【文章內(nèi)容簡介】 工作時的參考電流 。 （ 3） 額定功耗 PZM： 穩(wěn)壓管允許的最大穩(wěn)定電流 IZM（ 或記作 IZmax） 和穩(wěn)定電壓 UZ的乘積 。 穩(wěn)壓管的功耗超過此值 ， 會因結(jié)溫過高而燒毀 。 （ 4） 動態(tài)電阻 rz： 穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓區(qū)時 ， 其端電壓變化量與端電流變化量之比 ， 即 rz=ΔUZ/ΔIDZ。 rz越小 ， 穩(wěn)壓性能越好 。 對于同一個穩(wěn)壓管 ， 工作電流越大 ， rz越小 。 第一章半導體器件 （ 5） 溫度系數(shù) α： 溫度每變化 1℃ 所引起的穩(wěn)定電壓的變化量 ，即 α=ΔUZ/ΔT。 通常穩(wěn)定電壓低于 4V的穩(wěn)壓管具有負溫度系數(shù) （ 屬于齊納擊穿 ） ， 即溫度升高時 ， 穩(wěn)定電壓值下降； 穩(wěn)定電壓大于 7V的穩(wěn)壓管具有正溫度系數(shù) （ 屬于雪崩擊穿 ） ， 即溫度升高時 ， 穩(wěn)定電壓值上升； 穩(wěn)定電壓在 4 ~7V之間的穩(wěn)壓管 ， 溫度系數(shù)較小 ， 說明管子的穩(wěn)定電壓受溫度的影響小 ， 性能比較穩(wěn)定 。 第一章半導體器件 在使用穩(wěn)壓管組成穩(wěn)壓電路時 ， 應使外加電源的 正極接管子的 N區(qū) ， 負極接管子的 P區(qū) ， 保證穩(wěn)壓管工作在 反向擊穿區(qū) 。 由圖可見 ， 穩(wěn)壓管并聯(lián)在負載 RL的兩端 ， 以使負載兩端電壓在 Ui和 RL變化時保持穩(wěn)定 。 此外 ， 為了保證穩(wěn)壓管正常工作時的反向電流在 IZmin~IZmax之間 ， 在電路中串聯(lián)一個 限流電阻 R， 只有當 R取值合適時 ， 穩(wěn)壓管才能安全地工作在穩(wěn)壓狀態(tài) 。 圖 120 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路 RLID ZVD ZR＋－Ui＋Uo－IL第一章半導體器件 RL IZR+UiUoIL IR例 3：一穩(wěn)壓電路如圖所示，其中的直流輸入電壓 Ui是由汽車上的鉛酸電池供電，電壓在 12～ 。負載為移動式播放器，當他的音量最大時，需供給的功率為 。 穩(wěn)壓管主要參數(shù)：穩(wěn)定電壓 Uz=9V，穩(wěn)定電流的范圍 Iz= 5mA~56mA，額定功率為 1W。限流電阻 R的值為 51Ω。 試分析此穩(wěn)壓電路能否正常工作。 第一章半導體器件 解：負載所消耗的功率 =ULIL (1) 負載電流最大值 ILM=PLM/UL= (2) 檢驗穩(wěn)壓管的額定功率： 當空載時 (IL=0)時，穩(wěn)壓管的最大功率為： PZ=IRUZ=((UIMUZ)/R)UZ=(()/51) 9= 此功率未超過穩(wěn)壓管的額定功率。 (3) 檢驗限流電阻 R的功率定額： 當 UI=UIM且為滿負載的情況下， R上所消耗的功率為： PR=URIR=(UIMUZ) (UIMUZ)/R=() ()/51= 為了安全和可靠起見，限流電阻 R以選用 1W的電阻為宜。 第一章半導體器件 又稱晶體管，英文名稱： Transister。 半導體三極管有兩大類型， ? 一是雙極型半導體三極管 (BJT)， Bipolar Junction Transistor ? 二是場效應半導體三極管 (FET)。 Field Effect Transistor 雙極型半導體三極管是由兩種載流子 參與導電的半導體器件，它由兩個 PN 結(jié)組合而成，是一種 CCCS器件 。 場效應型半導體三極管僅由一種載 流子參與導電，是一種 VCCS器件 。 第一章半導體器件 雙極型半導體三極管的結(jié)構(gòu) bNP型PNP型NPNe ebccP NN PNPN型 PNP型 這是基極 b 這是發(fā)射極 e 這是集電極 c 這是發(fā)射結(jié) Je 這是集電結(jié) Jc ce ecbb型NP N 型PN P三極管符號短粗線：基極。 發(fā)射極箭頭方向：發(fā)射極電流的實際方向。 第一章半導體器件 發(fā)射區(qū)的摻雜濃度大 ， 集電區(qū)摻雜濃度低，且集電結(jié)面積大 。 基區(qū)要制造得很薄 ，其厚度一般在幾個微米至幾十個微米。 從外表上看兩個 N區(qū)， (或兩個 P區(qū) )是對稱的，但發(fā)射極和 集電極不能互換。因為實際上： 第一章半導體器件 1． 三極管的 PN結(jié)偏置 為使三極管正常工作 ， 必須給三極管的兩個 PN結(jié)加上合適的直流電壓 ， 或者說 ， 兩個 PN結(jié)必須有合適的偏置 。 每個 PN結(jié)可有兩種偏置方式 （ 正偏和反偏 ） ， 所以兩個 PN結(jié)共有四種偏置方式 ， 從而導致三極管有四種不同的工作狀態(tài) ， 表 三極管的四種偏置方式 發(fā)射結(jié)偏置方式 集電結(jié)偏置方式 三極管的工作狀態(tài) 正偏 反偏 放大狀態(tài) 正偏 正偏 飽和狀態(tài) 反偏 反偏 截止狀態(tài) 反偏 正偏 倒置狀態(tài) 三極管的工作原理 第一章半導體器件 三極管常作為放大器件使用 ， 因此三極管除具有放大作用的內(nèi)部結(jié)構(gòu)條件外 ， 還必須有實現(xiàn)放大的外部條件 ， 即： 保證發(fā)射結(jié)正向偏置 ， 集電結(jié)反向偏置 。 實現(xiàn)發(fā)射結(jié)正偏 、 集電結(jié)反偏 ， 三個電極的電位關系是： NPN管： UCUBUE； PNP管 ： UCUBUE。 P 基 區(qū) N集電區(qū) N發(fā)射區(qū) 集電極 C 發(fā)射極 e 基極 b 集電結(jié) 發(fā)射結(jié) N 基 區(qū) P集電區(qū) P發(fā)射區(qū) C e b 第一章半導體器件 2. 三種組態(tài) 雙極型三極管有三個電極，用作四端網(wǎng)絡時，任何一個都可以作為輸入 和 輸出端的公共電極。因此有三種接法也稱 三種組態(tài) ，見下圖。 CEebc II BcCBcebI BI CI EbceI EI CI BCC共發(fā)射極接法， 發(fā)射極 作為公共電極，用 CE表示； 共集電極接法， 集電極 作為公共電極，用 CC表示； 共 基 極接法， 基 極 作為公共電極，用 CB表示。 第一章半導體器件 3. 三極管內(nèi)部載流子的運動和各級電流的形成 雙極型三極管在制造時要求： 發(fā)射區(qū)的摻雜濃度大 ， 基區(qū)摻雜濃度低并要制造得很薄， 集電區(qū)摻雜濃度低，且集電結(jié)面積較大 。 在工作時一定要加上適當?shù)闹绷髌秒妷?。 若在放大工作狀態(tài)： 發(fā)射結(jié)加正向電壓 ， 集電結(jié)加反向電壓 。 以 NPN型三極管的放大狀態(tài)為例說明三極管 內(nèi)部載流子的運動關系 。 N P Nebc電子 空穴IEN ICN IEP ICBO IE IC IB IBN 注意： 圖中畫的是載流子的運動方向，空穴流與電流方向相同； 電子流與電流方向相反。為此可確定三個電極的電流。 IE=IEN + IEP 且 IEN IEP IC= ICN +ICBO ICN= IEN IBN IB= IEP + IBN ICBO 第一章半導體器件 由此寫出三極管三個電極的電流： N P Nebc電子 空穴IEN ICN IEP ICBO IE IC IB IBN IE=IEN + IEP 且 IEN IEP IC= ICN +ICBO ICN= IEN IBN IB= IEP + IBN ICBO 發(fā)射極電流： IE= IEN＋ IEP 且有 IENIEP 集電極電流： IC=ICN+ ICBO ICN=IEN IBN 且有 IEN IBN ， ICNIBN 基 極電流： IB=IEP+ IBN－ ICBO 所以，發(fā)射極電流又可以寫成 IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN =(ICN+ICBO)+(IBN+IEP－ ICBO)=IC+IB 第一章半導體器件 從以上分析可知 ， 對于 NPN型三極管： 集電極電流和基極電流是 流入 三極管 ， 發(fā)射極電流是 流出 三極管 ， 流進的電流 等于 流出的電流 。 由以上分析可知 ， 發(fā)射區(qū)摻雜濃度高 ， 基區(qū)摻雜濃度低且很薄 ， 是保證三極管能夠?qū)崿F(xiàn)電流放大的關鍵 。 若兩個 PN結(jié)對接，相當基區(qū)很厚，所以沒有電流放大作用，基區(qū)從厚變薄，兩個 PN結(jié)演變?yōu)槿龢O管，這是量變引起質(zhì)變的又一個實例。 ebc第一章半導體器件 4． 三極管的電流分配關系 對高質(zhì)量的三極管 ， 通常希望：發(fā)射區(qū)的絕大多數(shù)自由電子能夠到達集電區(qū) ， 即 ICN在 IE中占有盡可能大的比例 。 為了衡量集電極電子電流 ICN所占發(fā)射極電流 IE的比例大小 ， 一般將 ICN和IE的比值定義為 共基直流電流放大系數(shù) ， 記作 ， 即 ?ECNII?? （ 110） 將式 (110)代入式（ 18）可得 C B OEC III ?? ?（ 111） 當 ICBOIC時，可將 ICBO忽略，則： ECII?? （ 112） 第一章半導體器件 將式（ 19）代入式（ 111），即得 C B OCBC IIII ??? )(?C B OBC III ??????? 111（ 113） 令 ????? 1（ 114） 稱為 共射直流電流放大系數(shù) 。將式 (114)代入式 (1 – 13)，可得 ?C B OBC III )1( ?? ??? （ 115） 上式中： (1+β)ICBO是基極開路 （ IB=0） 時 ， 流經(jīng)集電極與發(fā)射極之間的 電流 ， 稱為 穿透電流 ， 用 ICEO表示 ， 即 : C B OC E O II )1( ???（ 116） 第一章半導體器件 通常 ICEO很小 ，上式可簡化為： BC II ??將式（ 118）代入式（ 19），可得 BE II )1( ???則 IC又可表示為： C E OBC III ?? ?（ 117） （ 118） （ 119） 第一章半導體器件 5. 三極管的電流放大作用 三極管工作在放大狀態(tài)時 ， 由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點 ， 即發(fā)射區(qū)摻雜濃度高 、 基區(qū)薄 、 集電結(jié)寬 ， 使發(fā)射區(qū)擴散到基區(qū)的大量電子 ， 只有很小的一部分在基區(qū)復合形成很小的基極電流IB， 大部分越過基區(qū)流向集電區(qū) ， 形成集電極電流 IC。 管子做成后 ， IC和 IB的比例基本上保持一定 。 所以 IC的大小不但取決于 IB， 而且遠大于 IB。 因此只要能控制基極的小電流 IB， 就可實現(xiàn)對大的集電極電流 IC的控制 。 所謂三極管的電流放大作用 ， 就是指這種對電流的控制能力 ，故常把三極管稱為 電流控制器件 。 第一章半導體器件 圖中：在輸入電壓 ui作用下 ， 三極管的基極電流將在直流電流 IB的基礎上疊加一個動態(tài)電流 ΔIB， 集電極電流也會在直流電流 IC的基礎上疊加一個動態(tài)電流 ΔIC 。 ΔIC與 ΔIB之比稱為 共射交流電流放大系數(shù) ， 記作 β， 即 BCII????(120) +uoUC CRcVRb+uiUB B第一章半導體器件 如果在 ui作用下， 基本不變，則集電極電流： ?BC E OBCCC IIIIIi ??????? ??因此： ?? ?(121) 表明：三極管工作在放大狀態(tài)時 ， β和 β相當接近 ， 因此在近似分析中不再對它們加以區(qū)分 。 通常情況下： 取 β為幾十至一百多倍的管子為好 ， β過大 ， 性能不夠穩(wěn)定 ， β過小 ， 達不到放大效果 。 第一