第8章常用半導(dǎo)體器件及應(yīng)用8.1半導(dǎo)體二極管8.2穩(wěn)壓二極管8.3發(fā)光二極管8.4二極管的應(yīng)用舉例(半波整流)8.5晶體三極管8.6三極管的應(yīng)用舉例第8章常用半導(dǎo)體器件及應(yīng)用8.1半導(dǎo)體二極管18.1半導(dǎo)體二極管8.1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)1.本征半導(dǎo)體自然界的物質(zhì)按其導(dǎo)電性能分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間。半導(dǎo)體的主要性質(zhì)有對(duì)光、電、熱的敏感性和摻雜性。純凈晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱(chēng)之為本征半導(dǎo)體。常用的半導(dǎo)體材料有硅和鍺。2.雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中有控制的摻人特定的雜質(zhì)可以改變它的導(dǎo)電性，這種半導(dǎo)體被稱(chēng)為雜質(zhì)半導(dǎo)體。在本征半導(dǎo)體中，摻人五價(jià)兀索(如磷元素)使晶體中某些原子被雜質(zhì)原子所代替，形成N型半導(dǎo)體。下一頁(yè)返回8.1半導(dǎo)體二極管8.1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)下一頁(yè)返回28.1半導(dǎo)體二極管3.PN結(jié)通過(guò)現(xiàn)代工藝，把一塊本征半導(dǎo)體的一邊形成P型半導(dǎo)體，另一邊形成N型半導(dǎo)體，這兩種半導(dǎo)體的交界處就形成了PN結(jié)。PN結(jié)具有單向?qū)щ娞匦浴．?dāng)PN結(jié)外加正向電壓(外加正向電壓的正極接P區(qū)一側(cè)，負(fù)極接N區(qū)一側(cè))，形成較大的正向電流時(shí)，PN結(jié)呈現(xiàn)很小的正向電阻，PN結(jié)導(dǎo)通;當(dāng)PN結(jié)外加反向電壓(外加反向電壓的正極接N區(qū)一側(cè)，負(fù)極接P區(qū)一側(cè))，反向電流很小時(shí)，PN結(jié)呈現(xiàn)很大的反向電阻，PN結(jié)截止。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.1半導(dǎo)體二極管3.PN結(jié)上一頁(yè)下一頁(yè)返回38.1半導(dǎo)體二極管8.1.2半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)將PN結(jié)的兩端加上相應(yīng)的電極引線(xiàn)和管殼，就制成了半導(dǎo)體二極管，它的電路符號(hào)如圖8-1(c)所示。其中三角形表示P區(qū)，為陽(yáng)極;粗短線(xiàn)表示N區(qū)，為陰極。半導(dǎo)體二極管按其結(jié)構(gòu)的不同，可以分為點(diǎn)接觸型和面接觸型兩類(lèi)，如圖8-1(a)和(b)所示。8.1.3半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娦援?dāng)外加正向電壓時(shí)，二極管導(dǎo)通。導(dǎo)通時(shí)，二極管的正向壓降幾乎為零，二極管相當(dāng)于短路。當(dāng)外加反向電壓時(shí)，二極管截止。截止時(shí)，二極管的反向電流幾乎為零，二極管相當(dāng)于開(kāi)路。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.1半導(dǎo)體二極管8.1.2半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)上48.1半導(dǎo)體二極管8.1.4半導(dǎo)體二極管的伏安特性二極管中通過(guò)的電流隨管子兩端施加的電壓變化的關(guān)系曲線(xiàn)稱(chēng)為伏安特性曲線(xiàn)，如圖8-2所示。二極管的伏安特性由三部分組成。(1)正向特性。在正向特性的起始部分，當(dāng)外加正向電壓很低時(shí)，外電場(chǎng)不能克服PN結(jié)的內(nèi)電場(chǎng)，這個(gè)時(shí)候正向電流很小，幾乎為零當(dāng)正向電壓超過(guò)一定的數(shù)值后，內(nèi)電場(chǎng)被大大削弱，電流增長(zhǎng)很快。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.1半導(dǎo)體二極管8.1.4半導(dǎo)體二極管的伏安特性上一58.1半導(dǎo)體二極管這個(gè)一定數(shù)值的正向電壓稱(chēng)為門(mén)坎電壓Uth(又稱(chēng)死區(qū)電壓).其大小與材料及環(huán)境溫度有關(guān)。通常硅管的門(mén)坎電壓約為0.5V.鍺管的約為0.2V。當(dāng)正向電壓超過(guò)死區(qū)電壓值時(shí).正向電流隨外加電壓的增加而明顯增大.二極管正向電阻變得很小。當(dāng)二極管完全導(dǎo)通后.正向壓降基本維持不變一般硅管的約為0.6-0.8V,鍺管的約為0.2-0.3V。(2)反向特性。在二極管加上反向電壓時(shí).由于少數(shù)載流子漂移運(yùn)動(dòng).形成很小的反向電流。反向電流的大小與反向電壓的高低無(wú)關(guān).故通常稱(chēng)它為反向飽和電流。如果溫度升高.由于少數(shù)載流子增加.反向電流將隨之急劇增加一般硅管的反向電流要比鍺管的小得多。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.1半導(dǎo)體二極管這個(gè)一定數(shù)值的正向電壓稱(chēng)為門(mén)坎電壓Uth68.1半導(dǎo)體二極管（3）反向擊穿特性。當(dāng)反向電壓增加到一定的數(shù)值時(shí)，強(qiáng)電場(chǎng)將PN結(jié)擊穿，反向電流突然急劇增加，二極管失去單向?qū)щ娦裕@種現(xiàn)象稱(chēng)為二極管反向擊穿，這個(gè)數(shù)值的反向電壓稱(chēng)為反向擊穿電壓UBR。普通二極管被擊穿后，往往因電流過(guò)大管子過(guò)熱而損壞，不能再恢復(fù)原來(lái)的工作性能。8.1.5半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)半導(dǎo)體二極管的參數(shù)規(guī)定了二極管的性能指標(biāo)和適用范圍.是使用時(shí)的主要依據(jù)。下面介紹二極管的幾個(gè)主要參數(shù)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.1半導(dǎo)體二極管（3）反向擊穿特性。當(dāng)反向電壓增加到一定78.1半導(dǎo)體二極管①最大整流電流IFM。它是指二極管長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，允許通過(guò)的最大正向電流，它由PN結(jié)的面積和散熱條件決定。②最高反向工作電壓URM。它是指保證二極管不被擊穿的反向電壓，為了安全運(yùn)行一般手冊(cè)中規(guī)定為反向擊穿電壓的一半。③最大反向電流IRM。它是指在二極管上加最高反向工作電壓時(shí)的反向電流。反向電流越小，說(shuō)明管子的單向?qū)щ娦阅茉胶?。上一?yè)返回8.1半導(dǎo)體二極管①最大整流電流IFM。它是指二極管長(zhǎng)期運(yùn)88.2穩(wěn)壓二極管8.2.1穩(wěn)壓二極管的伏安特性穩(wěn)壓二極管是用特殊工藝制造的面接觸型硅二極管，因?yàn)樗哂蟹€(wěn)定電壓的功能，故稱(chēng)為穩(wěn)壓管。穩(wěn)壓管的電路符號(hào)及伏安特性曲線(xiàn)如圖8-4所示。由圖可見(jiàn)，穩(wěn)壓管的正向特性曲線(xiàn)與普通二極管的相似，而反向擊穿特性曲線(xiàn)比較陡，穩(wěn)壓管正是工作于特性曲線(xiàn)的反向擊穿區(qū)域。當(dāng)反向電壓大到某一個(gè)數(shù)值時(shí)反向電流急劇增大，穩(wěn)壓管被反向擊穿，但這種擊穿不是破壞性的，只要在電路中串聯(lián)一個(gè)適當(dāng)?shù)南蘖麟娮瑁湍鼙ＷC穩(wěn)壓管不因過(guò)熱而燒壞。在擊穿狀態(tài)下，流過(guò)管子的電流在很大范圍內(nèi)變化時(shí)，管子兩端的電壓幾乎不變，利用這一特點(diǎn)可以達(dá)到穩(wěn)壓的目的。下一頁(yè)返回8.2穩(wěn)壓二極管8.2.1穩(wěn)壓二極管的伏安特性下一98.2穩(wěn)壓二極管8.2.2穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)1.穩(wěn)定電流IZ穩(wěn)定電流是穩(wěn)壓管正常工作時(shí)的額定電流。工作電流小于IZ時(shí)，穩(wěn)壓效果較差;工作電流大于IZ時(shí).在不超過(guò)穩(wěn)壓管額定功耗的條件下，工作電流越大，穩(wěn)壓效果越好，只是管子的功耗增加。2.穩(wěn)定電壓UZ穩(wěn)定電壓是穩(wěn)壓管工作電流為規(guī)定值時(shí)穩(wěn)壓管兩端的電壓，也就是反向擊穿電壓。因制造工藝不易控制，同型號(hào)管子的穩(wěn)定電壓也有少許差別。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.2穩(wěn)壓二極管8.2.2穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)上一頁(yè)108.2穩(wěn)壓二極管3.動(dòng)態(tài)電阻rZ動(dòng)態(tài)電阻是穩(wěn)壓管上電壓變化量與電流變化量之比，即。動(dòng)態(tài)電阻越小，反向擊穿特性曲線(xiàn)越陡.穩(wěn)壓效果越好。rZ的數(shù)值通常在幾歐至幾十歐之間，隨工作電流不同而變化.電流越大，rZ越小。4.額定功耗Pz在管子不致于過(guò)熱損壞前提下的最大功率損耗值5.穩(wěn)定電壓溫度系數(shù)αT描述穩(wěn)定電壓對(duì)于溫度的敏感程度。αT越小.穩(wěn)定電壓受溫度影響越小.管子的性能也越好上一頁(yè)返回8.2穩(wěn)壓二極管3.動(dòng)態(tài)電阻rZ上一頁(yè)返回118.3發(fā)光二極管發(fā)光二極管是一種將電能轉(zhuǎn)換成光能的特殊二極管，它在二極管的正向特性區(qū)工作。當(dāng)發(fā)光二極管通過(guò)一定的正向電流時(shí)，由于電子與空穴直接復(fù)合放出能量，發(fā)出一定波長(zhǎng)的可見(jiàn)光。根據(jù)制作材料不同.如砷化鎵、磷砷化鎵、磷化鎵等.能分別發(fā)出紅、黃、綠等顏色的光。發(fā)光二極管的正向工作電壓約為2V工作電流一般為幾個(gè)毫安到幾十毫安之間。發(fā)光二極管的工作電壓低，功耗小，體積小，響應(yīng)速度快。它主要用作指不燈，除單個(gè)使用外，也常做成七段式和矩陣式，作為數(shù)字、文字和圖形顯不器件。它的電氣符號(hào)如圖8-5所示，外形除圓形外，還有矩形、三角形等。返回8.3發(fā)光二極管發(fā)光二極管是一種將電能轉(zhuǎn)換成光能的特殊二極128.4二極管的應(yīng)用舉例(半波整流)單向半波整流電路如圖8-6所示。其中u1、u2分別表不變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)交流電壓，RL為負(fù)載電阻。設(shè)變壓器二次繞組的交流電壓。，其中u2為變壓器二次側(cè)電壓有效值。在0~π時(shí)間內(nèi)，即在u2的正半周內(nèi).變壓器二次側(cè)電壓是上端為正，下端為負(fù)，二極管VD承受正向電壓而導(dǎo)通，此時(shí)有電流流過(guò)負(fù)載，并且和二極管上的電流相等.即iL=iD。忽略二極管上的壓降，負(fù)載上輸出電壓uo=u2輸出波形與u2相同。在π~2π時(shí)間內(nèi)，即在u2負(fù)半周內(nèi)，變壓器二次繞組的上端為負(fù)，下端為正，二極管VD承受反向電壓，此時(shí)二極管截止，負(fù)載上無(wú)電流流過(guò)，輸出電壓uo=0，此時(shí)u2電壓全部加在二極管VD上，電路波形如圖8-7所示。返回8.4二極管的應(yīng)用舉例(半波整流)單向半波整流電路如圖8-138.5晶體三極管8.5.1晶體管的基本結(jié)構(gòu)根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，半導(dǎo)體三極管分為PNP型管和NPN型管，其結(jié)構(gòu)示意圖和電路符號(hào)如圖8-8(a)和(b)所示。管子有三個(gè)電極:發(fā)射極e、基極b和集電極c。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)看，兩種類(lèi)型的晶體管都有三個(gè)導(dǎo)電區(qū)域.分別稱(chēng)為發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)。形成了兩個(gè)PN結(jié)，在發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱(chēng)為發(fā)射結(jié);而集電區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱(chēng)為集電結(jié)。下一頁(yè)返回8.5晶體三極管8.5.1晶體管的基本結(jié)構(gòu)下一頁(yè)返回148.5晶體三極管在PNP型晶體管中，發(fā)射區(qū)是P型半導(dǎo)體。它的多數(shù)載流子是空穴，從發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散的是空穴流，所以電流方向由發(fā)射極流向基極。在NPN型晶體管中，發(fā)射區(qū)是N型半導(dǎo)體，它的多數(shù)載流子是自由電子，從發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散的是電子流.所以電流的方向由基極指向發(fā)射極。不同類(lèi)型的晶體管在電路中用不同的圖形符號(hào)表不。如圖8-8(c)所示，三極管在制造工藝有如下特點(diǎn):發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高，集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)的，且面積大，基區(qū)很薄一般在幾個(gè)微米至幾十個(gè)微米，且摻雜濃度最低。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管在PNP型晶體管中，發(fā)射區(qū)是P型半導(dǎo)體。它158.5晶體三極管8.5.2晶體管的電流放大作用用較小的電流去控制較大的電流，稱(chēng)為電流放大。現(xiàn)以NPN型晶體管為例說(shuō)明晶體管的電流放大作用，工作原理如圖8-9所示。電源EB和EC的極性應(yīng)按圖連接，且使EB<EC，這時(shí)晶體管的發(fā)射結(jié)上加的是正向電壓，集電結(jié)上加的是反向電壓。產(chǎn)生放大作用的外部條件是:發(fā)射結(jié)為正向電壓偏置，集電結(jié)為反向電壓偏置。由晶體管的發(fā)射極、基極和電源EB、電阻RB構(gòu)成基一射極回路;由晶體管的發(fā)射極、集電極和電源EC、電阻RC構(gòu)成集一射極回路。發(fā)射極為兩個(gè)回路的公共端，故把此種形式的電路稱(chēng)為共射極放大電路。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管8.5.2晶體管的電流放大作用上一頁(yè)下168.5晶體三極管1.晶體管中的電流晶體管中的電流是由內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)形成的。①電子從發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散。由于發(fā)射結(jié)處于正向偏置，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子—電子就要不斷地?cái)U(kuò)散到基區(qū)，并且不斷地從電源向發(fā)射區(qū)補(bǔ)充電子,形成發(fā)射極電流IE。②電子在基區(qū)的擴(kuò)散和復(fù)合過(guò)程。從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的自由電子，由于濃度分布上的差別，還要向集電區(qū)繼續(xù)擴(kuò)散。在擴(kuò)散過(guò)程中一小部分自由電子與基區(qū)的空穴相遇而復(fù)合，形成基極電流IB。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管1.晶體管中的電流上一頁(yè)下一頁(yè)返回178.5晶體三極管③集電區(qū)收集擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子。由于集電結(jié)處于反向偏置，使集電結(jié)內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)，阻擋從集電區(qū)的自由電子向基區(qū)擴(kuò)散，但使發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)集電結(jié)邊緣的自由電子很快地越過(guò)集電結(jié)到達(dá)集電區(qū)，形成集電極電流IC。2.晶體管的電流分配關(guān)系及電流放大作用根據(jù)上面的分析，晶體管各極的電流分配關(guān)系可以表示為稱(chēng)為共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)，通常，故有IE≈IC利用小電流IB實(shí)現(xiàn)了對(duì)大電流IC的控制，這就是晶體管的電流放大作用。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管③集電區(qū)收集擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子。由于集電結(jié)處于188.5晶體三極管8.5.3晶體管的特性曲線(xiàn)晶體管的特性曲線(xiàn)用于表不晶體管各極電壓和電流之間的相互關(guān)系，它反映晶體管的外部特性，是分析放大電路的重要依據(jù)。其中最常用的是輸人特性曲線(xiàn)和輸出特性曲線(xiàn)。1.輸入特性曲線(xiàn)輸人特性曲線(xiàn)是指當(dāng)集一射極電壓uCE為常數(shù)時(shí)，輸人電路中基極電流iB與基一射極電壓uBE之間的關(guān)系曲線(xiàn)其函數(shù)表達(dá)式為上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管8.5.3晶體管的特性曲線(xiàn)上一頁(yè)下一頁(yè)返198.5晶體三極管某NPN型硅管的輸人特性曲線(xiàn)如圖8-10所示。它的形狀與二極管的伏安特性相似.晶體管輸人特性也有一段死區(qū)。只有發(fā)射結(jié)電壓大于死區(qū)電壓時(shí).晶體管才會(huì)導(dǎo)通。硅管的死區(qū)電壓約為0.5V.在正常工作時(shí)NPN型硅管的發(fā)射結(jié)電壓uBE約為0.6-0.7V.通常取0.7V.稱(chēng)之為導(dǎo)通電壓uBE（on）。對(duì)于PNP型鍺管的輸人特性曲線(xiàn)，uBE和uCE二都是負(fù)值。鍺管的死區(qū)電壓約為0.2V.在正常工作時(shí)，PNP型鍺管的uBE約為-0.2~-0.3V.通常取-0.2V。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管某NPN型硅管的輸人特性曲線(xiàn)如圖8-10所208.5晶體三極管2.輸出特性曲線(xiàn)輸出特性曲線(xiàn)是指當(dāng)基極電流iB為常數(shù)時(shí).輸出回路中集電極電流iC與集一射極電壓uCE之間的關(guān)系曲線(xiàn)。其函數(shù)表達(dá)式為在不同的iB下，可得出不同的曲線(xiàn)，所以晶體管的輸出特性是一組曲線(xiàn)。某NPN型硅管的輸出特性曲線(xiàn)如圖8-11所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管2.輸出特性曲線(xiàn)上一頁(yè)下一頁(yè)返回218.5晶體三極管當(dāng)iB一定時(shí)，從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子數(shù)大致是一定的。當(dāng)uCE超過(guò)一定的數(shù)值(約1V)以后，這些電子的絕大部分被集電區(qū)收集，即使uCE繼續(xù)增高，iC也不再明顯地增加，曲線(xiàn)變得平坦，具有恒流特性。當(dāng)iB增大時(shí)，iC也隨之增大，曲線(xiàn)上移，而且iC比iB增加要大，這就是晶體管的電流放大作用。通常將輸出特性曲線(xiàn)分為三個(gè)工作區(qū)(1)放大區(qū)特性曲線(xiàn)近似水平的部分是放大區(qū)。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)晶體工作在放大狀態(tài)，發(fā)射結(jié)處于正偏，集電結(jié)處于反偏，iC與iB基本上成正比關(guān)系。(2)截止區(qū)通常將iB=0曲線(xiàn)的以下區(qū)域稱(chēng)為截止區(qū)。iB=0時(shí)iC=(=ICEO)很小。晶體管工作在截止?fàn)顟B(tài)，發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都處于反向偏置，晶體管相當(dāng)于一個(gè)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管當(dāng)iB一定時(shí)，從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子數(shù)大228.5晶體三極管(3)飽和區(qū)直線(xiàn)上升和彎曲的部分(虛線(xiàn)左部)稱(chēng)為飽和區(qū)。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，集電極電位低于基極電位.集電結(jié)和發(fā)射結(jié)都處于正向偏置。晶體管工作在飽和狀態(tài)下，iB的變化對(duì)iC的影響較小，晶體管相當(dāng)于一個(gè)閉合的開(kāi)關(guān)。由上面分析可知，晶體管可以工作在三種狀態(tài)。在模擬電子線(xiàn)路中通常使其工作在放大區(qū);而在脈沖數(shù)字電路中恰好相反，要使晶體管工作在截止區(qū)或飽和區(qū)，成為一個(gè)可控制的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管(3)飽和區(qū)上一頁(yè)下一頁(yè)返回238.5晶體三極管8.5.4晶體管的主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)當(dāng)晶體管接成共發(fā)射電路時(shí).在靜態(tài)(無(wú)輸人信號(hào)時(shí))集電極電流IC(輸出電流)與基極電流IB(輸人電流)的比值稱(chēng)為共發(fā)射極靜態(tài)電流(直流)放大系數(shù).即在動(dòng)態(tài)(有輸人信號(hào))工作時(shí).晶體管集電極電流的變化量△IC與基極電流的變化量△IB的比值稱(chēng)為動(dòng)態(tài)電流(交流)放大系數(shù).即上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管8.5.4晶體管的主要參數(shù)上一頁(yè)下一頁(yè)248.5晶體三極管2.集一基極反向飽和電流ICBO它是指發(fā)射極開(kāi)路時(shí).集電極和基極之間的反向飽和電流.其值受溫度影響，所以ICBO越小，管子的溫度穩(wěn)定性越好。在常溫下，小功率鍺管的ICBO約為10μA，所以硅管的溫度穩(wěn)定性比鍺管的好。3.穿透電流ICEO它是指基極開(kāi)路(IB=0)時(shí).從集電極流向發(fā)射極的電流。由于這個(gè)電流從集電區(qū)穿過(guò)基區(qū)流至發(fā)射極.所以又稱(chēng)穿透電流。常溫下，小功率鍺管的ICEO約為幾十微安至幾百微安，硅管在幾微安以下，ICEO是隨溫度的增加而增加，而且ICEO比ICBO變化大。所以，常將ICEO作為判斷管子質(zhì)量的重要依據(jù)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管2.集一基極反向飽和電流ICBO上一頁(yè)下一258.5晶體三極管4.集電極最大允許電流ICM它是指晶體管參數(shù)變化不超過(guò)允許值時(shí).集電極允許的最大電流。當(dāng)電流超過(guò)ICM時(shí).晶體管的β值顯著下降·甚至可能損壞。5.集電極最大允許耗散功率PCM它是指集電結(jié)上允許功率損耗的最大值。集電極電流流經(jīng)集電結(jié)時(shí)將產(chǎn)生熱量.使結(jié)溫升高.引起晶體管參數(shù)變化。晶體管PC的函數(shù)式為工作時(shí)的PC必須小于PCM。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管4.集電極最大允許電流ICM上一頁(yè)下一頁(yè)返268.5晶體三極管晶體管的PCM主要受集電結(jié)的限制.鍺管允許的結(jié)溫約為70℃.硅管允許的結(jié)溫約為150℃。對(duì)于大功率管.為了提高PCM.常采用加散熱裝置的方法。6.集一射極反向擊穿電壓UBR(CEO)集一射極反向擊穿電壓是指基極開(kāi)路時(shí).加在集電極和發(fā)射極之間的最大允許電壓。使用時(shí).如果uCE>UBR(CEO)，將導(dǎo)致iC劇增.可能使管子因擊穿而損壞。以上所介紹的參數(shù)中和ICEO為晶體管的性能參數(shù);ICM、PCM和UBR(CEO)是極限參數(shù).用來(lái)說(shuō)明晶體管的使用限制范圍。上一頁(yè)返回8.5晶體三極管晶體管的PCM主要受集電結(jié)的限制.鍺管允許278.6三極管的應(yīng)用舉例8.6.1放大電路的組成及各元器件的作用如圖8-12所示是一個(gè)簡(jiǎn)單的共發(fā)射極放大電路.它由三極管、電阻、電容等元件組成。圖中VT是NPN型的三極管.它是整個(gè)電路的核心.起放大作用。直流電源VCC為三極管集電極提供反向偏置電壓.保證集電結(jié)反偏。RC是集電極負(fù)載電阻.其作用是將三極管集電極電流的變化轉(zhuǎn)變成電壓的變化.送到輸出端。若沒(méi)有RC.則輸出端的電壓始終等于電源電壓VCC.就不會(huì)隨輸人信號(hào)變化了。直流電源VCC通過(guò)基極電阻RB為三極管發(fā)射結(jié)提供正向偏置電壓.并為基極提供所需的電流IB(常稱(chēng)為偏置電流)。電容C1和C2稱(chēng)為耦合電容.它們的作用是“隔直流，通交流”.即對(duì)直流信號(hào)來(lái)說(shuō).電容的容抗為無(wú)窮大.相當(dāng)于開(kāi)路;但對(duì)交流信號(hào)而言.電容呈現(xiàn)的容抗很小.可近似認(rèn)為短路。ui為待放大的微弱的電信號(hào)。下一頁(yè)返回8.6三極管的應(yīng)用舉例8.6.1放大電路的組成及各元器件288.6三極管的應(yīng)用舉例8.6.2靜態(tài)分析在沒(méi)有加人信號(hào)(ui=0)時(shí).放大電路中各處的電壓、電流都是直流量.稱(chēng)為直流工作狀態(tài).簡(jiǎn)稱(chēng)為靜態(tài)。靜態(tài)時(shí)，三極管各電極的直流電流及各電極間的直流電壓分別用IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ表示，這些電流、電壓的數(shù)值可用三極管特性曲線(xiàn)上的一個(gè)確定的點(diǎn)表示.習(xí)慣上稱(chēng)它們?yōu)殪o態(tài)工作點(diǎn).用Q表示。靜態(tài)工作點(diǎn)可以通過(guò)放大電路的直流通路(直流電流流通的途徑)用近似計(jì)算法求得。具體步驟如下:①畫(huà)放大電路的直流通路.標(biāo)出各支路電流。由于電容有隔離直流的作用.對(duì)直流相當(dāng)于開(kāi)路.根據(jù)這一點(diǎn)可畫(huà)出放大電路的直流通路如圖8-13所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.6三極管的應(yīng)用舉例8.6.2靜態(tài)分析上一頁(yè)下一頁(yè)返298.6三極管的應(yīng)用舉例②由基極回路依KVL求IBQ由圖可知式中UBE可近似為常數(shù)，硅管的約為0.7V，鍺管的約為0.2V。當(dāng)VBB>>UBE時(shí)得VBB和RB選定后，IBQ即為固定值，故此放大電路又稱(chēng)為固定偏流電路。③根據(jù)三極管的電流分配關(guān)系.由IBQ求得。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.6三極管的應(yīng)用舉例②由基極回路依KVL求IBQ上一頁(yè)下308.6三極管的應(yīng)用舉例8.6.3動(dòng)態(tài)分析輸人端加上輸人信號(hào)(ui≠0)后.電路中既有直流電量.也有交流電量.各電極的電流和各極間的電壓都在靜態(tài)值的基礎(chǔ)上隨輸人信號(hào)作用相應(yīng)變化。一般用放大電路的交流通路(交流電流流通的途徑)來(lái)研究交流量及放大電路的動(dòng)態(tài)性能。由放大電路畫(huà)其交流通路的原則是:(1)原理圖中的耦合電容C1、C2都視為短路。(2)電源VCC的內(nèi)阻很小.對(duì)交流信號(hào)也可視為短路。根據(jù)這些原則.可畫(huà)出如圖8-13(c)所示的交流通路。在共射極放大電路中.要求信號(hào)既能被放大.又要不失真.則必須設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。否則.靜態(tài)工作點(diǎn)過(guò)高.進(jìn)人飽和區(qū).引起飽和失真;靜態(tài)工作點(diǎn)過(guò)低.進(jìn)人截止區(qū).引起截止失真。上一頁(yè)返回8.6三極管的應(yīng)用舉例8.6.3動(dòng)態(tài)分析上一頁(yè)返回31圖8-1半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)返回圖8-1半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)返回32圖8-22CZ52A的伏安特性返回圖8-22CZ52A的伏安特性返回33圖8-4穩(wěn)壓管的伏安特性曲線(xiàn)和電路符號(hào)返回圖8-4穩(wěn)壓管的伏安特性曲線(xiàn)和電路符號(hào)返回34圖8-5發(fā)光二極管的電路符號(hào)返回圖8-5發(fā)光二極管的電路符號(hào)返回35圖8-6單相半波整流電路返回圖8-6單相半波整流電路返回36圖8-7半波整流電路波形圖返回圖8-7半波整流電路波形圖返回37圖8-8半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)返回圖8-8半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)返回38圖8-9晶體管的工作原理返回圖8-9晶體管的工作原理返回39圖8-10輸入特性曲線(xiàn)返回圖8-10輸入特性曲線(xiàn)返回40圖8-11共發(fā)射極輸出特性曲線(xiàn)返回圖8-11共發(fā)射極輸出特性曲線(xiàn)返回41圖8-12單管共發(fā)射極放大電路返回圖8-12單管共發(fā)射極放大電路返回42圖8-13放大電路的直流通路和交流通路返回圖8-13放大電路的直流通路和交流通路返回43第8章常用半導(dǎo)體器件及應(yīng)用8.1半導(dǎo)體二極管8.2穩(wěn)壓二極管8.3發(fā)光二極管8.4二極管的應(yīng)用舉例(半波整流)8.5晶體三極管8.6三極管的應(yīng)用舉例第8章常用半導(dǎo)體器件及應(yīng)用8.1半導(dǎo)體二極管448.1半導(dǎo)體二極管8.1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)1.本征半導(dǎo)體自然界的物質(zhì)按其導(dǎo)電性能分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間。半導(dǎo)體的主要性質(zhì)有對(duì)光、電、熱的敏感性和摻雜性。純凈晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱(chēng)之為本征半導(dǎo)體。常用的半導(dǎo)體材料有硅和鍺。2.雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中有控制的摻人特定的雜質(zhì)可以改變它的導(dǎo)電性，這種半導(dǎo)體被稱(chēng)為雜質(zhì)半導(dǎo)體。在本征半導(dǎo)體中，摻人五價(jià)兀索(如磷元素)使晶體中某些原子被雜質(zhì)原子所代替，形成N型半導(dǎo)體。下一頁(yè)返回8.1半導(dǎo)體二極管8.1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)下一頁(yè)返回458.1半導(dǎo)體二極管3.PN結(jié)通過(guò)現(xiàn)代工藝，把一塊本征半導(dǎo)體的一邊形成P型半導(dǎo)體，另一邊形成N型半導(dǎo)體，這兩種半導(dǎo)體的交界處就形成了PN結(jié)。PN結(jié)具有單向?qū)щ娞匦浴．?dāng)PN結(jié)外加正向電壓(外加正向電壓的正極接P區(qū)一側(cè)，負(fù)極接N區(qū)一側(cè))，形成較大的正向電流時(shí)，PN結(jié)呈現(xiàn)很小的正向電阻，PN結(jié)導(dǎo)通;當(dāng)PN結(jié)外加反向電壓(外加反向電壓的正極接N區(qū)一側(cè)，負(fù)極接P區(qū)一側(cè))，反向電流很小時(shí)，PN結(jié)呈現(xiàn)很大的反向電阻，PN結(jié)截止。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.1半導(dǎo)體二極管3.PN結(jié)上一頁(yè)下一頁(yè)返回468.1半導(dǎo)體二極管8.1.2半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)將PN結(jié)的兩端加上相應(yīng)的電極引線(xiàn)和管殼，就制成了半導(dǎo)體二極管，它的電路符號(hào)如圖8-1(c)所示。其中三角形表示P區(qū)，為陽(yáng)極;粗短線(xiàn)表示N區(qū)，為陰極。半導(dǎo)體二極管按其結(jié)構(gòu)的不同，可以分為點(diǎn)接觸型和面接觸型兩類(lèi)，如圖8-1(a)和(b)所示。8.1.3半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娦援?dāng)外加正向電壓時(shí)，二極管導(dǎo)通。導(dǎo)通時(shí)，二極管的正向壓降幾乎為零，二極管相當(dāng)于短路。當(dāng)外加反向電壓時(shí)，二極管截止。截止時(shí)，二極管的反向電流幾乎為零，二極管相當(dāng)于開(kāi)路。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.1半導(dǎo)體二極管8.1.2半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)與符號(hào)上478.1半導(dǎo)體二極管8.1.4半導(dǎo)體二極管的伏安特性二極管中通過(guò)的電流隨管子兩端施加的電壓變化的關(guān)系曲線(xiàn)稱(chēng)為伏安特性曲線(xiàn)，如圖8-2所示。二極管的伏安特性由三部分組成。(1)正向特性。在正向特性的起始部分，當(dāng)外加正向電壓很低時(shí)，外電場(chǎng)不能克服PN結(jié)的內(nèi)電場(chǎng)，這個(gè)時(shí)候正向電流很小，幾乎為零當(dāng)正向電壓超過(guò)一定的數(shù)值后，內(nèi)電場(chǎng)被大大削弱，電流增長(zhǎng)很快。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.1半導(dǎo)體二極管8.1.4半導(dǎo)體二極管的伏安特性上一488.1半導(dǎo)體二極管這個(gè)一定數(shù)值的正向電壓稱(chēng)為門(mén)坎電壓Uth(又稱(chēng)死區(qū)電壓).其大小與材料及環(huán)境溫度有關(guān)。通常硅管的門(mén)坎電壓約為0.5V.鍺管的約為0.2V。當(dāng)正向電壓超過(guò)死區(qū)電壓值時(shí).正向電流隨外加電壓的增加而明顯增大.二極管正向電阻變得很小。當(dāng)二極管完全導(dǎo)通后.正向壓降基本維持不變一般硅管的約為0.6-0.8V,鍺管的約為0.2-0.3V。(2)反向特性。在二極管加上反向電壓時(shí).由于少數(shù)載流子漂移運(yùn)動(dòng).形成很小的反向電流。反向電流的大小與反向電壓的高低無(wú)關(guān).故通常稱(chēng)它為反向飽和電流。如果溫度升高.由于少數(shù)載流子增加.反向電流將隨之急劇增加一般硅管的反向電流要比鍺管的小得多。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.1半導(dǎo)體二極管這個(gè)一定數(shù)值的正向電壓稱(chēng)為門(mén)坎電壓Uth498.1半導(dǎo)體二極管（3）反向擊穿特性。當(dāng)反向電壓增加到一定的數(shù)值時(shí)，強(qiáng)電場(chǎng)將PN結(jié)擊穿，反向電流突然急劇增加，二極管失去單向?qū)щ娦?，這種現(xiàn)象稱(chēng)為二極管反向擊穿，這個(gè)數(shù)值的反向電壓稱(chēng)為反向擊穿電壓UBR。普通二極管被擊穿后，往往因電流過(guò)大管子過(guò)熱而損壞，不能再恢復(fù)原來(lái)的工作性能。8.1.5半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)半導(dǎo)體二極管的參數(shù)規(guī)定了二極管的性能指標(biāo)和適用范圍.是使用時(shí)的主要依據(jù)。下面介紹二極管的幾個(gè)主要參數(shù)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.1半導(dǎo)體二極管（3）反向擊穿特性。當(dāng)反向電壓增加到一定508.1半導(dǎo)體二極管①最大整流電流IFM。它是指二極管長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，允許通過(guò)的最大正向電流，它由PN結(jié)的面積和散熱條件決定。②最高反向工作電壓URM。它是指保證二極管不被擊穿的反向電壓，為了安全運(yùn)行一般手冊(cè)中規(guī)定為反向擊穿電壓的一半。③最大反向電流IRM。它是指在二極管上加最高反向工作電壓時(shí)的反向電流。反向電流越小，說(shuō)明管子的單向?qū)щ娦阅茉胶谩Ｉ弦豁?yè)返回8.1半導(dǎo)體二極管①最大整流電流IFM。它是指二極管長(zhǎng)期運(yùn)518.2穩(wěn)壓二極管8.2.1穩(wěn)壓二極管的伏安特性穩(wěn)壓二極管是用特殊工藝制造的面接觸型硅二極管，因?yàn)樗哂蟹€(wěn)定電壓的功能，故稱(chēng)為穩(wěn)壓管。穩(wěn)壓管的電路符號(hào)及伏安特性曲線(xiàn)如圖8-4所示。由圖可見(jiàn)，穩(wěn)壓管的正向特性曲線(xiàn)與普通二極管的相似，而反向擊穿特性曲線(xiàn)比較陡，穩(wěn)壓管正是工作于特性曲線(xiàn)的反向擊穿區(qū)域。當(dāng)反向電壓大到某一個(gè)數(shù)值時(shí)反向電流急劇增大，穩(wěn)壓管被反向擊穿，但這種擊穿不是破壞性的，只要在電路中串聯(lián)一個(gè)適當(dāng)?shù)南蘖麟娮?，就能保證穩(wěn)壓管不因過(guò)熱而燒壞。在擊穿狀態(tài)下，流過(guò)管子的電流在很大范圍內(nèi)變化時(shí)，管子兩端的電壓幾乎不變，利用這一特點(diǎn)可以達(dá)到穩(wěn)壓的目的。下一頁(yè)返回8.2穩(wěn)壓二極管8.2.1穩(wěn)壓二極管的伏安特性下一528.2穩(wěn)壓二極管8.2.2穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)1.穩(wěn)定電流IZ穩(wěn)定電流是穩(wěn)壓管正常工作時(shí)的額定電流。工作電流小于IZ時(shí)，穩(wěn)壓效果較差;工作電流大于IZ時(shí).在不超過(guò)穩(wěn)壓管額定功耗的條件下，工作電流越大，穩(wěn)壓效果越好，只是管子的功耗增加。2.穩(wěn)定電壓UZ穩(wěn)定電壓是穩(wěn)壓管工作電流為規(guī)定值時(shí)穩(wěn)壓管兩端的電壓，也就是反向擊穿電壓。因制造工藝不易控制，同型號(hào)管子的穩(wěn)定電壓也有少許差別。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.2穩(wěn)壓二極管8.2.2穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)上一頁(yè)538.2穩(wěn)壓二極管3.動(dòng)態(tài)電阻rZ動(dòng)態(tài)電阻是穩(wěn)壓管上電壓變化量與電流變化量之比，即。動(dòng)態(tài)電阻越小，反向擊穿特性曲線(xiàn)越陡.穩(wěn)壓效果越好。rZ的數(shù)值通常在幾歐至幾十歐之間，隨工作電流不同而變化.電流越大，rZ越小。4.額定功耗Pz在管子不致于過(guò)熱損壞前提下的最大功率損耗值5.穩(wěn)定電壓溫度系數(shù)αT描述穩(wěn)定電壓對(duì)于溫度的敏感程度。αT越小.穩(wěn)定電壓受溫度影響越小.管子的性能也越好上一頁(yè)返回8.2穩(wěn)壓二極管3.動(dòng)態(tài)電阻rZ上一頁(yè)返回548.3發(fā)光二極管發(fā)光二極管是一種將電能轉(zhuǎn)換成光能的特殊二極管，它在二極管的正向特性區(qū)工作。當(dāng)發(fā)光二極管通過(guò)一定的正向電流時(shí)，由于電子與空穴直接復(fù)合放出能量，發(fā)出一定波長(zhǎng)的可見(jiàn)光。根據(jù)制作材料不同.如砷化鎵、磷砷化鎵、磷化鎵等.能分別發(fā)出紅、黃、綠等顏色的光。發(fā)光二極管的正向工作電壓約為2V工作電流一般為幾個(gè)毫安到幾十毫安之間。發(fā)光二極管的工作電壓低，功耗小，體積小，響應(yīng)速度快。它主要用作指不燈，除單個(gè)使用外，也常做成七段式和矩陣式，作為數(shù)字、文字和圖形顯不器件。它的電氣符號(hào)如圖8-5所示，外形除圓形外，還有矩形、三角形等。返回8.3發(fā)光二極管發(fā)光二極管是一種將電能轉(zhuǎn)換成光能的特殊二極558.4二極管的應(yīng)用舉例(半波整流)單向半波整流電路如圖8-6所示。其中u1、u2分別表不變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)交流電壓，RL為負(fù)載電阻。設(shè)變壓器二次繞組的交流電壓。，其中u2為變壓器二次側(cè)電壓有效值。在0~π時(shí)間內(nèi)，即在u2的正半周內(nèi).變壓器二次側(cè)電壓是上端為正，下端為負(fù)，二極管VD承受正向電壓而導(dǎo)通，此時(shí)有電流流過(guò)負(fù)載，并且和二極管上的電流相等.即iL=iD。忽略二極管上的壓降，負(fù)載上輸出電壓uo=u2輸出波形與u2相同。在π~2π時(shí)間內(nèi)，即在u2負(fù)半周內(nèi)，變壓器二次繞組的上端為負(fù)，下端為正，二極管VD承受反向電壓，此時(shí)二極管截止，負(fù)載上無(wú)電流流過(guò)，輸出電壓uo=0，此時(shí)u2電壓全部加在二極管VD上，電路波形如圖8-7所示。返回8.4二極管的應(yīng)用舉例(半波整流)單向半波整流電路如圖8-568.5晶體三極管8.5.1晶體管的基本結(jié)構(gòu)根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，半導(dǎo)體三極管分為PNP型管和NPN型管，其結(jié)構(gòu)示意圖和電路符號(hào)如圖8-8(a)和(b)所示。管子有三個(gè)電極:發(fā)射極e、基極b和集電極c。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)看，兩種類(lèi)型的晶體管都有三個(gè)導(dǎo)電區(qū)域.分別稱(chēng)為發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)。形成了兩個(gè)PN結(jié)，在發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱(chēng)為發(fā)射結(jié);而集電區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱(chēng)為集電結(jié)。下一頁(yè)返回8.5晶體三極管8.5.1晶體管的基本結(jié)構(gòu)下一頁(yè)返回578.5晶體三極管在PNP型晶體管中，發(fā)射區(qū)是P型半導(dǎo)體。它的多數(shù)載流子是空穴，從發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散的是空穴流，所以電流方向由發(fā)射極流向基極。在NPN型晶體管中，發(fā)射區(qū)是N型半導(dǎo)體，它的多數(shù)載流子是自由電子，從發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散的是電子流.所以電流的方向由基極指向發(fā)射極。不同類(lèi)型的晶體管在電路中用不同的圖形符號(hào)表不。如圖8-8(c)所示，三極管在制造工藝有如下特點(diǎn):發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高，集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)的，且面積大，基區(qū)很薄一般在幾個(gè)微米至幾十個(gè)微米，且摻雜濃度最低。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管在PNP型晶體管中，發(fā)射區(qū)是P型半導(dǎo)體。它588.5晶體三極管8.5.2晶體管的電流放大作用用較小的電流去控制較大的電流，稱(chēng)為電流放大。現(xiàn)以NPN型晶體管為例說(shuō)明晶體管的電流放大作用，工作原理如圖8-9所示。電源EB和EC的極性應(yīng)按圖連接，且使EB<EC，這時(shí)晶體管的發(fā)射結(jié)上加的是正向電壓，集電結(jié)上加的是反向電壓。產(chǎn)生放大作用的外部條件是:發(fā)射結(jié)為正向電壓偏置，集電結(jié)為反向電壓偏置。由晶體管的發(fā)射極、基極和電源EB、電阻RB構(gòu)成基一射極回路;由晶體管的發(fā)射極、集電極和電源EC、電阻RC構(gòu)成集一射極回路。發(fā)射極為兩個(gè)回路的公共端，故把此種形式的電路稱(chēng)為共射極放大電路。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管8.5.2晶體管的電流放大作用上一頁(yè)下598.5晶體三極管1.晶體管中的電流晶體管中的電流是由內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)形成的。①電子從發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散。由于發(fā)射結(jié)處于正向偏置，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子—電子就要不斷地?cái)U(kuò)散到基區(qū)，并且不斷地從電源向發(fā)射區(qū)補(bǔ)充電子,形成發(fā)射極電流IE。②電子在基區(qū)的擴(kuò)散和復(fù)合過(guò)程。從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的自由電子，由于濃度分布上的差別，還要向集電區(qū)繼續(xù)擴(kuò)散。在擴(kuò)散過(guò)程中一小部分自由電子與基區(qū)的空穴相遇而復(fù)合，形成基極電流IB。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管1.晶體管中的電流上一頁(yè)下一頁(yè)返回608.5晶體三極管③集電區(qū)收集擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子。由于集電結(jié)處于反向偏置，使集電結(jié)內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)，阻擋從集電區(qū)的自由電子向基區(qū)擴(kuò)散，但使發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)集電結(jié)邊緣的自由電子很快地越過(guò)集電結(jié)到達(dá)集電區(qū)，形成集電極電流IC。2.晶體管的電流分配關(guān)系及電流放大作用根據(jù)上面的分析，晶體管各極的電流分配關(guān)系可以表示為稱(chēng)為共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)，通常，故有IE≈IC利用小電流IB實(shí)現(xiàn)了對(duì)大電流IC的控制，這就是晶體管的電流放大作用。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管③集電區(qū)收集擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子。由于集電結(jié)處于618.5晶體三極管8.5.3晶體管的特性曲線(xiàn)晶體管的特性曲線(xiàn)用于表不晶體管各極電壓和電流之間的相互關(guān)系，它反映晶體管的外部特性，是分析放大電路的重要依據(jù)。其中最常用的是輸人特性曲線(xiàn)和輸出特性曲線(xiàn)。1.輸入特性曲線(xiàn)輸人特性曲線(xiàn)是指當(dāng)集一射極電壓uCE為常數(shù)時(shí)，輸人電路中基極電流iB與基一射極電壓uBE之間的關(guān)系曲線(xiàn)其函數(shù)表達(dá)式為上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管8.5.3晶體管的特性曲線(xiàn)上一頁(yè)下一頁(yè)返628.5晶體三極管某NPN型硅管的輸人特性曲線(xiàn)如圖8-10所示。它的形狀與二極管的伏安特性相似.晶體管輸人特性也有一段死區(qū)。只有發(fā)射結(jié)電壓大于死區(qū)電壓時(shí).晶體管才會(huì)導(dǎo)通。硅管的死區(qū)電壓約為0.5V.在正常工作時(shí)NPN型硅管的發(fā)射結(jié)電壓uBE約為0.6-0.7V.通常取0.7V.稱(chēng)之為導(dǎo)通電壓uBE（on）。對(duì)于PNP型鍺管的輸人特性曲線(xiàn)，uBE和uCE二都是負(fù)值。鍺管的死區(qū)電壓約為0.2V.在正常工作時(shí)，PNP型鍺管的uBE約為-0.2~-0.3V.通常取-0.2V。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管某NPN型硅管的輸人特性曲線(xiàn)如圖8-10所638.5晶體三極管2.輸出特性曲線(xiàn)輸出特性曲線(xiàn)是指當(dāng)基極電流iB為常數(shù)時(shí).輸出回路中集電極電流iC與集一射極電壓uCE之間的關(guān)系曲線(xiàn)。其函數(shù)表達(dá)式為在不同的iB下，可得出不同的曲線(xiàn)，所以晶體管的輸出特性是一組曲線(xiàn)。某NPN型硅管的輸出特性曲線(xiàn)如圖8-11所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管2.輸出特性曲線(xiàn)上一頁(yè)下一頁(yè)返回648.5晶體三極管當(dāng)iB一定時(shí)，從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子數(shù)大致是一定的。當(dāng)uCE超過(guò)一定的數(shù)值(約1V)以后，這些電子的絕大部分被集電區(qū)收集，即使uCE繼續(xù)增高，iC也不再明顯地增加，曲線(xiàn)變得平坦，具有恒流特性。當(dāng)iB增大時(shí)，iC也隨之增大，曲線(xiàn)上移，而且iC比iB增加要大，這就是晶體管的電流放大作用。通常將輸出特性曲線(xiàn)分為三個(gè)工作區(qū)(1)放大區(qū)特性曲線(xiàn)近似水平的部分是放大區(qū)。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)晶體工作在放大狀態(tài)，發(fā)射結(jié)處于正偏，集電結(jié)處于反偏，iC與iB基本上成正比關(guān)系。(2)截止區(qū)通常將iB=0曲線(xiàn)的以下區(qū)域稱(chēng)為截止區(qū)。iB=0時(shí)iC=(=ICEO)很小。晶體管工作在截止?fàn)顟B(tài)，發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都處于反向偏置，晶體管相當(dāng)于一個(gè)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管當(dāng)iB一定時(shí)，從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子數(shù)大658.5晶體三極管(3)飽和區(qū)直線(xiàn)上升和彎曲的部分(虛線(xiàn)左部)稱(chēng)為飽和區(qū)。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，集電極電位低于基極電位.集電結(jié)和發(fā)射結(jié)都處于正向偏置。晶體管工作在飽和狀態(tài)下，iB的變化對(duì)iC的影響較小，晶體管相當(dāng)于一個(gè)閉合的開(kāi)關(guān)。由上面分析可知，晶體管可以工作在三種狀態(tài)。在模擬電子線(xiàn)路中通常使其工作在放大區(qū);而在脈沖數(shù)字電路中恰好相反，要使晶體管工作在截止區(qū)或飽和區(qū)，成為一個(gè)可控制的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管(3)飽和區(qū)上一頁(yè)下一頁(yè)返回668.5晶體三極管8.5.4晶體管的主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)當(dāng)晶體管接成共發(fā)射電路時(shí).在靜態(tài)(無(wú)輸人信號(hào)時(shí))集電極電流IC(輸出電流)與基極電流IB(輸人電流)的比值稱(chēng)為共發(fā)射極靜態(tài)電流(直流)放大系數(shù).即在動(dòng)態(tài)(有輸人信號(hào))工作時(shí).晶體管集電極電流的變化量△IC與基極電流的變化量△IB的比值稱(chēng)為動(dòng)態(tài)電流(交流)放大系數(shù).即上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管8.5.4晶體管的主要參數(shù)上一頁(yè)下一頁(yè)678.5晶體三極管2.集一基極反向飽和電流ICBO它是指發(fā)射極開(kāi)路時(shí).集電極和基極之間的反向飽和電流.其值受溫度影響，所以ICBO越小，管子的溫度穩(wěn)定性越好。在常溫下，小功率鍺管的ICBO約為10μA，所以硅管的溫度穩(wěn)定性比鍺管的好。3.穿透電流ICEO它是指基極開(kāi)路(IB=0)時(shí).從集電極流向發(fā)射極的電流。由于這個(gè)電流從集電區(qū)穿過(guò)基區(qū)流至發(fā)射極.所以又稱(chēng)穿透電流。常溫下，小功率鍺管的ICEO約為幾十微安至幾百微安，硅管在幾微安以下，ICEO是隨溫度的增加而增加，而且ICEO比ICBO變化大。所以，常將ICEO作為判斷管子質(zhì)量的重要依據(jù)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管2.集一基極反向飽和電流ICBO上一頁(yè)下一688.5晶體三極管4.集電極最大允許電流ICM它是指晶體管參數(shù)變化不超過(guò)允許值時(shí).集電極允許的最大電流。當(dāng)電流超過(guò)ICM時(shí).晶體管的β值顯著下降·甚至可能損壞。5.集電極最大允許耗散功率PCM它是指集電結(jié)上允許功率損耗的最大值。集電極電流流經(jīng)集電結(jié)時(shí)將產(chǎn)生熱量.使結(jié)溫升高.引起晶體管參數(shù)變化。晶體管PC的函數(shù)式為工作時(shí)的PC必須小于PCM。上一頁(yè)下一頁(yè)返回8.5晶體三極管4.集電極最大允許電流ICM上一頁(yè)下一頁(yè)返698.5晶體三極管晶體管的PCM主要受集電結(jié)的限制.鍺管允許的結(jié)溫約為70℃.硅管允許的結(jié)溫約為150℃。對(duì)于大功率管.為了提高PCM.常采用加散熱裝置的方法。6.集一射極反向擊穿電壓UBR(CEO)集一射極反向擊穿電壓是指基極開(kāi)路時(shí).加在集電極和發(fā)射極之間的最大允許電壓。使用時(shí).如果uCE>UBR(CEO)，將導(dǎo)致iC劇增.可能使管子因擊穿而損壞。以上所介紹的參數(shù)中和ICEO為晶體管的性能參數(shù);ICM、PCM和UBR(CEO)是極限參數(shù).用來(lái)說(shuō)明晶體管的使用限制范圍。上一頁(yè)返回8.5晶