極管特性曲線上任務(wù)點(diǎn)務(wù)點(diǎn)Q 附近電壓的變化與附近電壓的變化與電流的變化之比：電流的變化之比：

19、DDDiur顯然，顯然，rD是對(duì)是對(duì)Q附近的微小附近的微小變化區(qū)域內(nèi)的電阻。變化區(qū)域內(nèi)的電阻。2 二極管的極間電容二極管的極間電容二極管的兩極之間有電容，此電容由兩部分組成：二極管的兩極之間有電容，此電容由兩部分組成：勢(shì)壘電容勢(shì)壘電容CBCB和分散電容和分散電容CDCD。勢(shì)壘電容：勢(shì)壘區(qū)是積累空間電荷的區(qū)域，當(dāng)電壓變化時(shí)，勢(shì)壘電容：勢(shì)壘區(qū)是積累空間電荷的區(qū)域，當(dāng)電壓變化時(shí)，就會(huì)引起積累在勢(shì)壘區(qū)的空間電荷的變化，這樣所表現(xiàn)出就會(huì)引起積累在勢(shì)壘區(qū)的空間電荷的變化，這樣所表現(xiàn)出的電容是勢(shì)壘電容。的電容是勢(shì)壘電容。分散電容：為了構(gòu)成正向電流分散電容：為了構(gòu)成正向電流分散電流，注入分散電流，注入P P

20、區(qū)的少子區(qū)的少子電子在電子在P P 區(qū)有濃度差，越接區(qū)有濃度差，越接近近PNPN結(jié)濃度越大，即在結(jié)濃度越大，即在P P 區(qū)有電區(qū)有電子的積累。同理，在子的積累。同理，在N N區(qū)有空穴的區(qū)有空穴的積累。正向電流大，積累的電荷積累。正向電流大，積累的電荷多。這樣所產(chǎn)生的電容就是分散多。這樣所產(chǎn)生的電容就是分散電容電容CDCD。P+-NCB在正向和反向偏置時(shí)均不能忽略。而反向偏在正向和反向偏置時(shí)均不能忽略。而反向偏置時(shí)，由于載流子數(shù)目很少，分散電容可忽略。置時(shí)，由于載流子數(shù)目很少，分散電容可忽略。PN結(jié)高頻小信號(hào)時(shí)的等效電路：結(jié)高頻小信號(hào)時(shí)的等效電路：勢(shì)壘電容和分散電勢(shì)壘電容和分散電容的綜合效應(yīng)容的

21、綜合效應(yīng)rd二極管：死區(qū)電壓二極管：死區(qū)電壓=0 .5V，正向壓降，正向壓降0.7V(硅二極管硅二極管) 理想二極管：死區(qū)電壓理想二極管：死區(qū)電壓=0 ，正向壓降，正向壓降=0 RLuiuouiuott二極管的運(yùn)用舉例二極管的運(yùn)用舉例1：二極管半波整流：二極管半波整流二極管的運(yùn)用舉例二極管的運(yùn)用舉例2：tttuiuRuoRRLuiuRuo4.2.5 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管 UIIZIZmax UZ IZ穩(wěn)穩(wěn)壓壓誤誤差差曲線越曲線越陡，電陡，電壓越穩(wěn)壓越穩(wěn)定。定。+-UZ動(dòng)態(tài)電阻：動(dòng)態(tài)電阻：ZZIUZrrz越小，穩(wěn)越小，穩(wěn)壓性能越好。壓性能越好。4穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流IZ、最大、最小穩(wěn)定電流、最大、最

22、小穩(wěn)定電流Izmax、Izmin。5最大允許功耗最大允許功耗maxZZZMIUP穩(wěn)壓二極管的參數(shù)穩(wěn)壓二極管的參數(shù):1穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓 UZ2電壓溫度系數(shù)電壓溫度系數(shù)U%/ 穩(wěn)壓值受溫度變化影響的的系數(shù)。穩(wěn)壓值受溫度變化影響的的系數(shù)。3動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻ZZIUZr穩(wěn)壓二極管的運(yùn)用舉例穩(wěn)壓二極管的運(yùn)用舉例uoiZDZRiLiuiRL5mA 20mA, V,10minmaxzzzWIIU穩(wěn)壓管的技術(shù)參數(shù)穩(wěn)壓管的技術(shù)參數(shù):k10LR負(fù)載電阻負(fù)載電阻 。要求當(dāng)輸入電壓由正常值發(fā)要求當(dāng)輸入電壓由正常值發(fā)生生20%動(dòng)搖時(shí)，負(fù)載電壓根本不變。動(dòng)搖時(shí)，負(fù)載電壓根本不變。解：令輸入電壓到達(dá)上限時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓管的電解

23、：令輸入電壓到達(dá)上限時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓管的電流為流為Izmax 。求：電阻求：電阻R和輸入電壓和輸入電壓 ui 的正常值。的正常值。mA25maxLZWzRUIi102521RUiRu.zWi方程方程1令輸入電壓降到下限令輸入電壓降到下限時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓管的電時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓管的電流為流為Izmin 。mA10minLZWzRUIi101080RUiRu.zWi方程方程2uoiZDZRiLiuiRL聯(lián)立方程聯(lián)立方程1、2，可解得：，可解得：k50V7518.R,.ui4.2.6 其他二極管其他二極管 1光電二極管光電二極管反向電流隨光照強(qiáng)度的添加而上升。反向電流隨光照強(qiáng)度的添加而上升。IU照度添加照度添加2

24、 發(fā)光二極管發(fā)光二極管有正向電流流過(guò)有正向電流流過(guò)時(shí)，發(fā)出一定波長(zhǎng)時(shí)，發(fā)出一定波長(zhǎng)范圍的光，目前的范圍的光，目前的發(fā)光管可以發(fā)出從發(fā)光管可以發(fā)出從紅外到可見(jiàn)波段的紅外到可見(jiàn)波段的光，它的電特性與光，它的電特性與普通二極管類似。普通二極管類似。4.3 雙極型晶體管雙極型晶體管4.3.1 晶體管的構(gòu)造及類型晶體管的構(gòu)造及類型BECNNP基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極NPN型型PNP集電極集電極基極基極發(fā)射極發(fā)射極BCEPNP型型BECNNP基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極基區(qū)：較薄，基區(qū)：較薄，摻雜濃度低摻雜濃度低集電區(qū)：集電區(qū)：面積較大面積較大發(fā)射區(qū)：摻發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高雜濃度較高BECNN

25、P基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié)4.3.2 晶體管的電流放大作用晶體管的電流放大作用BECNNPEBRBECIE基區(qū)空基區(qū)空穴向發(fā)穴向發(fā)射區(qū)的射區(qū)的分散可分散可忽略。忽略。IBE進(jìn)入進(jìn)入P區(qū)的電子區(qū)的電子少部分與基區(qū)少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，的空穴復(fù)合，構(gòu)成電流構(gòu)成電流IBE ，多數(shù)分散到集多數(shù)分散到集電結(jié)。電結(jié)。發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)正偏，正偏，發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)電子不電子不斷向基斷向基區(qū)分散，區(qū)分散，構(gòu)成發(fā)構(gòu)成發(fā)射極電射極電流流IE。BECNNPEBRBECIE集電結(jié)反偏，集電結(jié)反偏，有少子構(gòu)成的有少子構(gòu)成的反向電流反向電流ICBO。ICBOIC=ICE+ICBOICEIBEICE

26、從基區(qū)分從基區(qū)分散來(lái)的電散來(lái)的電子作為集子作為集電結(jié)的少電結(jié)的少子，漂移子，漂移進(jìn)入集電進(jìn)入集電結(jié)而被搜結(jié)而被搜集，構(gòu)成集，構(gòu)成ICE。IB=IBE-ICBOIBEIBBECNNPEBRBECIEICBOICEIC=ICE+ICBO ICEIBEICE與與IBE之比稱為電流放大倍數(shù)之比稱為電流放大倍數(shù)要使三極管能放大電流，必需使發(fā)射結(jié)正要使三極管能放大電流，必需使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。偏，集電結(jié)反偏。BCCBOBCBOCBECEIIIIIIIIBECIBIEICNPN型三極管型三極管BECIBIEICPNP型三極管型三極管4.3.3 晶體管的共射特性曲線晶體管的共射特性曲線ICmA AVVU

27、CEUBERBIBECEB 實(shí)驗(yàn)線路實(shí)驗(yàn)線路一、輸入特性一、輸入特性UCE 1VIB(A)UBE(V)204060800.40.8任務(wù)壓降：任務(wù)壓降： 硅管硅管UBE0.60.7V,鍺鍺管管UBE0.20.3V。UCE=0VUCE =0.5V 死區(qū)電死區(qū)電壓，硅管壓，硅管0.5V，鍺，鍺管管0.2V。二、輸出特性二、輸出特性IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域此區(qū)域滿足滿足IC=IB稱為線稱為線性區(qū)性區(qū)放大放大區(qū)。區(qū)。當(dāng)當(dāng)UCE大于大于一定的數(shù)值一定的數(shù)值時(shí)，時(shí)，IC只與只與IB有關(guān)，有關(guān)，IC=IB。IC(mA )1234UCE(V)36

28、912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域中此區(qū)域中UCEUBE,集電集電結(jié)正偏，結(jié)正偏，IBIC，UCE0.3V稱為稱為飽和區(qū)。飽和區(qū)。IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域中此區(qū)域中 : IB=0,IC=ICEO,UBEIC，UCE0.3V (3) 截止區(qū)：截止區(qū)： UBE 死區(qū)電壓，死區(qū)電壓， IB=0 ， IC=ICEO 0 例：例： =50， USC =12V， RB =70k， RC =6k 當(dāng)當(dāng)USB = -2V，2V，5V時(shí)，時(shí)，晶體管的靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)晶體管的靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)Q位位于哪個(gè)區(qū)？于哪個(gè)區(qū)？當(dāng)當(dāng)USB =-2V時(shí)：時(shí)

29、：ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEmA2612maxCSCCRUIIB=0 ， IC=0IC最大飽和電流：最大飽和電流：Q位于截止區(qū)位于截止區(qū) 例：例： =50， USC =12V， RB =70k， RC =6k 當(dāng)當(dāng)USB = -2V，2V，5V時(shí)，時(shí)，晶體管的靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)晶體管的靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)Q位位于哪個(gè)區(qū)？于哪個(gè)區(qū)？IC Icmax(=2 mA)， Q位于飽和區(qū)。位于飽和區(qū)。(實(shí)踐上，此時(shí)實(shí)踐上，此時(shí)IC和和IB 已不是已不是的關(guān)系的關(guān)系mA061070705.RUUIBBESBB5mA03mA061050.IIBC4.3.4 晶體管的主要參數(shù)晶體管的主要參數(shù)前面的電路中，三極

30、管的發(fā)射極是輸入輸出的前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸入輸出的公共點(diǎn)，稱為共射接法，相應(yīng)地還有共基、共公共點(diǎn)，稱為共射接法，相應(yīng)地還有共基、共集接法。集接法。共射直流電流放大倍數(shù)：共射直流電流放大倍數(shù)：BCII_任務(wù)于動(dòng)態(tài)的三極管，真正的信號(hào)是疊加在任務(wù)于動(dòng)態(tài)的三極管，真正的信號(hào)是疊加在直流上的交流信號(hào)?；鶚O電流的變化量為直流上的交流信號(hào)?；鶚O電流的變化量為 IBIB，相應(yīng)的集電極電流變化為相應(yīng)的集電極電流變化為 ICIC，那么交流電流，那么交流電流放大倍數(shù)為：放大倍數(shù)為：BIIC1. 電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)和和 _例：例：UCE=6V時(shí)：時(shí)：IB = 40 A, IC =1.5 mA； I

31、B = 60 A, IC =2.3 mA。5 .3704. 05 . 1_BCII4004. 006. 05 . 13 . 2BCII在以后的計(jì)算中，普通作近似處置：在以后的計(jì)算中，普通作近似處置： =2.集集-基極反向截止電流基極反向截止電流ICBO AICBOICBO是是集電結(jié)集電結(jié)反偏由反偏由少子的少子的漂移構(gòu)漂移構(gòu)成的反成的反向電流，向電流，受溫度受溫度的變化的變化影響。影響。BECNNPICBOICEO= IBE+ICBO IBE IBEICBO進(jìn)入進(jìn)入N區(qū)，構(gòu)區(qū)，構(gòu)成成IBE。根據(jù)放大關(guān)系，根據(jù)放大關(guān)系，由于由于IBEIBE的存的存在，必有電流在，必有電流IBEIBE。集電結(jié)反集電

32、結(jié)反偏有偏有ICBO3. 集集-射極反向截止電流射極反向截止電流ICEOICEO受溫度影受溫度影響很大，當(dāng)溫響很大，當(dāng)溫度上升時(shí)，度上升時(shí)，ICEO添加很快，添加很快，所以所以IC也相應(yīng)也相應(yīng)添加。三極管添加。三極管的溫度特性較的溫度特性較差。差。4.集電極最大電流集電極最大電流ICM集電極電流集電極電流ICIC上升會(huì)導(dǎo)致三極管的上升會(huì)導(dǎo)致三極管的值的下值的下降，當(dāng)降，當(dāng)值下降到正常值的三分之二時(shí)的集值下降到正常值的三分之二時(shí)的集電極電流即為電極電流即為ICMICM。5.集集-射極反向擊穿電壓射極反向擊穿電壓當(dāng)集當(dāng)集-射極之間的電壓射極之間的電壓UCEUCE超越一定的數(shù)值超越一定的數(shù)值時(shí)，三極

33、管就會(huì)被擊穿。手冊(cè)上給出的數(shù)值是時(shí)，三極管就會(huì)被擊穿。手冊(cè)上給出的數(shù)值是2525C C、基極開(kāi)路時(shí)的擊穿電壓、基極開(kāi)路時(shí)的擊穿電壓U(BR)CEOU(BR)CEO。6. 集電極最大允許功耗集電極最大允許功耗PCM 集電極電流集電極電流IC 流過(guò)三極管，流過(guò)三極管， 所發(fā)出的焦耳所發(fā)出的焦耳 熱為：熱為：PC =ICUCE 必定導(dǎo)致結(jié)溫必定導(dǎo)致結(jié)溫 上升，所以上升，所以PC 有限制。有限制。PCPCMICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO平安任務(wù)區(qū)平安任務(wù)區(qū)4.4 場(chǎng)效應(yīng)晶體管場(chǎng)效應(yīng)晶體管場(chǎng)效應(yīng)管與雙極型晶體管不同，它是多子場(chǎng)效應(yīng)管與雙極型晶體管不同，它是多子導(dǎo)電，輸入阻抗高，溫度穩(wěn)定性好。導(dǎo)電，輸入阻抗高，溫度穩(wěn)定性好。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管JFET絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管MOS場(chǎng)效應(yīng)管有兩種場(chǎng)效應(yīng)管有兩種:N基底基底 ：N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體PP兩邊是兩邊是P區(qū)區(qū)G(柵極柵極)S源極源極D漏極漏極一、構(gòu)造一、構(gòu)造4.4.1 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管:導(dǎo)電溝道導(dǎo)電溝道NPPG(柵極柵極)S源極源極D漏極漏極N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管DGSDGSPNNG(柵極柵極)S源極源極D漏極漏極P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管DGSDGS二、任務(wù)原理以二、任務(wù)原理以P溝道為例溝道為例UDS=0V時(shí)時(shí)PGSDUDSUGSNNNNIDPN結(jié)