华南理工大学《电工电子技术基本教程》本科教学课件第5章_晶体管电路基础.docx

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1、suct-kyzl预祝你考研成功!第五章晶体管电路基础华南理工考研资料联盟（每年更新）:http:/suct-suct-kyzl5. 1半导体的基础知识5.1.1半导体二极管半导体的导电特性半导体的导电性介于导体和绝缘体之间。如硅和锗。 导体的导电性能具有的特点：(1) 导电能力受温度和光照的影响大，即具有热敏性和光敏性。(2) 导电能力可通过掺入微量杂质而提高 几十万乃至几百万倍A纯净的半导体以共价 键的形式形成晶体结 构，即每个原子最外 层的四个电子分别和 相邻的四个原子所共 有，这样使每个原子 都处于较为稳定的状 态):http:/suct-suct-kyzl预祝你考研成功!共价键中的价

2、电子在温度 升高或受到光照获得一定 能量后，即可挣脱原子核 的束缚，成为自由电子。 同时在共价键中留下一个 空位，称为空穴。失去电 子即有空穴的原子是带正 电的。A A自由电子和空穴都称为载流子。载流子数目就越多，导电性能会越好。华南理工考研资料联盟（每年更新）:http:/suct-suct-kyzl在硅（或锗）中掺入硼：):http:/suct-多数载流子：空穴少数载流子：自由电子称为空穴半导体或P型半导体硼原子最外层只有三个 电子，所以硼原子（B） 在与周围四个硅原子（Si）组成共价键时，就缺少一个价电子而出 现一个空穴。suct-kyzl在硅（或锗）中掺入磷:/A A因磷原子最外层有五

3、个 电子，则在与相邻硅原 子组成共价键时，就多 一个价电子，原子核对 这个电子的束缚很弱，所以常温下就可以成为 自由电子。):http:/suct-多数载流子：自由电子少数载流子：空穴称电子半导体，也叫N型半导体suct-kyzl预祝你考研成功!PN结的形成在一块半导体晶片上，采用一定工艺，在其两边分别 形成P型和N型半导体，则在交界面就形成PN结。空间电荷区P NP/卜N鋤咖:6国:03? p:lp:滅00. 00；A!A/ 空穴自i好岫场方向空间电荷区中多数载流子已扩散复合掉了的，所以PN结又称耗尽区或称阻挡层。华南理工考研资料联盟（每年更新）:http:/suct-suct-kyzl变窄

4、RPN结的单向导电性（1） PN结外加正向电压即外加电压正端接P区， 负端接N区 外加电场与内电场方向相反，内电场受到 削弱，相当于空间电荷区变窄，扩散与漂移运动的平衡被打破， 多数载流子的扩散运 动增强，形成了较大 的扩散电流（正向电流），即这时PN结呈 现出较低的电阻，又称导通状态。华南理工考研资料联盟（每年更新）:ittp:/suct?-suct-kyzl预祝你考研成功!(2) PN结外加反向电压即外加电压正端接N区，负端接P区I+外电场与内电场方向相同，内电场受到增强，空间电 荷区变宽。扩散更难进行，少数载流子的漂移运动加 强。由于少数载流子的数量很少，反向电流不大，即 PN结呈现出很

5、高的电阻，又称截止状态。PN结具有单向导电性即PN结外加正向电压时PN结导通，正向 电流较大；外加反向电压时PN结截止，反 向电流很小。华南理工考研资料联盟（每年更新）:http:/suct-半导体二极管的基本结构将PN结加上两个电极引线和管壳封装起来，就成为一个半导体二极管。从P区引出的端称为阳极（正极），从N区引出的端称为阴极（负极）。suct-kyzl预祝你考研成功!引线 外壳1*2片点接触型多为锗管，其PN结面积小，不能通过 大电流，但高频性能好o华南理工考研资料联盟(每年更新):http:/suct-金锑合金底座铝合金小$/阴极引线PN结N型硅阳极引线面接触型多为硅管，其PN结面积大

6、，能通过大电流，一般用作整流。.锗管I硅管;正向导通反向截止击穿内电场被克服，0 0.20.50.30.7正向电压超过一定数值后，随电压增大而迅速上升。二极管导通，电流硅管约0.5V。硅管约0.7V半导体二极管的伏安特性曲线(1)正向特性外加正向电压很小，不足 以克服PN结内电场时，正向电流几乎为零，这一段称为“死区”。锗管的死区电压约为0.2V，锗管的导通压降约为0.3V，（2）反向特性 外加反向电压不超过 一定范围时，反向电 流很小，二极管处于 截止状态。当外加反向电压超过某一数值时，反向电流会突然 增大，这种现象称为击穿。使二极管产生击穿的反向电压称为反向击穿电压4br）注意：二极管被击

7、穿时，失去单向导电性。若发生 击穿后，二极管电流急剧增大引起过热，则原来的 性能就不能再恢复、二极管就损坏了。suct-kyzl刊I祝你考研成功!二极管的主要参数（1）最大整流电流/oM二极管长时间使用时所允许流过的最大正向平均电 流。电流超过此值时，会使管子过热而导致损坏。（2）反向工作峰值电压（/RWM保证二极管不被反向击穿而规定的最大反向工作电压一般Urwm取反向击穿电压的一半或三分之二（3）反向电流JR二极管未被击穿时，流过二极管的反向电流此值越小，单向导电性越好。锗管的反向电流比硅 管大。温度增高，反向电流变大。二极管的电路模型aD0时,S闭合吻0时，S断开(1) 理想二极管电路模型

8、 把二极管看成是一个由其端 电压控制的自动开关，并忽 略二极管的死区电压、正向 电压、反向电流等，即 当Wd0时，二极管导通，相当于开关闭合，并 且开关电压为零。当0时，二极管截止，相当于开关断开，并 且漏电流为零。华南理工考研资料联盟(每年更新):http:/suct-(2)考虑正向电压的二极管电路模型(3)考虑正向伏安特性曲线斜率的电路模型lD八DWd多Ud时，S闭合 wDUD时，S断开S UD rDoHZZHoWD彡uD时，s闭合 wdUd吋，S断开Aw动态电阻1suct-kyzl预祝你考研成功!稳压二极管稳压管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管稳压管的击穿电压比普通二极管低 得多（几到

9、几十伏），且反向击穿 的特性曲线比较陡。iz+ +符号华南理工考研资料联盟（每年更新）:http:/suct-稳压管正常工作于反向击穿区因其反向击穿特性比 较陡，当电流在很大 范围内变动时，其两 端电压几乎不变，即uz1:1正向导通具有稳压作用。反向击穿反向截止ZM伏安特性稳压管的主要参数1 .稳定电压t/z稳压管在正常工作情况下两端的电压，即稳压管的 反向击穿电压。2. 稳定电流Jz和最大稳定电流/ZM么是稳压管在反向击穿区工作时能保持较好稳压性能 的最小电流参考值，电流低于么时稳压性能将变差。 稳压管的反向电流不能超过最大稳定电流/zm，否 则将烧坏。稳压管正常工作时其电流应为JZJZM。

10、3.最大允许耗散功率PZM管子不致过热损坏的最大功率损耗4.动态电阻rz稳压管端电压的变化量与相应的电流变化量之比， 即rz越小，稳压管的反向击穿特性曲线越陡，稳压 性能越好。5.电压温度系数6是说明稳压值受温度变化影响的系数，数值上等于 温度每升高1QC时稳定电压的相对变化量。一般地，稳压值低于6V的稳压管，其6是负的；高于6V的稳压管其6是正的；而在6V左右的管子， 稳压值受温度影响就比较小。例在图示电路中，稳压管的参数是：UZ=1OV,/z=10mA, /ZM=29mAo 选择500Q, 1/8W的电阻尺作限流电阻是否合适？为什么？+20V o/=H20mA500工乙 I VE,发 射结

11、加正向电压（正向 偏置）；如果满足 eceb,则vc VB, 即集电结加反向电压 （反向偏置）。实验电路的测量数据ZB/mA00.020.040.060.080.10/c/mA0.0010.701.502.303.103.95ZE/mA0.0010.721.542.363.184.05结论：1. 符合基尔霍夫电流定律（KCL），即IE2. /e和比/8大得多。=仏=23_15 =40IB4 0.06A/b 0.06-0.043. 晶体管要起到放大作用，必须使发射结正偏、集 电结反偏。如果/B = 0 ,也没有电流放大作用。(1) 发射区向基区扩散自由电子(2) 自由电子在基区扩散与复合(3) 集电区收集从发射区扩散过来的自由电子电流分配共射直流电流放大系数共射交流电流放大系数AZCazb晶体管的特性曲线实验电路suct-kyzl华南理工考研资料联盟（每年更新:http:/suct-1.输入特性曲线UeE为常数时，Tg与UBE与 16之间的关系曲线Ib/80和二极管的伏安特性60一样，也有死区。40硅管的死区电压为200.5V,锗管为0.1V。00.2 0.4 0.6 0.8suct-kyzl预祝你考研成功!华南理工考研资料联盟(每年更新):http:/suct-80pA1 /g/mA4