二极管三极管场管课件.ppt

1、DE3VRuiuouRuD 例例2：下图是：下图是二极管二极管限幅电路，限幅电路，D为理想二极管，为理想二极管，ui=6 sin t V,E=3V,试画出试画出 uo波形波形。t t ui/V Vuo/V63300 2 2 6第第1章章 1.3uR？t 630 2 例例3：双向限幅电路双向限幅电路 t 033DE3VRDE3V第第1章章 1.3uiuouRuD ui/Vuo/V3IFUF0正向特性正向特性反向击穿区反向击穿区UZIminIZmaxDZ负极负极伏安特性伏安特性 稳压管是一种特殊的稳压管是一种特殊的面接触型半导体二极管。面接触型半导体二极管。第第1章章 1.4工作在反向击穿区工作在

2、反向击穿区0 稳压管的主要参数稳压管的主要参数1.稳定电压稳定电压UZ 2.最小稳定电流最小稳定电流 Imin 3.最大稳定电流最大稳定电流 IZmax4.动态电阻动态电阻 RZ IZ UZRZ=IZ UZ5.电压温度系数电压温度系数 VZT6.最大允许耗散功率最大允许耗散功率PM第第1章章 1.4IFUFIminIZmaxUZ工作在反向击穿区：工作在反向击穿区：电流变化大，电压几乎不变电流变化大，电压几乎不变第第1章章 1.4例题：例题：已知已知ui=10 sin t V,UZ=5.5V（稳压值稳压值），），正正向压降为向压降为0.7V，试画出试画出 uo波形波形。DZUZRuiuouR t

3、 t ui/V Vuo/V105.55.500 2 2 0.70.7解：解：IU0UZIminIZmaxN型硅型硅二氧化硅保护膜二氧化硅保护膜BECN+P型硅型硅（a）平面型平面型N型锗型锗ECB铟铟球球铟铟球球PP+（b）合金型）合金型第第1章章 1.5集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区NN集电极集电极C基极基极B发射极发射极E 三极管的结构三极管的结构 分类和符号分类和符号PECB符号符号第第1章章 1.5集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区CBEN集电极集电极C发射极发射极E基极基极BNPPN第第1章章 1.5ECRCIC UCECEBUBE共发

4、射极接法放大电路共发射极接法放大电路三极管具有电流控三极管具有电流控制作用的外部条件制作用的外部条件:（1）发射结正向偏置）发射结正向偏置 （加正向电压）；（加正向电压）；（2）集电结反向偏置）集电结反向偏置（加反向电压）。（加反向电压）。第第1章章 1.5EBRBIB发射区向基区发射区向基区扩散电子扩散电子IEIB电子在基区电子在基区扩散与复合扩散与复合集电区收集电子集电区收集电子 电子流向电源正极形成电子流向电源正极形成 ICICNPN电源负极向发射电源负极向发射区补充电子形成区补充电子形成 发射极电流发射极电流IE 三极管的电流控制原理三极管的电流控制原理电源正极拉走电电源正极拉走电子，

5、补充被复子，补充被复合的空穴，形合的空穴，形成成 I IB B第第1章章 1.5VCCRCVBBRBCBE 由于基区很薄由于基区很薄,掺杂浓度又很小掺杂浓度又很小,电子在基区扩散的数量电子在基区扩散的数量远远大于复合的数量。所以：远远大于复合的数量。所以：IC IB同样有同样有:IC IB所以说三极管具有电流控制作用所以说三极管具有电流控制作用,也称之为电流放大作用。也称之为电流放大作用。第第1章章 1.5电流关系：电流关系：IE=IB+ICECRCIC UCECEBUBEEBRBIBIEIC=IB =IC IBECRCIC UCECEBUBE共发射极接法放大电路共发射极接法放大电路三极管具有

6、电流控三极管具有电流控 制作用的外部条件制作用的外部条件:（1）发射结正向偏置；）发射结正向偏置；（2）集电结反向偏置。）集电结反向偏置。对于对于NPN型三极管应满足型三极管应满足:输出输出回路回路输入输入回路回路公公共共端端第第1章章 1.5EBRBIBIEUBE 0UBC VB VEECRCIC UCECEBUBE共发射极接法放大电路共发射极接法放大电路三极管具有电流控三极管具有电流控 制作用的外部条件制作用的外部条件:（1）发射结正向偏置；）发射结正向偏置；（2）集电结反向偏置。）集电结反向偏置。对于对于PNP型三极管应满足型三极管应满足:输出输出回路回路输入输入回路回路公公共共端端第第

7、1章章 1.5EBRBIBIE即即 VC VB 0UBE VB VE且且IC=IB对于对于PNP型三极管应满足型三极管应满足:VC VB VE且且IC=IBRBEBECRCIC UCECEBIBUBE（一）（一）放大状态放大状态条条件件特特征征IE（二）（二）饱和状态饱和状态 集电结、发射结均反向偏置，即集电结、发射结均反向偏置，即UBE 0（1）IB增加时，增加时，IC基本不变，基本不变，且且IC UC/RC（2）UCE 0 晶体管晶体管C、E之间相当于短路之间相当于短路（三）（三）截止状态截止状态即即UCE UBE（1）IB=0、IC 0（2）UCE EC晶体管晶体管C、E之间相当于开路之

8、间相当于开路共发射极接法放大电共发射极接法放大电路路条条件件特特征征（1）发射结正向偏置；）发射结正向偏置；（2）集电结正向偏置。）集电结正向偏置。条件条件特特征征RBEBECRCIC UCECEBIBUBEIE1.电流放大系数电流放大系数 =IC IB 2.穿透电流穿透电流 ICEO 3.集电极最大允许电流集电极最大允许电流 ICM 4.集集-射反相击穿电压射反相击穿电压 U(BR)CEO 5.集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率 PCM极限参数极限参数使用时使用时不允许超过不允许超过!第第1章章 1.5 =IC IB60A0 20A1.52.3在输出特性上求在输出特性上求 ,=IC

9、 IB=1.5mA40A=37.5 =IC IB=2.31.5(mA)60 40(A)=40设设UCE=6V,IB由由40A加为加为60A。第第1章章 1.5IC /mAUCE /VIB=40A6 重点：重点：1、三极管的三种工作状态、三极管的三种工作状态2、电流关系：、电流关系：IE=IB+IC IC=IB 作业：作业：15、16、19 14（选做）（选做）注意：各点波形要对应画出，注意：各点波形要对应画出，否则按错误处理。否则按错误处理。0IB=0 A20A40 A60 A80 A由三极管的极限参数确定安全工作区由三极管的极限参数确定安全工作区安安全全工工作作区区过过损损耗耗区区PCM曲线

10、曲线第第1章章 1.5IC /mAUCE /VICEOICMU(BR)CEOSiO2结构示意图结构示意图P型硅衬底型硅衬底源极源极S栅极栅极G漏极漏极D 衬底引线衬底引线BN+N+DBSG符号符号1.结构和符号结构和符号第第1章章 1.6SiO2结构示意图结构示意图P型硅衬底型硅衬底耗尽层耗尽层衬底引线衬底引线BN+N+SGDUDSID=0D与与S之间是两个之间是两个PN结反向串联，结反向串联，无论无论D与与S之间加之间加什么极性的电压，什么极性的电压，漏极电流均接近漏极电流均接近于零。于零。2.工作原理工作原理第第1章章 1.6P型硅衬底型硅衬底N+BSGD。耗尽层耗尽层ID=0由柵极指向衬

11、底方由柵极指向衬底方向的电场使空穴向向的电场使空穴向下移动下移动,电子向上移电子向上移 动动,在在P 型硅衬底的型硅衬底的 上表面形成耗尽层。上表面形成耗尽层。仍然没有漏极电流。仍然没有漏极电流。UGSN+N+第第1章章 1.6UDSP型硅衬底型硅衬底N+BSGD。UDS耗尽层耗尽层ID 栅极下栅极下P型半导型半导体表面形成体表面形成N型导电型导电沟道，当沟道，当D、S加上加上正向电压后可产生正向电压后可产生漏极电流漏极电流ID。N型导电沟道N+N+第第1章章 1.6UGS4321051015UGS=5V6V4V3V2VID/mAUDS=10V增强型增强型 NMOS 管的特性曲线管的特性曲线

12、0123饱和区饱和区击穿区击穿区可变电阻区可变电阻区246UGS/V3.特性曲线特性曲线UGs(th)输出特性输出特性转移特性转移特性 UDS/V第第1章章 1.6ID/mA可变电阻区：可变电阻区：UGS不变，不变，ID与与UDS成正比，成正比，漏源之间相当于一个可变电阻。漏源之间相当于一个可变电阻。4321051015UGS=5V6V4V3V2VID/mAUDS=10V增强型增强型 NMOS 管的特性曲线管的特性曲线 0123饱和区饱和区击穿区击穿区可变电阻区可变电阻区246UGS/V3.特性曲线特性曲线UGs(th)输出特性输出特性转移特性转移特性 UDS/V第第1章章 1.6ID/mA饱

13、和区：饱和区：UDS大于一定值，在大于一定值，在 UGS 一定，一定，ID几乎不变，几乎不变，ID 受受UGS的控制。的控制。4321051015UGS=5V6V4V3V2VID/mAUDS=10V增强型增强型 NMOS 管的特性曲线管的特性曲线 0123饱和区饱和区击穿区击穿区可变电阻区可变电阻区246UGS/V3.特性曲线特性曲线UGs(th)输出特性输出特性转移特性转移特性 UDS/V第第1章章 1.6ID/mA截止区：截止区：UDS过大，过大，ID急剧增加。急剧增加。4321051015UGS=5V6V4V3V2VID/mAUDS=10V增强型增强型 NMOS 管的特性曲线管的特性曲线

14、 0123饱和区饱和区击穿区击穿区可变电阻区可变电阻区246UGS/V3.特性曲线特性曲线UGs(th)输出特性输出特性转移特性转移特性 UDS/V第第1章章 1.6ID/mA转移特性：转移特性：ID=f（UGS）|UDS=常数常数结构示意图结构示意图P型硅衬底型硅衬底源极源极S漏极漏极D 栅极栅极G衬底引线衬底引线B耗尽层耗尽层1.结构特点和工作原理结构特点和工作原理N+N+正离子正离子N N型沟道型沟道SiO2DBSG符号符号制造时制造时,在二氧化硅绝缘层中掺入大量的正离子。在二氧化硅绝缘层中掺入大量的正离子。第第1章章 1.6432104812UGS=1V2V3V输出特性输出特性转移特性

15、转移特性耗尽型耗尽型NMOS管的特性曲线管的特性曲线 1230V1012123 UGS/V2.特性曲线特性曲线 ID UGSUGs(off)UDS/VUDS=10V第第1章章 1.6ID/mAID/mAN型硅衬底型硅衬底N+BSGD。耗尽层耗尽层PMOS管结构示意图管结构示意图P沟道沟道PMOS管与管与NMOS管管互为对偶关系，使用互为对偶关系，使用时时UGS、UDS的极性的极性也与也与NMOS管相反。管相反。P+P+第第1章章 1.6UGSUDSID开启电压开启电压UGS(th)为为负值，负值，UGS UGS(th)时导通。时导通。SGDB符号符号 ID/mAUGS /V0UGS(th)转移

16、特性转移特性DBSG符号符号 ID/mAUGS /V0UGS(off)转移特性转移特性夹断电压夹断电压UGS(off)为为正值，正值，UGS 0，UBC0，UCE0，则此管工作区为，则此管工作区为-（1）饱和区）饱和区（2）截止区）截止区（3）放大区）放大区答案答案（1）6.一个一个NPN管在电路中正常工作，现测得管在电路中正常工作，现测得UBE0，UBC0，则此管工作区为，则此管工作区为-（1）饱和区）饱和区（2）截止区）截止区（3）放大区）放大区答案答案（3）7.一个一个NPN管在电路中正常工作，现测得管在电路中正常工作，现测得UBE0，UBC0，则此管工作区为，则此管工作区为-（1）饱和

17、区）饱和区（2）截止区）截止区（3）放大区）放大区答案答案（2）8.稳压管工作在稳压管工作在-状态。状态。（1）正向导通）正向导通（2）反向截止）反向截止（3）反向击穿）反向击穿9.稳压管稳压电路如图所示，其中稳压管稳压电路如图所示，其中UZ1=7V，UZ2=3V，它们的正，它们的正向导通压降为向导通压降为0.7V，其输出电压为，其输出电压为-。DZ1UZ1RuiuoUZ2DZ2（1）0.7V（2）1.7V（3）3V（4）7.7V答案答案（3）答案答案（4）1、在图所示电路中，在图所示电路中，E=5V、ui=10sin tV，D为理想二极管，试画为理想二极管，试画出输出出输出uO的波形。的波形。DERuiuo t t ui/V Vuo/V105500 2 2 10 二、计算下列各题二、计算下列各题 2、两个稳压管的稳压值分别为两个稳压管的稳压值分别为5.5V和和8.5V，正向压降均为，正向压降均为0.5V、若得到、若得到6V电压，试画出稳压电路。电压，试画出稳压电路。DZ15.5VRuiuoDZ2解：解：0.5V 3、两个稳压管的稳压值分别为两个稳压管的稳压值分别为5.5V和和8.5V，正向压降均为，正向压降均为0.6V、若得到、若得到14V电压，试画出稳压电路。电压，试画出稳压电路。DZ18.5VRuiuoDZ2解：解：5.5V