1、汽车电工电子技术汽车电工电子技术全册配套完整教学课件全册配套完整教学课件一、常见电子元器件一、常见电子元器件 授课人：房毅卓授课人：房毅卓 1.电阻器是对电荷运动具有阻碍作用的元件，通常简称电阻。电阻两端的电压和通过它的电流的关系可以用欧姆定律来描述：IRU 1M103K106电阻通常被用来调节电流、电压或信号的大小，或电阻通常被用来调节电流、电压或信号的大小，或者使电路中的电压处于某种特定状态。者使电路中的电压处于某种特定状态。 2-1 固定电阻器固定电阻器精密金属膜电阻精密金属膜电阻碳膜电阻碳膜电阻精密金属膜电阻精密金属膜电阻大功率绕线电阻大功率绕线电阻 水泥电阻水泥电阻大功率电阻，大功率
2、电阻，25瓦特，瓦特，220欧姆欧姆网络电阻网络电阻贴片电阻贴片电阻热敏电阻热敏电阻把电阻值随温度的上升而增加的热敏电阻称为把电阻值随温度的上升而增加的热敏电阻称为PTC元件（或元件（或正温度系数热敏电阻）；把电阻值随温度的上升而减小的热正温度系数热敏电阻）；把电阻值随温度的上升而减小的热敏电阻称为敏电阻称为NTC元件（或负温度系数热敏电阻）。元件（或负温度系数热敏电阻）。光敏元件光敏元件22 可变电阻可变电阻电位器电位器微调电阻微调电阻3.1 电阻的主要特性参数电阻的主要特性参数1 1标称阻值：标称阻值：电阻器上面所标示的阻值。2 2允许误差允许误差：标称阻值与实际阻值的差值跟标称阻值之比的
3、百分数称阻值偏差，它表示电阻器的精度。允许误差与精度等级对应关系如下：0.5%-0.05、1%-0.1(或00)、2%-0.2(或0)、5%-级、10%-级、20%-级3 3额定功率额定功率：在正常的大气压力90-106.6KPa及环境温度为5570的条件下，电阻器长期工作所允许耗散的最大功率。线绕电阻器额定功率系列为（W）：1/16、1/8、1/4、1/2、1、2、4、8、10、16、25、40、50、75、100、150、250、500 非线绕电阻器额定功率系列为（W）：1/16、1/8、1/4、1/2、1、2、5、10、25、50、100。4 4温度系数温度系数：温度每变化1所引起的电阻
4、值的相对变化。温度系数越小，电阻的稳定性越好。阻值随温度升高而增大的为正温度系数，反之为负温度系数。5 5噪声噪声：产生于电阻器中的一种不规则的电压起伏，包括热噪声和电流噪声两部分，热噪声是由于导体内部不规则的电子自由运动，使导体任意两点的电压不规则变化。维修工作中，使用和更换电阻时，不仅要注意电阻值的大小，还要注意其它参数。在不了解已损坏电阻特性和电路特点时，应注意尽量用同阻值、同类型电阻进行更换。 33 电阻的标识电阻的标识1. 直标法：直标法：直标法是将电阻器的标称值用数字和文字符号直接标直标法是将电阻器的标称值用数字和文字符号直接标在电阻体上，其允许偏差则用百分数表示，末标偏差值的即为
5、在电阻体上，其允许偏差则用百分数表示，末标偏差值的即为 20 % 的允许偏差。的允许偏差。2.色环法色环法4.电阻的用途电阻的用途4.1 串联分压串联分压4.2 并联分流（电流表）并联分流（电流表）电电 容容 器器 学习电阻技术，学习电阻技术， 先从认识电子元件开始先从认识电子元件开始。电容器电容器1、电容器的主要参数： （1）电容量（值） 1F= 106uF=1012 pF （2）耐压值（3）电容器分为无极电容器和电解电容器。课堂活动课堂活动1请使用网络搜索“电容器”的以下知识（截图）： （1）电容器的定义； （2）电容器的分类； （3）电容器的主要参数。 课堂活动课堂活动2请在网店中搜索以
6、下“电容器”的图片及价格 （截图） ： （1）电容器: 0.1uF(找出4种以上的不同外观)； （2）直插铝电解电容器：220uF/35V （3）启动电容器(找出3种以上不同用途）； （4）贴片电容（无极和电解电容）； 请找出图中的电解电容器请找出图中的电容器，并在网购中找到其名称课堂练习课堂练习1、电容器的特点：通XX，隔xx；通xx，阻xx。2、电容器的单位？3、滤波电路利用了电容器的什么特性？4、耦合电容电路利用了电容器的什么特性？5、电解电容器接入电路时，要注意引脚的xx。电电 感感 学习电阻技术，学习电阻技术， 先从认识电子元件开始。先从认识电子元件开始。电感电感1、电感的主要参数：
7、 （1）电感量（值） 1H= 1000mH=106uH （2）额定电流（3）电感分为固定电感和可调电感。课堂活动课堂活动1请使用网络搜索“电感”的以下知识（截图）： （1）电感的定义； （2）电感的分类； （3）电感的主要参数。 课堂活动课堂活动2请在网店中搜索以下“电感线圈”的图片及价格 （截图） ： （1）电感线圈: 找出4种以上的不同外观； （2）工字型电感线圈：10mH 8x10 （3）环形电感：33UH（3A）； （4）双线圈快速无线充电器。请找出图中的电感请找出图中的电感，并在网购中找到其名称课堂练习课堂练习1、电感的特点：通XX，阻xx；通xx，阻xx。2、电感的单位？3、滤波电
8、路利用了电感的什么特性？(1-32) 半导体及其特性模拟电路(1-33)第一章 半导体器件 1.1 半导体的基本知识 1.2 PN 结及半导体二极管 1.3 特殊二极管 1.4 半导体三极管 1.5 场效应晶体管(1-34)1.1 半导体的基本知识1.1.1 导体、半导体和绝缘体导体：导体：自然界中很容易导电的物质称为自然界中很容易导电的物质称为导体导体，金属一般都是，金属一般都是导体。导体。绝缘体：绝缘体：有的物质几乎不导电，称为有的物质几乎不导电，称为绝缘体绝缘体，如橡皮、陶瓷、，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。塑料和石英。半导体：半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，另有一类物质
9、的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为称为半导体半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。化物等。(1-35)(1-36) 半导体半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。例如：于其它物质的特点。例如： 当受外界当受外界热和光热和光的作用时，它的导电能力明显的作用时，它的导电能力明显变化。变化。 往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。显改变。(1-37)1.1.2 本征半导体一、本征半导体的结构特点GeSi通过一定的工艺过程，可以
10、将半导体制成通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体晶体。现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。电子（价电子）都是四个。(1-38)本征半导体：本征半导体：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。完全纯净的、结构完整的半导体晶体。在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间形成的顶点，每个原子与其相临的原子之间形成共价键共价
11、键，共用一，共用一对价电子。对价电子。硅和锗的晶硅和锗的晶体结构：体结构：(1-39)硅和锗的共价键结构共价键共用电子对+4+4+4+4+4表示除去价电子后的原子(1-40)共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为束缚电子束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子自由电子，因此本征半，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。共价键有很强的结合力，使原子规则排共价键有很强的结合力，
12、使原子规则排列，形成晶体列，形成晶体。+4+4+4+4(1-41)二、本征半导体的导电机理在绝对在绝对0度度（T=0K）和没有外界激发时和没有外界激发时, ,价电子完全价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子（即子（即载流子载流子），它的导电能力为），它的导电能力为 0，相当于绝缘体。，相当于绝缘体。在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够在常温下，由于热激发，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为的能量而脱离共价键的束缚，成为自由电子自由电子，同时共价，同时共价键上留下一个空位，称为键上留下一个空位，称为空穴空
13、穴。1.载流子、自由电子和空穴(1-42)+4+4+4+4自由电子空穴束缚电子(1-43)2.本征半导体的导电机理+4+4+4+4在其它力的作用下，空穴吸引附近的电子来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可以认为空穴是载流子。动态模型本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子自由电子和和空穴空穴。(1-44)温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导
14、体中电流由两部分组成：本征半导体中电流由两部分组成： 1. 自由电子移动产生的电流。自由电子移动产生的电流。 2. 空穴移动产生的电流。空穴移动产生的电流。本征半导体的应用温度检测与控制（发动机温度、进气温度）；温度检测与控制（发动机温度、进气温度）；光信号检测（传感器和光电隔离）；光信号检测（传感器和光电隔离）；磁场信号检测（霍尔效应）。磁场信号检测（霍尔效应）。作业简述半导体的导电特性。简述半导体的导电特性。 第一章第一章 半导体器件基础半导体器件基础1.1 1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管1.4 BJ
15、T1.4 BJT模型模型1.5 1.5 场效应管场效应管1.1 1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识 在物理学中。根据材料的导电能力，可以将他们划分导体、绝缘体和半导在物理学中。根据材料的导电能力，可以将他们划分导体、绝缘体和半导体。体。 典型的半导体是典型的半导体是硅硅Si和和锗锗Ge，它们都是它们都是4价元素价元素。sisi硅原子硅原子Ge锗原子锗原子Ge+4+4硅和锗最外层轨道上的硅和锗最外层轨道上的四个电子称为四个电子称为价电子价电子。 本征半导体的共价键结构本征半导体的共价键结构束缚电子束缚电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4在绝对温度在绝对温度T=0K时，时，所有的价电子都
16、被共价键所有的价电子都被共价键紧紧束缚在共价键中，不紧紧束缚在共价键中，不会成为会成为自由电子自由电子，因此本因此本征半导体的导电能力很弱征半导体的导电能力很弱，接近绝缘体。，接近绝缘体。一. 本征半导体 本征半导体本征半导体化学成分纯净的半导体晶体化学成分纯净的半导体晶体。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为，常称为“九个九个9”。 这一现象称为这一现象称为本征激发本征激发，也称也称热激发热激发。 当温度升高或受到光的照当温度升高或受到光的照射时，束缚电子能量增高射时，束缚电子能量增高，有的电子可以挣脱原子，有的电子可以挣
17、脱原子核的束缚，而参与导电，核的束缚，而参与导电，成为成为自由电子自由电子。自由电子自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴空穴 自由电子产生的同时，自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现在其原来的共价键中就出现了一个空位，称为了一个空位，称为空穴空穴。 可见本征激发同时产生电子空可见本征激发同时产生电子空穴对。穴对。 外加能量越高（外加能量越高（温度越高）温度越高），产生的电子空穴对越多。，产生的电子空穴对越多。 动画动画演示演示 与本征激发相反的现象与本征激发相反的现象复合复合在一定温度下，本征激发和复在一定温度下，本征激发和复合同时进行，达到动态平衡。合同时进行，达到动态平
18、衡。电子空穴对的浓度一定。电子空穴对的浓度一定。常温常温300K时：时：电子空穴对的浓度电子空穴对的浓度硅：硅：310cm104 . 1锗：锗：313cm105 . 2自由电子自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴空穴电子空穴对电子空穴对自由电子自由电子 带负电荷带负电荷 电子流电子流+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子自由电子E总电流总电流载流子载流子空穴空穴 带正电荷带正电荷 空穴流空穴流本征半导体的导电性取决于外加能量：本征半导体的导电性取决于外加能量：温度变化，导电性变化；光照变化，导电性变化。温度变化，导电性变化；光照变化，导电性变化。导电机制导电机制二二. . 杂
19、质半导体杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的半导体称为半导体称为杂质半导体杂质半导体。1.1. N型半导体型半导体 在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，砷等，称为磷，砷等，称为N型半导体型半导体。 N型半导体型半导体多余电子多余电子磷原子磷原子硅原子硅原子+4+4+4+4+4+4+4+4+5多数载流子多数载流子自由电子自由电子少数载流子少数载流子 空穴空穴+N型半导体施主离子施主离子自由电子自由电子电子空穴对电子空穴对 在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓
20、等。空穴空穴硼原子硼原子硅原子硅原子+4+4+4+4+4+4+3+4+4多数载流子多数载流子 空穴空穴少数载流子少数载流子自由电子自由电子P型半导体受主离子受主离子空穴空穴电子空穴对电子空穴对2.2. P型半导体型半导体杂质半导体的示意图杂质半导体的示意图+N型半导体多子多子电子电子少子少子空穴空穴P型半导体多子多子空穴空穴少子少子电子电子少子浓度少子浓度与温度有关与温度有关多子浓度多子浓度与温度无关与温度无关内电场E因多子浓度差因多子浓度差形成内电场形成内电场多子的扩散多子的扩散空间电荷区空间电荷区 阻止多子扩散，促使少子漂移。阻止多子扩散，促使少子漂移。PNPN结合结合+P型半导体+N型半
21、导体+空间电荷区空间电荷区多子扩散电流多子扩散电流少子漂移电流少子漂移电流耗尽层耗尽层三三. . PN结及其单向导电性结及其单向导电性 1 . PN结的形成结的形成 少子飘移少子飘移补充耗尽层失去的多子，耗尽层窄，补充耗尽层失去的多子，耗尽层窄，E多子扩散多子扩散 又失去多子，耗尽层宽，又失去多子，耗尽层宽，EP型半导体+N型半导体+内电场E多子扩散电流多子扩散电流少子漂移电流少子漂移电流耗尽层耗尽层动态平衡：动态平衡：扩散电流扩散电流 漂移电流漂移电流总电流总电流0势垒势垒 UO硅硅 0.5V锗锗 0.1V2. PN结的单向导电性结的单向导电性(1) 加正向电压（正偏）加正向电压（正偏）电源
22、正极接电源正极接P区，负极接区，负极接N区区 外电场的方向与内电场方向相反。外电场的方向与内电场方向相反。 外电场削弱内电场外电场削弱内电场耗尽层变窄耗尽层变窄扩散运动漂移运动扩散运动漂移运动多子多子扩散形成正向电流扩散形成正向电流I I F F+P型半导体+N型半导体+WER空间电荷区内电场E正向电流正向电流 (2) 加反向电压加反向电压电源正极接电源正极接N区，负极接区，负极接P区区 外电场的方向与内电场方向相同。外电场的方向与内电场方向相同。 外电场加强内电场外电场加强内电场耗尽层变宽耗尽层变宽漂移运动扩散运动漂移运动扩散运动少子漂移形成反向电流少子漂移形成反向电流I I R R+内电场
23、+E+EW+空 间 电 荷 区+R+IRPN 在一定的温度下，由本在一定的温度下，由本征激发产生的少子浓度是征激发产生的少子浓度是一定的，故一定的，故IR基本上与外基本上与外加反压的大小无关加反压的大小无关，所以所以称为称为反向饱和电流反向饱和电流。但。但IR与温度有关。与温度有关。 PN结加正向电压时，具有较大的正向结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻，扩散电流，呈现低电阻， PN结导通；结导通； PN结加反向电压时，具有很小的反向结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，呈现高电阻，漂移电流，呈现高电阻， PN结截止。结截止。 由此可以得出结论：由此可以得出结论：PN结具有单向
24、导结具有单向导电性。电性。3. PN结结的伏安特性曲线及表达式的伏安特性曲线及表达式 根据理论推导，根据理论推导，PNPN结的伏安特性曲线如图结的伏安特性曲线如图正偏正偏IF（多子扩散）（多子扩散）IR（少子漂移）（少子漂移）反偏反偏反向饱和电流反向饱和电流反向击穿电压反向击穿电压反向击穿反向击穿热击穿热击穿烧坏烧坏PN结结电击穿电击穿可逆可逆4. PN结的电容效应结的电容效应 当外加电压发生变化时，耗尽层的宽度要相应当外加电压发生变化时，耗尽层的宽度要相应地随之改变，即地随之改变，即PN结中存储的电荷量要随之变化结中存储的电荷量要随之变化，就像电容充放电一样。，就像电容充放电一样。 (1)
25、势垒电容势垒电容CB空空间间电电荷荷区区W+R+E+PN(2) 扩散电容扩散电容CD 当外加正向电压当外加正向电压不同时，不同时，PN结两结两侧堆积的少子的侧堆积的少子的数量及浓度梯度数量及浓度梯度也不同，这就相也不同，这就相当电容的充放电当电容的充放电过程过程。+NPpLx浓浓度度分分布布耗耗尽尽层层NP区区区区中中空空穴穴区区中中电电子子区区浓浓度度分分布布nL电容效应在交流信号作用下才会明显表现出来电容效应在交流信号作用下才会明显表现出来极间电容（结电容）极间电容（结电容）1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管 二极管二极管 = PN结结 + 管壳管壳 + 引线引线NP结构结构符号符号
26、阳极阳极+阴极阴极- 二极管按结构分三大类：二极管按结构分三大类：(1) 点接触型二极管点接触型二极管 PN结面积小，结电容小，结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。用于检波和变频等高频电路。N型 锗正 极 引 线负 极 引 线外 壳金 属 触 丝(3) 平面型二极管平面型二极管 用于集成电路制造工艺中。用于集成电路制造工艺中。PN 结面积可大可小，用结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。(2) 面接触型二极管面接触型二极管 PN结面积大，用结面积大，用于工频大电流整流电路。于工频大电流整流电路。SiO2正 极 引 线负 极 引 线N型 硅P型 硅负 极 引
27、 线正 极 引 线N型 硅P型 硅铝 合 金 小 球底 座半导体二极管的型号半导体二极管的型号国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：2AP9用数字代表同类器件的不同规格。用数字代表同类器件的不同规格。代表器件的类型，代表器件的类型，P为普通管，为普通管，Z为整流管，为整流管，K为开关管。为开关管。代表器件的材料，代表器件的材料，A为为N型型Ge，B为为P型型Ge， C为为N型型Si， D为为P型型Si。2代表二极管，代表二极管，3代表三极管。代表三极管。 一一 、半导体二极管的、半导体二极管的VA特性曲线特性曲线 硅：硅：0.5 V 锗：锗： 0.1
28、V(1) 正向特性正向特性导通压降导通压降反向饱和电流反向饱和电流(2) 反向特性反向特性死区死区电压电压iu0击穿电压击穿电压UBR实验曲线实验曲线uEiVmAuEiVuA锗锗 硅：硅：0.7 V 锗：锗：0.3V二极管的近似分析计算二极管的近似分析计算IR10VE1kIR10VE1k例：例：串联电压源模型串联电压源模型mA3 . 9K1V)7 . 010(I测量值测量值 9.32mA相对误差相对误差00002 . 010032. 99.332. 9理想二极管模型理想二极管模型RI10VE1kmA10K1V10I相对误差相对误差0000710032. 932. 9100.7V（2）如果）如果
29、ui为幅度为幅度4V的交流三角波，波形如图（的交流三角波，波形如图（b）所示，分别采用理想二）所示，分别采用理想二极管模型和理想二极管串联电压源模型分析电路并画出相应的输出电压波形。极管模型和理想二极管串联电压源模型分析电路并画出相应的输出电压波形。+-+UIuREFRiuO解：解：采用理想二极管采用理想二极管模型分析。波形如图所示。模型分析。波形如图所示。0-4V4Vuit2V2Vuot02.7Vuot0-4V4Vuit2.7V 采用理想二极管串联电压源模采用理想二极管串联电压源模型分析，波形如图所示。型分析，波形如图所示。+-+UIuREFRiuO三三. 二极管的主要参数二极管的主要参数
30、(1) 最大整流电流最大整流电流IF二极管长期连续工二极管长期连续工作时，允许通过二作时，允许通过二极管的最大整流极管的最大整流电流的平均值。电流的平均值。(2) 反向击穿电压反向击穿电压UBR 二极管反向电流二极管反向电流急剧增加时对应的反向急剧增加时对应的反向电压值称为反向击穿电压值称为反向击穿电压电压UBR。 (3) 反向电流反向电流I IR R 在室温下，在规定的反向电压下的反向电流值。在室温下，在规定的反向电压下的反向电流值。硅二极管的反向电流一般在纳安硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极级；锗二极管在微安管在微安( A)级。级。当稳压二极管工作在当稳压二极管工作在反向击穿
31、状态下反向击穿状态下,工作工作电流电流IZ在在Izmax和和Izmin之间变化时之间变化时,其两端电其两端电压近似为常数压近似为常数稳定电稳定电压压四、稳压二极管四、稳压二极管 稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊二极管稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊二极管+-DZiuUZIUIzminIzmax正向同二极正向同二极管管反偏电压反偏电压UZ 反向击穿反向击穿UZ限流电阻限流电阻 稳压二极管的主要稳压二极管的主要 参数参数 (1) 稳定电压稳定电压UZ (2) 动态电阻动态电阻rZ 在规定的稳压管反向工作电流在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。下，所对应的反向工作电压。 rZ
32、 = U / I rZ愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡。愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡。 (3) (3) 最小稳定工作最小稳定工作 电流电流IZmin 保证稳压管击穿所对应的电流，若保证稳压管击穿所对应的电流，若IZIZmin则不能稳压。则不能稳压。 (4) (4) 最大稳定工作电流最大稳定工作电流IZmax 超过超过Izmax稳压管会因功耗过大而烧坏。稳压管会因功耗过大而烧坏。iuUZIUIzminIzmax2022-3-22 1.3 半导体三极管 半导体三极管，也叫晶体三极管。由半导体三极管，也叫晶体三极管。由于工作时，多数载流子和少数载流子都于工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，因此
33、，还被称为参与运行，因此，还被称为双极型晶体双极型晶体管管（Bipolar Junction Transistor,简称简称BJT）。）。 BJT是由两个是由两个PN结组成的。结组成的。一一. .BJT的结构的结构NPN型PNP型符号符号:-bce-ebc 三极管的结构特点三极管的结构特点:（1）发射区的掺杂浓度集电区掺杂浓度。）发射区的掺杂浓度集电区掺杂浓度。（2）基区要制造得很薄且浓度很低。）基区要制造得很薄且浓度很低。-NNP发射区集电区基区发射结 集电结ecb发射极集电极基极-PPN发射区集电区基区发射结 集电结ecb发射极集电极基极2022-3-22二二 BJT的内部工作原理的内部工
34、作原理（NPN管管） 三极管在工作时三极管在工作时要加上适当的直流要加上适当的直流偏置电压。偏置电压。若在放大工作状态：若在放大工作状态：发射结正偏：发射结正偏：+UCE UBEUCB集电结反偏：集电结反偏：由由VBB保证保证由由VCC、 VBB保证保证UCB=UCE - UBE 0NNPBBVCCVRbRCebc共发射极接法共发射极接法c区区b区区e区区 （1 1）因为发射结正偏，所以）因为发射结正偏，所以发射区向基区注入电子发射区向基区注入电子 ，形成了形成了扩散电流扩散电流IEN 。同时从基区向发射。同时从基区向发射区也有空穴的扩散运动，形成的区也有空穴的扩散运动，形成的电流为电流为IE
35、P。但其数量小，可忽略但其数量小，可忽略。 所以发射极电流所以发射极电流I E I EN 。 （2）发射区的电子注）发射区的电子注入基区后，变成了少数载入基区后，变成了少数载流子。少部分遇到的空穴流子。少部分遇到的空穴复合掉，形成复合掉，形成IBN。所以。所以基基极电流极电流I B I BN 。大部分到。大部分到达了集电区的边缘。达了集电区的边缘。1BJT内部的载流子传输过程内部的载流子传输过程NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBI（3）因为集电结）因为集电结反偏，收集扩散到反偏，收集扩散到集电区边缘的电子集电区边缘的电子，形成电流，形成电流ICN 。NNPBBVCCVRbRCe
36、bcIENEPIIEBICNICICBOI 另外，集电结区另外，集电结区的少子形成漂移的少子形成漂移电流电流ICBO。2022-3-222电流分配关系电流分配关系三个电极上的电流关系三个电极上的电流关系:IE =IC+IBNNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBICNICICBOI定义：定义：ECNII ECBOECIIII(1)(1)IC与与I E之间的关系之间的关系:所以所以:ECII其值的大小约为其值的大小约为0.90.90.990.99。 (2)IC与与I B之间的关系：之间的关系：NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIECNICICBOI联立以下两式联立以下两式：C
37、BOECIII BCEIII得：得：CBOBCCBOECIIIIII）（ 所以所以：CBOBC111III BCEOBCIIII 得：得： 1令令：CBOCEO11II BI三三. BJT. BJT的特性曲线（的特性曲线（共发射极接法）共发射极接法）(1) (1) 输入特性曲线输入特性曲线 iB=f(uBE) uCE=const+i-uBE+-uBTCE+Ci（1）uCE=0V时，相当于两个时，相当于两个PN结并联。结并联。0.40.2i(V)(uA)BE80400.80.6Bu=0VuCE 1VCEu（3）uCE 1V再增加时，曲线右移很不明显。再增加时，曲线右移很不明显。（2）当）当uCE
38、=1V时，时， 集电结已进入反偏状态，开始收集电子，所以基区复集电结已进入反偏状态，开始收集电子，所以基区复合减少，合减少， 在同一在同一uBE 电压下，电压下，iB 减小。特性曲线将向右稍微移动一些。减小。特性曲线将向右稍微移动一些。死区电压死区电压硅硅 0.5V锗锗 0.1V导通压降导通压降硅硅 0.7V锗锗 0.3V (2)输出特性曲线输出特性曲线 iC=f(uCE) iB=const 现以现以iB=60uA一条加以说明。一条加以说明。 （1）当）当uCE=0 V时，因集电极无收集作用，时，因集电极无收集作用，iC=0。（2） uCE Ic 。 （3） 当当uCE 1V后，收集电子后，收
39、集电子的能力足够强。这时，发射到的能力足够强。这时，发射到基区的电子都被集电极收集，基区的电子都被集电极收集，形成形成iC。所以。所以uCE再增加，再增加，iC基基本保持不变。本保持不变。同理，可作出同理，可作出iB=其他值的曲线。其他值的曲线。 iCCE(V)(mA)=60uAIBu=0BBII=20uABI=40uAB=80uAI=100uAIB 输出特性曲线可以分为三个区域输出特性曲线可以分为三个区域:饱和区饱和区iC受受uCE显著控制的区域，该区域内显著控制的区域，该区域内uCE0.7 V。 此时发射结正偏，集电结也正偏。此时发射结正偏，集电结也正偏。截止区截止区iC接近零的区域，相当
40、接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。的曲线的下方。 此时，发射结反偏，集电结反偏。此时，发射结反偏，集电结反偏。放大区放大区 曲线基本平行等曲线基本平行等 距。距。 此时，发此时，发 射结正偏，集电射结正偏，集电 结反偏。结反偏。 该区中有：该区中有：BCII iCIBIB=0uCE(V)(mA)=20uABI=40uABI=60uABI=80uABI=100uA饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区四四. BJTBJT的主要参数的主要参数1.电流放大系数电流放大系数（2 2）共基极电流放大系数：）共基极电流放大系数： BCII BCii ECII ECii iCE=20uA(mA)B=40
41、uAICu=0(V)=80uAIBBBIBiIBI =100uACBI=60uAi一般取一般取20200之间之间2.31.538A60mA3 . 2BCII40A40)-(60mA)5 . 13 . 2(BCii（1 1）共发射极电流放大系数：）共发射极电流放大系数： 2.极间反向电流极间反向电流 （2）集电极发射极间的穿）集电极发射极间的穿透电流透电流ICEO 基极开路时，集电极到发射极间的电基极开路时，集电极到发射极间的电流流穿透电流穿透电流 。其大小与温度有关。其大小与温度有关。 （1）集电极基极间反向饱和电流）集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开路时，在其集电结上加反向电压，得到
42、反向电流。发射极开路时，在其集电结上加反向电压，得到反向电流。它实际上就是它实际上就是一一个个PNPN结的反向电流。结的反向电流。其大小与温度有关。其大小与温度有关。 锗管：锗管：I CBO为微安数量级，为微安数量级， 硅管：硅管：I CBO为纳安数量级。为纳安数量级。CBOCEO)1 (II+ICBOecbICEO 3.极限参数极限参数 Ic增加时，增加时， 要下降。当要下降。当 值值下降到线性放大区下降到线性放大区 值值的的70时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电流电流ICM。（1）集电极最大允许电流）集电极最大允许电流ICM（2）集电极最大允
43、）集电极最大允许功率损耗许功率损耗PCM 集电极电流通过集电结时集电极电流通过集电结时所产生的功耗，所产生的功耗， PC= ICUCE BICEui(V)IBC=100uAB=80uA=60uA(mA)IIB=0B=40uA=20uABIIPCM 0NNPBBVCCVRbRCebc共发射极接法共发射极接法c区区b区区e区区 （1 1）因为发射结正偏，所以）因为发射结正偏，所以发射区向基区注入电子发射区向基区注入电子 ，形成了形成了扩散电流扩散电流IEN 。同时从基区向发射。同时从基区向发射区也有空穴的扩散运动，形成的区也有空穴的扩散运动，形成的电流为电流为IEP。但其数量小，可忽略但其数量小，
44、可忽略。 所以发射极电流所以发射极电流I E I EN 。 （2）发射区的电子注）发射区的电子注入基区后，变成了少数载入基区后，变成了少数载流子。少部分遇到的空穴流子。少部分遇到的空穴复合掉，形成复合掉，形成IBN。所以。所以基基极电流极电流I B I BN 。大部分到。大部分到达了集电区的边缘。达了集电区的边缘。1BJT内部的载流子传输过程内部的载流子传输过程NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBI（3）因为集电结）因为集电结反偏，收集扩散到反偏，收集扩散到集电区边缘的电子集电区边缘的电子，形成电流，形成电流ICN 。NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBICNICI
45、CBOI 另外，集电结区另外，集电结区的少子形成漂移的少子形成漂移电流电流ICBO。2022-3-222电流分配关系电流分配关系三个电极上的电流关系三个电极上的电流关系:IE =IC+IBNNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBICNICICBOI定义：定义：ECNII ECBOECIIII(1)(1)IC与与I E之间的关系之间的关系:所以所以:ECII其值的大小约为其值的大小约为0.90.90.990.99。 (2)IC与与I B之间的关系：之间的关系：NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIECNICICBOI联立以下两式联立以下两式：CBOECIII BCEIII得：得
46、：CBOBCCBOECIIIIII）（ 所以所以：CBOBC111III BCEOBCIIII 得：得： 1令令：CBOCEO11II BI三三. BJT. BJT的特性曲线（的特性曲线（共发射极接法）共发射极接法）(1) (1) 输入特性曲线输入特性曲线 iB=f(uBE) uCE=const+i-uBE+-uBTCE+Ci（1）uCE=0V时，相当于两个时，相当于两个PN结并联。结并联。0.40.2i(V)(uA)BE80400.80.6Bu=0VuCE 1VCEu（3）uCE 1V再增加时，曲线右移很不明显。再增加时，曲线右移很不明显。（2）当）当uCE=1V时，时， 集电结已进入反偏状
47、态，开始收集电子，所以基区复集电结已进入反偏状态，开始收集电子，所以基区复合减少，合减少， 在同一在同一uBE 电压下，电压下，iB 减小。特性曲线将向右稍微移动一些。减小。特性曲线将向右稍微移动一些。死区电压死区电压硅硅 0.5V锗锗 0.1V导通压降导通压降硅硅 0.7V锗锗 0.3V (2)输出特性曲线输出特性曲线 iC=f(uCE) iB=const 现以现以iB=60uA一条加以说明。一条加以说明。 （1）当）当uCE=0 V时，因集电极无收集作用，时，因集电极无收集作用，iC=0。（2） uCE Ic 。 （3） 当当uCE 1V后，后，收集电子的能力足够强。收集电子的能力足够强。
48、这时，发射到基区的电这时，发射到基区的电子都被集电极收集，形子都被集电极收集，形成成iC。所以。所以uCE再增加，再增加，iC基本保持不变。基本保持不变。同理，可作出同理，可作出iB=其他值的曲线。其他值的曲线。 iCCE(V)(mA)=60uAIBu=0BBII=20uABI=40uAB=80uAI=100uAIB 输出特性曲线可以分为三个区域输出特性曲线可以分为三个区域:饱和区饱和区iC受受uCE显著控制的区域，该区域内显著控制的区域，该区域内uCE0.7 V。 此时发射结正偏，集电结也正偏。此时发射结正偏，集电结也正偏。截止区截止区iC接近零的区域，相当接近零的区域，相当iB=0的曲线的
49、下方。的曲线的下方。 此时，发射结反偏，集电结反偏。此时，发射结反偏，集电结反偏。放大区放大区 曲线基本平行等曲线基本平行等 距。距。 此时，发此时，发 射结正偏，集电射结正偏，集电 结反偏。结反偏。 该区中有：该区中有：BCII iCIBIB=0uCE(V)(mA)=20uABI=40uABI=60uABI=80uABI=100uA饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区四四. BJTBJT的主要参数的主要参数1.电流放大系数电流放大系数（2 2）共基极电流放大系数：）共基极电流放大系数： BCII BCii ECII ECii iCE=20uA(mA)B=40uAICu=0(V)=80uAIB
50、BBIBiIBI =100uACBI=60uAi一般取一般取20200之间之间2.31.538A60mA3 . 2BCII40A40)-(60mA)5 . 13 . 2(BCii（1 1）共发射极电流放大系数：）共发射极电流放大系数： 2.极间反向电流极间反向电流 （2）集电极发射极间的穿）集电极发射极间的穿透电流透电流ICEO 基极开路时，集电极到发射基极开路时，集电极到发射极间的电流极间的电流穿透电流穿透电流 。其大小与温度有关。其大小与温度有关。 （1）集电极基极间反向饱和电流）集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开路时，在其集电结上加反向电压，得到反向电流。发射极开路时，在其集电结
