二极管和晶体管2PPT学习教案

会计学1二极管和晶体管二极管和晶体管2第1页/共78页第2页/共78页第3页/共78页第4页/共78页 半导体的导电特性半导体的导电特性 导体、半导体和绝缘体导体、半导体和绝缘体 1、导体导体:很容易导电，如金属很容易导电，如金属 2、绝缘体：绝缘体：几乎不导电，如橡皮、陶瓷、塑料。几乎不导电，如橡皮、陶瓷、塑料。 3、半导体：半导体：导电能力处于导体和绝缘体之间，如导电能力处于导体和绝缘体之间，如硅、硅、锗、砷化镓等。锗、砷化镓等。第5页/共78页322/105cm个个铜铜的的载载流流子子密密度度： 310/105.1cm个个硅硅的的载载流流子子密密度度： 绝绝缘缘体体的的载载流流子子密密度度：近近似似等等于于零零一种物质的导电性能取决于它的一种物质的导电性能取决于它的载流子载流子密度密度（浓度）。（浓度）。所以，半导体的导电能力所以，半导体的导电能力本征半导体的载流子浓度本征半导体的载流子浓度1010 。 2、自由电子浓度自由电子浓度空穴浓度，空穴浓度，N型半导体显电中性。型半导体显电中性。 多数载流子多数载流子（多子多子） 自由电子自由电子 少数载流子少数载流子（少子少子） 空穴。空穴。 3、同样温度下，杂质半导体和本征半导体的热激发效果是否一样？空同样温度下，杂质半导体和本征半导体的热激发效果是否一样？空穴浓度哪个更大？穴浓度哪个更大？第14页/共78页 Si Si Si Si+3硼原子硼原子空穴空穴第15页/共78页第16页/共78页什么？nN型半导体。大量自由电子的存在，抑制了空穴的产生。第17页/共78页第18页/共78页初始时刻稳定时刻第19页/共78页多子的扩散运多子的扩散运动动内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结结 +多子扩散，自由电子和空穴互相中和，只剩下带电离子，多子扩散，自由电子和空穴互相中和，只剩下带电离子，形成空间电荷区，产生内电场。形成空间电荷区，产生内电场。第20页/共78页PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场IF内电场内电场PN+第21页/共78页IR+第22页/共78页阴极阴极阳极阳极( d ) 符号符号D第23页/共78页阴极阴极阳极阳极( d ) 符号符号D第24页/共78页（截止区与击穿区的分界线）（截止区与击穿区的分界线）反向击穿电压反向击穿电压U(BR)反向截止区反向截止区反向饱和电流小且恒定反向饱和电流小且恒定UIPN+PN+反向击穿区反向击穿区击穿电流大击穿电流大串串R R来限流来限流第25页/共78页第26页/共78页升高而增大n构成反向饱和电流的少子数量会随温度升高而增多（热激发）第27页/共78页反向截止区与反向击穿区的分界线。反向截止区与反向击穿区的分界线。第28页/共78页分析关键：分析关键：判断二极管的状态判断二极管的状态导通还是截止？导通还是截止？ 理想二极管：理想二极管：第29页/共78页假定二极管断开：假定二极管断开：则则Vp=ui；Vn=5 ui5时时D通；通；uo=ui（保留波形（保留波形ui）；ud=0uR=ui-5;ui5;则则uo=5（画水平线）（画水平线）2）D通通;ui5;则则uo=ui（保留输入波形）（保留输入波形）第35页/共78页第36页/共78页第37页/共78页第第2小问：小问：VA=6,VB时的电路状况？时的电路状况？ 假定假定DA/DB均断开，则两管同时处均断开，则两管同时处正向电压，但正向电压，但DA的正向压降更大，所以，的正向压降更大，所以，DA优先导通。优先导通。 过渡状态过渡状态1： DA通通DB断断VO由于电阻存在，由于电阻存在，DB并没有因动作慢而被阻断，并没有因动作慢而被阻断，仍承受正向电压，仍承受正向电压， DB也导通。也导通。所以，最终稳定状态：所以，最终稳定状态： DA通通DB通通节点电压法求节点电压法求VO=（）（）第38页/共78页假定假定D断开，则二极管承受压降为：断开，则二极管承受压降为：uD=E+e=10+30sinwt（原始输入波形）（原始输入波形）若若u =10+30sinwt 0， 正向偏置正向偏置D导通导通, u D=0（波形被砍，代以（波形被砍，代以0轴线）轴线） 第39页/共78页_+UZIZ UZ IZUIOIZminIZmax热击穿反向击穿区（电击穿）反向截止区第40页/共78页ZZ ZIUr第41页/共78页第42页/共78页2.5.1 稳压二极管稳压二极管3. 稳压电路稳压电路+R-IR+-RLIOVOVIIZDZ正常稳压时正常稳压时 VO =VZIZmin IZ IZmaxend I t VZ t O I t VZ t O I t VZ t O 反向击穿区，UDZ=UZ反向截止区，UDZ=VI正向导通区，UDZ第43页/共78页11RUEIZR22RUIZR21RRZIII第44页/共78页第45页/共78页UO=5.5+0.5=6VUO=0.5+0.5=1VUO=8.5+5.5=14VUOUOUO第46页/共78页UO=5.5-0.5=5VUO=5.5-0.5=5VUO=5.5-8.5=-3VUO第47页/共78页第48页/共78页(a)NNCEBPCETBIBIEIC(b)BECPPNETCBIBIEICCENNPBCEPPNB第49页/共78页两个二极管串联可形成三极管？集电极C和发射极E可互相调换？第50页/共78页EEBRBRC所以：NPN管为 PNP管为第51页/共78页所以：NPN管为 PNP管为根据三极管的各管脚电位判断三极管类型及管脚类型：根据三极管的各管脚电位判断三极管类型及管脚类型：1）处放大状态的三极管，电位居中的管脚为基极）处放大状态的三极管，电位居中的管脚为基极B2）与基极）与基极B电位相近的管脚为发射极电位相近的管脚为发射极E若电位相差值为若电位相差值为0.7,则为硅管则为硅管若电位相差值为，则为锗管若电位相差值为，则为锗管NPN管；管； PNP管管3）剩余的最后一个管脚为集电极）剩余的最后一个管脚为集电极C第52页/共78页实验电路实验电路 mA AVVmAICECIBIERB+UBE +UCE EBCEB3DG100第53页/共78页符合基尔霍夫电流定律符合基尔霍夫电流定律KCL/ 第54页/共78页(a) NPN 型晶体管；型晶体管；电流方向和发射结与集电结的极性电流方向和发射结与集电结的极性(b) PNP 型晶体管型晶体管+ UBE ICIEIB CT E B +UCE + UBE IBIEIC CT EB +UCE 第55页/共78页BECNNPEBRBECIEIBEICE第56页/共78页ICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOBCCBOBCBOCBECEIIIIIIII 第57页/共78页ICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOCEOCBO)(1II 第58页/共78页 即管子电压与管子电流的关系曲线即管子电压与管子电流的关系曲线I=f(U)I=f(U)， 是管子内部载流子运动的是管子内部载流子运动的外部宏观表现外部宏观表现， 反映了晶体管的性能。反映了晶体管的性能。 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线第59页/共78页共发射极电路共发射极电路输入回路输入回路输出回路输出回路mA AVVICECIBRB+UBE +UCE EBCEB3DG100第60页/共78页常数常数 CE)(BEBUUfI3DG100晶体管的晶体管的输入特性曲线输入特性曲线O0.4 0.8IB/ AUBE/VUCE1V60402080第61页/共78页常数常数 B)(CECIUfI 共发射极电路共发射极电路ICEC=UCCIBRB+ UBE +UCE EBCEBIC/mAUCE/V100 A80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB =03DG100晶体管的输出特性曲线晶体管的输出特性曲线 在不同的在不同的 IB下，可得出不同的曲线，所以晶体管下，可得出不同的曲线，所以晶体管的的输出特性曲线输出特性曲线是一组曲线。是一组曲线。第62页/共78页常数常数 B)(CECIUfI 晶体管有三种工作状态，因而晶体管有三种工作状态，因而输出特性曲线输出特性曲线分为三个工作区分为三个工作区3DG100晶体管的输出特性曲线晶体管的输出特性曲线IC/mAUCE/V100 A80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB =0以以NPN 管为例：管为例：VC VB VEVB居中。居中。 第63页/共78页IC/mAUCE/V100 A 80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 124321IB =0截止区：截止区：独有独有 UBE 0（NPN为例）。为例）。集电结反偏集电结反偏,发射结反偏发射结反偏, ,此时此时, IC 0。IB = 0 的曲线以下的区域称为截止区。的曲线以下的区域称为截止区。IB = 0 时时, IC = ICEO( (很小很小) )。(ICEONPN 管管：VB VE 且VB VE 且VB VC VB最大最大第65页/共78页晶体管三种工作状态：晶体管三种工作状态：(a)放大放大（模拟电子）（模拟电子）+ UBE 0 ICIB+UCE UBC 0+(b)截止截止（数字电子）（数字电子）IC 0 IB = 0+ UCE UCC UBC 0 IB+ UCE 0 UBC 0+CCCCRUI 饱和状态：饱和状态： UCE 0，发射极，发射极E与集电极与集电极C之间如同一个之间如同一个闭合的闸刀闭合的闸刀，电阻很小，电阻很小;截止状态：截止状态：IC 0 ，发射极，发射极E与集电极与集电极C之间如同一个之间如同一个断开的闸刀断开的闸刀，电阻很大，电阻很大;放大状态则介于两者之间。放大状态则介于两者之间。第66页/共78页第67页/共78页1020;0.30.310.7(),BEBEBCCESCSCCBSCBBBBBBSBBSNPNUUIIUVIUIRUIRIIII判断三极管状态：电位法和排除法排除法（以型为例）：），管子处截止区），则需进一步分析临界状态既有放大特性又有饱和特性临界基极电流实际基极电流输入回路方程若则处饱和区；若则处放大区。第68页/共78页 BCII_ BCII 第69页/共78页53704051BC.II 400400605132BC .II 第70页/共78页ICBO A+EC AICEOIB=0+CEOCBO)(1II第71页/共78页 AICEOIB=0+第72页/共78页第73页/共78页第74页/共78页第75页/共78页第76页/共78页第77页/共78页