1、14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性1、导体：导电能力强的材料。、导体：导电能力强的材料。金、银、铜、铝等金、银、铜、铝等2、绝缘体：导电能力弱的材料、绝缘体：导电能力弱的材料塑料、橡胶、木头等塑料、橡胶、木头等3、半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的材料、半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的材料硅、锗等硅、锗等锗锗14 2 8 432 2 8 18 4SiGe共价健共价健 Si Si Si Si价电子价电子 Si Si Si Si价电子价电子这一现象称为本征激发。这一现象称为本征激发。空穴空穴自由电子自由电子 Si Si Si Si Si Si Si Sip+多多余余电电子子磷原子
2、磷原子在常温下即可在常温下即可变为自由电子变为自由电子失去一个失去一个电子变为电子变为正离子正离子 Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴多子的扩散运动多子的扩散运动内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差 扩散的结果使空间扩散的结果使空间电荷区变宽。电荷区变宽。空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结结+形成空间电荷区形成空间电荷区PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场IF内电场内电场PN+内电场被加内电场被加强，少子的漂强，少子的漂移加强，由于移加强，由于少子数量很少，少子数量很少，形成很小的反形成很小的反向电流。向电流。IR+金属触丝金属触丝阳极引线阳
3、极引线N型锗片型锗片阴极引线阴极引线外壳外壳铝合金小球铝合金小球N型硅型硅阳极引线阳极引线PN结结金锑合金金锑合金底座底座阴极引线阴极引线阴极引线阴极引线阳极引线阳极引线二氧化硅保护层二氧化硅保护层P型硅型硅N型硅型硅阴极阴极阳极阳极D半导体二极管的符号半导体二极管的符号 反向击穿反向击穿电压电压U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+定性分析：定性分析：判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态导通导通截止截止 若二极管是理想的，若二极管是理想的，例例1：D6V12V3k BAUAB+ab若若VaVb时，时，D导通，导通，UAB=6V若若VaVb，D2导通，导通，Vb=0V，Vc E1晶体管
4、的结构晶体管的结构(a)平面型；平面型；(b)合金型合金型BEP型硅型硅N型硅型硅二氧化硅保护膜二氧化硅保护膜铟球铟球N型锗型锗N型硅型硅CBECPP铟球铟球(a)(b)NNPNNCEBPCETBIBIEICBECPPNETCBIBIEICEBCPPNEBCEEBRBRCEEBRBRC晶体管电流放大的实验电路晶体管电流放大的实验电路 mA AVVmAICECIBIERB+UBE+UCE EBCEB3DG100符合基尔霍夫定律符合基尔霍夫定律 CT E B +UBE ICIEIB+UCE(a)NPN 型晶体管；型晶体管；+UBE IBIEIC CT EB+UCE 电流方向和发射结与集电结的极性电
5、流方向和发射结与集电结的极性(b)PNP 型晶体管型晶体管BECNNPEBRBECIEIBEICEICBOBCCBOBCBOCBECEIIIIIIII CEOBCBOBCBOCBOBCBOBECBOCEC)(1)(IIIIIIIIIIII BC CEO III ，有有忽忽略略ICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBO 即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析放大电路的依据。分析放大电路的依据。重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线重点讨论
6、应用最广泛的共发射极接法的特性曲线共发射极电路共发射极电路输入回路输入回路输出回路输出回路mA AVVICECIBRB+UBE+UCE EBCEB3DG100常常数数 CE)(BEBUUfI3DG100晶体管的晶体管的输入特性曲线输入特性曲线O0.40.8IB/AUBE/VUCE1V60402080EEBRBRC常常数数 B)(CECIUfI 共发射极电路共发射极电路ICEC=UCCIBRB+UBE +UCE EBCEB2UCE/VIC/mAO 3 6 9 12431100 A80A 40 A 20 A IB=03DG100晶体管的输出特性曲线晶体管的输出特性曲线 在不同的在不同的 IB下，可
7、得出不同的曲线，所以晶体管下，可得出不同的曲线，所以晶体管的的输出特性曲线输出特性曲线是一组曲线。是一组曲线。A 晶体管有三种工作状态，因而晶体管有三种工作状态，因而输出特性曲线输出特性曲线分为分为三个工作区三个工作区IC/mAUCE/V100 A 80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB=0对对 N P N 型 硅 管，当型 硅 管，当UBE0.5V时时,即已开始即已开始截止截止,为使晶体管可靠为使晶体管可靠截止截止,常使常使UBE 0。截止时：截止时：发射结反向偏置发射结反向偏置 集电结反向偏置集电结反向偏置 IC 0,UCE UCC。IB=0 的
8、曲线以下的区域称为截止区。的曲线以下的区域称为截止区。IB=0 时时,IC=ICEO(很小很小)。(ICEO常常数数 B)(CECIUfIIC/mAUCE/V100 A 80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB=0 IC UCC/RC。当当 UCE 0)，晶体管工作于饱和状态。晶体管工作于饱和状态。3DG100晶体管的输出特性曲线晶体管的输出特性曲线IC/mAUCE/V100 A80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB=0对对 NPN 型管型管而言而言,应使应使 UBE 0,UCE UBE。当晶体管饱和时，当晶
9、体管饱和时，UCE 0，发射极与集电极之间如，发射极与集电极之间如同一个开关的接通，其间电阻很小，相当于同一个开关的接通，其间电阻很小，相当于开关闭合开关闭合。当晶体管截止时，当晶体管截止时，IC 0，发射极与集电极之间如，发射极与集电极之间如同一个开关的断开，其间电阻很大，相当于同一个开关的断开，其间电阻很大，相当于开关断开开关断开。晶体管除了有放大作用外，还有开关作用。晶体管除了有放大作用外，还有开关作用。晶体管三种工作状态的电压和电流晶体管三种工作状态的电压和电流(a)放大放大+UBE 0 ICIB+UCE UBC 0+(b)截止截止IC 0 IB=0+UCE UCC UBC 0 IB+
10、UCE 0 UBC 0+CCCCRUI 0 0 0.5 0.1 0.6 0.7 0.2 0.3 0.3 0.1 0.7 0.3硅管硅管(NPN)锗管锗管(NPN)可靠截止可靠截止开始截止开始截止 UBE/V UBE/VUCE/V UBE/V 截截 止止 放大放大 饱和饱和 工工 作作 状状 态态 管管 型型晶体管结电压的典型值晶体管结电压的典型值14.5.4 主要参数主要参数 表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。体管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。BCII_ BCII 53704051BC.II 400400605132BC .II ICBO A+EC AICEOIB=0+CEOCBO0CBOCBOB0CBOBE0CBOCE0C)(1)()()(IIIIIIIIIIBBBBIIII 安全工作区安全工作区U(BR)CEOICMICUCEO
