電子技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用作業(yè)布置單擊此處獲取APP掃碼作業(yè)布置方法作業(yè)布置宣傳片，歡迎播放了解單擊此處獲取微信掃碼作業(yè)布置方法使用說(shuō)明文檔本課作業(yè)布置二維碼老師掃描此碼，即可進(jìn)行本課線上作業(yè)布置（一次掃碼，一學(xué)期輕松）目錄項(xiàng)目1半導(dǎo)體器件項(xiàng)目2基本放大電路項(xiàng)目3集成運(yùn)算放大器項(xiàng)目4直流穩(wěn)壓電源項(xiàng)目5基本邏輯電路與組合邏輯電路項(xiàng)目6觸發(fā)器與時(shí)序邏輯電路項(xiàng)目7脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與變換項(xiàng)目8數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換器半導(dǎo)體器件項(xiàng)目1自二十世紀(jì)初真空二極管、真空三極管問(wèn)世以來(lái)，電子學(xué)作為一門(mén)新興學(xué)科得到了迅速發(fā)展。1950年，第一只“PN結(jié)型晶體管”問(wèn)世，開(kāi)辟了電子器件的新紀(jì)元，引起了一場(chǎng)電子技術(shù)革命。直至今日，以二極管、三極管等晶體管為主的半導(dǎo)體器件仍是構(gòu)成電子電路的基本元件。半導(dǎo)體器件由于其體積小、質(zhì)量小、使用壽命長(zhǎng)、耗電量小、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代生產(chǎn)、生活中得到了廣泛的應(yīng)用。本項(xiàng)目主要介紹二極管和三極管的基本知識(shí)。項(xiàng)目導(dǎo)讀項(xiàng)目導(dǎo)讀學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo) 能夠正確判斷二極管和三極管引腳的極性。 能夠正確測(cè)試二極管和三極管的伏安特性。技能目標(biāo) 樹(shù)立民族自尊心、自豪感和文化自信心。 增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的歷史使命感。素質(zhì)目標(biāo)

掌握半導(dǎo)體的基本知識(shí)。

掌握PN結(jié)的形成原理和單向?qū)щ娦浴?/p>

掌握二極管的結(jié)構(gòu)、伏安特性和主要參數(shù)。

掌握三極管的結(jié)構(gòu)、電流放大作用、伏安特性和主要參數(shù)。目錄任務(wù)1.1認(rèn)識(shí)二極管任務(wù)1.2

認(rèn)識(shí)三極管任務(wù)1.1認(rèn)識(shí)二極管

任務(wù)引入二極管如下圖所示，它由管體和兩個(gè)引腳構(gòu)成，其中兩個(gè)引腳分別為二極管的陽(yáng)極和陰極。二極管具有單向?qū)щ娦裕O管的導(dǎo)通和截止相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的接通和斷開(kāi)，它同三極管、電阻、電容和電感等一起，構(gòu)成了形形色色的電子電路。任務(wù)引入請(qǐng)選擇合適的工具和器材，對(duì)二極管進(jìn)行測(cè)試，判斷二極管引腳的極性，并通過(guò)逐點(diǎn)法繪制二極管的伏安特性曲線。本任務(wù)的知識(shí)與技能要求如下表所示。任務(wù)內(nèi)容認(rèn)識(shí)二極管學(xué)習(xí)程度識(shí)記理解應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)半導(dǎo)體概述●

二極管的結(jié)構(gòu)

●

二極管的伏安特性和主要參數(shù)

●

實(shí)訓(xùn)任務(wù)測(cè)試二極管的伏安特性

●自我勉勵(lì)學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)工單學(xué)生領(lǐng)取任務(wù)工單（詳見(jiàn)教材），并完成工單內(nèi)容。1．知識(shí)準(zhǔn)備3．任務(wù)實(shí)施2．工具和器材準(zhǔn)備4．任務(wù)評(píng)價(jià)半導(dǎo)體器件都是由半導(dǎo)體制成的。因此，在介紹半導(dǎo)體器件前，需要先了解半導(dǎo)體的基本知識(shí)。1）半導(dǎo)體的基本特性根據(jù)導(dǎo)電性的不同，自然界的物質(zhì)可分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體三大類(lèi)。半導(dǎo)體之所以會(huì)成為制造電子器件的主要材料，是因?yàn)樗哂袩崦粜?、光敏性和摻雜性等基本特性。容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱(chēng)為導(dǎo)體，如銅、鋁、銀等材料；很難導(dǎo)電的物質(zhì)稱(chēng)為絕緣體，如塑料、橡膠、陶瓷等材料；導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間、電阻率為的物質(zhì)稱(chēng)為半導(dǎo)體，如硅、鍺、硒及大多數(shù)金屬氧化物和硫化物等。1.1.1汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的發(fā)展相關(guān)知識(shí)1．半導(dǎo)體的基本知識(shí)相關(guān)知識(shí)（1）熱敏性。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性可隨溫度的變化而顯著改變，利用這種特性可制成各種熱敏元件，如熱敏電阻和溫度傳感器等。（2）光敏性。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性可隨光照的變化而出現(xiàn)顯著變化，利用這種特性可制成光電二極管、光電三極管和光敏電阻等。（3）摻雜性。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性會(huì)因摻入微量雜質(zhì)而出現(xiàn)很大變化，利用這種特性可制成二極管、三極管及各種場(chǎng)效應(yīng)管等。2）本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)本征半導(dǎo)體是指完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。在半導(dǎo)體器件中，用得最多的本征半導(dǎo)體材料是硅和鍺。將本征半導(dǎo)體材料提純并制成單晶體后，單晶體中的所有原子便基本上整齊排列了。本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)如右圖所示。相關(guān)知識(shí)硅和鍺都是四價(jià)元素，其原子最外層軌道上有4個(gè)電子，稱(chēng)為價(jià)電子。這兩種元素每個(gè)原子的4個(gè)價(jià)電子不僅受自身原子核的束縛，還與周?chē)噜彽?個(gè)原子存在聯(lián)系，即每個(gè)原子的一個(gè)價(jià)電子與另一個(gè)原子的一個(gè)價(jià)電子組成了共價(jià)鍵。本征半導(dǎo)體在絕對(duì)零度（?275.15℃）且沒(méi)有外界影響的條件下，其價(jià)電子全部束縛在共價(jià)鍵中。當(dāng)本征半導(dǎo)體在溫度升高或受到光照時(shí)，其價(jià)電子會(huì)從外界獲得一定能量，少數(shù)價(jià)電子將掙脫共價(jià)鍵的束縛而成為自由電子，并在共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位，這個(gè)空位稱(chēng)為空穴。在本征半導(dǎo)體中，自由電子和空穴成對(duì)出現(xiàn)，兩者的數(shù)量總是相等。這種在熱或光的作用下，使本征半導(dǎo)體中產(chǎn)生自由電子和空穴的現(xiàn)象稱(chēng)為本征激發(fā)，如右圖所示。相關(guān)知識(shí)當(dāng)共價(jià)鍵中出現(xiàn)空穴時(shí)，在外電場(chǎng)或磁場(chǎng)的作用下，鄰近的價(jià)電子將會(huì)填補(bǔ)這個(gè)空穴，而這個(gè)價(jià)電子原來(lái)的位置又會(huì)留下新的空穴，然后其他價(jià)電子又可填補(bǔ)這個(gè)新的空穴。由于價(jià)電子參與導(dǎo)電的機(jī)理與自由電子有所不同，因此為了區(qū)別這兩種電子的運(yùn)動(dòng)，通常將空穴看作是一種帶正電荷的載流子，用空穴的運(yùn)動(dòng)代替價(jià)電子的運(yùn)動(dòng)，空穴所帶的電荷與價(jià)電子的電荷大小相等，極性相反。因此，本征半導(dǎo)體中存在兩種載流子——自由電子和空穴。3）雜質(zhì)半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)本征半導(dǎo)體雖然有自由電子和空穴兩種載流子，但由于數(shù)量極少，其導(dǎo)電性仍然很低。若在本征半導(dǎo)體中有選擇地?fù)饺肷倭科渌?，將?huì)使其導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化。這些摻入的元素統(tǒng)稱(chēng)為雜質(zhì)，而在本征半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱(chēng)為雜質(zhì)半導(dǎo)體。根據(jù)摻入雜質(zhì)的不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體可分為N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體兩種。相關(guān)知識(shí)在本征半導(dǎo)體（硅或鍺）中摻入微量五價(jià)元素磷，可制成N型半導(dǎo)體。由于磷原子有5個(gè)價(jià)電子，當(dāng)它與周?chē)墓瑁ɑ蜴N）原子組成共價(jià)鍵時(shí)，磷原子多余的一個(gè)價(jià)電子很容易擺脫原子核的束縛而成為自由電子。每摻入一個(gè)磷原子都能提供一個(gè)自由電子，從而使半導(dǎo)體中自由電子的數(shù)目大大增加，這種半導(dǎo)體由于主要靠自由電子導(dǎo)電，因此稱(chēng)為N型半導(dǎo)體（或電子型半導(dǎo)體），如右圖所示。在N型半導(dǎo)體中，自由電子是多數(shù)載流子（即多子），空穴是少數(shù)載流子（即少子）。在本征半導(dǎo)體（硅或鍺）中摻入少量三價(jià)元素硼，可制成P型半導(dǎo)體。由于硼原子只有3個(gè)價(jià)電子，當(dāng)它與周?chē)墓瑁ɑ蜴N）原子組成共價(jià)鍵時(shí)，硅（或鍺）原子最外層的軌道會(huì)因缺少一個(gè)價(jià)電子而出現(xiàn)一個(gè)空穴，相鄰的價(jià)電子很容易填補(bǔ)這個(gè)空穴，從而形成新的空穴。每摻入一個(gè)硼原子都能提供一個(gè)空穴，從而使半導(dǎo)體中空穴的數(shù)目大大增加，這種半導(dǎo)體由于主要靠空穴導(dǎo)電，因此稱(chēng)為P型半導(dǎo)體（或空穴型半導(dǎo)體），如右圖所示。在P型半導(dǎo)體中，空穴是多子，自由電子是少子。中國(guó)第一支晶體管1956年11月，在北京中國(guó)科學(xué)院應(yīng)用物理研究所的半導(dǎo)體器件實(shí)驗(yàn)室里，中國(guó)第一支鍺合金結(jié)型晶體管誕生了。中國(guó)第一支晶體管研制成功，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)在多領(lǐng)域以半導(dǎo)體器件代替電子管，以及以半導(dǎo)體器件開(kāi)創(chuàng)新的科學(xué)領(lǐng)域的事業(yè)，吹響了“向科學(xué)進(jìn)軍”的號(hào)角。近年來(lái)，中國(guó)半導(dǎo)體事業(yè)飛速發(fā)展，這與當(dāng)年那批獻(xiàn)身中國(guó)半導(dǎo)體事業(yè)的前輩們的努力是分不開(kāi)的?？梢哉f(shuō)，正是他們的拼搏奉獻(xiàn)，才為中國(guó)現(xiàn)代半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（資料來(lái)源：/images/zhuanti/dqxdfh/gs07.html，有改動(dòng)）砥節(jié)礪行1）多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)在半導(dǎo)體的不同區(qū)域摻入五價(jià)元素磷或三價(jià)元素硼，相應(yīng)地可使半導(dǎo)體形成P區(qū)和N區(qū)。由于P區(qū)的空穴多于自由電子，N區(qū)的自由電子多于空穴，因此在P區(qū)和N區(qū)的交界面附近將產(chǎn)生多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。相關(guān)知識(shí)2．PN結(jié)的形成P區(qū)的空穴向N區(qū)擴(kuò)散，與N區(qū)的自由電子復(fù)合；N區(qū)的自由電子向P區(qū)擴(kuò)散，與P區(qū)的空穴復(fù)合。上述這種擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使N區(qū)失掉自由電子產(chǎn)生正離子，P區(qū)得到自由電子產(chǎn)生負(fù)離子，結(jié)果在交界面兩側(cè)由等量正、負(fù)離子形成了空間電荷區(qū)，如圖下圖所示。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，由于多子已擴(kuò)散到對(duì)方區(qū)域并被復(fù)合掉，好像耗盡了一樣，因此空間電荷區(qū)又稱(chēng)為耗盡層。相關(guān)知識(shí)相關(guān)知識(shí)空間電荷區(qū)的形成，建立了由N區(qū)指向P區(qū)的內(nèi)電場(chǎng)。顯然，內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)起阻礙作用，因此空間電荷區(qū)又稱(chēng)為阻擋層。2）少子的漂移運(yùn)動(dòng)空間電荷區(qū)的出現(xiàn)有助于內(nèi)電場(chǎng)中少子的漂移運(yùn)動(dòng)。因此，在內(nèi)電場(chǎng)作用下，N區(qū)的空穴向P區(qū)漂移，P區(qū)的自由電子向N區(qū)漂移，最終使空間電荷區(qū)變窄，內(nèi)電場(chǎng)被削弱。3）動(dòng)態(tài)平衡擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)是相互聯(lián)系又相互對(duì)立的，當(dāng)兩者的運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，空間電荷區(qū)的寬度便基本穩(wěn)定下來(lái)了，這種具有穩(wěn)定寬度的空間電荷區(qū)稱(chēng)為PN結(jié)。相關(guān)知識(shí)點(diǎn)撥擴(kuò)散是指載流子（空穴或自由電子）由濃度高的一側(cè)向濃度低的一側(cè)運(yùn)動(dòng)；漂移是指載流子在電場(chǎng)的作用下做定向移動(dòng)，空穴的移動(dòng)方向與內(nèi)電場(chǎng)的方向相同，自由電子的移動(dòng)方向與內(nèi)電場(chǎng)的方向相反。當(dāng)PN結(jié)無(wú)外加電壓時(shí)，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)處于動(dòng)態(tài)平衡，流過(guò)PN結(jié)的電流為零。3．PN結(jié)的單向?qū)щ娦韵嚓P(guān)知識(shí)當(dāng)PN結(jié)有外加電壓時(shí)，PN結(jié)會(huì)呈現(xiàn)出單向?qū)щ娦?。通常，將外加在PN結(jié)上的電壓稱(chēng)為偏置電壓，它可分為正向偏置電壓和反向偏置電壓兩種。1）正向偏置電壓當(dāng)外加電壓的正極接PN結(jié)的P區(qū)、負(fù)極接PN結(jié)的N區(qū)時(shí)，該外加電壓稱(chēng)為正向偏置電壓。此時(shí)的PN結(jié)處于正向偏置狀態(tài)，簡(jiǎn)稱(chēng)正偏。當(dāng)PN結(jié)處于正向偏置狀態(tài)時(shí)，由于外加電源產(chǎn)生的外電場(chǎng)方向與PN結(jié)產(chǎn)生的內(nèi)電場(chǎng)方向相反，因此多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)會(huì)得到加強(qiáng)，少子的漂移運(yùn)動(dòng)會(huì)被削弱，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)的平衡將被打破。在外電場(chǎng)的作用下，多子會(huì)中和一部分空間電荷，從而使整個(gè)空間電荷區(qū)變窄，并形成較大的擴(kuò)散電流。該擴(kuò)散電流稱(chēng)為正向電流，其方向由P區(qū)指向N區(qū)。此時(shí)，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。2）反向偏置電壓當(dāng)外加電壓的正極接PN結(jié)的N區(qū)、負(fù)極接PN結(jié)的P區(qū)時(shí)，該外加電壓稱(chēng)為反向偏置電壓。此時(shí)的PN結(jié)處于反向偏置狀態(tài)，簡(jiǎn)稱(chēng)反偏。當(dāng)PN結(jié)處于反向偏置狀態(tài)時(shí)，由于外加電壓產(chǎn)生的外電場(chǎng)方向與PN結(jié)產(chǎn)生的內(nèi)電場(chǎng)方向一致，因此少子的漂移運(yùn)動(dòng)會(huì)得到加強(qiáng)，多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)會(huì)被削弱，從而使整個(gè)空間電荷區(qū)變寬。此時(shí)，主要由少子的漂移運(yùn)動(dòng)所形成的漂移電流，將超過(guò)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的擴(kuò)散電流。該漂移電流稱(chēng)為反向電流，其方向由N區(qū)指向P區(qū)。由于常溫下少子的數(shù)量很少，反向電流非常小，因此在近似分析時(shí)通常會(huì)忽略反向電流，認(rèn)為此時(shí)的PN結(jié)不導(dǎo)電，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。相關(guān)知識(shí)相關(guān)知識(shí)二極管可看作是PN結(jié)物化的器件，PN結(jié)上具有的特性均可在二極管上反映出來(lái)。二極管的結(jié)構(gòu)可分為點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型三種。從二極管的P區(qū)引出的引腳稱(chēng)為陽(yáng)極，從N區(qū)引出的引腳稱(chēng)為陰極。1.1.2二極管1．二極管的結(jié)構(gòu)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)接觸型二極管的特點(diǎn)是PN結(jié)面積小、結(jié)電容小、工作電流小，但其高頻性能好，一般用于高頻和小功率電路，也可作為數(shù)字電路中的開(kāi)關(guān)元件；面接觸型二極管的特點(diǎn)是PN結(jié)面積大、結(jié)電容大、工作電流大，但其工作頻率較低，一般用于整流電路；平面型二極管的特點(diǎn)是PN結(jié)面積可大可小，結(jié)面積大的主要用于大功率整流電路，結(jié)面積小的可作為數(shù)字脈沖電路中的開(kāi)關(guān)元件。雖然二極管的本質(zhì)是一個(gè)PN結(jié)，但由于受到制作工藝的影響，因此二極管的實(shí)際特性與PN結(jié)的理論特性略有差別。二極管的伏安特性曲線如右圖所示。根據(jù)外加電壓極性的不同，其伏安特性曲線可分為正向特性和反向特性?xún)刹糠帧?．二極管的伏安特性相關(guān)知識(shí)1）正向特性當(dāng)二極管的正向偏置電壓較小時(shí)，二極管呈現(xiàn)較大的電阻，正向電流很小，幾乎為零。當(dāng)正向偏置電壓達(dá)到某一臨界值時(shí)，二極管呈現(xiàn)很小的電阻，二極管正向?qū)?，這一電壓稱(chēng)為閾值電壓或死區(qū)電壓，用表示。二極管正向?qū)ê?，隨著正向偏置電壓的增大，通過(guò)其內(nèi)部的正向電流急劇增大，正向電流與正向偏置電壓之間的關(guān)系基本上為一條指數(shù)曲線。2）反向特性當(dāng)二極管的反向偏置電壓在一定臨界值內(nèi)時(shí)，反向電流很小且基本不隨反向偏置電壓變化，這個(gè)電流稱(chēng)為反向飽和電流。當(dāng)反向偏置電壓超出這一臨界值后，反向電流急劇增大，這種現(xiàn)象稱(chēng)為反向擊穿，其所對(duì)應(yīng)的電壓稱(chēng)為反向擊穿電壓。普通二極管的反向擊穿電壓一般在幾十伏以上，而高反壓二極管的反向擊穿電壓可達(dá)幾千伏。3）溫度對(duì)二極管伏安特性的影響二極管的伏安特性對(duì)溫度非常敏感。隨著溫度的升高，二極管正向特性曲線向左移動(dòng)，反向特性曲線向下移動(dòng)。在室溫附近，溫度每升高1℃，二極管的正向電壓降會(huì)減小約2～2.5mV；溫度每升高10℃，二極管的反向電流會(huì)增大約1倍。相關(guān)知識(shí)1）最大整流電流最大整流電流是指二極管在長(zhǎng)期工作時(shí)所允許通過(guò)的最大正向電流。在規(guī)定的散熱條件下，二極管的正向平均電流不能超過(guò)此值，否則二極管容易因過(guò)熱而損壞。2）最大反向工作電壓最大反向工作電壓是指二極管在工作時(shí)所允許的最大反向偏置電壓。若反向偏置電壓超過(guò)此值，則二極管可能會(huì)被擊穿。數(shù)值較大的二極管稱(chēng)為高反壓二極管。3）反向電流反向電流是指二極管未擊穿時(shí)的反向電流。反向電流越小，二極管的單向?qū)щ娦栽胶?。反向電流受溫度的影響很大，它?huì)隨著溫度的升高而逐漸增大。4）最高工作頻率最高工作頻率指加在二極管兩端的交流電壓所允許的最高頻率。在使用二極管時(shí)，若加在其兩端的交流電壓的頻率超過(guò)此值，則二極管的單向?qū)щ娦詫?huì)降低甚至失去。最高工作頻率主要取決于PN結(jié)結(jié)電容的大小，結(jié)電容越大，最高工作頻率越低。任務(wù)1.2認(rèn)識(shí)三極管任務(wù)引入三極管如下圖所示，它由1個(gè)管體和3個(gè)引腳構(gòu)成，其中3個(gè)引腳分別為基極B、集電極C和發(fā)射極E。根據(jù)半導(dǎo)體組合方式的不同，三極管可分為NPN型和PNP型兩種。三極管是基本的半導(dǎo)體器件之一，它具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。任務(wù)引入請(qǐng)選擇合適的工具和器材，對(duì)三極管進(jìn)行測(cè)試，判斷三極管的類(lèi)型和引腳的極性，并通過(guò)逐點(diǎn)法繪制三極管的伏安特性曲線。本任務(wù)的知識(shí)與技能要求如下表所示。任務(wù)內(nèi)容認(rèn)識(shí)三極管學(xué)習(xí)程度識(shí)記理解應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)三極管的結(jié)構(gòu)和電流放大作用●

三極管的伏安特性

●

三極管的主要參數(shù)

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實(shí)訓(xùn)任務(wù)測(cè)試三極管的伏安特性

●自我勉勵(lì)學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)工單學(xué)生領(lǐng)取任務(wù)工單（詳見(jiàn)教材），并完成工單內(nèi)容。1．知識(shí)準(zhǔn)備3．任務(wù)實(shí)施2．工具和器材準(zhǔn)備4．任務(wù)評(píng)價(jià)如下圖所示為三極管的結(jié)構(gòu)，它由三層不同性質(zhì)的半導(dǎo)體組合而成。根據(jù)半導(dǎo)體組合方式的不同，三極管可分為NPN型和PNP型兩類(lèi)。1.2.1三極管的結(jié)構(gòu)和電流放大作用相關(guān)知識(shí)1．三極管的結(jié)構(gòu)無(wú)論是NPN型三極管還是PNP型三極管，它們均有3個(gè)區(qū)，即基區(qū)、集電區(qū)和發(fā)射區(qū)。這3個(gè)區(qū)分別引出3個(gè)引腳，即基極B、集電極C和發(fā)射極E。同時(shí)，在3個(gè)區(qū)的交界處有兩個(gè)PN結(jié)，即集電結(jié)和發(fā)射結(jié)。相關(guān)知識(shí)三極管的電流放大作用是由其內(nèi)部載流子從發(fā)射區(qū)到集電區(qū)的運(yùn)動(dòng)中體現(xiàn)出來(lái)的。為保證其內(nèi)部載流子能夠做這樣的定向運(yùn)動(dòng)，三極管需要滿(mǎn)足一定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)條件和外部條件。其中，內(nèi)部結(jié)構(gòu)條件主要包括以下幾點(diǎn)。三極管的外部條件則是要保證外加電源的極性，使發(fā)射結(jié)處于正向偏置狀態(tài)，使集電結(jié)處于反向偏置狀態(tài)。2．三極管的電流放大作用（1）發(fā)射區(qū)很小，但摻雜濃度高。（2）基電區(qū)最薄且摻雜濃度最低（比發(fā)射區(qū)低2～3個(gè)數(shù)量級(jí)）。（3）集電結(jié)面積最大，且集電區(qū)的摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)的摻雜濃度。相關(guān)知識(shí)下面通過(guò)一個(gè)電流放大實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明三極管的電流放大作用。如下圖所示為三極管電流放大實(shí)驗(yàn)電路，將電源的正、負(fù)極分別接三極管的基極B和發(fā)射極E，將電源的正、負(fù)極分別接三極管的集電極C和發(fā)射極E，從而在三極管的發(fā)射結(jié)施加正向電壓、集電結(jié)施加反向電壓。此時(shí)，調(diào)節(jié)電位器，則基極B中的電流、集電極C中的電流和發(fā)射極E中的電流都會(huì)發(fā)生變化，它們的測(cè)量數(shù)據(jù)如表1-11（詳見(jiàn)教材）所示。相關(guān)知識(shí)由表1-11可得出以下結(jié)論。（1）三極管各電極中電流的關(guān)系滿(mǎn)足

，其中

。該結(jié)果符合基爾霍夫電流定律，即流進(jìn)三極管的電流等于流出三極管的電流。（2）

與

的比值基本為定值，當(dāng)

增大時(shí)，

基本上也成比例增大。該比值稱(chēng)為直流電流放大系數(shù)，用

表示。

可表征三極管的直流放大能力。（3）

和

的比值基本為定值，

的較小變化可使

出現(xiàn)較大變化。該比值稱(chēng)為交流電流放大系數(shù)，用

表示。

可表征三極管的交流放大能力。王守武：中國(guó)半導(dǎo)體事業(yè)的拓荒者半導(dǎo)體器件物理學(xué)家、中科院院士王守武，被譽(yù)為中國(guó)半導(dǎo)體研究的“拓荒者”，在研究與開(kāi)拓中國(guó)半導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體器件、光電子器件及大規(guī)模集成電路等方面做出了重要貢獻(xiàn)。1950年，已經(jīng)在美國(guó)取得教職的王守武帶著妻女毅然返回祖國(guó)，在中科院應(yīng)用物理研究所扎下根來(lái)。王守武回國(guó)前并未聯(lián)系國(guó)內(nèi)的工作單位，從事機(jī)電專(zhuān)業(yè)研究的他按照國(guó)家的需要轉(zhuǎn)向了半導(dǎo)體研究，“當(dāng)時(shí)只想為祖國(guó)做點(diǎn)貢獻(xiàn)，哪里需要就到哪里去。中科院讓我去，我就去了?！薄斠?jiàn)教材砥節(jié)礪行三極管的伏安特性可分為輸入特性和輸出特性?xún)刹糠?，它們均可通過(guò)伏安特性曲線來(lái)分析。下面以共發(fā)射極放大電路為例，分別對(duì)三極管的輸入特性和輸出特性進(jìn)行分析。三極管的輸入特性曲線和輸出特性曲線可通過(guò)如上圖所示的電路進(jìn)行測(cè)繪。1.2.2三極管的伏安特性相關(guān)知識(shí)當(dāng)為常數(shù)時(shí)，輸入電路（基極電路）中與之間的關(guān)系曲線即為輸入特性曲線，如下圖所示。1．輸入特性相關(guān)知識(shí)當(dāng)時(shí)，集電極與發(fā)射極短接，三極管相當(dāng)于兩個(gè)二極管并聯(lián)，即為外加在并聯(lián)二極管上的正向電壓，三極管的輸入特性曲線與二極管的正向特性曲線相似。當(dāng)時(shí)，三極管的輸入特性曲線右移，這是因?yàn)榇藭r(shí)集電結(jié)已反向偏置，其內(nèi)電場(chǎng)已足夠大，可以把從發(fā)射區(qū)進(jìn)入基區(qū)的絕大部分電子收集至集電區(qū)。由于此時(shí)即使再增加，只要不變，也不再明顯減小，因此三極管的輸入特性曲線可近似為同一條曲線。相關(guān)知識(shí)點(diǎn)撥由上圖可以看出，在三極管的輸入特性中也存在閾值電壓，只有當(dāng)發(fā)射結(jié)外加電壓大于閾值電壓時(shí)，三極管才會(huì)產(chǎn)生基極電流。硅三極管的閾值電壓約為0.6V，鍺三極管的閾值電壓約為0.2V。當(dāng)為常數(shù)時(shí)，輸出電路（集電極電路）中的與之間的關(guān)系曲線即為輸出特性曲線，如下圖所示。2．輸出特性相關(guān)知識(shí)三極管的輸出特性曲線可分為放大區(qū)、飽和區(qū)和截止區(qū)3個(gè)區(qū)域，這3個(gè)區(qū)域分別對(duì)應(yīng)三極管3種不同的工作狀態(tài)。相關(guān)知識(shí)1）放大區(qū)輸出特性曲線中近于水平的部分是放大區(qū)，三極管在這個(gè)區(qū)域處于放大狀態(tài)。在放大區(qū)，，對(duì)有很強(qiáng)的控制能力，幾乎不隨和負(fù)載的變化而變化。三極管處于放大狀態(tài)的電壓條件為：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。2）飽和區(qū)輸出特性曲線中相對(duì)于變化較小的區(qū)域是飽和區(qū)，三極管在這個(gè)區(qū)域處于飽和狀態(tài)。在飽和區(qū)，

，不能控制，因此三極管不能起電流放大作用。此時(shí)，，隨的增加而迅速增大。的情況稱(chēng)為臨界飽和狀態(tài)，該狀態(tài)在特性曲線對(duì)應(yīng)點(diǎn)的軌跡稱(chēng)為臨界飽和線，此時(shí)集電極與發(fā)射極之間的電壓稱(chēng)為飽和壓降。三極管處于飽和狀態(tài)的電壓條件為：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏。3）截止區(qū)對(duì)應(yīng)曲線下方的區(qū)域是截止區(qū)，三極管在這個(gè)區(qū)域處于截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)，，，三極管不導(dǎo)通，同樣也不能起電流放大作用。三極管處于截止?fàn)顟B(tài)的電壓條件為：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)也反偏。相關(guān)知識(shí)點(diǎn)撥三極管除了具有電流放大作用外，還具有開(kāi)關(guān)作用。將三極管作為開(kāi)關(guān)使用時(shí)，三極管的基極是控制極，當(dāng)較大時(shí)，三極管處于飽和狀態(tài)，發(fā)射極E與集電極C之間的電阻很小，它們?nèi)缤_(kāi)關(guān)閉合；當(dāng)較小或?yàn)榱銜r(shí)，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，發(fā)射極E與集電極C之間的電阻很大，它們?nèi)缤_(kāi)關(guān)斷開(kāi)。相關(guān)知識(shí)三極管的參數(shù)是用來(lái)表征其性能和適用范圍的，是評(píng)價(jià)三極管質(zhì)量及選擇三極管的主要依據(jù)。三極管的主要參數(shù)有以下幾個(gè)。1.2.3三極管的主要參數(shù)三極管的電流放大系數(shù)包括直流電流放大系數(shù)和交流電流放大系數(shù)。雖然二者的含義不同，但在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)參數(shù)在放大區(qū)的值非常接近，可近似認(rèn)為相等。1．電流放大系數(shù)相關(guān)知識(shí)1）集電極-基極反向飽和電流集電極-基極反向飽和電流是指發(fā)射極的電路處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，集電極和基極之間的反向電流。集電極-基極反向飽和電流受溫度的影響較大，它會(huì)隨溫度的升高而增大。集電極-基極反向飽和電流越小，三極管的熱穩(wěn)定性越好。室溫下，小功率硅三極管的集電極-基極反向飽和電流在1μA以下，鍺三極管的集電極-基極反向飽和電流一般為幾微安到幾十微安。2）集電極-發(fā)射極穿透電流集電極-發(fā)射極穿透電流是指基極的電路處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，由集電區(qū)穿過(guò)基區(qū)流入發(fā)射區(qū)的電流。當(dāng)溫度升高時(shí)，集電極-發(fā)射極穿透電流比集電極-基極反向飽和電流增加得更快。集電極-發(fā)射極穿透電流對(duì)三極管的工作影響更大，是衡量三極管質(zhì)量好壞的重要