1、第三章半导体二极管和三极管第三章半导体二极管和三极管3.13.1半导体的基础知识半导体的基础知识3.23.2半导体二极管半导体二极管3.33.3半导体三极管半导体三极管13.13.1半导体的基础知识半导体的基础知识1.1.导体：导体：电阻率电阻率 10 10 109 9 cm cm 物质。如橡胶、物质。如橡胶、塑料等。塑料等。3.3.半导体：半导体：导电性能介于导体和半导体之间的物导电性能介于导体和半导体之间的物质。大多数半导体器件所用的主要材料是硅质。大多数半导体器件所用的主要材料是硅(Si)(Si)和锗和锗(Ge)(Ge)。半导体导电性能是由其原子结构决定的。半导体导电性能是由其原子结构决
2、定的。2硅原子结构硅原子结构图图 3.1.13.1.1硅原子结构硅原子结构(a)(a)硅的原子结构图硅的原子结构图最外层电子称最外层电子称价电子价电子 价电子价电子锗原子也是锗原子也是 4 4 价元素价元素4 4 价元素的原子常常用价元素的原子常常用+4+4 电荷的正离子和周围电荷的正离子和周围 4 4个价电子表示。个价电子表示。+4(b)(b)简化模型简化模型33.1.13.1.1本征半导体本征半导体 +4+4+4+4+4+4+4+4+4完全纯净的、不含其他杂质且具有晶体结构的半导完全纯净的、不含其他杂质且具有晶体结构的半导体称为本征半导体。体称为本征半导体。将硅或锗材将硅或锗材料提纯便形成
3、单料提纯便形成单晶体，它的原子晶体，它的原子结构为共价键结结构为共价键结构。构。价价电电子子共共价价键键图图 3.1.23.1.2单晶体中的共价键结单晶体中的共价键结构构当温度当温度 T T=0=0 K K 时，半时，半导体不导电，如同绝缘体。导体不导电，如同绝缘体。4+4+4+4+4+4+4+4+4+4图图 3.1.33.1.3本征半导体中的本征半导体中的 自由电子和空穴自由电子和空穴自由电子自由电子空穴空穴 若若 T T ，将有少数价，将有少数价电子克服共价键的束缚成电子克服共价键的束缚成为为自由电子自由电子，在原来的共，在原来的共价键中留下一个空位价键中留下一个空位空穴。空穴。T T 自
4、由电子自由电子和和空穴空穴使使本本征半导体具有导电能力，征半导体具有导电能力，但很微弱。但很微弱。空穴可看成带正电的空穴可看成带正电的载流子。载流子。51.1.半导体中两种载流子半导体中两种载流子带负电的带负电的自由电子自由电子带正电的带正电的空穴空穴 2.2.本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现，本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现，称为称为 电子电子 -空穴对。空穴对。3.3.本征半导体中本征半导体中自由电子自由电子和和空穴空穴的浓度的浓度用用 n ni i 和和 p pi i 表示，显然表示，显然 n ni i =p pi i 。4.4.由于物质的运动，自由电子和空穴不断的产生又
5、由于物质的运动，自由电子和空穴不断的产生又不断的复合。不断的复合。在一定的温度下，产生与复合运动会达到在一定的温度下，产生与复合运动会达到平衡，载流子的浓度就一定了。平衡，载流子的浓度就一定了。5.5.载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度的升载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度的升高，基本按指数规律增加。高，基本按指数规律增加。63.1.2 N3.1.2 N型导体和型导体和P P型半导体型半导体杂质半导体有两种杂质半导体有两种N N 型半导体型半导体P P 型半导体型半导体一、一、N N 型半导体型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量的在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 5 价价杂质元素，如杂质元素
6、，如磷、锑、砷等，即构成磷、锑、砷等，即构成 N N 型半导体型半导体(或称电子型半导或称电子型半导体体)。常用的常用的 5 5 价杂质元素有磷、锑、砷等。价杂质元素有磷、锑、砷等。7 本征半导体掺入本征半导体掺入 5 5 价元素后，原来晶体中的某价元素后，原来晶体中的某些硅原子将被杂质原子代替。杂质原子最外层有些硅原子将被杂质原子代替。杂质原子最外层有 5 5 个价电子，其中个价电子，其中 4 4 个与硅构成共价键，多余一个电个与硅构成共价键，多余一个电子只受自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。子只受自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。自由电子浓度远大于空穴的浓度，即自由电子浓度
7、远大于空穴的浓度，即 n n p p。电子称为多数载流子电子称为多数载流子(简称多子简称多子)，空穴称为少数载流空穴称为少数载流子子(简称少子简称少子)。8+4+4+4+4+4+4+4+4+4+5自由电子自由电子施主原子施主原子图图 3.1.4N 型半导体的晶体结构型半导体的晶体结构9二、二、P P 型半导体型半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4在硅或锗的晶体中掺入少量的在硅或锗的晶体中掺入少量的 3 3 价价杂质元素，如杂质元素，如硼、镓、铟等，即构成硼、镓、铟等，即构成 P P 型半导体型半导体。+3空穴浓度多于电子空穴浓度多于电子浓度，即浓度，即 p p n n。空穴空穴为多数载流
8、子为多数载流子，电子为，电子为少数载流子。少数载流子。3 3 价杂质原子称为价杂质原子称为受主原子。受主原子。受主受主原子原子空穴空穴图图 3.1.53.1.5P P 型半导体的晶体结构型半导体的晶体结构10说明：说明：1.1.掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决定少数载流子的浓度。定少数载流子的浓度。3.3.杂质半导体总体上保持电中性。杂质半导体总体上保持电中性。4.4.杂质半导体的表示方法如下图所示。杂质半导体的表示方法如下图所示。2.2.杂质半导体杂质半导体载流子的数目载流子的数目要远远高于本征半导要远远高于本征半导体，因而其导电能力大大改善。
9、体，因而其导电能力大大改善。(a)N(a)N 型半导体型半导体(b)P(b)P 型半导体型半导体图图 3.1.63.1.6杂质半导体的的简化表示法杂质半导体的的简化表示法113.1.3 PN3.1.3 PN结的形成结的形成 在一块半导体单晶上一侧掺杂成为在一块半导体单晶上一侧掺杂成为 P P 型半导体，另型半导体，另一侧掺杂成为一侧掺杂成为 N N 型半导体，两个区域的交界处就形成了型半导体，两个区域的交界处就形成了一个特殊的薄层，一个特殊的薄层，称为称为 PN PN 结结。PNPN结结图图 3.1.73.1.7PN PN 结的形成结的形成12一、一、PN PN 结中载流子的运动结中载流子的运
10、动耗尽层耗尽层空间电荷区空间电荷区PN1.1.扩散运动扩散运动2.2.扩散运动扩散运动形成空间电荷区形成空间电荷区电 子 和 空 穴电 子 和 空 穴浓度差形成浓度差形成多数多数载流子的扩散运载流子的扩散运动。动。PN PN 结，耗结，耗尽层。尽层。图图 3.1.83.1.8PN133.3.空间电荷区产生内电场空间电荷区产生内电场PN空间电荷区空间电荷区内电场内电场UD空间电荷区正负离子之间电位差空间电荷区正负离子之间电位差 U UD D 电位壁垒电位壁垒；内电场内电场；内电场阻止多子的扩散；内电场阻止多子的扩散 阻挡层阻挡层。4.4.漂移运动漂移运动内电场有利内电场有利于少子运动于少子运动漂
11、漂移。移。少 子 的 运少 子 的 运动与多子运动方动与多子运动方向相反向相反 阻挡层阻挡层图图 3.1.93.1.9(b b)145.5.扩散与漂移的动态平衡扩散与漂移的动态平衡扩散运动使空间电荷区增大，扩散电流逐渐减小；扩散运动使空间电荷区增大，扩散电流逐渐减小；随着内电场的增强，漂移运动逐渐增加；随着内电场的增强，漂移运动逐渐增加；当扩散电流与漂移电流相等时，当扩散电流与漂移电流相等时，PN PN 结总的电流结总的电流空间电荷区的宽度约为几微米空间电荷区的宽度约为几微米 几十微米；几十微米；等于零，空间电荷区的宽度达到稳定。即等于零，空间电荷区的宽度达到稳定。即扩散运动与扩散运动与漂移运
12、动达到动态平衡。漂移运动达到动态平衡。电压壁垒电压壁垒 U UD D，硅材料约为，硅材料约为(0.6 0.8)V,(0.6 0.8)V,锗材料约为锗材料约为(0.2 0.3)V(0.2 0.3)V。151.1.外加正向电压外加正向电压又称正向偏置，简称正偏。又称正向偏置，简称正偏。外电场方向外电场方向内电场方向内电场方向空间电荷区空间电荷区VRI空间电荷区变窄，有利空间电荷区变窄，有利于扩散运动，电路中有于扩散运动，电路中有较大的正向电流。较大的正向电流。图图 3.1.103.1.10PN16在在 PN PN 结加上一个很小的正向电压，即可得到较大的结加上一个很小的正向电压，即可得到较大的正向
13、电流，为防止电流过大，可接入电阻正向电流，为防止电流过大，可接入电阻 R R。2.2.外加反向电压外加反向电压(反偏反偏)反向接法时，外电场与内电场的方向一致，增强了内反向接法时，外电场与内电场的方向一致，增强了内电场的作用；电场的作用；外电场使空间电荷区变宽；外电场使空间电荷区变宽；不利于扩散运动，有利于漂移运动，漂移电流大于扩不利于扩散运动，有利于漂移运动，漂移电流大于扩散电流，电路中产生反向电流散电流，电路中产生反向电流 I I ；由于少数载流子浓度很低，反向电流数值非常小。由于少数载流子浓度很低，反向电流数值非常小。17空间电荷区空间电荷区图图 3.1.113.1.11反相偏置的反相偏
14、置的 PN PN 结结反向电流又称反向电流又称反向饱和电流反向饱和电流。对温度十分敏感对温度十分敏感，随随着温度升高，着温度升高，I IS S 将急剧增大将急剧增大。PN外电场方向外电场方向内电场方向内电场方向VRIS18综上所述：综上所述：当当 PN PN 结正向偏置时，回路中将产生一个较大的结正向偏置时，回路中将产生一个较大的正向电流，正向电流，PN PN 结处于结处于 导通状态导通状态；当；当 PN PN 结反向偏置结反向偏置时，回路中反向电流非常小，几乎等于零，时，回路中反向电流非常小，几乎等于零，PN PN 结处结处于于截止状态截止状态。可见，可见，PN PN 结具有结具有单向导电性
15、单向导电性。193.23.2半导体二极管半导体二极管将将 PN PN 结封装在塑料、玻璃或金属外壳里，再从结封装在塑料、玻璃或金属外壳里，再从 P P 区和区和 N N 区分别焊出两根引线作正、负极。区分别焊出两根引线作正、负极。二极管的结构：二极管的结构：(a)(a)外形图外形图半导体二极管又称晶体二极管。半导体二极管又称晶体二极管。(b)(b)符号符号图图 3.2.13.2.1二极管的外形和符号二极管的外形和符号20半导体二极管的类型：半导体二极管的类型：按按 PN PN 结结构分：结结构分：有点接触型和面接触型二极管。有点接触型和面接触型二极管。点接触型管子中不允许通过较大的电流，因结电
16、容点接触型管子中不允许通过较大的电流，因结电容小，可在高频下工作。小，可在高频下工作。面接触型二极管面接触型二极管 PN PN 结的面积大，允许流过的电流结的面积大，允许流过的电流大，但只能在较低频率下工作。大，但只能在较低频率下工作。按用途划分：按用途划分：有整流二极管、检波二极管、稳压二有整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、变容二极管等。极管、开关二极管、发光二极管、变容二极管等。按半导体材料分：按半导体材料分：有硅二极管、锗二极管等。有硅二极管、锗二极管等。21二极管的伏安特性二极管的伏安特性在二极管的两端加上电压，测量流过管子的电流，在二极管的两端加上电压，测量
17、流过管子的电流，I I=f f(U U)之间的关系曲线之间的关系曲线。604020 0.002 0.00400.5 1.02550I/mAU/V正向特性正向特性硅管的伏安特性硅管的伏安特性死区电压死区电压击穿电压击穿电压U(BR)反向特性反向特性 50I/mAU/V0.20.4 25510150.010.02锗管的伏安特性锗管的伏安特性0图图 3.2.23.2.2二极管的伏安特性二极管的伏安特性221.1.正向特性正向特性当正向电压比较小时，正向电流很小，几乎为零。当正向电压比较小时，正向电流很小，几乎为零。相应的电压叫相应的电压叫死区电压死区电压。范。范围称围称死区。死区电压死区。死区电压与
18、材料和温与材料和温度有关，硅管约度有关，硅管约 0.5 V 0.5 V 左右，锗左右，锗管约管约 0.1 V 0.1 V 左右。左右。正向特性正向特性死区死区电压电压60402000.4 0.8I/mAU/V当正向电压超过死区电压后，当正向电压超过死区电压后，随着电压的升高，正向电流迅速随着电压的升高，正向电流迅速增大。增大。232.2.反向特性反向特性 0.02 0.0402550I/mAU/V反向特性反向特性当电压超过零点几伏后，当电压超过零点几伏后，反向电流不随电压增加而增反向电流不随电压增加而增大，即饱和；大，即饱和；二极管加反向电压，反二极管加反向电压，反向电流很小；向电流很小；如果
19、反向电压继续升高，大到一定数值时，反向电如果反向电压继续升高，大到一定数值时，反向电流会突然增大；流会突然增大；反向饱反向饱和电流和电流 这种现象称这种现象称击穿击穿，对应电压叫，对应电压叫反向击穿电压反向击穿电压。击穿并不意味管子损坏，若控制击穿电流，电压降击穿并不意味管子损坏，若控制击穿电流，电压降低后，还可恢复正常。低后，还可恢复正常。击穿击穿电压电压U(BR)241.什么是传统机械按键设计？传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的开关按键来实现功能的一种设计方式。传统机械按键设计要点：1.合理的选择按键的类型，尽量选择平头类的按键，以防按键下陷。2.开关按键和塑胶按键设计间
20、隙建议留0.050.1mm，以防按键死键。3.要考虑成型工艺，合理计算累积公差，以防按键手感不良。传统机械按键结构层图：按键开关键PCBA结论：结论：二极管具有单向导电性。加正向电压时导通，呈现二极管具有单向导电性。加正向电压时导通，呈现很小的正向电阻，如同开关闭合；加反向电压时截止，很小的正向电阻，如同开关闭合；加反向电压时截止，呈现很大的反向电阻，如同开关断开。呈现很大的反向电阻，如同开关断开。从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管的电压与从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管的电压与电流变化不呈线性关系，其内阻不是常数，所以二极管电流变化不呈线性关系，其内阻不是常数，所以二极管属于非线性器件
21、。属于非线性器件。261.2.31.2.3二极管的主要参数二极管的主要参数1.1.最大整流电流最大整流电流 I IF F 二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。2.2.最高反向工作电压最高反向工作电压 U UR R工作时允许加在二极管两端的反向电压值工作时允许加在二极管两端的反向电压值。通常将。通常将击穿电压击穿电压 U UBR BR 的一半定义为的一半定义为 U UR R。3.3.反向电流反向电流 I IR R通常希望通常希望 I IR R 值愈小愈好。值愈小愈好。27 3.2.3 3.2.3稳压管稳压管一种特殊的面接触型半一种特殊的面接
22、触型半导体硅二极管。导体硅二极管。稳压管稳压管工作于反向击穿工作于反向击穿区区。I/mAU/VO+正向正向 +反向反向 U(b)(b)稳压管符号稳压管符号(a)(a)稳压管伏安特性稳压管伏安特性+I图图 3.2.33.2.3稳压管的伏安特性和符号稳压管的伏安特性和符号28 稳压管的参数主要有以下几项：稳压管的参数主要有以下几项：1.1.稳定电压稳定电压 U UZ Z3.3.动态电阻动态电阻 r rZ Z2.2.稳定电流稳定电流 I IZ ZZZZIUr 稳压管工作在反向击穿区时的稳定工作电压。稳压管工作在反向击穿区时的稳定工作电压。正常工作的参考电流。正常工作的参考电流。I I I IZ Z
23、，只要不超过额定功耗即可。，只要不超过额定功耗即可。r rZ Z 愈小愈好。对于愈小愈好。对于同一个稳压管，工作电同一个稳压管，工作电流愈大，流愈大，r rZ Z 值愈小。值愈小。I IZ Z=5 mA =5 mA r rZ Z 16 16 I IZ Z=20 mA =20 mA r rZ Z 3 3 IZ/mA294.4.电压温度系数电压温度系数 U U 稳压管的参数主要有以下几项：稳压管的参数主要有以下几项：稳压管电流不变时，环境温度每变化稳压管电流不变时，环境温度每变化 1 1 引起稳定引起稳定电压变化的百分比。电压变化的百分比。(1)(1)U UZ Z 7 V,7 V,U U 0 0；
24、U UZ Z 4 V 4 V，U U 0 0；(2)(2)U UZ Z 在在 4 7 V 4 7 V 之间，之间，U U 值比较小，性能比较稳定。值比较小，性能比较稳定。2CW172CW17：U UZ Z =9 10.5 V =9 10.5 V，U U =0.090.09%/%/2CW112CW11：U UZ Z =3.2 4.5 V =3.2 4.5 V，U U =-(0.05 -(0.05 0.03)%/0.03)%/(3)2DW7(3)2DW7 系列为温度补偿稳压管，用于电子设备的系列为温度补偿稳压管，用于电子设备的精密稳压源中。精密稳压源中。305.5.额定功耗额定功耗 P PZ Z额
25、定功率决定于稳压管允许的额定功率决定于稳压管允许的温升。温升。P PZ Z=U UZ ZI IZ ZP PZ Z 会转化为热能，使稳压管发热。会转化为热能，使稳压管发热。电工手册中给出电工手册中给出 I IZMZM，I IZMZM=P PZ Z/U UZ Z31VDZR使用稳压管需要注意的几个问题：使用稳压管需要注意的几个问题：图图 3.2.43.2.4稳压管电路稳压管电路UOIO+IZIRUI+1.1.外加外加电源的正极接管子电源的正极接管子的的 N N 区区，电源的，电源的负极接负极接 P P 区区，保证管子工作在反向击穿区；保证管子工作在反向击穿区；RL2.2.稳压管稳压管应应与与负载电
26、阻负载电阻 R RL L 并联并联；3.3.必须限制流过稳压管的电必须限制流过稳压管的电流流 I IZ Z，不能超过规定值，不能超过规定值，以免因，以免因过热而烧毁管子。过热而烧毁管子。323.33.3半导体三极管半导体三极管又称半导体三极管、晶体管，或简称为三极管。又称半导体三极管、晶体管，或简称为三极管。(Bipolar Junction Transistor)(Bipolar Junction Transistor)三极管的外形如下图所示。三极管的外形如下图所示。三极管有两种类型：三极管有两种类型：NPN NPN 和和 PNP PNP 型。型。主要以主要以 NPN NPN 型为例进行讨论
27、。型为例进行讨论。图图 3.3.13.3.1三极管的外形三极管的外形333.3.13.3.1三极管的结构三极管的结构常用的三极管的结构有硅平面管和锗合金管两种类常用的三极管的结构有硅平面管和锗合金管两种类型。型。图图3.3.23.3.2三极管的结构三极管的结构(a)(a)平面型平面型(NPN)(NPN)(b)(b)合金型合金型(PNP)(PNP)NecNPb二氧化硅二氧化硅becPNPe e 发射极，发射极，b b 基 极，基 极，c c 集电极。集电极。34平面型平面型(NPN)(NPN)三极管制作工艺三极管制作工艺NcSiO2b硼杂质扩散硼杂质扩散e磷杂质扩散磷杂质扩散磷杂质扩散磷杂质扩散
28、磷杂质扩散磷杂质扩散硼杂质扩散硼杂质扩散硼杂质扩散硼杂质扩散PN在在 N N 型硅片型硅片(集电区集电区)氧化膜上刻一个窗口，将氧化膜上刻一个窗口，将硼杂质进行扩散形成硼杂质进行扩散形成 P P 型型(基区基区)，再在，再在 P P 型区上刻型区上刻窗口，将磷杂质进行扩散窗口，将磷杂质进行扩散形成形成N N型的发射区。引出型的发射区。引出三个电极即可。三个电极即可。合金型三极管制作工艺：合金型三极管制作工艺：在在 N N 型锗片型锗片(基区基区)两边各置两边各置一个铟球，加温铟被熔化并与一个铟球，加温铟被熔化并与 N N 型锗接触，冷却后形成两型锗接触，冷却后形成两个个 P P 型区，集电区接
29、触面大，发射区掺杂浓度高。型区，集电区接触面大，发射区掺杂浓度高。35图图 3.3.33.3.3三极管结构示意图和符号三极管结构示意图和符号(a)NPN(a)NPN 型型ecb符号符号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集电极集电极 c c基极基极 b b发射极发射极 e eNNP36三极管内部结构要求：三极管内部结构要求：NNPebcN N NP P P1.1.发射区高掺杂。发射区高掺杂。2.2.基区做得很薄基区做得很薄。通常只有。通常只有几微米到几十微米，而且几微米到几十微米，而且掺杂较掺杂较少少。三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使：外加电源的
30、极性应使发射发射结处于正向偏置结处于正向偏置状态，而状态，而集电结处于反向偏置集电结处于反向偏置状态。状态。3.3.集电结面积大。集电结面积大。3.3.23.3.2三极管放大条件和放大原三极管放大条件和放大原理理37becRcRb三极管中载流子运动过程三极管中载流子运动过程I EIB1.1.发射发射发射区的发射区的电子越过发射结扩散到电子越过发射结扩散到基区，基区的空穴扩散基区，基区的空穴扩散到发射区到发射区形成发射极形成发射极电流电流 I IE E (基区多子数目较基区多子数目较少，空穴电流可忽略少，空穴电流可忽略)。2.2.复合和扩散复合和扩散电子电子到达基区，少数与空穴复到达基区，少数与
31、空穴复合形成基极电流合形成基极电流 I Ibnbn，复合复合掉的空穴由掉的空穴由 V VBBBB 补充补充。多数电子在基区继续扩多数电子在基区继续扩散，到达集电结的一侧。散，到达集电结的一侧。图图 3.3.43.3.4三极管中载流子的运动三极管中载流子的运动38becI EI BRcRb三极管中载流子运动过程三极管中载流子运动过程3.3.收集收集集电结反偏，集电结反偏，有利于收集基区扩散过来有利于收集基区扩散过来的电子而形成集电极电流的电子而形成集电极电流 I Icncn。其能量来自外接电源其能量来自外接电源 V VCCCC 。I C另外，集电区和基区另外，集电区和基区的少子在外电场的作用下的
32、少子在外电场的作用下将进行漂移运动而形成将进行漂移运动而形成反反向向饱和电流饱和电流，用用I ICBOCBO表示表示。ICBO图图 3.3.53.3.5三极管中载流子的运动三极管中载流子的运动39三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系BCEIII BC II BE)1(II 1.1.任何一列电流关系符合任何一列电流关系符合 I IE E=I IC C+I IB B，I IB B I IC C 0 0 时的输入特性曲线时的输入特性曲线当当 U UCE CE 0 0 时，这个电压有利于将发射区扩散到基区的时，这个电压有利于将发射区扩散到基区的电子收集到集电极。电子收集到集电极。U UCECE U
33、 UBEBE，三极管处于放大状态。，三极管处于放大状态。*特性右移特性右移(因集电因集电结开始吸引电子结开始吸引电子)V2CE UV/BEUO0CE UIB/AIBUCEICVCCRbVBBcebRCV V A mAUBE*U UCECE 1 V 1 V，特性，特性曲线重合。曲线重合。图图 3.3.73.3.7三极管共射特性曲线测试电路三极管共射特性曲线测试电路图图 3.3.83.3.8三极管的输入特性三极管的输入特性43二、输出特性二、输出特性图图 3.3.93.3.9NPN NPN 三极管的输出特性曲三极管的输出特性曲线线IC/mAUCE /V100 A80A60 A40 A20 AIB=
34、0O 5 10 154321划分三个区：截止区、划分三个区：截止区、放大区和饱和区。放大区和饱和区。截止区截止区放放大大区区饱饱和和区区放放大大区区1.1.截止区截止区I IB B 0 0 的的区域。区域。两个结都处于反向偏两个结都处于反向偏置。置。I IB B=0=0 时，时，I IC C=I ICEOCEO。硅管约等于硅管约等于 1 1 A A，锗管，锗管约为几十约为几十 几百微安。几百微安。常数常数 B)(CECIUfI截止区截止区截止区截止区442.2.放大区：放大区：条件：条件：发射结正偏发射结正偏集电结反偏集电结反偏特点特点：各条输出特性曲各条输出特性曲线比较平坦，近似为水平线，线
35、比较平坦，近似为水平线，且等间隔。且等间隔。IC/mAUCE /V100 A80A60 A40 A20 AIB=0O 5 10 154321放放大大区区集电极电流和基极电流集电极电流和基极电流体现放大作用，即体现放大作用，即BC II 放放大大区区放放大大区区对对 NPN NPN 管管 U UBEBE 0 0，U UBC BC 0 0 0 U UBCBC 0 0。特点特点：I IC C 基本上不随基本上不随 I IB B 而变化，在饱和区三极管失而变化，在饱和区三极管失去放大作用。去放大作用。I I C C I IB B。当当 U UCE CE=U UBEBE，即，即 U UCB CB=0=0
36、 时，称时，称临界饱和临界饱和，U UCECE U UBEBE时称为时称为过饱和过饱和。饱和管压降饱和管压降 U UCES CES 0.4 V 0.4 V(硅管硅管)，U UCESCES 0.2 V0.2 V(锗管锗管)饱饱和和区区饱饱和和区区饱饱和和区区461.1.共射电流放大系数共射电流放大系数 BCII 2.共射直流电流放大系数共射直流电流放大系数 忽略穿透电流忽略穿透电流 I ICEO CEO 时，时，BCII 3.3.共基电流放大系数共基电流放大系数 ECII 4.共基直流电流放大系数共基直流电流放大系数 忽略反向饱和电流忽略反向饱和电流 I ICBO CBO 时，时，ECII 和和
37、 这两个参数不是独立的，而是互相联系，关系为：这两个参数不是独立的，而是互相联系，关系为：1 1或或3.3.43.3.4三极管的主要参数三极管的主要参数一、电流放大系数一、电流放大系数47二、反向饱和电流二、反向饱和电流1.1.集电极和基极之间的反向饱和电流集电极和基极之间的反向饱和电流 I ICBOCBO2.2.集电极和发射极之间的反向饱和电流集电极和发射极之间的反向饱和电流 I ICEOCEO(a)(a)I ICBOCBO测量电测量电路路(b)(b)I ICEOCEO测量电测量电路路ICBOceb AICEO Aceb 小功率锗管小功率锗管 I ICBO CBO 约为几微约为几微安；硅管的
38、安；硅管的 I ICBO CBO 小，有的为纳小，有的为纳安数量级。安数量级。当当 b b 开路时，开路时，c c 和和 e e 之间的电流。之间的电流。CBOCEO)1(II 值愈大，则该管的值愈大，则该管的 ICEO 也愈大。也愈大。图图 1.3.111.3.11反向饱和电流的测量电路反向饱和电流的测量电路48三、三、极限参数极限参数1.1.集电极最大允许电流集电极最大允许电流 I ICMCM 当当 I IC C 过大时，三极管的过大时，三极管的 值要减小。在值要减小。在 I IC C=I ICMCM 时，时，值下降到额定值的三分之二。值下降到额定值的三分之二。2.2.集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率 P PCMCM过过损损耗耗区区安安全全 工工 作作 区区 将将 I IC C 与与 U UCE CE 乘积等于规乘积等于规定的定的 P PCM CM 值各点连接起来，值各点连接起来，可得一条双曲线。可得一条双曲线。I IC CU UCECE P PCM CM 为过损耗区为过损耗区ICUCEOPCM=ICUCE安安全全 工工 作作 区区安安全全 工工 作作 区区过过损损耗耗区区过过损损耗耗区区图图 3.3.113.3.11三极管的安全工作三极管的安全工作区区49
