1、 自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體導(dǎo)體，金，金屬一般都是導(dǎo)體。屬一般都是導(dǎo)體。 有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體絕緣體，如橡，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。皮、陶瓷、塑料和石英。 另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱為之間，稱為半導(dǎo)體半導(dǎo)體，如鍺、硅、砷化鎵和一些，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。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。比如：以它具有不同于其它物質(zhì)的特點。比如：熱敏性、光敏性、摻雜性。熱敏性、光敏性、

2、摻雜性。當(dāng)受外界熱和光的作用時，它的導(dǎo)當(dāng)受外界熱和光的作用時，它的導(dǎo)電能力明顯變化。電能力明顯變化。往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會使它的導(dǎo)電能力明顯改變。會使它的導(dǎo)電能力明顯改變。在硅和鍺晶在硅和鍺晶體中，原子按四體中，原子按四角形系統(tǒng)組成晶角形系統(tǒng)組成晶體點陣，每個原體點陣，每個原子與其相鄰的原子與其相鄰的原子之間形成子之間形成共價共價鍵鍵，共用一對價，共用一對價電子。電子。完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體，稱為半導(dǎo)體晶體，稱為本征半導(dǎo)本征半導(dǎo)體體。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)理本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流本征半導(dǎo)體中存在

3、數(shù)量相等的兩種載流子，即子，即自由電子自由電子和和空穴空穴。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。濃度。溫度越高，載流子的濃度越高。因此本溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，溫度是影響半導(dǎo)征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個重要的外部因素，這是半導(dǎo)體體性能的一個重要的外部因素，這是半導(dǎo)體的一大特點。的一大特點。本征半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu)本征半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu)硅原子硅原子價電子價電子+4+4+4+4空穴空穴自由電子自由電子價電子掙脫原子核的束縛形價電子掙脫原子核的束縛形成電子空穴對的過程叫激發(fā)。成電子空穴對的過程叫激發(fā)。半導(dǎo)體中

4、的電流半導(dǎo)體中的電流:自由電子電流和空穴電自由電子電流和空穴電流。流。+4+4+41. N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在硅或鍺的晶體中在硅或鍺的晶體中 摻入摻入少量的五價元少量的五價元 素素,如磷。如磷。磷原子磷原子+4正離子正離子自由電子自由電子靠自由電子導(dǎo)電的半導(dǎo)體靠自由電子導(dǎo)電的半導(dǎo)體稱稱N型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。自由電子的總數(shù)大于空穴，自由電子的總數(shù)大于空穴，自由電子為多數(shù)載流子，自由電子為多數(shù)載流子，簡稱多子，空穴為少數(shù)載流簡稱多子，空穴為少數(shù)載流子，稱為少子。子，稱為少子。+5 N 型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖少數(shù)載流子少數(shù)載流子多數(shù)載流子多數(shù)載流子正離子正離子在在N型半導(dǎo)中型半導(dǎo)中,電

5、子是多數(shù)載流子電子是多數(shù)載流子, 空穴是少數(shù)載流子?？昭ㄊ巧贁?shù)載流子。+4+4+42. P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在硅或鍺的晶體中在硅或鍺的晶體中 摻入摻入少量的三價元少量的三價元 素素,如硼。如硼。硼硼原子原子+4負(fù)離子負(fù)離子空穴空穴靠空穴導(dǎo)電的半導(dǎo)體靠空穴導(dǎo)電的半導(dǎo)體稱稱P型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體?？昭ǖ目倲?shù)大于自由電子，空穴的總數(shù)大于自由電子，空穴為多數(shù)載流子，自由空穴為多數(shù)載流子，自由電子為少子。電子為少子。+3 P 型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖電子是少數(shù)載流子電子是少數(shù)載流子負(fù)離子負(fù)離子空穴是多數(shù)載流子空穴是多數(shù)載流子雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+N

6、 N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體P 型型N 型型PN結(jié)結(jié)內(nèi)電場方向內(nèi)電場方向1. PN 結(jié)的形成結(jié)的形成多數(shù)載流子多數(shù)載流子少數(shù)載流子少數(shù)載流子內(nèi)電場阻礙多數(shù)載流子的擴(kuò)散運動，內(nèi)電場阻礙多數(shù)載流子的擴(kuò)散運動，加強(qiáng)少數(shù)載流子的漂移運動。加強(qiáng)少數(shù)載流子的漂移運動。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型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，型半導(dǎo)體，經(jīng)過載流子的擴(kuò)散，在它們的交界面處就形成了經(jīng)過載流子的擴(kuò)散，在它們的交界面處就形成了PN結(jié)。結(jié)。多子擴(kuò)散多子擴(kuò)散少子漂移少子漂移內(nèi)電場方向內(nèi)電場方向空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)P 區(qū)區(qū)N 區(qū)區(qū)在一定的條件下，多子擴(kuò)散與少子漂移達(dá)到動態(tài)平衡，在一定的條件下，

7、多子擴(kuò)散與少子漂移達(dá)到動態(tài)平衡， 空間電荷區(qū)的寬度基本上穩(wěn)定下來?？臻g電荷區(qū)的寬度基本上穩(wěn)定下來。 PN結(jié)的形成結(jié)的形成內(nèi)電場方向內(nèi)電場方向外電場方向外電場方向RI1. 外加正向電壓外加正向電壓P 型型N 型型PN結(jié)結(jié)PN結(jié)變薄，結(jié)變薄，擴(kuò)散運動增強(qiáng)，形成較大的正向電流擴(kuò)散運動增強(qiáng)，形成較大的正向電流 I。PN結(jié)所處的狀態(tài)稱為結(jié)所處的狀態(tài)稱為正向?qū)?，其特點：正向?qū)?，其特點：PN結(jié)正向電流大，結(jié)正向電流大，PN結(jié)電阻小。結(jié)電阻小。E內(nèi)電場方向內(nèi)電場方向外電場方向外電場方向RI 02. 2. 外加反向電壓外加反向電壓P 型型N 型型PN結(jié)結(jié)PN結(jié)變厚，結(jié)變厚，漂移運動增強(qiáng)，擴(kuò)散運動難以進(jìn)行，反

8、漂移運動增強(qiáng)，擴(kuò)散運動難以進(jìn)行，反 向電流很小向電流很小 I。PN結(jié)所處的狀態(tài)稱為結(jié)所處的狀態(tài)稱為反向截止，其特點：反向截止，其特點：PN結(jié)反向電流小，結(jié)反向電流小，PN結(jié)電阻大。結(jié)電阻大。EPN結(jié)電容結(jié)電容勢壘電容勢壘電容 擴(kuò)散電容擴(kuò)散電容 1. 勢壘電容勢壘電容 PN結(jié)中空間電荷的數(shù)量隨外加電壓變化所形結(jié)中空間電荷的數(shù)量隨外加電壓變化所形成的電容稱為勢壘電容，用成的電容稱為勢壘電容，用 Cb 來表示。勢壘電來表示。勢壘電容不是常數(shù)，與容不是常數(shù)，與PN結(jié)的面積、空間電荷區(qū)的寬度結(jié)的面積、空間電荷區(qū)的寬度和外加電壓的大小有關(guān)。和外加電壓的大小有關(guān)。 載流子在擴(kuò)散過程中積累的電荷量隨外加電壓載

9、流子在擴(kuò)散過程中積累的電荷量隨外加電壓變化所形成的電容稱為擴(kuò)散電容，用變化所形成的電容稱為擴(kuò)散電容，用 Cd 與來示。與來示。 PN正偏時，擴(kuò)散電容較大，反偏時，擴(kuò)散電容可正偏時，擴(kuò)散電容較大，反偏時，擴(kuò)散電容可以忽略不計。以忽略不計。2. 擴(kuò)散電容擴(kuò)散電容 1.點接觸型二極管點接觸型二極管PN結(jié)面積、結(jié)電容小，可通過結(jié)面積、結(jié)電容小，可通過小電流。用于高頻電路及小電小電流。用于高頻電路及小電流整流電路。流整流電路。半導(dǎo)體二極管是在一個半導(dǎo)體二極管是在一個PN結(jié)兩側(cè)加上電極引線而做成的結(jié)兩側(cè)加上電極引線而做成的+ PN陽極陽極 陰極陰極二極管的符號二極管的符號2.面接觸型二極管面接觸型二極管P

10、N結(jié)面積、結(jié)電容大，結(jié)面積、結(jié)電容大，可通過大電流。用于可通過大電流。用于低頻電路及大電流整低頻電路及大電流整流電路。流電路。 正極引線正極引線觸絲觸絲N型鍺型鍺支架支架外殼外殼負(fù)極引線負(fù)極引線點接觸型二極管點接觸型二極管二極管的符號二極管的符號正極正極負(fù)極負(fù)極 正極引線正極引線二氧化硅保護(hù)層二氧化硅保護(hù)層P型區(qū)型區(qū)負(fù)極引線負(fù)極引線 面接觸型二極管面接觸型二極管N型硅型硅PN結(jié)結(jié)PN結(jié)結(jié)半導(dǎo)體二極管圖片600400200-0.1-0.200.40.8-50-100I / mAU / V正向特性正向特性反向擊反向擊穿特性穿特性硅管的伏安特性硅管的伏安特性I / mAU / V0.40.8-40-

11、802460.10.2鍺管的伏安特性鍺管的伏安特性正向特性正向特性反向特性反向特性反向特性反向特性死區(qū)電壓死區(qū)電壓死區(qū)電壓死區(qū)電壓 硅管硅管鍺管鍺管0.50.1正向電壓正向電壓 0.6-0.70.2-0.3反向電流反向電流 小小 幾微安幾微安大大 幾百微安幾百微安受溫度影響受溫度影響 小小大大600400200-0.1-0.200.40.8-50-100I / mAU / V反向擊反向擊穿特性穿特性正向電壓正向電壓二極管的近似和理想伏安特性二極管的近似和理想伏安特性I / mAU / V01. 最大整流電流最大整流電流IOM2. 反向工作峰值電壓反向工作峰值電壓URM3. 反向峰值電流反向峰值

12、電流IRMURM長時間使用時允許通過的最大正向電流長時間使用時允許通過的最大正向電流平均值平均值UF 例例1：下圖中，已知：下圖中，已知VA=3V， VB=0V， DA 、DB為鍺管，為鍺管，求輸出端求輸出端Y的電位并說明的電位并說明二極管的二極管的作用。作用。 解：解： DA優(yōu)先導(dǎo)通，則優(yōu)先導(dǎo)通，則VY=30.3=2.7VDA導(dǎo)通后導(dǎo)通后, DB因反偏而截止因反偏而截止,起隔離作用起隔離作用, DA起鉗位作用起鉗位作用,將將Y端的電位鉗制在端的電位鉗制在+2.7V。 DA 12VYABDBR 二極管的二極管的應(yīng)用范圍很廣應(yīng)用范圍很廣,它可用在整流、檢波、限幅、它可用在整流、檢波、限幅、元件保

13、護(hù)以及在數(shù)字電路中作為開關(guān)元件。元件保護(hù)以及在數(shù)字電路中作為開關(guān)元件。 二極管鉗位電路二極管鉗位電路DE3VRuiuouRuD例例2：下圖中下圖中D為理想二極管為理想二極管, ui = 6 Sin tV, E= 3V,畫出畫出 uo波形。波形。 t t ui / V Vuo /V63300 2 2 解：解：uiuD=3ui3uo=3V時時D導(dǎo)通導(dǎo)通ui 0UBC VB VE對于對于PNP型三極管應(yīng)滿足型三極管應(yīng)滿足: UEB 0UCB 0即即 VC VB IB同樣有同樣有: IC IB所以說三極管具有電流控制作用所以說三極管具有電流控制作用,也稱之為電流放大作用。也稱之為電流放大作用。RBEB

14、ECRCIC UCECEBIBUBE電流關(guān)系：電流關(guān)系：IE=IB+ICIE電流放大作用體現(xiàn)了電流放大作用體現(xiàn)了基極電流基極電流IB對集電極對集電極電流電流IC的控制作用。的控制作用。共發(fā)射極接法放大電路共發(fā)射極接法放大電路（1）發(fā)射結(jié)正向偏置；）發(fā)射結(jié)正向偏置；（2）集電結(jié)反向偏置。）集電結(jié)反向偏置。對于對于NPN型三極管應(yīng)滿足型三極管應(yīng)滿足: UBE 0、 UBC VB VE且且IC= IB對于對于PNP型三極管應(yīng)滿足型三極管應(yīng)滿足: UBE 0即 VC VB VE且且IC= IBRBEBECRCIC UCECEBIBUBE輸出輸出回路回路輸入輸入回路回路公公共共端端1. 放大狀態(tài)放大狀態(tài)

15、條條件件特特征征IE2. 飽和狀態(tài)飽和狀態(tài) 集電結(jié)、發(fā)射結(jié)均反向偏置，即集電結(jié)、發(fā)射結(jié)均反向偏置，即UBE 0 （1） IB增加時，增加時，IC基本不變，基本不變， 且且IC UC / RC （2） UCE 0 晶體管晶體管C、E之間相當(dāng)于短路之間相當(dāng)于短路3. 截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)即即UCE UBE （1） IB=0、 IC 0（2） UCE EC（3） 晶體管晶體管C、E之間相當(dāng)于開路之間相當(dāng)于開路共發(fā)射極接法放大電共發(fā)射極接法放大電路路條條件件特特征征（1）發(fā)射結(jié)正向偏置；）發(fā)射結(jié)正向偏置；（2）集電結(jié)正向偏置。）集電結(jié)正向偏置。條件條件特特征征RBEBECRCIC UCECEBIBUBEI

16、E1. 三極管的輸入特性三極管的輸入特性IBUBEOUCE 1VIB = f ( UBE )UC E = 常數(shù)常數(shù)死區(qū)電壓死區(qū)電壓溫度增加時，由于熱激發(fā)形成的溫度增加時，由于熱激發(fā)形成的載流子增多，在同樣的載流子增多，在同樣的UBE下，下，基極電流增加。輸入特性曲線左移?；鶚O電流增加。輸入特性曲線左移。25 C75 CRBEBECRCIC UCECEBIBUBEIE2. 三極管的輸出特性三極管的輸出特性 RBEBECRCIC UCECEBIBUBEUCE /VIB =40AIB =60AoICIB增加增加IB減小減小IB = 20AIB = 常數(shù)常數(shù)IC = f ( UCE )IC / mAU

17、CE /V0放放大大區(qū)區(qū)三極管輸出特性上的三個工作區(qū)三極管輸出特性上的三個工作區(qū) IB = 0 A20A40 A截止區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)60 A80 A 1.電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) 直流電流放大系數(shù)直流電流放大系數(shù) IB = IC 交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù) = IC IB2.穿透電流穿透電流 ICEO 3.集電極最大允許電流集電極最大允許電流 ICM4.集集-射反向擊穿電壓射反向擊穿電壓 U (BR)CEO5.集電極最大允許耗散功率集電極最大允許耗散功率 PCM 極極限限參參數(shù)數(shù)使用時使用時不不允許允許超過超過ECRCCEBICE0由少數(shù)載流子形成，其值受溫度影響由少數(shù)載流子形成，其值受溫度影響很大，因此越小越好。很大，因此越小越好。 值下降到正常值的值下降到正常值的2/3所