1、第三章 電子器件序序 導體、絕緣體、半導體導體、絕緣體、半導體 半導體器件半導體器件第一節第一節 半導體二極管半導體二極管 半導體二極管的任務特性半導體二極管的任務特性 半導體二極管的電壓和電流關系半導體二極管的電壓和電流關系 半導體二極管的種類及其主要特性參數與常半導體二極管的種類及其主要特性參數與常用電路用電路 半導體二極管的種類與選用半導體二極管的種類與選用第二節第二節 半導體三極管半導體三極管 半導體三極管的任務特性半導體三極管的任務特性 半導體三極管常用電路半導體三極管常用電路 半導體三極管的種類與選用半導體三極管的種類與選用序序 一一. 導體、絕緣體、半導體導體、絕緣體、半導體 物

2、質按照導電才干的大小分為導體、絕緣體和半導體。物質按照導電才干的大小分為導體、絕緣體和半導體。 導體導體 具有良好導電才干的物質。具有良好導電才干的物質。 其電阻率在其電阻率在10-610-1歐姆歐姆厘米厘米( cm)。 例如例如,金屬。銀銅鋁的電阻率為金屬。銀銅鋁的電阻率為10-610-5 cm 絕緣體絕緣體 導電才干才干很差或不能導電的物質。導電才干才干很差或不能導電的物質。 其電阻率普通大于其電阻率普通大于1061018歐姆歐姆厘米厘米( cm)。 例如例如,玻璃、塑料、陶瓷玻璃、塑料、陶瓷,其電阻率大于其電阻率大于109 cm 半導體半導體 導電才干介于導體和絕緣體之間的物質。導電才干

3、介于導體和絕緣體之間的物質。 其電阻率在其電阻率在10-3109歐姆歐姆厘米厘米( cm)。 例如例如, 硅硅, 其電阻率為其電阻率為2.14105cm 二二. 半導體的特點半導體的特點 半導體不僅在于其電阻率與導體和絕緣體的在數值半導體不僅在于其電阻率與導體和絕緣體的在數值上差別上差別,而且在于其導電性具有兩個顯著的特點而且在于其導電性具有兩個顯著的特點: 電阻率受雜質的影響極大電阻率受雜質的影響極大 在半導體中摻入雜質，其電阻率會顯著下降。在半導體中摻入雜質，其電阻率會顯著下降。 例如例如, 硅硅(Si)中含有億分之一的硼中含有億分之一的硼(B), 其電阻率會下其電阻率會下降降 到到2.1

4、4103cm, 比無雜質的純硅降低比無雜質的純硅降低100倍。倍。 假設半導體所含雜質的類型不同假設半導體所含雜質的類型不同,其導電類型也不同。其導電類型也不同。 電阻率受外界條件電阻率受外界條件(如熱、光等如熱、光等)的影響很大的影響很大 溫度升高或受光照射時溫度升高或受光照射時,半導體的電阻率會迅速下降。半導體的電阻率會迅速下降。 三三. 半導體的類型半導體的類型四四. 本征半導體的原子構造本征半導體的原子構造五五.N.N型半導體與型半導體與P P型半導體型半導體例如，在例如，在SiSi本征半導體資料中摻入本征半導體資料中摻入五價元素磷五價元素磷(P), P(P), P原子奉獻出原子奉獻出

5、1 1個自個自由電子。因此由電子。因此, P, P原子被稱作施主。原子被稱作施主。SiSi半導體資料中自在電子數量取決半導體資料中自在電子數量取決于摻入的于摻入的P P原子數量原子數量( (摻雜濃度摻雜濃度), ), 其其多數載流子是多數載流子是P P原子奉獻的自在電原子奉獻的自在電子。摻入子。摻入P P的的SiSi半導體為半導體為N N型半導體。型半導體。2.P2.P型半導體型半導體六六. 半導體器件半導體器件第一節第一節 半導體二極管半導體二極管 一、半導體二極管任務特性一、半導體二極管任務特性 二極管在電路中具有單導游電性。二極管在電路中具有單導游電性。 按國際制按國際制(SI), 在電

6、路中二極管的在電路中二極管的符號符號: D 任務原理：任務原理： 無外電場時無外電場時 二、半導體二極管的電壓和電流關系二、半導體二極管的電壓和電流關系 在溫度在溫度T下下, 二極管伏安特性曲線：二極管伏安特性曲線： 二極管具有單導游電特性。二極管具有單導游電特性。溫度升高時溫度升高時,半導體的電阻率半導體的電阻率 會迅速下降會迅速下降,V-I曲線會漂移。曲線會漂移。 VF:正向電壓正向電壓 IF:正向電流正向電流 IFM:最大正向電流最大正向電流 VR:反向電壓反向電壓 VRWM:反向任務峰值電壓反向任務峰值電壓 IR ( IRM ) :反向電流反向電流三、半導體二極管的種類及其主要特性參數

7、三、半導體二極管的種類及其主要特性參數與常用電路與常用電路) tsin(V2iiii20OV45. 0V2) t(d) tsin(V221VtsinE2E9 . 0E22) t(d) tsin(E221V20O 穩壓電路穩壓電路 穩壓管穩壓管D與負載與負載RL并聯，此電路也稱作并聯穩壓電并聯，此電路也稱作并聯穩壓電路。路。 穩壓管穩壓管D的作用的作用: 維護負載維護負載RL不受電源浪涌的影響不受電源浪涌的影響,使使Vo=VZ 。 該電路對負載的要求該電路對負載的要求: ILRL=VZminVZmax ， 所以，所以，IZminILIZmax ，否那么無，否那么無法法VZ堅持。堅持。波。波。 r

8、s rs越小，越小，Q Q值越高。值越高。 fC fC 截止頻率截止頻率, , 是是Q=1Q=1時時f f值值, fC=1/2 rsCt , rs, fC=1/2 rsCt , rs越小越小, , fCfC越高。越高。nRtVC 倍頻電路倍頻電路 變容管的作用變容管的作用: 基波經基波經fi濾波器濾波器 至變容管時至變容管時, 由由 于變容管于變容管C-V為為 非線性關系非線性關系, 在在 A點除基波外點除基波外, 還有二次諧波還有二次諧波2fi , 三次諧波三次諧波3fi , 用諧波用諧波nfi濾波器濾波器 可獲得所需的第可獲得所需的第 n次諧波。次諧波。四、半導體二極管的種類與選用四、半導

9、體二極管的種類與選用 國產半導體二極管常用型號國產半導體二極管常用型號 硅變容二極管硅變容二極管 2CB 硅變容二極管硅變容二極管 2CC 硅開關二極管硅開關二極管 2CK 硅穩壓二極管硅穩壓二極管 2CW 硅整流二極管硅整流二極管 2CZ 硅電壓基準二極管硅電壓基準二極管 2CD 砷化鎵變容二極管砷化鎵變容二極管 2EC 進口半導體二極管常用型號進口半導體二極管常用型號 1N 二極管二極管 1N 第二節第二節 半導體三極管半導體三極管 一、半導體三極管任務特性一、半導體三極管任務特性 按國際制按國際制(SI), 在電路中三極管的符號在電路中三極管的符號: T 1. 雙極型晶體管雙極型晶體管

10、任務原理任務原理(NPN管例如管例如) NPN管例如管例如 Ptot 總耗散功率總耗散功率 PCM 集電極耗散功率集電極耗散功率 IC 集電極電流集電極電流 ICM 集電極峰值電流集電極峰值電流 IB 基極電流基極電流 IE 發射極電流發射極電流 VCE(sat) 集電極集電極-發射極飽和電壓發射極飽和電壓 VBE(sat) 基極基極-發射極飽和電壓發射極飽和電壓 V(BR)CEO IB =0時集電極時集電極-發射極擊穿電壓發射極擊穿電壓 V(BR)CBO IE =0時集電極時集電極-基極擊穿電壓基極擊穿電壓 V(BR)EBO IC =0時發射極時發射極-基極擊穿電壓基極擊穿電壓 ICEO I

11、B =0時集電極時集電極-發射極截止電流發射極截止電流 ICBO IE =0時集電極時集電極-基極截止電流基極截止電流 IEBO IC =0時發射極時發射極-基極截止電流基極截止電流 hFE 共發射極正向電流傳輸比共發射極正向電流傳輸比 共發射極動態電流放大系數共發射極動態電流放大系數 共基極動態電流放大系數共基極動態電流放大系數 共集電極動態電流放大系數共集電極動態電流放大系數 fT 特征頻率特征頻率 f 共發射極截止頻率共發射極截止頻率 f 共基極截止頻率共基極截止頻率BCFEIIhBCIIECIIBEII 1. 雙極型晶體管根本電路雙極型晶體管根本電路 BCIIECIIBEII1IIII

12、IIIIBBBBCBBE11111II1IIIIICBCBCEC11111II1IIIIICECECBC1. 雙極型晶體管根本電路雙極型晶體管根本電路(續續) 雙極型晶體管根本電路中電壓和電流的相位關系雙極型晶體管根本電路中電壓和電流的相位關系 共發射極電路共發射極電路 電壓反相電壓反相 電流同相電流同相 共基極電路共基極電路 電壓反相電壓反相 電流反相電流反相 共集電極電路共集電極電路 電壓同相電壓同相 電流反相電流反相2.雙極型晶體管根本電壓放大電路雙極型晶體管根本電壓放大電路 直流偏置形狀直流偏置形狀-靜態靜態: (i=0) 靜態任務點靜態任務點2. 雙極型晶體管根本電壓放大電路雙極型晶

13、體管根本電壓放大電路(續續) 直流偏置形狀直流偏置形狀-靜態靜態: (i=0) 放大形狀放大形狀-動態動態: BE=VBE+i iB=IB+ib iC=IC+ic CE=E-iCRC=E-ICRC icRC LCLCLRRRRR三、半導體三極管的種類與選用三、半導體三極管的種類與選用 國產半導體三極管常用型號國產半導體三極管常用型號 硅硅 PNP 低頻功率三極管低頻功率三極管 3CD 硅硅 PNP 高頻小功率三極管高頻小功率三極管 3CG 硅硅 PNP 開關三極管開關三極管 3CK 硅硅 NPN 高頻功率三極管高頻功率三極管 3DA 硅硅 NPN 低頻功率三極管低頻功率三極管 3DD 硅硅 N

14、PN 高頻小功率三極管高頻小功率三極管 3DG 硅結型場效應三極管硅結型場效應三極管 3DJ 硅硅 NPN 開關三極管開關三極管 3DK 進進口口半半導導體體三三極極管管常常用用型型號號 2N 三三極極管管 2N 第三章的重點與根本要求第三章的重點與根本要求要求：要求：1.了解了解PN結電場的構成過程和二極管任務原理。結電場的構成過程和二極管任務原理。2.了解二極管的伏安特性和單導游電特性。了解二極管的伏安特性和單導游電特性。3.了解整流、檢波、開關二極管和穩壓二極管了解整流、檢波、開關二極管和穩壓二極管的主要參數。的主要參數。4.了解整流、檢波、開關和穩壓電路。了解整流、檢波、開關和穩壓電路

15、。5.了解三極管的任務原理和特性曲線，了解三了解三極管的任務原理和特性曲線，了解三極管的主要參數。極管的主要參數。6.掌握共發射極放大電路的靜態任務點確實定掌握共發射極放大電路的靜態任務點確實定方法。方法。第二章習題第二章習題習題習題1:1:某音頻信號源輸出衰減電路如下圖某音頻信號源輸出衰減電路如下圖, , R1=R3=R5=45 , R1=R3=R5=45 , R2=R4=5.5 , R6=5 , R2=R4=5.5 , R6=5 , Vi Vi為輸入信號為輸入信號, ,計算輸出電壓衰計算輸出電壓衰減比例。減比例。習題習題2:2:知一電容電路知一電容電路, ,電容電容C=10F, C=10F, 電流電流i = i = (A)(A) 試求該電路的容抗試求該電路的容抗XCXC、電壓、電壓CC和無功和無功功率。功率。)60t1