电子电路PPT4模板

雅安职业技术学院机电与信息工程系
(二) PN结的单向导电性
PN结在未加外加电压时，扩散运动与漂移运动处于动态平衡，通过PN结 的电流为零。
外加正向电压（正偏）
外加反向电压（反偏）
PN结的击穿特性
雅安职业技术学院机电与信息工程系
第二节 半导体二极管
一、半导体二极管的结构
半导体二极管简称“二极管”。它是由一个PN结组成的器件，具有 单向导电的性能，因此，常用它作为整流或检波的器件。二极管有两个电 极，接P型半导体的引线叫阳极，接N型半导体的引线叫阴极
在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置， 就形成了N型半导体。 N型半导体也称为电子型半导体。
(二) P型半导体
纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位子，就形 成P型半导体。 P型半导体也称为空穴型半导体。
雅安职业技术学院机电与信息工程系
三、PN结
（一）PN结的形成
雅安职业技术学院机电与信息工程系
第四节 场效应管
一、结型场效应管
（一）JFET的结构和工作原理
在N型半导体材料的两侧分别制作两个高浓度P区，形成两个PN结。
雅安职业技术学院机电与信息工程系
两个PN结构成的空间电荷区，大多是不能移动的正负离子，可移 动的载流子很少，故又称作耗尽区。根据PN结理论，耗尽区的宽窄除 受半导体中杂质浓度的影响外，还受反向偏置电压大小的控制。
集电极最大允许电流 I CM
集电极最大允许功率损耗 P CM
反向击穿电压
由最大集电极功率损耗 P CM 、
I CM 和击穿电压 U(BR)CEO ，
在输出特性曲线上还可以 确定过损耗区、过电流区和击穿区，见
雅安职业技术学院机电与信息工程系
五、半导体三极管的型号
国家标准对半导体三极管的命名如下：
第二位：A表示锗PNP管、B表示锗NPN管、C表示硅PNP管、D表示硅 NPN管。 第三位：X表示低频小功率管、D表示低频大功率管、G表示高频小功率 管、A表示高频大功率管、K表示开关管。
第四章 半导体器件
第一节 半导体材料及PN结
导体
半导体
绝缘体
雅安职业技术学院机电与信息工程系
一、本征半导体
纯净的、晶体结构完整的半导体称为本征半导体，常温下其电阻率很高， 是电的不良导体。
当温度升高或受到外界其他因素影响时，少数价电子获得能量从而挣脱共价键的 束缚，成为自由电子，在原来的共价键的相应位置留下一个空位，称之为“空穴”。
在这个区域内，多数载流子 或已扩散到对方，或被对方 扩散过来的多数载流子(到 了本区域后即成为少数载流 子了)复合掉了，即多数载 流子被消耗尽了，所以又称 此区域为耗尽层，它的电阻 率很高，为高电阻区。
雅安职业技术学院机电与信息工程系
P区一侧呈现负电荷，N区一 侧呈现正电荷，因此空间电荷 区出现了方向由N区指向P区 的电场，由于这个电场是载流 子扩散运动形成的，而不是外 加电压形成的，故称为内电场
雅安职业技术学院机电与信息工程系
二、双极型半导体三极管 （一） 双极型半导体三极管的结构
双极型半导体三极管有两种类型：NPN型和PNP型。中间部分称为基区 ，相连电极称为基极，用B或b表示；一侧称为发射区，相连电极称为发射极 ，用E或e表示；另一侧称为集电区和集电极，用C或c表示。
E-B间的PN结称为发射结(Je)，C-B间的PN结称为集电结(Jc)。
二极管在电路中常用“VD”加数字表示，如：VD5表示编号 为5的二极管。
雅安职业技术学院机电与信息工程系
二极管按材料分，有锗二极管、硅二极管和砷化镓二极管，前两种应用 最广泛。 按用途分有整流二极管、检波二极管、开关二极管、稳压二极管、变 容二极管、发光二极管等。按结构不同分为点接触型二极管和面接触型二 极管
雅安职业技术学院机电与信息工程系
2. 三极管的电流放大系数
对于集电极电流 I C 和发射极电流 I E 之间的关系可以用系数来说明，定义:
I CN IE
称为共基极直流电流放大系数。
它表示最后达到集电极的电子电流 I CN 与总发射极电流 I E 的比值。
I CN 与 I E 相比，因 I CN 中没有 I EP 和 I BN ，所以 的值小于 1， 但接近 1。
雅安职业技术学院机电与信息工程系
四、半导体三极管的参数
半导体三极管的参数分为直流参数、交流参数和极限参数三大类。
（一）直流参数
1.直流电流放大系数：
( I C I CEO ) I C IB IB
U CE 常数
在放大区基本不变。在 IC 较小时和 IC 较大时，会有所减小。
共基极直流电流放大系数：
雅安职业技术学院机电与信息工程系
（二）限幅
限幅电路是用来限制输入信号电压范围的电路。它利用二极管的单向导 电性和导通后两端电压基本不变的特点，在电路中作为限幅元件，从而把 信号幅度限制在一定范围内，最简单的限幅电路如图（a）所示。
当输入电压 ui 小于二极管开启电压时， 由于二极管不导通，输出电压 u0 随着输入 电压作相应变化；当 ui 大于二极管开启电压时， 二极管导通，输出电压 u0 等于管压降，图 4-8（b） 为管压降等于 0.7V 时的限幅电路波形图。
A处为空穴，B处为自由 电子。因为自由电子与空 穴是成对出现的，所以称 为电子—空穴对，此时整 个原子对外仍然呈现电中 性，这种现象就称为本征 激发。
可见，在本征半导体中存在ห้องสมุดไป่ตู้种载流子：带负电荷的电子载流子和带正电 荷的空穴载流子。
雅安职业技术学院机电与信息工程系
二、杂质半导体 (一) N型半导体

IC I I 1 I 1 ( B CBO ) ( B ) IB 1 1 IB 1 IB 1
雅安职业技术学院机电与信息工程系
三、双极型半导体三极管的特性曲线
共发射极接法三极管的特性曲线为：
输入特性曲线—— I B f (U BE ) U CE （U CE 是参变量） 常数
三极管的 值不仅与工作电流有关，而且与工作频率有关。
由于结电容的影响，当信号频率增加时，三极管的 将会下降。 当 下降到 1 时所对应的频率称为特征频率，用 f T 表示。
f 越高， 越小，当工作频率 f f T ，时，三极管便失去了放大能力。
雅安职业技术学院机电与信息工程系
（三）极限参数
雅安职业技术学院机电与信息工程系
四、几种常见的二极管
最常见、最普通的二极管是整流管、检波管、开关管和发光二极管。
（一）整流二极管
整流二极管是面接触型的，多采用硅材料构成。 整流二极管有金属封装和塑料封装两种。
（二）检波二极管
检波的作用是把调制在高频电磁波上的低频信号检取出来。 检波效率=（直流输出电压/输入信号电压峰值）×100%
雅安职业技术学院机电与信息工程系
二、二极管的特性和主要参数 （一）二极管的伏安特性
雅安职业技术学院机电与信息工程系
（二）二极管参数
一般的检波、整流二极管主要有以下四个参数：
最大整流电流
最大反向电压
IEM
URM
最大反向电流
最高工作频率
IRM
fM
雅安职业技术学院机电与信息工程系
三、二极管的基本应用
(I C I CBO ) / I E I C / I E
雅安职业技术学院机电与信息工程系
2.极间反向电流
集电极-基极间反向饱和电流
I CBO
集电极-发射极间的反向饱和电流 I CEO
I CEO 和 I CBO 有如下关系:
I CEO (1 )I CBO
当基极开路时，集电极和发射极间的反向饱和电流 I CBO 越小， 集电结质量越好， I CEO 小的管子热稳定性好。
雅安职业技术学院机电与信息工程系
（三）开关二极管
开关二极管有开关速度快、体积小、寿命长、可靠性高等优点，广泛应 用于自动控制电路中。开关二极管多以玻璃及陶瓷外形封装，以减小管壳 电容。
（四）发光二极管
半导体发光二极管是用PN结把电能转换成光能的一种器件，它可用作光 电传感器、测试装置、遥测遥控设备等。按其发光波长，可分为激光二极管 ，红外发光二极管与可见光发光二极管。可见光发光常简称发光二极管。 小电流发光二极管体积小，根据 需要，外形可以做成圆形、方形、 圆柱形、矩阵形等多种，发光二极 管在电路中的符号如图
共发射极接法的输入特性曲线见图
其中 UCE 0V 的那一条相当于发射结 的正向特性曲线。
输入特性曲线的分区为 死区 非线性区 线性区
雅安职业技术学院机电与信息工程系
（二）输出特性曲线
共发射极接法的输出特性曲线如图 它是以 I B 为参变量的一族特性曲线。
输出特性曲线可以分为三个区域：
饱和区 截止区 放大区
雅安职业技术学院机电与信息工程系
（三）双极型半导体三极管的电流关系
1. 三种组态
双极型三极管有三个电极，其中两个可以作为输入， 两个可以作为输 出，这样必然有一个电极是公共电极。三种接法也称三种组态，见图 共发射极接法：发射极作为公共电极，用CE表示; 共集电极接法：集电极作为公共电极，用CC表示; 共基极接法：基极作为公共电极，用CB表示。
id f (uGS ) VDS 常数
图所示是某个结型场效应管在
VDS 10 V 时的转移特性曲线
雅安职业技术学院机电与信息工程系
2. 输出特性曲线
在栅源电压 VGS 一定的情况下，漏极电流 i d 与 漏极电压 u DS 中间的关系，通常称为漏极特性，即：
2． 1. u 对i 的控制作用 iD 的控制作用 uGS 对
GS
D
雅安职业技术学院机电与信息工程系
（二）JFET的特性曲线
结型场效应管特性曲线包括转移特性曲线和输出特性曲线。
1．转移特性曲线 转移特性曲线是描述在漏源电压 V DS 一定的情况下，栅源电压 u GS 对
漏极电流 iD 的控制作用的，即：
输出特性曲线—— I C f (U BE ) I B
常数
（ I B 是参变量）
B表示输入电极，C表示输出电极，E表示公共电极。所以这两条曲线 是共发射极接法的特性曲线。
雅安职业技术学院机电与信息工程系
共发射极接法的供电电路和电压-电流关系如图
雅安职业技术学院机电与信息工程系
（一）输入特性曲线
（一）整流
整流是利用二极管的单向导电性，将交流电变为单向脉动直流电的过 程。最简单的整流电路如图 （a）
图中 u i 输入交流电压。当 u i 为正半周时， D 正向导通，电阻中有电流流过，如果不 考虑二极管导通压降，则 u0 ui ；当 u i 为
负半周时，D 反向截止，电阻中没有电流流过， u0 0 。这样，输出电压变为脉动直流电压， 如图（ b）所示。 如图（ b）所示。
雅安职业技术学院机电与信息工程系
（二） 交流参数
1.交流电流放大系数
共发射极交流电流放大系数
:
I C I B
U CE 常数
共基极交流电流放大系数
：
I C I E
U CB 常数
当 I CBO 和 I CEO 很小时，可以不加区分。
雅安职业技术学院机电与信息工程系
2.特征频率 f T
雅安职业技术学院机电与信息工程系
（二） 双极型半导体三极管的电流分配与控制
双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。若在放 大工作状态：发射结加正向电压，集电结加反向电压。现以 NPN型三极管的 放大状态为例，来说明三极管内部的电流关系，见图
由以上分析可知，发射区掺杂浓度高，基区很薄，是保证三极管能够实现 电流放大的关键。若两个PN结对接，相当基区很厚，所以没有电流放大作用 ，基区从厚变薄，两个PN结演变为三极管。
由此可得：
I C I CN I CBO I E I CBO ( I C I B ) I CBO
IC
I B I CBO 1 1
定义：

I C ( I CN I CBO ) IB IB
称为共发射极直流电流放大系数，有：
因 1 ， 1
雅安职业技术学院机电与信息工程系
第三节 半导体三极管
一、半导体三极管的基本结构和类型
半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类型：NPN型和PNP型 。包含三层半导体：基区(相连电极称为基极，用B或b表示); 发射区(相 连电极称为发射极，用E或e表示);集电区(相连电极称为集电极，用C或c 表示)。 E-B间的PN结称为发射结， C-B间的PN结称为集电结。