第9章二極管和三極管9.2

二極管9.1

半導體的導電特性9.4

晶體管本征半導體：完全純凈的、具有晶體結構的半導體。晶體中原子的排列方式共價健價電子

價電子在獲得一定能量后,即可掙脫原子核的束縛，成為自由電子,同時共價鍵中留下一個空位,稱為空穴(帶正電)。本征激發：

Si

Si

Si

Si空穴自由電子9.1.1

本征半導體9.1

半導體的導電特性溫度越高，本征激發產生的空穴-自由電子便越多。一定溫度下，空穴-電子的產生和復合達到動態平衡，半導體中載流子便維持一定的數目。空穴與自由電子成對產生和復合，統稱為載流子。本征半導體中的兩種運動1、自由電子的運動。2、空穴的運動。空穴被鄰近共價鍵電子填補，在原共價鍵中出現一個新空穴，這種填補等效于空穴運動。外電場作用下，在半導體中將出現兩部分電流：

(1)自由電子作定向運動電子電流

(2)價電子定向遞補空穴空穴電流通常通過摻雜使電子數目大量增加。自由電子導電成為這種半導體的主要導電方式，稱為電子半導體或N型半導體。摻入五價元素

Si

Si

Si

Sip+多余電子磷原子在常溫下即可變為自由電子失去一個電子變為正離子在本征半導體中摻入某種微量元素，形成雜質半導體。在N

型半導體中自由電子是多數載流子，空穴是少數載流子9.1.2N型半導體和P型半導體摻雜后空穴數目大量增加。空穴導電成為這種半導體的主要導電方式，稱為空穴半導體或P型半導體。摻入三價元素

Si

Si

Si

Si在P型半導體中空穴是多子，自由電子是少子。B–硼原子接受一個電子變為負離子空穴無論N型或P型半導體都是中性的，對外不顯電性。9.1.2N型半導體和P型半導體1.在雜質半導體中多子的數量與

（a.摻雜濃度、b.溫度）有關。2.在雜質半導體中少子的數量與（a.摻雜濃度、b.溫度）有關。3.當溫度升高時，少子的數量（a.減少、b.不變、c.增多）。abc4.在外加電壓的作用下，P型半導體中的電流主要是

，N型半導體中的電流主要是。（a.電子電流、b.空穴電流）ba1.PN結的形成多子的擴散運動內電場少子的漂移運動濃度差P型半導體N型半導體內電場越強，漂移運動越強。擴散越受到抑制。空間電荷區也稱

PN結擴散和漂移這一對相反的運動最終達到動態平衡，空間電荷區的厚度固定不變。－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－形成空間電荷區9.1.3PN結及其單向導電性2.PN結的單向導電性(1)PN結加正向電壓（正向偏置）PN結變窄P接正、N接負外電場IF內電場被削弱，多子的擴散加強，形成較大的擴散電流。PN結加正向電壓時，PN結變窄，正向電阻較小，正向電流較大，

PN結處于導通狀態。內電場PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–(2)PN結加反向電壓（反向偏置）外電場P接負、N接正內電場PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－–+PN結變寬內電場被加強，少子的漂移加強，由于少子數量很少，形成很小的反向電流。溫度越高少子的數目越多，反向電流將隨溫度增加。PN結加反向電壓時，PN結變寬，反向電流較小，反向電阻較大，PN結處于截止狀態。總結：PN結的單向導電性PN結加反向電壓時，PN結變寬，反向電流較小，反向電阻較大，PN結處于截止狀態。PN結加正向電壓時，PN結變窄，正向電阻較小，正向電流較大，

PN結處于導通狀態。正向偏置：

P接正、N接負反向偏置：

P接負、N接正UI9.2.2伏安特性硅管0.5V,鍺管0.1V。反向擊穿電壓U(BR)導通壓降外加電壓大于死區電壓二極管才能導通。外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿,失去單向導電性。正向特性反向特性特點：非線性硅0.6~0.8V鍺0.2~0.3V死區電壓PN+–PN–+反向電流在一定電壓范圍內保持常數。9.2二極管二極管的單向導電性1.二極管加正向電壓（正向偏置，陽極接正、陰極接負）時，二極管處于正向導通狀態，二極管正向電阻較小，正向電流較大。2.二極管加反向電壓（反向偏置，陽極接負、陰極接正）時，二極管處于反向截止狀態，二極管反向電阻較大，反向電流很小。

3.外加電壓大于反向擊穿電壓二極管被擊穿，失去單向導電性。4.二極管的反向電流受溫度的影響，溫度愈高反向電流愈大。硅0.6~0.7V鍺0.2~0.3V二極管電路分析方法：將二極管斷開，分析二極管兩端電位的高低或所加電壓UD的正負。若V陽

>V陰或UD為正(正向偏置)，二極管導通若V陽

<V陰或UD為負(反向偏置)，二極管截止電路如圖，求：UAB例1：D6V12V3kBAUAB+–解：假設二極管斷開，則：V陽

=－6VV陰=－12V因V陽>V陰，所以二極管導通。若視為理想二極管，忽略管壓降，二極管可看作短路，則UAB=－6V否則，UAB為－6.3Ｖ或－6.7V電路如圖，求：UAB例1：D6V12V3kBAUAB+–兩個二極管的陰極接在一起取B點作參考點，斷開二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。V1陽

=－6V，V2陽=0V，V1陰

=V2陰=－12VUD1=6V，UD2=12V

∵

UD2>UD1

∴D2優先導通，D1截止。若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB

=0V例2:D1承受反向電壓為－6V流過D2

的電流為求：UABBD16V12V3kAD2UAB+–ui>面8V，二帥極管滑導通吧，可弊看作精短路uo=暫8Vui<謝8V，二味極管腥截止同，可薄看作透開路uo=ui已知：二極管是理想的，試畫出uo

波形。8V例3：ui18V參考俊點二極緞管陰確極電登位為8虜VD8VRuoui++––動畫9.唇4晶體維管9.餓4.趁1基本廈結構NNP基極發射窄極集電資極NP因N型BECPN宏P型符號功：BECBECNP沈N型三旁極管PN鈴P型三童極管PPN基極發射極集電極BEC基區窄：最早薄，摻雜掛濃度適最低發射白區：招摻雜濃帥度最淋高發射亮結集電著結BECNNP基極發射極集電極結構季特點臟：集電傻區：面積踏最大9.硬4.亦2電流抬分配介和放怖大原化理1.三極旋管放變大的潔外部徐條件BECNNPEBRB發射間結正衛偏、塊集電局結反申偏PN獨P發射辭結正拘偏VB<VE集電嫁結反熱偏VC<VB從電墨位的滴角度票看：NP賺N發射擔結正獅偏VB>VE集電默結反償偏VC>VBECRC2.三極怎管內刑部載糊流子陶的運嗓動規債律BECNNPEBRBECIE發射蛋結正燭偏，汪發射詞區電子鄙向基區欄擴散冬，形成IEN。少量電子瞧與空嫌穴復衛合，通形成IBN基區散大部煌分電子漂移機進入集電龜區，逆形成ICNICICNIBIBNICIB測量俊晶體勇管特出性的勢實驗診線路9.扣4.智3特性浙曲線ICEBUCEUBERBIBEC++––ECNNPEBRBECIEICIB1.輸出罩特性IB=0IB=2睬0A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O放大戲區特點降：IC=IB，放大區又稱線性那區(1全)放大波區發射型結處波于正磚向偏老置,集電鞋結處臣于反薯向偏置(通常UCE≥1V享)IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O（3）截止賀區IB<塵0以下鄙區域悶為截止佛區。條件蝴：發射渣結反哭向偏盟置，鐘集電營結處大于反做向偏蓬置，特點互：IB≈0，IC沒0。飽和夸區截止棒區（2）飽和謹區條件完：UCE不足。如集商電結抹正偏率時。特點任：IC≤IB。深度件飽和啄時，硅管UCE報S紹0.憐3V，鍺管UCE蔬S延0.再1V。10.39-0.601練習跟：分漂析硅船三極程管的麥工作四狀態0.20.3910.30.5放大截止飽和-0.60-6放大放大練習9.于4.算8有兩妨個晶這體管保分別右接在垃電路舅中，懂處于維放大謠狀態蛙，他蘇們管閣腳的戴電位暗如下管腳123電位/V33.29管腳123電位/V-6-2.6-23.啞239鍺NP亦N型-2否.6-2-6硅管PN歪P型2.輸入艙特性特點:非線獵性死區設電壓：硅管0.慘5V鍺管0.巡壽1V正常維工作襯時發灶射結透電壓扯：硅管0.序6~限0.配7V鍺管0.待2駁~0憲.3驚VIB(A)UBE(V)204060800.40.8OUCE1滾V練習9.剩4.運10：分劫析晶揭體管拘的工董作狀彼態IC=βIB=50合*0伯.1暖08=5.根4m搖A

6－UBERBIB

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解：=(6夸-0頃.6膏)/濾50峰K=0.熊10養8m夏AUCE=竄UCC－RCIC=12輪-1蹲*5雄.4=6.居6V所以忽，三俊極管擦處于屯放大坡狀態12V1KΩ6VTβ=5050KΩ(a)假設拉放大胸，則:練習9.董4.吊10：分大析晶信體管胸的工滅作狀長態IC=βIB=40摸*0殃.2牙43=9.排72塵mA

12－0.6

RBIB

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解：=11圓.4偏/4膽7K=0.注24穿3m牌AUCE=全UCC－RCIC=12粱-1禿.5勻×9至.7黃2=缸-驗2創.5漁8VUc妹e＜Uc吊es(0吉.3號V)，三極去管處財于飽茅和狀川態12V1.5KΩ12VTβ=4047KΩ(b)假設越放大喂，則方法1練習9.伙4.蛛10：分困析晶慕體管藝的工炭作狀峰態IC=βIB=40領*0巾.2取43=9.客72蘿mA

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