半导体器件的基础知识概要
三极管在构成放大器时,有三种基本连接方式:
(1)共发射极电路 (CE):把三极管的发射 极作为公共端子。
1.2 半导体三极管
(2)共基极电路(CB):把三极管的基极作为公共端子。
(3)共集电极电路(CC):把三极管的集电极作为公共端子。
1.2 半导体三极管
1.2.2 三极管的电流放大作用
1.三极管各电极上的电流分配 三极管电流分配实验电路如图所示。
1.2 半导体三极管
实验数据
表1-1 三极管三个电极上的电流分配
结论:IE = IB + IC 三极管的电流分 配规律:发射极电流 等于基极电流和极电 极电流之和。
1.2 半导体三极管
导通电压:
Von
=
0.6 0.2
V V
~ ~
0.7 0.3
V V
(Si) (Ge)
结论:正偏时电阻小,具有非线性。
1.1 半导体二极管
(2)反向特性(二极管负极电压大于正极电压) ① 反向饱和电流:当加反向电压时,二极管反向电流很 小,而且在很大范围内不随反向电压的变化而变化,故称为 反向饱和电流。
结电容:PN 结存在着电容,该电容为 PN 结的结电容。
1.1 半导体二极管
1.1.3 半导体二极管
1.半导体二极管的结构和符号 利用 PN 结的单向导电性,可以用来制造一种半导体器 件 —— 半导体二极管。 电路符号如图所示。
箭头表示正向导通电流的方向。
1.1 半导体二极管
由于管芯结构不同,二极管又分为点接触型(如图 a)、 面接触型(如图 b)和平面型(如图 c)。
点 接 触 型 : PN 结接触面小,适宜在 小电流状态下使用。
面接触型、平面型:PN 结接触面大,截流量大,适合 于大电流场合中使用。
1.1 半导体二极管
2.二极管的特性
伏安特性:二极 管的导电性能由加在 二极管两端的电压和 流过二极管的电流来 决定,这两者之间的 关系称为二极管的伏 安特性。硅二极管的 伏安特性曲线如图所 示。
② 反向击穿:若反向电压不断增大到一定数值时,反向 电流就会突然增大,这种现象称为反向击穿。
普通二极管不允许出现此种状态。 结论:反偏电阻大,存在电击穿现象。 二极管属于非线性器件
1.1 半导体二极管
3.半导体二极管的主要参数 (1)最大整流电流 IF: 二极管长时间工作时允许通过的最大直流电流。 使用时应注意流过二极管的正向最大电流不能大于这个 数值,否则可能损坏二极管。 (2)最高反向工作电压 VRM 二极管正常使用时允许加的最高反向电压。 使用中如果超过此值,二极管将有被击穿的危险。
结论:PN 结加正向电压时导通,加反向电压时截止,这种 特性称为 PN 结的单向导电性。
1.1 半导体二极管
反向击穿:PN 结两端外加的反向电压增加到一定值时, 反向电流急剧增大,称为 PN 结的反向击穿。
如果反向电流未超过允许值,反向电压撤除后,PN 结 仍能恢复单向导电性。
热击穿:若反向电流增大并超过允许值,会使 PN 结烧 坏,称为热击穿。
PN 结:经过特殊的工艺加工,将 P 型半导体和 N 型 半导体紧密地结合在一起,则在两种半导体的交界面就会出 现一个特殊的接触面,称为 PN 结。
PN 结具有单向导电特性。
1.1 半导体二极管
(1)正向导通:电源正极接 P 型半导体,负极接 N 型半导 体,电流大。
(2)反向截止:电源正极接 N 型半导体,负极接 P 型半导 体,电流小。
半导体器件的基础知识概要
1.1 半导体二极管
1.1.1 什么是半导体
1.半导体:导电能力介于导体和绝缘体之间,且随着掺 入杂质、输体。
2 .载流子:半导体中,携带电荷参与导电的粒子。
自由电子:带负电荷
均可运载电荷——载流子
空穴:带与自由电子等量的正电荷
特性:在外电场作用下,载流子都可以做定向移动,形 成电流。
1.1 半导体二极管
3.N 型半导体:主要靠电子导电的半导体。 即:电子是多数载流子,空穴是少数载流子。 4.P 型半导体:主要靠空穴导电的半导体。 即:电子是多数载流子,空穴是少数载流子。
1.1.2 PN 结
1.2 半导体三极管
1.2.1 半导体三极管的基本结构与分类
1.结构及符号 PNP 型及 NPN 型三极管的内部结构及符号如图所示。
三区:发射区、基 区、集电区。
三极:发射极 E、 基极 B、集电极 C。
两结:发射结、集 电结。
实际上发射极箭头 方向就是发射结正向电 流方向。
1.2 半导体三极管
2.分类 (1)按半导体基片材料不同:NPN 型和 PNP 型。 (2)按功率分:小功率管和大功率管。 (3)按工作频率分:低频管和高频管。 (4)按管芯所用半导体材料分:锗管和硅管。 (5)按结构工艺分:合金管和平面管。 (6)按用途分:放大管和开关管。
1.2 半导体三极管
3.外形及封装形式 三极管常采用金属、玻璃或塑料封装。常用的外形及封 装形式如图所示。
2.三极管的电流放大作用
由表 1-1 的数据可看出,
当基极电流 IB 由 0.03 mA 变到 0.04 mA 时,集电极电
流 IC 由 1.74 mA 变到 2.23 mA 。上面两个变化量之比
为
I
C
=0.59mA=59
IB 0.01mA
1.2 半导体三极管
由此可见,基极电流的微小变化控制了集电极电流较大 的变化,这就是三极管的电流放大原理。
注意: (1)三极管的电流放大作用,实质上是用较小的基极电 流信号控制集电极的大电流信号,是“以小控大”的作用。
(2)三极管的放大作用,需要一定的外部条件。
结论:要使三极管起放大作用,必须保证发射结加正向 偏置电压,集电结加反向偏置电压。
1.2 半导体三极管
1.2.3 三极管的基本连接方式
利用三极管的电流放 大作用,可以用来构成放 大器,其方框图如图所示。
特性曲线
1.1 半导体二极管
(1)正向特性(二极管正极电压大于负极电压)
① 死区:当正向电压较小时,正向电流极小,二极管呈 现很大的电阻,如 OA 段,通常把这个范围称为死区。
死区电压:
VT
=
0.5 0.2
V V
(Si) (Ge)
② 正向导通:当外加电压大于死区电压后,电流随电压 增大而急剧增大,二极管导通。