第八章半导体器件资料课件

1第八章第八章半导体器件半导体器件28.1 半导体的基础知识半导体的基础知识8.2 半导体二极管半导体二极管8.3 特殊二极管特殊二极管8.4 集成稳压器集成稳压器8.5 双极型晶体管双极型晶体管8.6 场效应晶体管场效应晶体管8.7 集成电路集成电路8.8 晶闸管晶闸管38.1 8.1 半导体的基础知识半导体的基础知识 导体、半导体和绝缘体导体、半导体和绝缘体 自然界中很容易导电的物质称为自然界中很容易导电的物质称为导体导体，金，金属一般都是导体。属一般都是导体。有的物质几乎不导电，称为有的物质几乎不导电，称为绝缘体绝缘体，如橡，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。皮、陶瓷、塑料和石英。另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为之间，称为半导体半导体，如锗、硅、砷化镓和一些，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。硫化物、氧化物等。4 半导体的导电机理不同于其它物质，所以它半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。比如：具有不同于其它物质的特点。比如：当受外界热和光的作用时，它的导电能力当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。明显变化。往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。它的导电能力明显改变。在常态下导电能力接近于绝缘体，但在在常态下导电能力接近于绝缘体，但在掺杂掺杂、受热、受热、光照光照后，其导电能力明显增强而接近于导体后，其导电能力明显增强而接近于导体。半导体特性：半导体特性：热敏特性、光敏特性、掺杂特性热敏特性、光敏特性、掺杂特性5（一）（一）本征半导体本征半导体现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。它们的最外层电子（价电子）都是四个。GeSi通过一定的工艺过程，可以将半导体制成通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体晶体。完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为为本征半导体本征半导体。+4简化模型简化模型6在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子与其相临的原子之间形成晶体点阵，每个原子与其相临的原子之间形成共价键共价键，共用一对价电子。，共用一对价电子。硅和锗的晶体结构硅和锗的晶体结构7共价键中的两个电子被束缚在共价键中，称为共价键中的两个电子被束缚在共价键中，称为束缚电子束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自自由电子由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。本征半导体的导电能力很弱。形成共价键后，每个原形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构子的最外层电子是八个，构成稳定结构。成稳定结构。共价键有很强的结合力，使原共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。子规则排列，形成晶体。+4+4+4+4共价键共共价键共用电子对用电子对共价键结构共价键结构8本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理在常温下，由于受激发（温度升高或者光照等等）在常温下，由于受激发（温度升高或者光照等等），使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为缚，成为自由电子自由电子，使半导体材料具有了一定的导，使半导体材料具有了一定的导电能力，同时在共价键上留下一个空位，称为电能力，同时在共价键上留下一个空位，称为空穴空穴。电子和空穴成对出现，称为电子空穴对。电子和空穴成对出现，称为电子空穴对。+4+4+4+4自由电子自由电子空穴空穴束缚电子束缚电子9 当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流两部分电流 (1)自由电子作定向运动自由电子作定向运动 电子电流电子电流 (2)价电子递补空穴价电子递补空穴 空穴电流空穴电流注意：注意：(1)本征半导体中载流子数目极少本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差；其导电性能很差；(2)温度愈高，温度愈高，载流子的数目愈多载流子的数目愈多,半导体的导电性能半导体的导电性能也就愈好。也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。所以，温度对半导体器件性能影响很大。自由电子和自由电子和空穴都称为载流子。空穴都称为载流子。自由电子和自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。半导体中载流子便维持一定的数目。10（二）（二）杂质半导体杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。增加。根据所掺杂质不同，掺杂后的半导体可分为：根据所掺杂质不同，掺杂后的半导体可分为：N N型半导体型半导体（使自由电子浓度大大增加的杂质半导（使自由电子浓度大大增加的杂质半导体体电子半导体），电子半导体），P P型半导体型半导体（使空穴浓度大（使空穴浓度大大增加的杂质半导体大增加的杂质半导体空穴半导体）。空穴半导体）。11N N型半导体型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑），在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代。晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代。多余电子多余电子磷原子磷原子硅原子硅原子+N型硅表示型硅表示SiSiSiSiP失去一个电子失去一个电子变为正离子变为正离子磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相临的半磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相临的半导体原子形成共价键，必定多出一个电子。导体原子形成共价键，必定多出一个电子。这个电子几乎不受束缚，很容易被这个电子几乎不受束缚，很容易被激发激发而成为自由而成为自由电子，这样磷原子就成了不能移动的电子，这样磷原子就成了不能移动的带正电的离子带正电的离子。每个磷原子给出一个电子，称为每个磷原子给出一个电子，称为施主原子施主原子。12N N型半导体型半导体N N型半导体中的载流子是什么？型半导体中的载流子是什么？1 1、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同相同。2 2、本征半导体中成对产生电子和空穴。、本征半导体中成对产生电子和空穴。3 3、掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导、掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为电成为这种半导体的主要导电方式，称为电子电子半导体或半导体或N N型半导体型半导体。自由电子浓度远大于空穴。自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为浓度。自由电子称为多数载流子多数载流子（多子多子），空），空穴称为穴称为少数载流子少数载流子（少子少子）。）。13P P型半导体型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼（或在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相临的半导体原子形原子的最外层有三个价电子，与相临的半导体原子形成共价键时，产生一个空穴。这个空穴可能吸引束缚成共价键时，产生一个空穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为不能移动的带负电的离电子来填补，使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。由于硼原子接受电子，所以称为子。由于硼原子接受电子，所以称为受主原子受主原子。14空穴空穴P型半导体型半导体硼原子硼原子P型硅表示型硅表示SiSiSiB硅原子硅原子空穴被认为带一个单位的正电荷，并且可以移动空穴被认为带一个单位的正电荷，并且可以移动接受一个接受一个接受一个接受一个电子变为电子变为电子变为电子变为负离子负离子负离子负离子15总总 结结1、N N型半导体型半导体中中电子是多子电子是多子，其中大部分是掺杂提供，其中大部分是掺杂提供的电子，本征半导体中受激产生的电子只占少数。的电子，本征半导体中受激产生的电子只占少数。N N型半导体中型半导体中空穴是少子空穴是少子，少子的迁移也能形成电，少子的迁移也能形成电流，由于数量的关系，起导电作用的主要是多子流，由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近似认为近似认为多子与杂质浓度相等多子与杂质浓度相等。2、P P型半导体型半导体中空穴是多子，电子是少子中空穴是多子，电子是少子。无论无论无论无论N N型或型或型或型或P P型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。型半导体都是中性的，对外不显电性。16杂质半导体的示意表示法杂质半导体的示意表示法P P型半导体型半导体+N N型半导体型半导体17 1.1.在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与在杂质半导体中多子的数量与 （a.a.掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度）有关。温度）有关。温度）有关。温度）有关。2.2.在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与在杂质半导体中少子的数量与 （a.a.掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、掺杂浓度、b.b.温度）有关。温度）有关。温度）有关。温度）有关。3.3.当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量当温度升高时，少子的数量 （a.a.减少、减少、减少、减少、b.b.不变、不变、不变、不变、c.c.增多）。增多）。增多）。增多）。a ab bc c 4.4.在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，在外加电压的作用下，P P 型半导体中的电流型半导体中的电流型半导体中的电流型半导体中的电流主要是主要是主要是主要是 ，N N 型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是型半导体中的电流主要是 。（a.a.电子电流、电子电流、电子电流、电子电流、b.b.空穴电流）空穴电流）空穴电流）空穴电流）b ba a18扩散的结果扩散的结果使空间电荷使空间电荷区变宽区变宽（三）（三）PN结结（1）PN 结的形成结的形成在同一片半导体基片上，分别制造在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和型半导体和N型半导型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN结。结。内电场内电场P P 型型型型N N 型型型型+PNPN结结结结多子的扩散运动多子的扩散运动少子的漂移运动少子的漂移运动形成空间电荷区形成空间电荷区内电场越强，内电场越强，漂移运动越漂移运动越强，而漂移强，而漂移使空间电荷使空间电荷区变薄区变薄扩散和漂移这扩散和漂移这一对相反的运一对相反的运动最终达到动动最终达到动态平衡，空间态平衡，空间电荷区的厚度电荷区的厚度固定不变。固定不变。191、空间电荷区中没有载流子。、空间电荷区中没有载流子。2、空间电荷区中内电场阻碍、空间电荷区中内电场阻碍P中的空穴、中的空穴、N中的电子（中的电子（都是多子都是多子）向对方运动）向对方运动（扩散运动扩散运动）。）。3、P中的电子和中的电子和N中的空穴（中的空穴（都是少子都是少子），），数量有限，因此由它们形成的电流很小。数量有限，因此由它们形成的电流很小。请注意请注意20 1.PN 1.PN 结加正向电压结加正向电压结加正向电压结加正向电压（正向偏置）（正向偏置）（正向偏置）（正向偏置）PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场I 内电场被削内电场被削内电场被削内电场被削弱，多子的扩弱，多子的扩弱，多子的扩弱，多子的扩散加强，形成散加强，形成散加强，形成散加强，形成较大的扩散电较大的扩散电较大的扩散电较大的扩散电流。流。流。流。PN PN 结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，结加正向电压时，PNPN结变窄，正向电流较结变窄，正向电流较结变窄，正向电流较结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，大，正向电阻较小，大，正向电阻较小，大，正向电阻较小，PNPN结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态。结处于导通状态。内电场内电场PN+（2）PN结的结的单向导电性单向导电性212.PN 2.PN 结加反向电压结加反向电压结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）外电场外电场外电场外电场 P P接负、接负、接负、接负、N N接正接正接正接正 内电场内电场内电场内电场P PN N+22PN PN 结变宽结变宽结变宽结变宽2.PN 2.PN 结加反向电压结加反向电压结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）（反向偏置）外电场外电场外电场外电场 内电场被加内电场被加强，少子的漂强，少子的漂移加强，由于移加强，由于少子数量很少，少子数量很少，形成很小的反形成很小的反向电流。向电流。I0 P P接负、接负、接负、接负、N N接正接正接正接正 温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。+PN PN 结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，结加反向电压时，PNPN结变宽，反向电流较小，结变宽，反向电流较小，结变宽，反向电流较小，结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，反向电阻较大，反向电阻较大，反向电阻较大，PNPN结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。结处于截止状态。内电场内电场内电场内电场P PN N+23PN PN 结的形成结的形成扩散运动和漂移运动的动态平衡扩散运动和漂移运动的动态平衡扩散强扩散强漂移运动增强漂移运动增强内电场增强内电场增强两者平衡两者平衡PNPN结宽度基本稳定结宽度基本稳定外加外加电压电压平衡平衡破坏破坏扩散强扩散强漂移强漂移强PNPN结导通结导通PNPN结截止结截止248.2 8.2 半导体二极管半导体二极管(一一)基本结构基本结构PN结加上管壳和电极引线，就成为半导体二极管。结加上管壳和电极引线，就成为半导体二极管。PN二极管外形和符号二极管外形和符号阳极阳极阴极阴极PN25铝合金小球铝合金小球N型硅型硅阳极引线阳极引线PN结结金锑合金金锑合金底座底座阴极引线阴极引线(c )面接触型面接触型金属触丝金属触丝阳极引线阳极引线N型锗片型锗片阴极引线阴极引线外壳外壳(b )点接触型点接触型二极管的结构示意图二极管的结构示意图 点接触型点接触型(锗管）：锗管）：PN结结的面积小结电容小，只能通的面积小结电容小，只能通过较小的电流用于高频电路过较小的电流用于高频电路或小电流整流电路，也用作或小电流整流电路，也用作数字电路的开关元件。数字电路的开关元件。面接触型（硅管）：面接触型（硅管）：PN结的面积大结电容大，结的面积大结电容大，能通过较大的电流可用能通过较大的电流可用于低频电路或大电流整于低频电路或大电流整流电路流电路 阴极阴极阳极阳极(a )符号符号D26硅管硅管硅管硅管0.5V,0.5V,锗锗锗锗管管管管0 0.2V.2V。反向击穿反向击穿电压电压U(BR)导通压降导通压降 外加电压大于死区外加电压大于死区外加电压大于死区外加电压大于死区电压二极管才能导通。电压二极管才能导通。电压二极管才能导通。电压二极管才能导通。外加电压大于反向击外加电压大于反向击外加电压大于反向击外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，穿电压二极管被击穿，穿电压二极管被击穿，穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。失去单向导电性。失去单向导电性。失去单向导电性。正向特性正向特性反向特性反向特性特点：非线性特点：非线性特点：非线性特点：非线性硅硅硅硅0 0 0 0.60.7V.60.7V锗锗锗锗0 0.2.20.3V0.3VUI死区电压死区电压死区电压死区电压PN+PN+反向电流反向电流在一定电压在一定电压范围内保持范围内保持常数。常数。(二二)伏安特性伏安特性27伏安特性的折线化伏安特性的折线化近似特性近似特性理想特性理想特性 理想二极管加正向电压导通，正向电压降和正向理想二极管加正向电压导通，正向电压降和正向电阻为零，相当于短路；加反向电压截止，反向电电阻为零，相当于短路；加反向电压截止，反向电流为零，反向电阻等于无穷大，相当于开路。流为零，反向电阻等于无穷大，相当于开路。I0I028(三三)主要参数主要参数（1 1）额定正向平均电流额定正向平均电流IF （最大整流电流）（最大整流电流）二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。向平均电流。（3）反向击穿电压反向击穿电压UBR二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。烧坏。二极管通过额定正向平均电流时两端的电压降。二极管通过额定正向平均电流时两端的电压降。（2 2）正向电压降正向电压降UF（4）最高反向工作电压最高反向工作电压UR 保证二极管不被击穿所允许施加的最大反向电压，保证二极管不被击穿所允许施加的最大反向电压，一般是一般是UBR的一半或三分之二。的一半或三分之二。29以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用它的单向导电性。可用于整流、检波、限幅、要利用它的单向导电性。可用于整流、检波、限幅、元件保护以及在数字电路中作为开关元件。元件保护以及在数字电路中作为开关元件。（5）最大反向电流最大反向电流 IRm指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。所指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。所选管子反向电流越大，说明管子的单向导电性越好。选管子反向电流越大，说明管子的单向导电性越好。反向电流受温度的影响，温度升高反向电流会显著增反向电流受温度的影响，温度升高反向电流会显著增加。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要大几十加。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要大几十到几百倍。到几百倍。30二极管二极管的单向导电性的单向导电性 1.二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负极接负）时，）时，二极管处于正向导通状态，二极管正二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。向电阻较小，正向电流较大。2.二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正极接正）时，）时，二极管处于反向截止状态，二极管反二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。向电阻较大，反向电流很小。3.3.外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。去单向导电性。4.4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。向电流愈大。31温度对二极管特性有较大的影响：温度对二极管特性有较大的影响：温度升高，使正向特性曲线左移，反向特性曲线下移。温度升高，使正向特性曲线左移，反向特性曲线下移。UI正向特性曲线左移表正向特性曲线左移表明在相同的正向电流明在相同的正向电流下，二极管正向压降下，二极管正向压降随温度升高而减少随温度升高而减少反向特性曲线下移表明温度反向特性曲线下移表明温度升高时，反向电流剧增。升高时，反向电流剧增。32 二极管电路分析举例二极管电路分析举例 定性分析：定性分析：判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态导通导通截止截止否则，正向管压降否则，正向管压降硅硅0.6-0.7V0.6-0.7V锗锗0.20.2-0.3V-0.3V 分析方法：分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压的高低或所加电压U UD D的正负。的正负。若若 V V阳阳 VV阴阴或或 U UD D为正为正(正向偏置正向偏置 )，二极管导通，二极管导通若若 V V阳阳 VV阴阴 二极管导通二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB=6V否则，否则，UAB低于低于6V一个管压降，为一个管压降，为6.3或或6.7V 取取 B 点作参考点，点作参考点，断开二极管，分析二断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电极管阳极和阴极的电位。位。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。D6V12V3k BAUAB+例例8.2.1 阳阳 阴阴 34u ui i 8V 8V，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路 u uo o=8V=8V u ui i 8V VVb b，二极管二极管二极管二极管D D导通；导通；导通；导通；n n3.3.工作波形工作波形工作波形工作波形 u2 负半周，负半周，VaVVb b，二极管二极管二极管二极管 D D1 1、D D3 3 导通，导通，导通，导通，D D2 2、D D4 4 截止截止截止截止 。3.3.工作波形工作波形工作波形工作波形1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构 uo tRLu2iouo1234ab+u2电流路径：电流路径：46RLu2iouo1234ab+2.工作原理工作原理 u u2 2 负半周，负半周，负半周，负半周，V Va aV0 0 时时D D1 1,D,D3 3导通导通D D2 2,D,D4 4截止截止电流通路电流通路:由由a a经经D D1 1R RL LD D3 3b bu u2 20 u uC C时，二极管导通，时，二极管导通，电源在给负载电源在给负载R RL L供电供电的同时也给电容充电，的同时也给电容充电，u uC C 增加，增加，u uo o=u=uC C 。u u2 2 V VE E集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏 V VC C V VB B 从电位的角度看：从电位的角度看：从电位的角度看：从电位的角度看：B B B BE E E EC C C CN N N NN N N NP P P P基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极PN阳阳 极极阴阴 极极+正偏正偏导通导通+反偏反偏截止截止发射结发射结发射结发射结集电结集电结集电结集电结76 发射结正偏，发射结正偏，发射区电子不断发射区电子不断向基区扩散，形向基区扩散，形成发射极电流成发射极电流I IE E。从基区扩散来从基区扩散来的电子作为集的电子作为集电结的少子，电结的少子，漂移进入集电漂移进入集电结而被收集流结而被收集流入集电极电源，入集电极电源，形成形成I IC C。基区空穴向基区空穴向发射区的扩散发射区的扩散可忽略。可忽略。进入进入P P 区区的电子少部的电子少部分与基区的分与基区的空穴复合，空穴复合，形成电流形成电流I IB B，多数扩散，多数扩散到集电结附到集电结附近。近。B BE EC CN NN NP PU UBBBBR RB BU UCCCCI IE EI IB BI IC CR RC C电流分配原则：电流分配原则：I IE E=I=IB B+I+IC C晶体管中载流子运动：晶体管中载流子运动：77IE=IC+IBIBBECNNPUBBRBUCCIE温度温度I ICEOCEO 直流（或静态）电流放大系数直流（或静态）电流放大系数若基极开路，即：若基极开路，即：I IB B=0,=0,则这时集电极电流则这时集电极电流用用I ICE0CE0 表示称为集射表示称为集射极穿透电流，极穿透电流，IC ICE0IC改变改变R RB保持保持U UCE不变：不变：交流（或动态）电流放大系数交流（或动态）电流放大系数R RC C78 把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为性称为晶体管的电流放大作用。晶体管的电流放大作用。实质实质:用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化。I IB B(mA)(mA)I IC C(mA)(mA)I IE E(mA)(mA)0 00.020.020.040.040.060.060.080.080.100.100.0010.0010.700.701.501.502.302.303.103.103.953.950.001 U UBE BE 88I IB B=0=02020 A A4040 A A6060 A A8080 A A100100 A A3 36 6I IC C(mmA )A )1 12 23 34 4U UCECE(V)(V)9 91212O（2 2）截止区）截止区）截止区）截止区I IB B 0 V VE E集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏 V VC C V VB B 从电位的角度看：从电位的角度看：从电位的角度看：从电位的角度看：B B B BE E E EC C C CN N N NN N N NP P P P基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极PN阳阳 极极阴阴 极极+正偏正偏导通导通+反偏反偏截止截止发射结发射结发射结发射结集电结集电结集电结集电结105 发射结正偏，发射结正偏，发射区电子不断发射区电子不断向基区扩散，形向基区扩散，形成发射极电流成发射极电流I IE E。从基区扩散来从基区扩散来的电子作为集的电子作为集电结的少子，电结的少子，漂移进入集电漂移进入集电结而被收集流结而被收集流入集电极电源，入集电极电源，形成形成I IC C。基区空穴向基区空穴向发射区的扩散发射区的扩散可忽略。可忽略。进入进入P P 区区的电子少部的电子少部分与基区的分与基区的空穴复合，空穴复合，形成电流形成电流I IB B，多数扩散，多数扩散到集电结附到集电结附近。近。B BE EC CN NN NP PU UBBBBR RB BU UCCCCI IE EI IB BI IC CR RC C电流分配原则：电流分配原则：I IE E=I=IB B+I+IC C晶体管中载流子运动：晶体管中载流子运动：106IE=IC+IBIBBECNNPUBBRBUCCIE温度温度I ICEOCEO 直流（或静态）电流放大系数直流（或静态）电流放大系数若基极开路，即：若基极开路，即：I IB B=0,=0,则这时集电极电流则这时集电极电流用用I ICE0CE0 表示称为集射表示称为集射极穿透电流，极穿透电流，IC ICE0IC改变改变R RB保持保持U UCE不变：不变：交流（或动态）电流放大系数交流（或动态）电流放大系数R RC C107 把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为性称为晶体管的电流放大作用。晶体管的电流放大作用。实质实质:用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化。I IB B(mA)(mA)I IC C(mA)(mA)I IE E(mA)(mA)0 00.020.020.040.040.060.060.080.080.100.100.0010.0010.700.701.501.502.302.303.103.103.953.950.001 U UBE BE 117I IB B=0=02020 A A4040 A A6060 A A8080 A A100100 A A3 36 6I IC C(mmA )A )1 12 23 34 4U UCECE(V)(V)9 91212O（2 2）截止区）截止区）截止区）截止区I IB B 0 0 以下区域为以下区域为以下区域为以下区域为截止区，有截止区，有截止区，有截止区，有 I IC C 0 0 U UCE CE U UCC CC 。在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反向偏置，在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反向偏置，在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反向偏置，在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反向偏置，晶体管工作于截止状态。晶体管工作于截止状态。晶体管工作于截止状态。晶体管工作于截止状态。饱饱饱饱和和和和区区区区截止区截止区截止区截止区（3 3）饱和区）饱和区）饱和区）饱和区 当当当当U UCECE U UBEBE时时时时，晶体管晶体管晶体管晶体管工作于饱和状态。工作于饱和状态。工作于饱和状态。工作于饱和状态。在饱和区，在饱和区，在饱和区，在饱和区，发射结处于发射结处于发射结处于发射结处于正向偏置，正向偏置，正向偏置，正向偏置，集电结也处于集电结也处于集电结也处于集电结也处于正正正正偏。偏。偏。偏。U UCE CE 0 0 I IC C U UCCCC/R RC C 1181.1.电流放大系数电流放大系数，直流电流放大系数直流电流放大系数交流电流放大系数交流电流放大系数当晶体管接成发射极电路时，当晶体管接成发射极电路时，表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。体管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。注意：注意：和和 的含义不同，但在特性曲线近于平行等的含义不同，但在特性曲线近于平行等距并且距并且I ICE0 CE0 较小的情况下，两者数值接近。较小的情况下，两者数值接近。常用晶体管的常用晶体管的 值在值在20-15020-150之间。之间。（四）主要参数（四）主要参数119 在在在在U UCECE=6 V=6 V时，时，时，时，在在在在 QQ1 1 点点点点I IB B=40=40 A,A,I IC C=1.5mA=1.5mA；在在在在 QQ2 2 点点点点I IB B=60=60 A,A,I IC C=2.3mA=2.3mA。在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理：I IB B=0=02020 A A4040 A A6060 A A8080 A A100100 A A3 36 6I IC C(mmA )A )1 12 23 34 4U UCECE(V)(V)9 912120 0QQ1 1QQ2 2在在在在 QQ1 1 点，有点，有点，有点，有由由由由 QQ1 1 和和和和QQ2 2点，得点，得点，得点，得例题例题8.5.18.5.11202.2.集集集集-射极反向截止电流射极反向截止电流射极反向截止电流射极反向截止电流(穿透电流穿透电流穿透电流穿透电流)I ICEOCEO AICEOIB=0+I ICEOCEO受温度的影响大。受温度的影响大。温度温度I ICEOCEO，所以所以I IC C也也相应增加。相应增加。三极管的温三极管的温度特性较差。度特性较差。3.3.集电极最大允许电流集电极最大允许电流集电极最大允许电流集电极最大允许电流 I ICMCM 集电极电流集电极电流集电极电流集电极电流 I IC C上升超过一定值时晶体管参数开始上升超过一定值时晶体管参数开始上升超过一定值时晶体管参数开始上升超过一定值时晶体管参数开始变化，特别是会导致三极管的变化，特别是会导致三极管的变化，特别是会导致三极管的变化，特别是会导致三极管的 值的下降，当值的下降，当值的下降，当值的下降，当 值下值下值下值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为降到正常值的三分之二时的集电极电流即为降到正常值的三分之二时的集电极电流即为降到正常值的三分之二时的集电极电流即为 I ICMCM1214.4.集电极最大允许耗散功耗集电极最大允许耗散功耗集电极最大允许耗散功耗集电极最大允许耗散功耗P PCMCM P PCMCM取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过高会烧坏三极管。温升过高会烧坏三极管。温升过高会烧坏三极管。温升过高会烧坏三极管。U UCECE I IC C=P PC C P PCMCM 硅硅硅硅管允许管允许管允许管允许结温结温结温结温约为约为约为约为150150 C C，锗锗锗锗管约为管约为管约为管约为7070 9090 C C。5.5.集集集集-射极反向击穿电压射极反向击穿电压射极反向击穿电压射极反向击穿电压BUBU(BR)CEO(BR)CEO 当集当集当集当集射极之间的电压射极之间的电压射极之间的电压射极之间的电压U UCE CE 超过一定的数值时，超过一定的数值时，超过一定的数值时，超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是三极管就会被击穿。手册上给出的数值是三极管就会被击穿。手册上给出的数值是三极管就会被击穿。手册上给出的数值是2525 C C、基极开路时的击穿电压基极开路时的击穿电压基极开路时的击穿电压基极开路时的击穿电压BUBU(BR)CEO(BR)CEO。122P PCM CM=I IC CU UCMCM功耗曲线功耗曲线ICMU(BR)CEO安全工作区安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区由三个极限参数可画出三极管的安全工作区ICUCEO过损耗区过损耗区人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。