電子技術(shù)?電工學(xué)

Ⅱ

?電子技術(shù)?電工學(xué)Ⅱ?電子技術(shù)電子技術(shù)由模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩部分構(gòu)成。電子技術(shù)電子技術(shù)由模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩部分構(gòu)成。產(chǎn)品自動裝箱計數(shù)生產(chǎn)線產(chǎn)品自動裝箱計數(shù)生產(chǎn)線EEEEEEBCCCCCCBBBBBPNP---GeNPN---SiNPN---SiPNP---SiPNP---GeNPN---Ge結(jié)論：電位中間值的是“基極”；UBE=0.2~0.3的是鍺管；UBE=0.6~0.7的是硅管；UBE>0;或者：UE<UB<UC的是NPN管；UBE<0;或者：UE>UB>UC的是PNP管。EEEEEEBCCCCCCBBBBBPNP---GeNPN-第1章半導(dǎo)體器件1.2半導(dǎo)體二極管1.3穩(wěn)壓二極管1.4半導(dǎo)體晶體管1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識第1章半導(dǎo)體器件1.2半導(dǎo)體二極管1.3穩(wěn)壓本章要求：一、理解PN結(jié)的單向?qū)щ娦?，三極管的電流分配和電流放大作用；二、了解二極管、穩(wěn)壓管和三極管的基本構(gòu)造、工作原理和特性曲線，理解主要參數(shù)的意義；三、會分析含有二極管、穩(wěn)壓管的電路。本章要求：1.半導(dǎo)體定義：

導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一些物質(zhì)。如：鍺(Ge)，硅(Si)，硒(Xe)以及大多數(shù)金屬

氧化物和硫化物等。2.半導(dǎo)體材料的特性：純凈半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很差；(可做成溫度敏感元件，如熱敏電阻)。熱敏性：當(dāng)環(huán)境溫度升高時，導(dǎo)電能力顯著增強光敏性：當(dāng)受到光照時，導(dǎo)電能力明顯變化(可做成各種光敏元件，如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等)。1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識1.半導(dǎo)體定義：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一些物質(zhì)價電子四價元素摻雜性：往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，導(dǎo)電能力明顯改變(可做成各種不同用途的半導(dǎo)體器件，如二極管、三極管和晶閘管等）。上述特性與半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)有關(guān),下面簡介原子結(jié)構(gòu):價電子四價元素摻雜性：往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，導(dǎo)電上1.1.1

本征半導(dǎo)體

完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，稱為本征半導(dǎo)體。最常用的半導(dǎo)體為硅(Si)和鍺(Ge)。它們的共同特征是四價元素，每個原子最外層電子數(shù)為4。+Si+Ge1.1.1本征半導(dǎo)體完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的硅單晶中的共價健結(jié)構(gòu)共價健共價鍵中的兩個電子，稱為價電子。

Si

Si

Si

Si價電子提純的硅材料原子排列非常整齊，即形成了單晶體——稱為單晶硅

或者叫本征半導(dǎo)體。相鄰原子的外層電子形成共價鍵。硅單晶中的共價健結(jié)構(gòu)共價健共價鍵中的兩個電子，稱為價電子。

共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。但束縛電子不像絕緣體中的價電子被束縛得那么緊。

形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是八個，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

共價鍵有很強的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。

Si

Si

Si

Si共價鍵中的兩

Si

Si

Si

Si價電子

價電子在獲得一定能量（溫度升高或受光照）后，即可掙脫原子核的束縛，成為自由電子（帶負電），同時在共價鍵中留下一個空位，稱為空穴（存在空穴的原子帶正電）。這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。空穴

溫度愈高，晶體中產(chǎn)生的自由電子便愈多。自由電子

在外電場的作用下，空穴吸引相鄰原子的價電子來填補，而在該原子中出現(xiàn)一個空穴，其結(jié)果相當(dāng)于空穴的運動（相當(dāng)于正電荷的移動）。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理：SiSiSiSi價電子價電子在獲得一定能量

當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上外電壓時，在半導(dǎo)體中將出現(xiàn)兩部分電流：

(1)自由電子作定向運動

電子電流

(2)價電子遞補空穴空穴電流

由于電子和空穴成對地產(chǎn)生的同時，又不斷復(fù)合。

在一定溫度下，載流子的產(chǎn)生和復(fù)合達到動態(tài)平衡，半導(dǎo)體中載流子便維持一定的數(shù)目。

自由電子和空穴都稱為載流子。（1）本征半導(dǎo)體中載流子數(shù)目極少,其導(dǎo)電性能很差；從上可知：

當(dāng)半導(dǎo)體兩端加上外電壓時，在半導(dǎo)體中將出現(xiàn)兩（2）本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴總是成對出現(xiàn)，同時又不斷進行復(fù)合。在一定溫度下，載流子的產(chǎn)生與復(fù)合會達到動態(tài)平衡，即載流子濃度與溫度有關(guān)。溫度愈高，載流子數(shù)目就愈多，導(dǎo)電性能就愈好——溫度對半導(dǎo)體器件的性能影響很大。（3）半導(dǎo)體中的價電子還會受到光照而激發(fā)形成自由電子并留下空穴。光強愈大，光子就愈多，產(chǎn)生的載流子亦愈多，半導(dǎo)體導(dǎo)電能力增強。故半導(dǎo)體器件對光照很敏感。（4）雜質(zhì)原子對導(dǎo)電性能的影響很大。（下面討論）（2）本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴總是成對出現(xiàn)，同時又不斷進1.1.2N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體1.本征半導(dǎo)體與摻雜半導(dǎo)體：

在常溫下，本征半導(dǎo)體的兩種載流子數(shù)量還是極少的，其導(dǎo)電能力相當(dāng)?shù)汀?/p>

如果在半導(dǎo)體晶體中摻入微量雜質(zhì)元素，將得到摻雜半導(dǎo)體（雜質(zhì)半導(dǎo)體），而摻雜半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力將大大提高。

由于摻入雜質(zhì)元素的不同，摻雜半導(dǎo)體可分為兩大類——N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。1.1.2N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體1.本征2N型半導(dǎo)體：

摻雜后自由電子數(shù)目大量增加，自由電子導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式，稱為電子半導(dǎo)體或叫N型半導(dǎo)體。摻入五價元素：

Si

Si

Si

Sip+多余電子磷原子在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€電子變?yōu)檎x子

在N

型半導(dǎo)體中自由電子是多數(shù)載流子(多子)，空穴是少數(shù)載流子(少子)。2N型半導(dǎo)體：摻雜后自由電子數(shù)目大量增加，3.P型半導(dǎo)體：

摻雜后空穴數(shù)目大量增加，空穴導(dǎo)電成為這種半導(dǎo)體的主要導(dǎo)電方式，稱為空穴半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體。摻入三價元素：

Si

Si

Si

Si

在P型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子(多子)，自由電子是少數(shù)載流子(少子)。B–硼原子接受一個電子變?yōu)樨撾x子空穴無論N型或P型半導(dǎo)體都是電中性的，對外不顯電性。3.P型半導(dǎo)體：摻雜后空穴數(shù)目大量增加，空穴雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++N型半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－abc1.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中多子的數(shù)量與

（a.摻雜濃度、b.溫度）有關(guān)。2.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中少子的數(shù)量與（a.摻雜濃度、b.溫度）有關(guān)。3.當(dāng)溫度升高時，少子的數(shù)量（a.減少、b.不變、c.增多）。ba提問b4.在外加電壓的作用下，P型半導(dǎo)體中的電流主要是

，N型半導(dǎo)體中的電流主要是。（a.電子電流、b.空穴電流）abc1.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中多子的數(shù)量與在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，經(jīng)過載流子的擴散，在它們的交界面處就形成了PN結(jié)。1.1.3PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?PN結(jié)的形成

不論是P型半導(dǎo)體還是N型半導(dǎo)體，都只能看做是一般的導(dǎo)電材料，不具有半導(dǎo)體器件的任何特點。

半導(dǎo)體器件的核心是PN結(jié)，是采取一定的工藝措施在一塊半導(dǎo)體晶片的兩側(cè)分別制成P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，在兩種半導(dǎo)體的交界面上形成PN結(jié)。

各種各樣的半導(dǎo)體器件都是以PN結(jié)為核心而制成的，正確認識PN結(jié)是了解和運用各種半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵所在。在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，經(jīng)過載多子的擴散運動內(nèi)電場少子的漂移運動濃度差P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體

擴散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬?？臻g電荷區(qū)也稱

PN結(jié)。

擴散和漂移這一對相反的運動最終達到動態(tài)平衡，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。形成空間電荷區(qū)

漂移使空間電荷區(qū)變薄;內(nèi)電場越強，漂移運動越強。空間電荷區(qū)又叫耗盡層或阻擋層。多子的擴散運動內(nèi)電場少子的漂移運動濃度差P型半導(dǎo)體N型半從上可知:載流子的運動有兩種形式：擴散由于載流子濃度梯度引起的載流子從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的運動。將形成空間電荷區(qū)（內(nèi)電場）.漂移載流子受電場作用沿電場力方向的運動。

耗盡層中載流子的擴散和漂移運動最后達到一種動態(tài)平衡，這樣的耗盡層就是PN結(jié)。PN結(jié)內(nèi)電場的方向由N區(qū)指向P區(qū)。N區(qū)P區(qū)PN結(jié)多數(shù)載流子的擴散將形成空間電荷區(qū)（耗盡層）；

耗盡了載流子的交界處留下不可移動的離子形成空間電荷區(qū)；（內(nèi)電場）從上可知:載流子的運動有兩種形式：擴散由于載2PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕?）PN結(jié)加正向電壓（正向偏置）PN結(jié)變窄

P接正、N接負外電場IF

內(nèi)電場被削弱，多子的擴散加強，形成較大的擴散電流。

結(jié)論:PN結(jié)加正向電壓時，PN結(jié)變窄，正向電流

較大，正向電阻較小，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。內(nèi)電場PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–E2PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕?）PN結(jié)加正向電壓（正（2）PN結(jié)加反向電壓（反向偏置）外電場P接負、N接正內(nèi)電場PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－–+EPN結(jié)變寬（2）PN結(jié)加反向電壓（反向偏置）外電場P接負、N接正PN結(jié)變寬2.PN結(jié)加反向電壓（反向偏置）外電場

內(nèi)電場被加強，少子的漂移加強，由于少子數(shù)量很少，形成很小的反向電流。IRP接負、N接正溫度越高少子的數(shù)目越多，反向電流將隨溫度增加。

結(jié)論:PN結(jié)加反向電壓時，PN結(jié)變寬，反向電流較小，反向電阻較大，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。內(nèi)電場PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－–+EPN結(jié)變寬2.PN結(jié)加反向電壓（反向偏置）外電場PNPN符號陽極陰極1.2半導(dǎo)體二極管

將PN結(jié)加上電極引線及外殼，就構(gòu)成了半導(dǎo)體二極管。PN結(jié)是二極管的核心，也是所有半導(dǎo)體器件的核心。1.2.1基本結(jié)構(gòu)VDPNPN符號陽極陰極1.2半導(dǎo)體二極管1.二極管的分類:

根據(jù)制造二極管的半導(dǎo)體材料分為：硅、鍺等；

根據(jù)二極管的結(jié)構(gòu)分為：點接觸、面接觸等；

根據(jù)二極管的工作頻率分為：低頻、高頻等；

根據(jù)二極管的功能分為：檢波、整流、開關(guān)、變?nèi)?、發(fā)光、光敏、觸發(fā)及隧道二極管等；

根據(jù)二極管的功率特性分為：小功率、大功率二極管等；1.二極管的分類:根據(jù)制造二極管的半導(dǎo)體材料分為：硅陰極引線陽極引線二氧化硅保護層P型硅N型硅(

c

)平面型金屬觸絲陽極引線N型鍺片陰極引線外殼(

a)

點接觸型鋁合金小球N型硅陽極引線PN結(jié)金銻合金底座陰極引線(

b)面接觸型圖1–12半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和符號2.二極管的結(jié)構(gòu)示意圖：陰極陽極(

d

)

符號VD陰極引線陽極引線二氧化硅保護層P型硅N型硅(c)平面型(1)點接觸型(2)面接觸型

結(jié)面積小、結(jié)電容小、正向電流小。用于檢波和變頻等高頻電路。

結(jié)面積大、正向電流大、結(jié)電容大，用于工頻大電流整流電路。(3)平面型

用于集成電路制作工藝中。PN結(jié)結(jié)面積可大可小，用于大功率整流和開關(guān)電路中。3.二極管的結(jié)構(gòu)特點和用途：(1)點接觸型(2)面接觸型結(jié)面積小、結(jié)電容小、正1.2.2伏安特性UIE+-正向偏置UIE+-反向偏置

既然二極管是由PN結(jié)構(gòu)成的，它自然具有單向?qū)щ娦?。例?某種硅二極管的電流~電壓關(guān)系(伏安特性)如下圖所示：1.2.2伏安特性UIE+-正向偏置UIE+-反向偏置硅管0.5V,鍺管0.1V。反向擊穿電壓U(BR)導(dǎo)通壓降

外加電壓大于死區(qū)電壓二極管才能導(dǎo)通。

外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，失去單向?qū)щ娦浴Ｕ蛱匦苑聪蛱匦蕴攸c：非線性硅0.6~0.8V鍺0.2~0.3VUI死區(qū)電壓PN+–PN–+反向電流在

一定電壓范

圍內(nèi)保持常

數(shù)。由電壓零點分為正向區(qū)和反向區(qū)硅管0.5V,鍺管0.1V。反向擊穿電壓U(BR)導(dǎo)通壓降1.2.3二極管的主要參數(shù)1.

最大整流電流

IOM二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。2.

反向工作峰值電壓URWM是保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓，一般是二極管反向擊穿電壓UBR的一半或三分之二。二極管擊穿后單向?qū)щ娦员黄茐模踔吝^熱而燒壞。3.

反向峰值電流IRM

二極管的特性不僅可用伏安曲線表示，也可用一些數(shù)據(jù)進行說明,這些數(shù)據(jù)就是二極管的參數(shù)。一.二極管的主要參數(shù)：1.2.3二極管的主要參數(shù)1.最大整流電流IOM二二.二極管的單向?qū)щ娦裕?.二極管加正向電壓（正向偏置，陽極接正、陰極接負）時，二極管處于正向?qū)顟B(tài)，二極管正向電阻較小，正向電流較大。UIE+-+RVDUI0指二極管加最高反向工作電壓時的反向電流。反向電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆睿琁RM受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小,鍺管的反向電流較大，為硅管的幾十到幾百倍。二.二極管的單向?qū)щ娦裕?.二極管加正向電壓

2.二極管加反向電壓（反向偏置，陽極接負、陰極接正）時，二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)，二極管反向電阻較大，反向電流很小。UIE+-+RDVUI03.

外加電壓大于反向擊穿電壓，二極管被擊穿，

失去單向?qū)щ娦?。反向擊穿電壓U(BR)2.二極管加反向電壓（反向偏置，陽極接負、陰極接4.二極管的反向電流受溫度的影響，溫度愈高反向電流愈大。UIE+-+RDVUI0IR5.特例---理想二極管的特點：正向?qū)〞r正向管壓降為零，相當(dāng)于短路，反向截止時二極管電流為零，相當(dāng)于斷開。4.二極管的反向電流受溫度的影響，溫度愈高UIE+-+定性判斷二極管的工作狀態(tài)導(dǎo)通截止否則，正向管壓降硅0.6~0.7V鍺0.2~0.3V

分析方法：將所有二極管斷開，分析二極管兩端電位的高低或所加電壓UD的正負。若V陽

>V陰或UD為正(正向偏置)，二極管導(dǎo)通;若V陽

<V陰或UD為負(反向偏置)，二極管截止。

若二極管是理想的，正向?qū)〞r正向管壓降為零，反向截止時二極管相當(dāng)于斷開。DV

含有二極管電路的分析方法:

UI01.2.4二極管應(yīng)用舉例定性判斷二極管的工作狀態(tài)導(dǎo)通截止否則，正向管壓降硅0.6~0例1:

圖示電路中，，二極管的正向壓降可忽略不計，試畫出輸出電壓、uD的波形。uDO解：正半周：負半周：二極管的應(yīng)用范圍很廣,主要是利用它的單向?qū)щ娦?它可用于整流、檢波、限幅、元件保護等。整流作用ui

tO-ui

+導(dǎo)通；截止。例1:圖示電路中，20V3.9kΩAY例2:求輸出電壓uy

。(1)0V0V(2)3V0Vui1ui2。.。。。Buyui2ui115V例:已知輸入波形，畫出

輸出電壓uy

的波形。20V3.9kΩAY例2:求輸出電壓uy。(1)例：如圖由RC構(gòu)成微分電路，當(dāng)輸入電壓ui為矩形波時，試畫出輸出電壓uo的波形。(設(shè)uc0=U0)

（例14.3.1）CRDRLuiuRuouotoUD的作用：除去正的尖脈沖。uitouRtoU解：0---t1時間:t1—t2時間:uR=-uc=-U例：如圖由RC構(gòu)成微分電路，當(dāng)輸入電壓ui為矩形CRDRLD6V12V3k

BAUAB+–電路如圖，求：UABV陽

=－6VV陰=－12VV陽>V陰，∴二極管導(dǎo)通,若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB=－6V否則，UAB低于－6V一個管壓降，為－6.3Ｖ或－6.7V例3：

取B點作為參考點，先設(shè)二極管斷開，分析二極管陽極和陰極的電位。

在這里，二極管起鉗位作用。解：D6V12V3kBAUAB+–電路如圖，求：UAB兩個二極管的陰極接在一起取B點作參考點，先設(shè)二極管斷開，分析二極管陽極和陰極的電位。V1陽

=－6V，V2陽=0V，V1陰

=V2陰=－12VUD1=6V，UD2=12V

∵

UD2>UD1

∴D2優(yōu)先導(dǎo)通，D1截止。若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB

=0V例4:D1承受反向電壓為－6V流過D2

的電流為:求：UAB

在這里，D2起鉗位作用，D1起隔離作用。解：BD16V12V3k

AD2UAB+–兩個二極管的陰極接在一起V1陽=－6V，V2陽=0V，武漢理工大學(xué)電工學(xué)2課件chapter14C已知：二極管是理想的，試畫出uo

波形。8V例5：二極管的用途：整流、檢波、限幅、鉗位、開關(guān)、元件保護、溫度補償?shù)?。ui18V參考點解：二極管陰極電位為8VD8VRuoui++––ui>8V，二極管導(dǎo)通，可看作短路uo=8VD的作用:單向限幅。ui<8V，二極管截止，可看作開路uo=ui雙向限幅?已知：8V例5：二極管的用途：整流、檢波、限幅、鉗位、開關(guān)、電壓波形如圖所示，試畫出與之對應(yīng)的輸出波形1.在圖示電路中，已知D為理想二極管，

2.

畫出與之對應(yīng)的輸出波形。8V電壓波形如圖所示，1.在圖示電路中，已知D為理想二極管，已知：二極管是理想的，試畫出uo

波形。25Vui10V5Vui10V已知：25Vui10V5Vui10V輸出電壓的最大值=?10V-10V6V16V-6V輸出電壓的最大值=?10V-10V6V16V-6Vui18V10V已知：二極管是理想的，試畫出uo

波形。10V例5：ui18V參考點解：二極管陰極電位為10Vui

>10V，二極管導(dǎo)通，

D可看作短路，uo=10V

ui<10V，二極管截止，

D可看作開路，uo=ui引申：uo

波形?ui18V10V已知：10V例5：ui18V參考點解：二極管1.3穩(wěn)壓二極管1.穩(wěn)壓管的圖形符號:UZ2.

伏安特性:

穩(wěn)壓管正常工作時加反向電壓+-UIOVDZ正向特性同二極管

穩(wěn)壓管是一種特殊的面接觸型二極管。它在電路中常用作穩(wěn)定電壓的作用，故稱為穩(wěn)壓管。

穩(wěn)壓管的伏安特性曲線與普通二極管類似，只是反向曲線更陡一些。

穩(wěn)壓管反向擊穿后，電流變化很大，但其兩端電壓變化很小，利用此特性，穩(wěn)壓管在電路中可起穩(wěn)壓作用。1.3穩(wěn)壓二極管1.穩(wěn)壓管的圖形符號:U(V)0.400.8-8-4I(mA)204010-20-1030-12反向正向3.穩(wěn)壓管的使用：

穩(wěn)壓管工作于反向擊穿區(qū)，常見電路如下:UiRUoRL

在電路中穩(wěn)壓管是反向聯(lián)接的。當(dāng)Ui大于穩(wěn)壓管的擊穿電壓時，穩(wěn)壓管被擊穿，電流將增大，電阻R兩端的電壓增大，在一定的電流范圍內(nèi)穩(wěn)壓管兩端的電壓基本不變，輸出電壓U0等于Uz。限流使用時要加限流電阻U(V)0.400.8-8-4I(mA)204010-204.主要參數(shù):(1)穩(wěn)定電壓UZ:

穩(wěn)壓管正常工作(反向擊穿)時管子兩端的電壓。（其數(shù)值具有分散性）(2)電壓溫度系數(shù)

ｕ:

環(huán)境溫度每變化1

C引起穩(wěn)壓值變化的百分數(shù)。

(說明穩(wěn)壓值受溫度影響的參數(shù)。)如：穩(wěn)壓管2CW18的電壓溫度系數(shù)為0.095%/C,假如在20C時的穩(wěn)壓值為11V，當(dāng)溫度升高到50C時的穩(wěn)壓值將為:4.主要參數(shù):(1)穩(wěn)定電壓UZ:(2)(3)穩(wěn)定電流IZ:特別說明：穩(wěn)壓管的電壓溫度系數(shù)有正負之別。因此選用6V左右的穩(wěn)壓管，具有較好的溫度穩(wěn)定性。UIOI

正常工作的參考電流值。低于此值穩(wěn)壓效果差。在不超過額定功率的前提下，高于此值穩(wěn)壓效果好，即工作電流越大穩(wěn)壓效果越好。每一種型號的穩(wěn)壓管都規(guī)定有一個最大穩(wěn)定電流IZM。IZIZM(3)穩(wěn)定電流IZ:特別說明：穩(wěn)壓管的電壓溫度系數(shù)有正UZIZIZM

UZ

IZUIO穩(wěn)定電流(4)動態(tài)電阻:(5)最大允許耗散功率：

穩(wěn)壓管兩端電壓和通過其電流的變化量之比。

穩(wěn)壓管的反向伏安特性曲線越陡，則動態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓效果越好。保證穩(wěn)壓管不發(fā)生熱擊穿的最大功率損耗。PZM=UZ

IZM其值為穩(wěn)定電壓和允許的最大電流乘積：UZIZIZMUZIZUIO穩(wěn)定電流(4)動態(tài)電阻(a)u0=6V限流電阻使用時要加限流電阻5.

穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用：若要求u0=12V若要求u0=6.3V(a)u0=6V限流電阻使用時要加限流電阻5.穩(wěn)壓二解：例1：

求通過穩(wěn)壓二極管的電流IZ=?,R是限流電阻,其值是否合適?IZ<IZM，電阻合適。解：例1：求通過穩(wěn)壓二極管的電流IZ=?,IZ

穩(wěn)壓二極管技術(shù)數(shù)據(jù)為：穩(wěn)壓值UZW=10V，Izmax=12mA，Izmin=2mA，負載電阻RL=2k

，輸入電壓Ui=12V，限流電阻R=200。問：①穩(wěn)壓管能否正常穩(wěn)壓？

②若負載電阻變化范圍為1.5k~4k

，是否還能穩(wěn)壓？例2:RLUiUORDZIIzILUZ+++穩(wěn)壓二極管技術(shù)數(shù)據(jù)為：穩(wěn)壓值UUZW=10V

Ui=12VR=200Izmax=12mAIzmin=2mARL=2k

(1.5k~4k)IL=Uo/RL=UZ/RL=10/2=5（mA）I=（Ui-UZ）/R=（12-10）/0.2=10（mA）

IZ=I-IL=10-5=5（mA）RL=1.5k

,IL=10/1.5=6.7（mA）,IZ=10-6.7=3.3（mA）RL=4k

,IL=10/4=2.5（mA）,IZ=10-2.5=7.5（mA）負載變化,但IZ仍在12mA和2mA之間,所以穩(wěn)壓管仍能起穩(wěn)壓作用RLUiUORDZIIzILUZ+++已知：解①

：解②

：能正常穩(wěn)壓UZW=10VUi=12VIL=Uo/RL=UZ/．求下圖所示各電路中的輸出電壓。（設(shè)硅穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓分別為：，正向壓降均為0.7V）例3:．求下圖所示各電路中的輸出電壓。，正向壓降均為0.7V1.4半導(dǎo)體晶體管

半導(dǎo)體三極管又叫晶體管，它是最重要的一種半導(dǎo)體器件，廣泛應(yīng)用于各種電子電路中。本節(jié)介紹晶體管的結(jié)構(gòu)、特性及參數(shù)等內(nèi)容。1.4半導(dǎo)體晶體管半導(dǎo)體三極管又叫晶體BECNNP基極發(fā)射極集電極NPN型PNP集電極基極發(fā)射極BCEPNP型1.4.1基本結(jié)構(gòu)

晶體管最常見的結(jié)構(gòu)有平面型和合金型兩種。平面型都是硅管、合金型主要是鍺管。它們都具有NPN或PNP的三層兩結(jié)的結(jié)構(gòu)，因而又有NPN和PNP兩類晶體管。

其三層分別稱為發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，并引出發(fā)射極(E)、基極(B)和集電極(C)三個電極。三層之間的兩個PN結(jié)分別稱為發(fā)射結(jié)和集電結(jié)。BECNNP基極發(fā)射極集電極NPN型PNP集電極基極發(fā)射極BBECNPN型三極管BECPNP型三極管1.三極管符號:NPNCBEPNPCBEBECNPN型三極管BECPNP型三極管1.三極管符號:BECNNP基極發(fā)射極集電極基區(qū)：較薄，摻雜濃度低集電區(qū)：面積較大發(fā)射區(qū)：

摻雜濃度較高2.結(jié)構(gòu)特點：發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECNNP基極發(fā)射極集電極基區(qū)：較薄，摻雜濃度低集電區(qū)：面NPN型和PNP型晶體管的工作原理相似。但是，考慮到硅管的穩(wěn)定性較好，應(yīng)用較多，制成集成電路也比較容易，所以本書講解中均以NPN管為例來講。1.4.2晶體管的電流放大原理

為了了解三極管的電流放大原理和電流的分配。我們來做一個實驗，電路圖如下所示：BECNNPEBRBECRCNPN型和PNP型晶體管的工作原理相似。但是，考

各電極電流測量數(shù)據(jù):IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.10<0.0010.701.502.303.103.95<0.0010.721.542.363.184.051.結(jié)論:1）三電極電流關(guān)系:IE=IB+IC(KCL)2）IC(或IE)比IB大得多，即:IC

IB

，

IC

IE

(如表中第三、四列數(shù)據(jù))

較小的基極電流可產(chǎn)生較大的集電極電流，這種現(xiàn)象稱為晶體管的電流放大作用，常用電流放大系數(shù)來表示。各電極電流測量數(shù)據(jù):IB(mA)IC(mA)IE(mA)0定義：把基極電流的微小變化能夠引起集電極電流較大變化的特性稱為晶體管的電流放大作用。電流放大系數(shù)為：3）電流放大作用還體現(xiàn)在IB的微小變化可以引起IC

的較大變化(第三列與第四列的電流增量比),

即：

IC

IB4）IB=0時，IC=IE=0.001(mA)這個電流叫穿透電流。用ICEO表示。

要使晶體管起放大作用，發(fā)射結(jié)必須正向偏置、集電結(jié)必須反向偏置。定義：把基極電流的微小變化能夠引起集電極電流較大變化2.三極管放大的外部條件:發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏。從電位的角度看：

NPN

發(fā)射結(jié)正偏VB>VE

集電結(jié)反偏VC>VB

BECNNPEBRBECRCEC>EB2.三極管放大的外部條件:發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏。從電位同理，

PNP型三極管放大的外部條件:發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏PNP發(fā)射結(jié)正偏VB<VE集電結(jié)反偏VC<VBBECPPNEBRBECRC注意:EB、EC反向了!同理，PNP型三極管放大的外部條件:發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏EEEEEEBCCCCCCBBBBBPNP---GeNPN---SiNPN---SiPNP---SiPNP---GeNPN---Ge結(jié)論：電位中間值的是“基極”；UBE=0.2~0.3的是鍺管；UBE=0.6~0.7的是硅管；UBE>0;或者：UE<UB<UC的是NPN管；UBE<0;或者：UE>UB>UC的是PNP管。EEEEEEBCCCCCCBBBBBPNP---GeNPN-3.三極管內(nèi)部載流子的運動規(guī)律:BECNNPEBRBECIE1（1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子：

發(fā)射結(jié)處于正向偏置，摻雜濃度較高的發(fā)射區(qū)向基區(qū)進行多子（電子）擴散。形成發(fā)射極電流IE1。

同時基區(qū)的空穴也向發(fā)射區(qū)的擴散，形成電流IE2。（可忽略）即：發(fā)射極上的電流IE

可近似認為是發(fā)射區(qū)的電子形成的電流。IE23.三極管內(nèi)部載流子的運動規(guī)律:BECNNPEBRBECIBECNNPEBRBECIEIBE（2）電子在基區(qū)的擴散和復(fù)合：

從發(fā)射區(qū)擴散到基區(qū)的電子開始時均堆集在基區(qū)靠近E結(jié)的一邊，這樣形成B區(qū)兩邊的電子濃度差，所以，在B區(qū)也產(chǎn)生電子的擴散---電子由靠近E結(jié)的一邊向C結(jié)擴散。由于擴散，在基區(qū)出現(xiàn)兩種現(xiàn)象，①大量電子繼續(xù)向B區(qū)擴散，②自由電子在B區(qū)擴散的過程中與基區(qū)的多子（空穴）相遇而產(chǎn)生復(fù)合。如果繼續(xù)復(fù)合下去，B區(qū)的空穴是否越來越少？IE2形成電流IBE≈IBBECNNPEBRBECIEIBE（2）電子在基區(qū)的擴散和復(fù)BECNNPEBRBECIE1IBEICEICBO（3）集電區(qū)收集擴散電子∵C結(jié)加反向電壓,∴C結(jié)的外電場與內(nèi)電場的方向一致,

F內(nèi)>F擴

擴散運動難以進行,漂移運動得到加強。

集電結(jié)為反向偏置使內(nèi)電場增強，對從基區(qū)擴散進入集電結(jié)的電子具有加速作用而把電子收集到集電區(qū)，形成集電極電流(ICEIC)。

另外，∵集電結(jié)反偏，C區(qū)的少子（空穴）將產(chǎn)生漂移，形成反向電流ICBO。IE2BECNNPEBRBECIE1IBEICEICBO（3）集綜上所述三極管內(nèi)部載流子的運動過程為:BECNNPEBRBECIEIBEICEICBO

基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴散可忽略。

發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴散，形成發(fā)射極電流IE。

進入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成電流IBE，多數(shù)擴散到集電結(jié)。從基區(qū)擴散來的電子作為集電結(jié)的少子，漂移進入集電結(jié)而被收集，形成ICE。

集電結(jié)反偏，有少子產(chǎn)生漂移，形成反向電流ICBO。綜上所述三極管內(nèi)部載流子的運動過程為:BECNNPEBRB（4）三極管內(nèi)部電流的定量分析：IC=ICE+ICBO

ICEICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOIB=IBE-ICBO

IBE

定義：ICE與IBE之比稱為共發(fā)射極電流放大倍數(shù)。集－射極穿透電流,溫度

ICEO

(常用公式)若IB=0,則

IC

ICEO（4）三極管內(nèi)部電流的定量分析：IC=ICE+ICB1.4.3

特性曲線

晶體管的特性曲線是表示一只晶體管各電極電壓與電流之間關(guān)系的曲線。是應(yīng)用晶體管和分析放大電路的重要依據(jù)。

最常用的是共發(fā)射極接法的輸入特性曲線和輸出特性曲線（重點討論），這些特性曲線可由實驗測繪，也可通過晶體管特性測試儀給出。特性曲線的測量電路如下圖所示：1.4.3特性曲線晶體管的特性曲線是表示一發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端。共發(fā)射極電路輸入回路輸出回路

測量晶體管特性的實驗線路：ICEBmA

AVUCEUBERBIBECV++––––++發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端。共發(fā)射極電路輸入回路1.

輸入特性：特點:非線性死區(qū)電壓：硅管0.5V，鍺管0.1V。正常工作時發(fā)射結(jié)電壓：

NPN型硅管

UBE0.6~0.7VPNP型鍺管

UBE0.2~0.3VIB(

A)UBE(V)204060800.40.8UCE1VOBEC

輸入特性曲線是指當(dāng)UCE為常數(shù)時的

IB與UBE之間的關(guān)系曲線。1.輸入特性：特點:非線性死區(qū)電壓：硅管0.5V，鍺管0.2.輸出特性

輸出特性曲線是在IB為常數(shù)時，IC與UCE之間的關(guān)系曲線。在不同的IB下，可得到不同的曲線，即晶體管的輸出特性曲線是一組曲線(見下圖)。

當(dāng)IB一定時，UCE超過約1V以后就將形成IC，當(dāng)UCE繼續(xù)增加時，IC的增加將不再明顯。這是晶體管的恒流特性。

當(dāng)IB增加時，相應(yīng)的IC也增加，曲線上移，而且IC比IB增加得更明顯。這是晶體管的電流放大作用。2.輸出特性輸出特性曲線是在IB為常數(shù)時，ICIB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O放大區(qū)輸出特性曲線通常分三個工作區(qū)：放大區(qū)、截止區(qū)、飽和區(qū)(1)放大區(qū)

在放大區(qū)有IC=

IB

，也稱為線性區(qū)，具有恒流特性。

在放大區(qū)，發(fā)射結(jié)處于正向偏置、集電結(jié)處于反向偏置，晶體管工作于放大狀態(tài)。特性曲線進于水平的區(qū)域。IB=020A40A60A80A100A36IC(IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O（2）截止區(qū)IB<0以下區(qū)域為截止區(qū)，有IC0

。

在截止區(qū)發(fā)射結(jié)處于反向偏置，集電結(jié)處于反向偏置，晶體管工作于截止?fàn)顟B(tài)。飽和區(qū)截止區(qū)（3）飽和區(qū)

當(dāng)UCE

UBE時，晶體管工作于飽和狀態(tài)。在飽和區(qū)，

IB

IC，IB的變化對IC影響較小，失去放大作用。發(fā)射結(jié)處于正向偏置，集電結(jié)也處于正偏。

深度飽和時，硅管UCES0.3V，

鍺管UCES0.1V。IB=020A40A60A80A100A36IC(

從上分析可知：當(dāng)晶體管飽和導(dǎo)通時，UCE

0，發(fā)射極與集電極之間如同一個開關(guān)的接通，其間電阻很??；當(dāng)晶體管截止時，IC=0，發(fā)射極與集電極之間如同一個開關(guān)的斷開，其間電阻很大?？梢娋w管除了有電流放大作用外，還有開關(guān)作用。例（14.5.1）自學(xué)~-從上分析可知：當(dāng)晶體管飽和導(dǎo)通時，UCE例（14.5.1）自學(xué)6V3VUi=3V:Ui=1V:Ui=-1V:例（14.5.1）自學(xué)6V3VUi=3V:Ui=1V:Ui=1.4.4

主要參數(shù)1.電流放大倍數(shù)、：（1）直流電流放大倍數(shù)：當(dāng)晶體管接成共發(fā)射極電路時，

表示晶體管特性的數(shù)據(jù)稱為晶體管的參數(shù)。

晶體管的特性不僅可用特性曲線表示，還可用一些數(shù)據(jù)進行說明，即晶體管參數(shù)。它是設(shè)計電路和選用器件的依據(jù)。

當(dāng)晶體管接成共發(fā)射極時，靜態(tài)(直流)時的IC與IB的比值稱為共發(fā)射極靜態(tài)(直流)放大系數(shù)：1.4.4主要參數(shù)1.電流放大倍數(shù)、：（1）直流電（2）交流電流放大倍數(shù)：（3）說明：

當(dāng)晶體管工作在動態(tài)時，電流增量ΔIC與ΔIB的比值稱為動態(tài)(交流)放大系數(shù)：

靜態(tài)電流放大系數(shù)和動態(tài)電流放大系數(shù)的意義不同，但大多數(shù)情況下近似相等，可以借用進行定量估算。

晶體管的輸出特性曲線是非線性的，只有在曲線的等距平直部分才有較好的線性關(guān)系，IC與IB成正比，

β也可認為是基本恒定的。由于制造工藝的原因，晶體管的參數(shù)具有一定的離散性，即使是同一型號的晶體管，也不可能具有完全相同的參數(shù)。常用晶體管的β值在20

~200之間。近年來由于生產(chǎn)工藝的提高，β值在100~

300之間的晶體管也具有很好的特性。（2）交流電流放大倍數(shù)：（3）說明：當(dāng)晶體管工作在動在以后的計算中，一般作近似處理：

=。IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)9120Q1Q2解：在Q1點，有：由Q1和Q2點，得：例：圖中

UCE=6V,已知:在Q1點

IB=40A,

IC=1.5mA；在Q2點

IB=60A,IC=2.3mA。求Q1的、由Q1點與Q2點求。在以后的計算中，一般作近似處理：=。IB=020A2.集-基極反向截止電流ICBOICBO

A+–ECICBO是當(dāng)發(fā)射極開路時，C-B間PN結(jié)反向偏置的截止電流。ICBO是由少數(shù)載流子的漂移運動所形成的電流，受溫度的影響大。溫度

ICBO

在室溫下：鍺管的ICBO約為10A數(shù)量級，硅管的ICBO在1A以下數(shù)量級。C結(jié)反偏ICBO越小越好，硅管的溫度穩(wěn)定性比鍺管要好。2.集-基極反向截