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,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第一章 半 导 体 器 件,1.1 半导体基础知识,1.2PN结,1.3 半导体三极管,第一章 半 导 体 器 件 1.1 半导体基础知识,1.1 半导体基础知识,物质按导电性能可分为导体、绝缘体和半导体。 ,物质的导电特性取决于原子结构。导体一般为低价元素, 如铜、铁、铝等金属, 其最外层电子受原子核的束缚力很小, 因而极易挣脱原子核的束缚成为自由电子。因此在外电场作用下, 这些电子产生定向运动(称为漂移运动)形成电流, 呈现出较好的导电特性。高价元素(如惰性气体)和高分子物质(如橡胶, 塑料)最外层电子受原子核的束缚力很强, 极不易摆脱原子核的束缚成为自由电子, 所以其导电性极差, 可作为绝缘材料。而半导体材料最外层电子既不像导体那样极易摆脱原子核的束缚, 成为自由电子, 也不像绝缘体那样被原子核束缚得那么紧, 因此, 半导体的导电特性介于二者之间。,1.1 半导体基础知识,1.1.1 本征半导体,纯净晶体结构的半导体称为本征半导体。常用的半导体材料是硅和锗, 它们都是四价元素, 在原子结构中最外层轨道上有四个价电子。为便于讨论, 采用图 1- 所示的简化原子结构模型。把硅或锗材料拉制成单晶体时, 相邻两个原子的一对最外层电子(价电子)成为共有电子, 它们一方面围绕自身的原子核运动, 另一方面又出现在相邻原子所属的轨道上。即价电子不仅受到自身原子核的作用, 同时还受到相邻原子核的吸引。于是, 两个相邻的原子共有一对价电子, 组成共价键结构。故晶体中, 每个原子都和周围的个原子用共价键的形式互相紧密地联系起来,如图 - 所示。 ,1.1.1 本征半导体,图 1 1,硅和锗简化原子,结构模型,4,共,价,键,价,电,子,4,4,4,4,4,4,4,4,图 1 2 本征半导体共价键晶体结构示意图,图 1 1 4共价键价电子444444,4,4,4,4,4,4,4,4,4,自由,电子,空穴,共价键中的价电子由于热运动而获得一定的能量, 其中少数能够摆脱共价键的束缚而成为自由电子, 同时必然在共价键中留下空位, 称为空穴。空穴带正电, 如图 1-所示。,图 1 3 本征半导体中的自由电子和空穴,444444444自由电子空穴,由此可见, 半导体中存在着两种载流子：带负电的自由电子和带正电的空穴。本征半导体中, 自由电子与空穴是同时成对产生的, 因此, 它们的浓度是相等的。我们用,n,和,p,分别表示电子和空穴的浓度, 即,n,i,=p,i, 下标,i,表示为本征半导体。,由此可见, 半导体中存在着两种载流子：带负电的,价电子在热运动中获得能量产生了电子-空穴对。同时自由电子在运动过程中失去能量, 与空穴相遇, 使电子、 空穴对消失, 这种现象称为复合。在一定温度下, 载流子的产生过程和复合过程是相对平衡的, 载流子的浓度是一定的。本征半导体中载流子的浓度, 除了与半导体材料本身的性质有关以外, 还与温度有关, 而且随着温度的升高, 基本上按指数规律增加。因此, 半导体载流子浓度对温度十分敏感。对于硅材料, 大约温度每升高, 本征载流子浓度,n,i,增加 1 倍；对于锗材料, 大约温度每升高,增加 1 倍。 除此之外, 半导体载流子浓度还与光照有关, 人们正是利用此特性, 制成光敏器件。,价电子在热运动中获得能量产生了电子-空穴对。同,1.1.2 杂质半导体,1. 型半导体,在本征半导体中, 掺入微量价元素, 如磷、锑、砷等, 则原来晶格中的某些硅(锗)原子被杂质原子代替。由于杂质原子的最外层有个价电子, 因此它与周围个硅(锗)原子组成共价键时, 还多余 1 个价电子。 它不受共价键的束缚, 而只受自身原子核的束缚, 因此, 它只要得到较少的能量就能成为自由电子, 并留下带正电的杂质离子, 它不能参与导电, 如图-所示。显然, 这种杂质半导体中电子浓度远远大于空穴的浓度, 即,n,n,p,n,(下标表示是型半导体), 主要靠电子导电, 所以称为型半导体。由于价杂质原子可提供自由电子, 故称为施主杂质。型半导体中, 自由电子称为多数载流子；空穴称为少数载流子。,1.1.2 杂质半导体,4,4,4,4,5,4,4,4,4,键外,电子,施主,原子,图 1 - 4 N型半导体共价键结构,444454444键外电子施主原子图 1,杂质半导体中多数载流子浓度主要取决于掺入的杂质浓度。由于少数载流子是半导体材料共价键提供的, 因而其浓度主要取决于温度。 此时电子浓度与空穴浓度之间, 可以证明有如下关系：,即在一定温度下, 电子浓度与空穴浓度的乘积是一个常数, 与掺杂浓度无关。,杂质半导体中多数载流子浓度主要取决于掺入的杂质,2. P型半导体,在本征半导体中, 掺入微量价元素, 如硼、镓、铟等, 则原来晶格中的某些硅(锗)原子被杂质原子代替。,4,4,4,4,4,4,4,4,4,空位,受主,原子,图 1 5 P型半导体的共价键结构,2. P型半导体444444,1. 结,1.2.1 异型半导体接触现象,图 1 - 6 PN结的形成,1. 结 1.2.1 异型半导体接触现象 图 1,1.2.2 结的单向导电特性,1. 结外加正向电压,若将电源的正极接区, 负极接区, 则称此为正向接法或正向偏置。此时外加电压在阻挡层内形成的电场与自建场方向相反, 削弱了自建场, 使阻挡层变窄, 如图-(,)所示。 显然, 扩散作用大于漂移作用, 在电源作用下, 多数载流子向对方区域扩散形成正向电流, 其方向由电源正极通过区、区到达电源负极。 ,1.2.2 结的单向导电特性 1.,此时, 结处于导通状态, 它所呈现出的电阻为正向电阻, 其阻值很小。 正向电压愈大, 正向电流愈大。其关系是指数关系：,式中,为流过结的电流；,U,为结两端电压；, 称为温度电压当量, 其中,k,为玻耳兹曼常数,为绝对温度,q,为电子的电量,在室温下即,时,；,为反向饱和电流。电路中的电阻,是为了限制正向电流的大小而接入的限流电阻。,此时, 结处于导通状态, 它所呈现出的电阻,图 1 - 7 PN结单向导电特性,图 1 - 7 PN结单向导电特性,2. 结外加反向电压,若将电源的正极接区, 负极接区, 则称此为反向接法或反向偏置。此时外加电压在阻挡层内形成的电场与自建场方向相同, 增强了自建场, 使阻挡层变宽, 如图-(,)所示。 此时漂移作用大于扩散作用, 少数载流子在电场作用下作漂移运动, 由于其电流方向与正向电压时相反, 故称为反向电流。 由于反向电流是由少数载流子所形成的, 故反向电流很小, 而且当外加反向电压超过零点几伏时, 少数载流子基本全被电场拉过去形成漂移电流, 此时反向电压再增加, 载流子数也不会增加, 因此反向电流也不会增加, 故称为反向饱和电流, 即,。,2. 结外加反向电压,此时, 结处于截止状态, 呈现的电阻称为反向电阻, 其阻值很大, 高达几百千欧以上。 ,综上所述：结加正向电压, 处于导通状态；加反向电压, 处于截止状态, 即结具有单向导电特性。 ,将上述电流与电压的关系写成如下通式：,此方程称为伏安特性方程, 如图 - 所示, 该曲线称为伏安特性曲线。,(1-1),此时, 结处于截止状态, 呈现的电阻称为,图 1 - 8 PN结伏安特性,图 1 - 8 PN结伏安特性,1.2.3 结的击穿,PN结处于反向偏置时, 在一定电压范围内, 流过结的电流是很小的反向饱和电流。但是当反向电压超过某一数值(,)后, 反向电流急剧增加, 这种现象称为反向击穿, 如图 - 所示。,称为击穿电压。 ,结的击穿分为雪崩击穿和齐纳击穿。 ,1.2.3 结的击穿,当反向电压足够高时, 阻挡层内电场很强, 少数载流子在结区内受强烈电场的加速作用, 获得很大的能量, 在运动中与其它原子发生碰撞时, 有可能将价电子“打”出共价键, 形成新的电子、 空穴对。这些新的载流子与原先的载流子一道, 在强电场作用下碰撞其它原子打出更多的电子、空穴对, 如此链锁反应, 使反向电流迅速增大。这种击穿称为雪崩击穿。 所谓“齐纳”击穿, 是指当结两边掺入高浓度的杂质时, 其阻挡层宽度很小, 即使外加反向电压不太高(一般为几伏), 在结内就可形成很强的电场(可达210,6,V/cm), 将共价键的价电子直接拉出来, 产生电子-空穴对, 使反向电流急剧增加, 出现击穿现象。 ,当反向电压足够高时, 阻挡层内电场很强, 少数,对硅材料的结, 击穿电压,大于V时通常是雪崩击穿, 小于V时通常是齐纳击穿；,在V和V之间时两种击穿均有。由于击穿破坏了结的单向导电特性, 因而一般使用时应避免出现击穿现象。 ,发生击穿并不一定意味着结被损坏。当PN结反向击穿时, 只要注意控制反向电流的数值(一般通过串接电阻,实现), 不使其过大, 以免因过热而烧坏结, 当反向电压(绝对值)降低时, 结的性能就可以恢复正常。稳压二极管正是利用了结的反向击穿特性来实现稳压的, 当流过结的电流变化时, 结电压保持,基本不变。 ,对硅材料的结, 击穿电压大于V时通,1.2.4 结的电容效应,按电容的定义,即电压变化将引起电荷变化, 从而反映出电容效应。而结两端加上电压, 结内就有电荷的变化, 说明结具有电容效应。结具有两种电容： 势垒电容和扩散电容。,1.2.4 结的电容效应即电压变化将引起电,1.势垒电容C,T,势垒电容是由阻挡层内空间电荷引起的。空间电荷区是由不能移动的正负杂质离子所形成的,均具有一定的电荷量, 所以在结储存了一定的电荷, 当外加电压使阻挡层变宽时, 电荷量增加, 如图 - 所示；反之, 外加电压使阻挡层变窄时, 电荷量减少。即阻挡层中的电荷量随外加电压变化而改变, 形成了电容效应, 称为势垒电容,用,表示。理论推导,1.势垒电容CT,图 1 - 9 阻挡层内电荷量随外加电压变化,图 1 - 9 阻挡层内电荷量随外加电压变化,图 1 - 10 势垒电容和外加电压的关系,图 1 - 10 势垒电容和外加电压的关系,2扩散电容,C,D,图 1-11,P,区中电子浓度的分布曲线,及电荷的积累,2扩散电容CD 图 1-11 P区中电子浓度的分布曲线,2扩散电容C,D,扩散电容是结在正向电压时, 多数载流子在扩散过程中引起电荷积累而产生的。当结加正向电压时,区的电子扩散到区, 同时区的空穴也向区扩散。 显然, 在区交界处(x), 载流子的浓度最高。由于扩散运动, 离交界处愈远, 载流子浓度愈低, 这些扩散的载流子, 在扩散区积累了电荷, 总的电荷量相当于图 1 - 11中曲线以下的部分(图-表示了区电子,2扩散电容CD,p,的分布)。若结正向电压加大, 则多数载流子扩散加强, 电荷积累由曲线变为曲线, 电荷增加量为；反之, 若正向电压减少, 则积累的电荷将减少, 这就是扩散电容效应C,D, 扩散电容正比于正向电流, 即,D,I。所以结的结电容,包括两部分, 即,C,j,。一般说来, 结正偏时, 扩散电容起主要作用,；当结反偏时, 势垒电容起主要作用, 即,。,p的分布)。若结正向电压加大, 则多数载流子扩散加强,1.2.5 半导体二极管,半导体二极管是由结加上引线和管壳构成的。 二极管的类型很多, 按制造二极管的材料分, 有硅二极管和锗二极管。 从管子的结构来分, 有以下几种类型： ,点接触型二极管。,面接触型二极管。,硅平面型二极管。,1.2.5 半导体二极管点接触型二极管。,图 1 12 半导体二极管的结构和符号,图 1 12 半导体二极管的结构和符号,1. 二极管的特性,图 1 13 二极管的伏安特性曲线,1. 二极管的特性 图 1 13 二极管的伏安特性曲,(1) 正向特性：正向电压低于某一数值时, 正向电流很小, 只有当正向电压高于某一值后, 才有明显的正向电流。该电压称为导通电压, 又称为门限电压或死区电压, 用,表示。在室温下, 硅管的,约为. V, 锗管的,约为. V。通常认为, 当正向电压,on,时, 二极管截止；,时, 二极管导通。,(2) 反向特性：二极管加反向电压, 反向电流数值很小, 且基本不变, 称反向饱和电流。硅管反向饱和电流为纳安()数量级, 锗管的为微安数量级。当反向电压加到一定值时, 反向电流急剧增加, 产生击穿。普通二极管反向击穿电压一般在几十伏以上(高反压管可达几千伏)。,(1) 正向特性：正向电压低于某一数值时, 正,(3) 二极管的温度特性：二极管的特性对温度很敏感, 温度升高, 正向特性曲线向左移, 反向特性曲线向下移。 其规律是：在室温附近, 在同一电流下, 温度每升高, 正向压降减小.V；温度每升高, 反向电流约增大 1 倍。,(3) 二极管的温度特性：二极管的特性对温度很,2.二极管的主要参数,(1) 最大整流电流,。它是二极管允许通过的最大正向平均电流。工作时应使平均工作电流小于, 如超过, 二极管将过热而烧毁。此值取决于结的面积、材料和散热情况。,(2) 最大反向工作电压,。这是二极管允许的最大工作电压。当反向电压超过此值时, 二极管可能被击穿。为了留有余地, 通常取击穿电压的一半作为,。 ,2.二极管的主要参数,(3) 反向电流,。指二极管未击穿时的反向电流值。此值越小, 二极管的单向导电性越好。由于反向电流是由少数载流子形成, 所以,值受温度的影响很大。,(4) 最高工作频率,。,的值主要取决于结结电容的大小, 结电容越大, 则二极管允许的最高工作频率越低。,(3) 反向电流。指二极管未击穿时的反向电,(5) 二极管的直流电阻,。加到二极管两端的直流电压与流过二极管的电流之比, 称为二极管的直流电阻, 即,此值可由二极管特性曲线求出, 如图- 所示。工作点电压为,.V, 电流, 则,(5) 二极管的直流电阻。加到二极管两,图 1 - 14 求直流电阻,图 1 - 14 求直流电阻,(6) 二极管的交流电阻,。在二极管工作点附近, 电压的微变值,与相应的微变电流值,之比, 称为该点的交流电阻, 即,d,U,r,I,=,从其几何意义上讲, 当,时,(6) 二极管的交流电阻。在二极管工作,就是工作点,处的切线斜率倒数。显然,也是非线性的, 即工作电流越大,越小。交流电阻,也可从特性曲线上求出, 如图 - 所示。过,点作切线, 在切线上任取两点、 , 查出这两点间的,和, 则得,就是工作点处的切线斜率倒数。显然, 也是非线性的,图1-15 求交流电阻,图1-15 求交流电阻,交流电阻,r,d,也可利用PN结的电流方程(1 - 1)求出。 取,I,的微分可得,即,式中,I,DQ,为二极管工作点的电流,单位取mA。式(1- 5)的近似等式在室温条件下(,T,=300 K)成立。 ,对同一工作点而言, 直流电阻,R,D,大于交流电阻,r,d,；对不同工作点而言,工作点愈高,R,D,和,r,d,愈低。,（1-5）,交流电阻rd也可利用PN结的电流方程(1 -,1.2.6 稳压二极管,图 1 - 16 稳压管伏安特性和符号,1.2.6 稳压二极管 图 1 - 16 稳,图 1 -17 稳压管电路,图 1 -17 稳压管电路,1. 稳定电压,U,z,稳定电压是稳压管工作在反向击穿区时的稳定工作电压。由于稳定电压随着工作电流的不同而略有变化, 因而测试,U,z时应使稳压管的电流为规定值。稳定电压,是根据要求挑选稳压管的主要依据之一。不同型号的稳压管, 其稳定电压值不同。同一型号的管子, 由于制造工艺的分散性, 各个管子的,值也有差别。例如稳压管DW7C, 其,.1.V, 表明均为合格产品, 其稳定值有的管子是.V, 有的可能是.V等等, 但这并不意味着同一个管子的稳定电压的变化范围有如此大。 ,1. 稳定电压Uz,2. 稳定电流I,z,稳定电流是使稳压管正常工作时的最小电流, 低于此值时稳压效果较差。工作时应使流过稳压管的电流大于此值。一般情况是, 工作电流较大时, 稳压性能较好。但电流要受管子功耗的限制, 即,I,z max,=,P,z,/,U,z,。,2. 稳定电流Iz,3. 电压温度系数,指稳压管温度变化时, 所引起的稳定电压变化的百分比。一般情况下, 稳定电压大于V的稳压管,为正值, 即当温度升高时, 稳定电压值增大。如CW,10.5V,.%/, 说明当温度升高时, 稳定电压增大0.09%。而稳定电压小于V的稳压管,为负值, 即当温度升高时, 稳定电压值减小, 如CW11,.V,(.%.%), 若,.%, 表明当温度升高时, 稳定电压减小0.05%。稳定电压在V间的稳压管, 其,值较小, 稳定电压值受温度影响较小, 性能比较稳定。,3. 电压温度系数,4. 动态电阻,r,z,是稳压管工作在稳压区时, 两端电压变化量与电流变化量之比, 即,。,值越小, 则稳压性能越好。同一稳压管,一般工作电流越大时,值越小。 通常手册上给出的,值是在规定的稳定电流之下测得的。 ,4. 动态电阻rz,5. 额定功耗,P,z,由于稳压管两端的电压值为,而管子中又流过一定的电流, 因此要消耗一定的功率。这部分功耗转化为热能, 会使稳压管发热。,取决于稳压管允许的温升。 ,表-给出几种稳压管的典型参数。其中DW7系列的稳压管是一种具有温度补偿效应的稳压管,用于电子设备的精密稳压源中。管子内部实际上包含两个温度系数相反的二极管对接在一起。当温度变化时, 一个二极管被反向偏置, 温度系数为正值；而另一个二极管被正向偏置, 温度系数为负值, 二者互相补偿, 使、两端之间的电压随温度的变化很小。它们的电压温度系数比其它一般的稳压管约小一个数量级。如DW7C,=0.005%/。,5. 额定功耗Pz,1.2.7 二极管的应用,二极管的运用基础, 就是二极管的单向导电特性, 因此, 在应用电路中, 关键是判断二极管的导通或截止。二极管导通时一般用电压源,.V(硅管, 如是锗管用.V)代替, 或近似用短路线代替。截止时, 一般将二极管断开, 即认为二极管反向电阻为无穷大。 ,二极管的整流电路放在第十章直流电源中讨论。,1.2.7 二极管的应用,1. 限幅电路,当输入信号电压在一定范围内变化时, 输出电压随输入电压相应变化； 而当输入电压超出该范围时, 输出电压保持不变, 这就是限幅电路。通常将输出电压,u,o,开始不变的电压值称为限幅电平, 当输入电压高于限幅电平时, 输出电压保持不变的限幅称为上限幅；当输入电压低于限幅电平时, 输出电压保持不变的限幅称为下限幅。 ,限幅电路如图-所示。改变值就可改变限幅电平。,1. 限幅电路,图 1 18 并联二极管上限幅电路,图 1 18 并联二极管上限幅电路,V, 限幅电平为V。,u,时二极管导通,u,o,V；,u,i,V, 二极管截止,u,o,u,。波形如图-19(,a,)所示。,如果,U,m, 则限幅电平为,。,u, 二极管截止,u,o,u,；,u, 二极管导通,u,o,。波形图如图 - (,)所示。 ,如果,m, 则限幅电平为-E, 波形图如图 - 19(,)所示。 ,V, 限幅电平为V。u时二极管导,图 1 - 19 二极管并联上限幅电路波形关系,图 1 - 19 二极管并联上限幅电路波形关系,图 1 - 20 并联下限幅电路,图 1 - 20 并联下限幅电路,图 1 - 21 串联限幅电路,图 1 - 21 串联限幅电路,图 1 - 22 双向限幅电路,图 1 - 22 双向限幅电路,2二极管门电路,图 1 - 23 二极管“与”门电路,2二极管门电路 图 1 - 23 二极管“与”门电,1.2.8 其它二极管,1. 发光二极管,图 1 - 24 发光二极管符号,1.2.8 其它二极管图 1 - 24 发光二极管,2. 光电二极管,图 1 - 25 光电二极管符号,2. 光电二极管图 1 - 25 光电二极管符号,3. 光电耦合器件,图 1 - 26 光电耦合器件,3. 光电耦合器件 图 1 - 26 光电耦合器件,4. 变容二极管,图 1 - 27 变容二极管符号,4. 变容二极管 图 1 - 27 变容二极管符号,1.3 半导体三极管,图 1 - 28 几种半导体三极管的外形,1.3 半导体三极管 图 1 - 28 几种半导体,1.3.1 三极管的结构及类型,图 1 29 三极管的结构示意图和符号,1.3.1 三极管的结构及类型 图 1 29 三极,无论是NPN型或是PNP型的三极管,它们均包含三个区: 发射区、基区和集电区, 并相应地引出三个电极：发射极（e)、基极(b)和集电极(c)。同时,在三个区的两两交界处, 形成两个PN结, 分别称为发射结和集电结。常用的半导体材料有硅和锗, 因此共有四种三极管类型。它们对应的型号分别为：3A(锗PNP)、3B(锗NPN)、3C(硅PNP)、3D(硅NPN)四种系列。,无论是NPN型或是PNP型的三极管,它们均包含,1.3.2 三极管的三种连接方式,图 1 - 30 三极管的三种连接方式,1.3.2 三极管的三种连接方式 图 1 - 30,1.3.3 三极管的放大作用,1. 载流子的传输过程,发射。,(2) 扩散和复合。,(3) 收集。,图 1 31 三极管中载流子的传输过程,1.3.3 三极管的放大作用 1. 载流子的传输过程图 1,2. 电流分配,图 1 - 32 三极管电流分配,2. 电流分配 图 1 - 32 三极管电流分配,集电极电流,由两部分组成：,和, 前者是由发射区发射的电子被集电极收集后形成的, 后者是由集电区和基区的少数载流子漂移运动形成的,称为反向饱和电流。 于是有,(1 - 6),集电极电流由两部分组成：和,发射极电流,也由两部分组成：,和,。,为发射区发射的电子所形成的电流,是由基区向发射区扩散的空穴所形成的电流。因为发射区是重掺杂, 所以,忽略不计, 即,。,又分成两部分, 主要部分是, 极少部分是,。,是电子在基区与空穴复合时所形成的电流, 基区空穴是由电源,提供的,故它是基极电流的一部分。 ,基极电流,是,与,之差：,(1-7),(1-8),发射极电流也由两部分组成：和,发射区注入的电子绝大多数能够到达集电极, 形成集电极电流, 即要求,。 ,通常用共基极直流电流放大系数衡量上述关系, 用来表示, 其定义为,(1-9),一般三极管的值为0.970.99。将(-)式代入(-)式, 可得,(1-10),发射区注入的电子绝大多数能够到达集电极, 形,通常,CBO, 可将,忽略, 由上式可得出,(1-11),三极管的三个极的电流满足节点电流定律, 即,将此式代入(1 - 10)式得,(1-12),通常CBO, 可将忽略, 由上式可得出 (,经过整理后得,令,称为共发射极直流电流放大系数。当,I,C,I,CBO,时,又可写成,(1-13),(1-14),经过整理后得 令 称为共发射极直流电流放大系数,则,其中,I,CEO,称为穿透电流, 即,一般三极管的,约为几十几百。,太小, 管子的放大能力就差, 而,过大则管子不够稳定。,则其中ICEO称为穿透电流, 即 一般三极管的约为几十,表1 - 3 三极管电流关系的一组典型数据,I,B,/mA,-0.001,0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,I,C,/mA,0.001,0.01,0.56,1.14,1.74,2.33,2.91,I,E,/mA,0,0.01,0.57,1.16,1.77,2.37,2.96,表1 - 3 三极管电流关系的一组典型数据 IB/mA,相应地, 将集电极电流与发射极电流的变化量之比, 定义为共基极交流电流放大系数, 即,故,相应地, 将集电极电流与发射极电流的变化量之比, 定义为共基,显然,与, 与其意义是不同的, 但是在多数情况,下, 。 例如, 从表 - 知, 在,mA附近, 设,由mA变为mA, 可求得,显然与, 与其意义是不同的, 但是在多,1.3.4 三极管的特性曲线,图 1 33 三极管共发射极特性曲线测试电路,1.3.4 三极管的特性曲线 图 1 33 三极管,1.输入特性,当,不变时, 输入回路中的电流,与电压,之间的关系曲线称为输入特性, 即,图 1 - 34 三极管的输入特性,1.输入特性 当不变时, 输入回路中,2.输出特性,当,不变时, 输出回路中的电流,与电压,之间的关系曲线称为输出特性, 即,图 1 - 35 三极管的输出特性,2.输出特性图 1 - 35 三,(1) 截止区。,一般将,的区域称为截止区, 在图中为,的一条曲线的以下部分。此时,也近似为零。由于各极电流都基本上等于零, 因而此时三极管没有放大作用。 ,其实,时,并不等于零, 而是等于穿透电流,I,CEO,。,一般硅三极管的穿透电流小于,A, 在特性曲线上无法表示出来。锗三极管的穿透电流约几十至几百微安。 ,当发射结反向偏置时, 发射区不再向基区注入电子, 则三极管处于截止状态。所以, 在截止区, 三极管的两个结均处于反向偏置状态。对三极管,BC,。,(1) 截止区。,(2) 放大区。,此时发射结正向运用, 集电结反向运用。 在曲线上是比较平坦的部分, 表示当,一定时,的值基本上不随,CE,而变化。在这个区域内,当基极电流发生微小的变化量,时, 相应的集电极电流将产生较大的变化量, 此时二者的关系为,该式体现了三极管的电流放大作用。 ,对于三极管, 工作在放大区时,.V, 而,。 ,(2) 放大区。,(3) 饱和区。,曲线靠近纵轴附近, 各条输出特性曲线的上升部分属于饱和区。 在这个区域, 不同,值的各条特性曲线几乎重叠在一起, 即当,较小时, 管子的集电极电流,基本上不随基极电流,而变化, 这种现象称为饱和。此时三极管失去了放大作用,或,关系不成立。 ,一般认为,CE,BE, 即,CB,时, 三极管处于临界饱和状态, 当,CE,BE,时称为过饱和。三极管饱和时的管压降用,CES,表示。在深度饱和时, 小功率管管压降通常小于.V。,三极管工作在饱和区时, 发射结和集电结都处于正向偏置状态。对NPN三极管,。,(3) 饱和区。,1.3.5 三极管的主要参数,(1) 共发射极交流电流放大系数,。,体现共射极接法之下的电流放大作用。,(2) 共发射极直流电流放大系数,。 由式(1 -15)得,当,I,C,I,CEO,时,I,C,/,I,B,。,1.3.5 三极管的主要参数 (1) 共发,(3) 共基极交流电流放大系数,。,体现共基极接法下的电流放大作用。 ,(4) 共基极直流电流放大系数。在忽略反向饱和电流,时,(3) 共基极交流电流放大系数。体现共基极,2. 极间反向电流,图 1 - 36 三极管极间反向电流的测量,2. 极间反向电流 图 1 - 36 三极管极间反向,3极限参数,(1) 集电极最大允许电流,。,图 1 - 37,与,I,C,关系曲线,3极限参数 (1) 集电极最大允许电流。 图 1,(2) 集电极最大允许功率损耗,。当三极管工作时, 管子两端电压为, 集电极电流为, 因此集电极损耗的功率为,图 1 - 38 三极管的安全工作区,(2) 集电极最大允许功率损耗。当三极管,4. 反向击穿电压,CBO,发射极开路时, 集电极-基极间的反向击穿电压。,CEO,基极开路时, 集电极-发射极间的反向击穿电压。,CER,基射极间接有电阻时, 集电极-发射极间的反向,击穿电压。 ,CES,基射极间短路时, 集电极-发射极间的反向击穿电压。,EBO,集电极开路时, 发射极-基极间的反向击穿电压, 此,电压一般较小, 仅有几伏左右。 ,上述电压一般存在如下关系：,4. 反向击穿电压,1.3.6 温度对三极管参数的影响,1. 温度对,U,BE,的影响,2.温度对,I,CBO,的影响,是由少数载流子形成的。当温度上升时,少数载流子增加, 故,CBO,也上升。其变化规律是, 温度每上升10,CBO,约上升 1 倍。,CEO,随温度变化规律大致与,CBO,相同。 在输出特性曲线上, 温度上升, 曲线上移。,1.3.6 温度对三极管参数的影响 1. 温度对UBE的,3温度对,的影响,随温度升高而增大, 变化规律是：温度每升高, 值增大.%。在输出特性曲线图上, 曲线间的距离随温度升高而增大。 ,综上所述：温度对,、,、,的影响, 均将使,随温度上升而增加, 这将严重影响三极管的工作状态,3温度对的影响,
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