第六章 晶体管及其应用电路
自然界中的物质按导电能力强弱的不同，可分为导体、绝缘 体和半导体3大类。
半导体定义及分类 半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。常用的半导体材料 有锗（Ge）、硅（Si）和砷（As）等。完全纯净的、不含杂质的半导体叫 做本征半导体。如果在本征半导体中掺入其他元素，则称为杂质半导体。
(2) 二极管的主要参数
1、最大整流电流IF 表示允许通过二极管的最大的正向平均电流，超过此电流，将因管子超
过限度而烧坏PN结。 一般点接触型二极管的最大整流电流在几十毫安以下，面结合型二极管
的最大整流电流可达数百安培以上，有的甚至可达几千安培以上。 2、最大反向电压URM
最大反向电压是指保证二极管不被击穿而给出的最高反向工作电压，通 常是反向击穿电压的一半或三分之一 。 3、最大反向电流IRM
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（2）稳压二极管的主要参数
① 稳定电压UZ 稳定电压UZ就是稳压二极管在正常工作时管子两端的电压。
② 稳定电流IZ 稳压管正常使用起码的工作电流 。
③ 最大允许耗散功率PM 稳压管所允许的最大功耗，超过此值，管子将会过热击穿损坏。
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2. 发光二极管
最大反向电流是指二极管加最大反向电压时的反向电流值。
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6.1.2 特殊二极管
1. 稳压二极管 （1）稳压二极管及其伏安特性
给稳压二极管加反向电 压，使它工作在电击穿区域， 反向电流虽然在很大范围内 变化。但稳压二极管两端的 电压变化很小，利用这一性 质稳压二极管在电路中可以 实现稳压作用 。
流iL等于零，负载电压uL等于零。
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① 电压的平均值为： 电压的平均值是指一个周期内脉动电压的平均值，即：
U L

1 2
0
2U 2 sin td(t)
2 U2

0.45U 2
② 电流的平均值
ID

IL

0.45 U 2 RL
③ 最高反向电压
U RM U 2M 2U 2
点接触型二极管结构如图（a）所示。其特点是PN结的面积小、 允许通过的电流小，但结电容小，因此，一般用作高频信号的检波和 小电流的整流，也可用作脉冲电路的开关管。
面接触型二极管结构如图（b）所示。其特点是PN结的面积大、 能承受较大的电流，但结电容大，主要用于低频电路和大功率的整流 电路。
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P
N
P 空间电荷区 N
空穴
自由电子
空穴 内电场方向
自由电子
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6.1 二极管及其应用 二极管工作原理
6.1.1 二极管的单向导电性
在PN结两端分别引出一个电极，外加管壳即构成晶体二极管， 又称为半导体二极管。 1．半导体二极管的结构
按照内部结构的不同，半导体二极管可分为点接触型二极管和面 接触型二极管两类。
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(2) 单相桥式整流电路
+
Tr + a
VD4
u1
u2
-
-
VD3
b
VD1 VD2
+ uL RL _
u2
π
2π
uL
3π
4π wt
(a)
π
2π
3π
4π wt
(b)
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当u2为正半周时，由于u2＞0，u2的瞬时极性为a 正b负，VD1、VD3导通，VD2、VD4截止，电路形成回
半导体二极管的结构类型 二极管的电路符号
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2 ．二极管的伏安特性
下图为伏安特性测试电路
VD1 mA
V Rp
E
R
VD1 mA
V Rp
E
R
(a) 二极管正向导通
(b) 二极管反向截止
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(1) 二极管正向、反向偏置特性
二极管伏安特性
锗二极管的伏安特性
第六章 晶体管及其应用电路
第六章 晶体管及其应用电路
本征半导体有两种导电的粒子，一种是带负电荷的自由电子 ，另一种是相当于带正电荷的粒子—空穴。自由电子和空穴在外 电场的作用下都会定向移动而形成电流，所以人们把它们统称为 载流子。在本征半导体中，每产生一个自由电子，必然会有一个 空穴出现，自由电子和空穴成对出现，这种物理现象称为本征激 发。由于常温下本征激发产生的自由电子和空穴的数目很少，所 以本征半导体的导电性能比较差。但当温度升高或光照增强时， 本征半导体内的自由电子运动加剧，载流子数目增多，导电性能 提高，这就是半导体的热敏特性和光敏特性。在本征半导体中掺 入微量元素后，导电性能会大幅提高，这就是半导体的掺杂特性 。在本征半导体中掺入不同的微量元素，就会得到导电性质不同 的半导体材料。根据半导体掺杂特性的不同，可制成两大类型的 杂质半导体，即P型半导体和N型半导体。
PN结具单向导电特性。
PN I
PN
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PN结形成 P型和N型半导体结合面两侧同类型的载流子存在浓度差 ，
N型区的多子自由电子向P型区扩散，并与P型区的空穴复合如 图 ，这样N型区由于失去电子而出现带正电的杂质层，P型区 由于得到电子而出现带负电的杂质层，因此在交界面两侧形成 一个带异性电荷的薄层，称为空间电荷区，即PN结。
VD
+
u1
u2
UL
_
iL
-
b-
u2
π 2π uL
3π 4π wt (a)
π 2π 3π 4π wt (b)
当u2为正半周时，由于u2＞0， u2的瞬时极性为a正b负，二极管
VD承受正向电压而导通，iL= id ，
uL=u2 。
当u2为负半周时，由于u2＞0，u2的 瞬时极性为a负b正，二极管VD承受 反向电压而截止，负载上流过的电
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si
si
si
多余的
电子
si
P
si
磷+5
si
si
si
N型半导体 在本征半导体硅（或锗）中掺入 少量的五价元素，例如磷（P）
si
si
si
少一个 电子
形成 空穴
si
B
si
硼+3
si
si
si
P型半导体 在本征半导体中掺入管及其应用电路
PN结是构成半导体二极管、三极管、场效应管、可控硅和半 导体集成电路等多种半导体器件的基础。
发光二极管简称为LED管，是由镓（Ga）、砷（As）、磷（P） 等化合物制成的，用这些材料制成的PN结，加上正偏电压，将电能 转化成光能而发光，
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6.1.3 整流、滤波及稳压二极管稳压电路
1. 常用整流电路
(1) 单相半波整流电路
u2 2U 2 sin wt
+ Tr a +