二極管和晶體管 (11)ppt課件

1、14.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性導(dǎo)電才干可添加幾十萬乃至幾百萬倍。例如在純硅中導(dǎo)電才干可添加幾十萬乃至幾百萬倍。例如在純硅中摻入百萬分之一的硼后，硅的導(dǎo)電率就從大約摻入百萬分之一的硼后，硅的導(dǎo)電率就從大約 左右。左右。減小到減小到m104m10233 中間派中間派導(dǎo)體導(dǎo)體絕緣體絕緣體共價(jià)健共價(jià)健 Si Si Si Si價(jià)電子價(jià)電子 Si Si Si Si價(jià)電子價(jià)電子這一景象稱為本征激發(fā)。這一景象稱為本征激發(fā)。空穴空穴自在電子自在電子半導(dǎo)體和金屬在半導(dǎo)體和金屬在導(dǎo)電原理上的本導(dǎo)電原理上的本質(zhì)差別質(zhì)差別 Si Si Si Sip+多多余余電電子子磷原子磷原子在常溫下即可在常溫下即可變?yōu)樽?/p>

2、在電子變?yōu)樽栽陔娮邮ヒ皇ヒ粋€(gè)電子個(gè)電子變?yōu)檎優(yōu)檎x子離子個(gè)個(gè)以以下下?？湛昭ㄑp減少少到到。由由于于復(fù)復(fù)合合，自自由由電電子子增增加加幾幾十十萬萬倍倍型型半半導(dǎo)導(dǎo)體體后后，個(gè)個(gè)，摻摻雜雜成成電電子子或或空空穴穴每每立立方方米米純純硅硅約約有有自自由由510103 . 2N101.5 Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴多子的分散運(yùn)動(dòng)多子的分散運(yùn)動(dòng)濃度差濃度差空間電荷區(qū)也稱空間電荷區(qū)也稱 PN 結(jié)結(jié) +構(gòu)成空間電荷區(qū)構(gòu)成空間電荷區(qū) P接正、接正、N接負(fù)接負(fù) 外電場外電場IF+PN+IR+正導(dǎo)游通，正導(dǎo)游通，反向截止，反向截止，即為即為PN結(jié)的結(jié)的單導(dǎo)游電性。單導(dǎo)游電性。陰極引線陰極

3、引線陽極引線陽極引線二氧化硅維護(hù)層二氧化硅維護(hù)層P型硅型硅N型硅型硅( c ) 平面型平面型金屬觸絲金屬觸絲陽極引線陽極引線N型鍺片型鍺片陰極引線陰極引線外殼外殼( a ) 點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型鋁合金小球鋁合金小球N型硅型硅陽極引線陽極引線PN結(jié)結(jié)金銻合金金銻合金底座底座陰極引線陰極引線( b ) 面接觸型面接觸型圖圖 1 12 半導(dǎo)體二極管的構(gòu)造和符號半導(dǎo)體二極管的構(gòu)造和符號 陰極陰極陽極陽極( d ) 符號符號D反向擊穿反向擊穿電壓電壓U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+定性分析：判別二極管的義務(wù)外形定性分析：判別二極管的義務(wù)外形導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止 假設(shè)二極管是理想的，正導(dǎo)游通時(shí)正向管壓降

4、為零，假設(shè)二極管是理想的，正導(dǎo)游通時(shí)正向管壓降為零，反向截止時(shí)二極管相當(dāng)于斷開。反向截止時(shí)二極管相當(dāng)于斷開。例例1：D6V12V3kBAUAB+例例2:mA43122D IBD16V12V3kAD2UAB+V sin18itu t 例例14.3.1D+RCuIRL+uRu0+(a)OOu0uRttOuIUtpt2t1t(b)分析：分析：0t1期間，期間，uI為正，為正，D截止，截止， u0為為0，C充電，電壓為充電，電壓為U，uR為正的尖脈沖為正的尖脈沖 。t1t2期間，期間， uI為為0，C經(jīng)經(jīng)R和和RL放電，放電，D導(dǎo)通，導(dǎo)通， uR 和和u0為負(fù)尖脈沖。為負(fù)尖脈沖。檢波作用檢波作用例例1

5、4.3.2：圖圖14.3.5中輸入端中輸入端A的電位的電位VA為為3V，VB為為0V，求輸出端，求輸出端Y的電位的電位Vy。電阻電阻R接負(fù)電源。接負(fù)電源。DB-12VRVYDA3V0VVBVA圖圖14.3.5解：解：DA ，DB共陰極接法，比較陽極電位共陰極接法，比較陽極電位VA與與VB， DA優(yōu)先導(dǎo)通，優(yōu)先導(dǎo)通， Vy=3V或或2.7V，VB截止。截止。【練習(xí)與思索】【練習(xí)與思索】14.3.1 二極管的伏安特性上有一個(gè)死區(qū)電壓。什么是死區(qū)電壓？二極管的伏安特性上有一個(gè)死區(qū)電壓。什么是死區(qū)電壓？ 硅管和鍺管的死區(qū)電壓的典型值約為多少？硅管和鍺管的死區(qū)電壓的典型值約為多少？14.3.2 為什么二

6、極管的反向飽和電流與外加反向電壓根本無關(guān)，為什么二極管的反向飽和電流與外加反向電壓根本無關(guān)， 而當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，又明顯增大？而當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，又明顯增大？14.3.3 把一個(gè)把一個(gè)1.5V的干電池直接接到正向接法二極管的兩端，的干電池直接接到正向接法二極管的兩端， 會(huì)發(fā)生什么問題？會(huì)發(fā)生什么問題？14.3.1 在某電路中，要求經(jīng)過二極管的正向平均電流為在某電路中，要求經(jīng)過二極管的正向平均電流為80mA， 加在上面的最高反向電壓為加在上面的最高反向電壓為110V，試從附錄，試從附錄C中選用一中選用一 適宜的二極管。適宜的二極管。 2CP13 100mA 150VUZIZIZM UZ IZ_+

7、UIOZZ ZIUr例例14.4.15mAA10006 . 11220ZI20VR=1.6kUZ=12VDZIZ IZM=18mA在圖在圖14.4.3中，經(jīng)過穩(wěn)壓二極管的電流中，經(jīng)過穩(wěn)壓二極管的電流IZ等等于多少？于多少？R是限流電阻，其值能否適宜？是限流電阻，其值能否適宜？解：解：IZ 0, UBC UBE。IC/mAUCE/V100 A 80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB =0對對NPN型硅管，當(dāng)型硅管，當(dāng)UBE0.5V時(shí)時(shí), 即已即已開場截止開場截止, 為使晶體為使晶體管可靠截止管可靠截止 , 常使常使 UBE 0。截止時(shí)。截止時(shí), 集集電

8、結(jié)也處于反向偏電結(jié)也處于反向偏置置(UBC 0),此時(shí)此時(shí), I C 0 , U C E UCC 。IB = 0 的曲線以下的區(qū)域稱為截止區(qū)。的曲線以下的區(qū)域稱為截止區(qū)。IB = 0 時(shí)時(shí), IC = ICEO(很小很小)。(ICEO0.001mA)IC/mAUCE/V100 A 80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB =0 當(dāng)當(dāng) UCE 0)，晶體管義務(wù)于飽和外形。晶體管義務(wù)于飽和外形。晶體管三種義務(wù)外形的電壓和電流晶體管三種義務(wù)外形的電壓和電流(a)放大放大+ UBE 0 ICIB+UCE UBC 0+(b)截止截止IC 0 IB = 0+ UC

9、E UCC UBC 0 IB+ UCE 0 UBC 0+CCCCRUI 當(dāng)晶體管飽和時(shí)，當(dāng)晶體管飽和時(shí)， UCE 0，發(fā)射極與集電極，發(fā)射極與集電極之間好似一個(gè)開關(guān)的接通，其間電阻很小；當(dāng)晶體之間好似一個(gè)開關(guān)的接通，其間電阻很小；當(dāng)晶體管截止時(shí)，管截止時(shí)，IC 0 ，發(fā)射極與集電極之間好似一個(gè)，發(fā)射極與集電極之間好似一個(gè)開關(guān)的斷開，其間電阻很大，可見，晶體管除了有開關(guān)的斷開，其間電阻很大，可見，晶體管除了有放大作用外，還有開關(guān)作用。放大作用外，還有開關(guān)作用。例例14.5.1 在圖在圖14.5.11的電路中，的電路中，Ucc=6V,Rc=3k,RB=10k, =25,當(dāng)輸入電壓當(dāng)輸入電壓UI分別

10、為分別為3V，1V和和-1V時(shí)，試問晶體管處于時(shí)，試問晶體管處于何種義務(wù)外形？何種義務(wù)外形？ EC=UCCUIRBRCT+IBIC圖圖14.5.11解：解：晶體管飽和時(shí)的電流近似為晶體管飽和時(shí)的電流近似為 2mA100036CCCCRUIA8008mA. 0mA252_CB IIBBBEIBA230A000107 . 03 IRUUI BBBEIBA30A000107 . 01 IRUUI 剛飽和時(shí)的基極電流剛飽和時(shí)的基極電流1 UI=3V時(shí)，2 UI=1V時(shí)，T深度飽和T放大外形3UI=-1V時(shí)，T可靠截止可靠截止 0 0.1 0.5 0.1 0.6 0.7 0.2 0.3 0.3 0.1

11、0.7 0.3硅管硅管(NPN)鍺管鍺管(PNP) 可靠截止可靠截止開場截止開場截止 UBE/V UBE/VUCE/V UBE/V 截 止 放大 飽和 工 作 狀 態(tài) 管 型晶體管結(jié)電壓的典型值晶體管結(jié)電壓的典型值14.5.4 主要參數(shù)主要參數(shù) 表示晶體管特性的數(shù)據(jù)稱為晶體管的參數(shù)，晶表示晶體管特性的數(shù)據(jù)稱為晶體管的參數(shù)，晶體管的參數(shù)也是設(shè)計(jì)電路、選用晶體管的根據(jù)。體管的參數(shù)也是設(shè)計(jì)電路、選用晶體管的根據(jù)。 BCII_ BCII 53704051BC.II 400400605132BC .II ICBO A+EC AICEOIB=0+ICMU(BR)CEOICUCEO平安義務(wù)區(qū)平安義務(wù)區(qū)【練習(xí)

12、與思索】【練習(xí)與思索】14.5.2 晶體管在輸出特性曲線的飽和區(qū)義務(wù)時(shí)，其電流放大系數(shù)晶體管在輸出特性曲線的飽和區(qū)義務(wù)時(shí)，其電流放大系數(shù) 和在放大區(qū)義務(wù)時(shí)能否一樣大？和在放大區(qū)義務(wù)時(shí)能否一樣大？飽和區(qū)義務(wù)時(shí)的電流放大系數(shù)小于放大區(qū)的電流放大系數(shù)飽和區(qū)義務(wù)時(shí)的電流放大系數(shù)小于放大區(qū)的電流放大系數(shù)14.5.6 假設(shè)其它參數(shù)一樣，選用哪個(gè)管子較好？為什么？假設(shè)其它參數(shù)一樣，選用哪個(gè)管子較好？為什么？ 。另一個(gè)管子子有兩兩個(gè)晶體管，一個(gè)A2,150A;5 . 0,50CBOCBO II14.5.7 運(yùn)用晶體管時(shí)，只需運(yùn)用晶體管時(shí)，只需1集電極電流超越集電極電流超越ICM值；值； 2耗散功率超越耗散功率

13、超越PCM；3集集-射極電壓超越射極電壓超越U(BR)CEO值，晶體管就必然損壞。上述幾種說法能否都是對的？值，晶體管就必然損壞。上述幾種說法能否都是對的？ICICM，將使，將使下降至三分之一以下，不起放大作用，下降至三分之一以下，不起放大作用，而管子未必?fù)p壞。當(dāng)而管子未必?fù)p壞。當(dāng)ICICM會(huì)把管腳的內(nèi)部引線燒斷。會(huì)把管腳的內(nèi)部引線燒斷。2，3正確。正確。14.5.1 有兩個(gè)晶體管分別接在電路中，今測得它們管腳的電位有兩個(gè)晶體管分別接在電路中，今測得它們管腳的電位 分別如下表所列。分別如下表所列。【習(xí)題】【習(xí)題】管腳管腳123電位電位/V43.49管腳管腳123電位電位/V-6-2.3-2晶體管晶體管晶體管晶體管BECNPN硅管硅管BECPNP鍺管鍺管1有一個(gè)三極管義務(wù)在放大外形，測得三個(gè)極的電位分別為有一個(gè)三極管義務(wù)在放大外形，測得三個(gè)極的電位分別為 -0.7V、-1V、-6V，那么這個(gè)三極管是，那么這個(gè)三極管是 型的型的 管填硅或鍺，管填硅或鍺，對應(yīng)的三個(gè)極分別是對應(yīng)的三個(gè)極分別是 、 、 。 2三極管義務(wù)在放大區(qū)的條件是：一是外部條件，即三極管義務(wù)在放大區(qū)的條件是：一是外部條件，即 二是內(nèi)部條件，即二是內(nèi)部條件，即 。 3. 對晶體管的輸出特性曲線來說，下面觀念錯(cuò)誤的選項(xiàng)是對晶體管的輸出特性曲線來說，下面觀念錯(cuò)誤的選項(xiàng)是 。A. 此特性曲線可分為三個(gè)義務(wù)區(qū)，表示了晶