第一章半導(dǎo)體器件-文庫(kù)吧資料
2025-07-26 13:39本頁(yè)面
【正文】 ) ( d )圖 1 28 幾種半導(dǎo)體三極管的外形 三極管的結(jié)構(gòu)及類型 圖 1 – 29 三極管的結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào) 無(wú)論是 NPN型或是 PNP型的三極管 ,它們均包含三個(gè)區(qū) : 發(fā)射區(qū) 、 基區(qū)和集電區(qū) , 并相應(yīng)地引出三個(gè)電極：發(fā)射極 （ e)、 基極 (b)和集電極 (c)。 波形圖如圖１ １９ (ｂ )所示 。 如果０＜ Ｅ ＜ Um, 則限幅電平為＋ Ｅ 。 uｉ ＞０時(shí)二極管導(dǎo)通 , uo＝０ V； ui＜０ V, 二極管截止 , uo＝ uｉ 。改變Ｅ值就可改變限幅電平。 通常將輸出電壓 uo開始不變的電壓值稱為限幅電平 , 當(dāng)輸入電壓高于限幅電平時(shí) , 輸出電壓保持不變的限幅稱為上限幅；當(dāng)輸入電壓低于限幅電平時(shí) , 輸出電壓保持不變的限幅稱為下限幅 。 二極管的整流電路放在第十章直流電源中討論。二極管導(dǎo)通時(shí)一般用電壓源 Ｕ Ｄ ＝０ .７ V(硅管 , 如是鍺管用０ .３ V)代替 , 或近似用短路線代替 。 如２ DW7C, α=%/℃ 。 當(dāng)溫度變化時(shí) , 一個(gè)二極管被反向偏置 , 溫度系數(shù)為正值；而另一個(gè)二極管被正向偏置 , 溫度系數(shù)為負(fù)值 , 二者互相補(bǔ)償 , 使１ 、 ２兩端之間的電壓隨溫度的變化很小 。 其中２ DW7系列的穩(wěn)壓管是一種具有溫度補(bǔ)償效應(yīng)的穩(wěn)壓管 ,用于電子設(shè)備的精密穩(wěn)壓源中 。 Ｐ ｚ 取決于穩(wěn)壓管允許的溫升 。 5. 額定功耗 Pz 由于穩(wěn)壓管兩端的電壓值為 Ｕ ｚ ,而管子中又流過(guò)一定的電流 , 因此要消耗一定的功率 。 同一穩(wěn)壓管 ,一般工作電流越大時(shí) , ｒｚ 值越小 。 4. 動(dòng)態(tài)電阻 rz ｒ ｚ 是穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓區(qū)時(shí) , 兩端電壓變化量與電流變化量之比 , 即 ｒ ｚ ＝ ΔＵ ／ ΔＩ 。 而穩(wěn)定電壓小于４ V的穩(wěn)壓管 , α為負(fù)值 , 即當(dāng)溫度升高時(shí) , 穩(wěn)定電壓值減小 , 如２ CW11, Ｕ ｚ ＝３ .２～４ .５ V,α＝－ (０ .０５ %～０ .０３ %)／ ℃ , 若 α＝－０ .０５ %／ ℃ , 表明當(dāng)溫度升高１ ℃ 時(shí) , 穩(wěn)定電壓減小 %。 一般情況下 , 穩(wěn)定電壓大于７ V的穩(wěn)壓管 , α為正值 , 即當(dāng)溫度升高時(shí) , 穩(wěn)定電壓值增大 。但電流要受管子功耗的限制 , 即 Iz max=Pz/Uz。 工作時(shí)應(yīng)使流過(guò)穩(wěn)壓管的電流大于此值 。 例如穩(wěn)壓管２DW7C, 其 Ｕ ｚ ＝６ .1～６ .５ V, 表明均為合格產(chǎn)品 , 其穩(wěn)定值有的管子是６ .１ V, 有的可能是６ .５ V等等 , 但這并不意味著同一個(gè)管子的穩(wěn)定電壓的變化范圍有如此大 。 不同型號(hào)的穩(wěn)壓管 , 其穩(wěn)定電壓值不同 。 由于穩(wěn)定電壓隨著工作電流的不同而略有變化 , 因而測(cè)試 Uz時(shí)應(yīng)使穩(wěn)壓管的電流為規(guī)定值 。 對(duì)同一工作點(diǎn)而言 , 直流電阻 RD大于交流電阻 rd；對(duì)不同工作點(diǎn)而言 ,工作點(diǎn)愈高 , RD和 rd愈低 。 取 I的微分可得 即 式中 , IDQ為二極管工作點(diǎn)的電流 ,單位取 mA。 交流電阻 ｒ ｄ 也可從特性曲線上求出 , 如圖１ １５所示 。 在二極管工作點(diǎn)附近 , 電壓的微變值 ΔＵ 與相應(yīng)的微變電流值 ΔＩ 之比 , 稱為該點(diǎn)的交流電阻 ｒ ｄ , d U r I ? ? 從其幾何意義上講 , 當(dāng) ΔＵ → ０時(shí) ddUrdI=? ｒ ｄ 就是工作點(diǎn) Ｑ 處的切線斜率倒數(shù) 。 工作點(diǎn)電壓為 Ｕ Ｆ ＝１ .５ V, 電流 Ｉ Ｆ ＝５０ｍ Α, FDFURI=31 . 5 305 0 1 0FDFURI = = = W180。 (5) 二極管的直流電阻 Ｒ Ｄ 。 (4) 最高工作頻率 ｆ Ｍ 。 此值越小 , 二極管的單向?qū)щ娦栽胶?。 (3) 反向電流 Ｉ Ｒ 。 當(dāng)反向電壓超過(guò)此值時(shí) , 二極管可能被擊穿 。 (2) 最大反向工作電壓 Ｕ Ｒ 。 工作時(shí)應(yīng)使平均工作電流小于 Ｉ Ｆ , 如超過(guò) Ｉ Ｆ , 二極管將過(guò)熱而燒毀 。 (1) 最大整流電流 Ｉ Ｆ 。 (3) 二極管的溫度特性：二極管的特性對(duì)溫度很敏感 , 溫度升高 , 正向特性曲線向左移 , 反向特性曲線向下移 。 當(dāng)反向電壓加到一定值時(shí) , 反向電流急劇增加 , 產(chǎn)生擊穿 。 (2) 反向特性：二極管加反向電壓 , 反向電流數(shù)值很小 , 且基本不變 , 稱反向飽和電流 。 在室溫下 , 硅管的 Ｕ ｏｎ 約為０ .６～０ .８ V, 鍺管的 Ｕ ｏｎ 約為０ .１～０ .３ V。 陰極引線陽(yáng)極引線二氧化硅保護(hù)層P 型硅N 型硅( c ) 平面型金屬觸絲陽(yáng)極引線N 型鍺片陰極引線外殼( a ) 點(diǎn)接觸 型鋁合金小球N 型硅陽(yáng)極引線PN 結(jié)金銻合金底座陰極引線( b ) 面 接 觸 型陰極陽(yáng)極( d ) 符號(hào)圖 1 – 12 半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào) 1. 二極管的特性 108642－ 12－ － － 8 － 40 － 60 ℃20 ℃90 ℃90 ℃20 ℃－ 60 ℃I / m AU / V80604020－ 20－ 10－ 200 － 100－ 50 ℃20 ℃75 ℃75 ℃－ 50 ℃I / m AU / V20 ℃－ 300－ 300 － 200 － 100( a ) 2 A P 2 2( 鍺管) 的伏安 特性曲線 ( b ) 2 C P 1 0 ～ 20( 鍺管) 的伏安 特性曲線0 1圖 1 – 13 二極管的伏安特性曲線 (1) 正向特性：正向電壓低于某一數(shù)值時(shí) , 正向電流很小 , 只有當(dāng)正向電壓高于某一值后 , 才有明顯的正向電流 。 (2) 面接觸型二極管。 二極管的類型很多 , 按制造二極管的材料分 , 有硅二極管和鍺二極管 。一般說(shuō)來(lái) , ＰＮ結(jié)正偏時(shí) , 擴(kuò)散電容起主要作用 , Ｃ ｊ ≈Ｃ Ｄ ；當(dāng)ＰＮ結(jié)反偏時(shí) , 勢(shì)壘電容起主要作用 , 即 Ｃ ｊ ≈Ｃ Ｔ 。若ＰＮ結(jié)正向電壓加大 , 則多數(shù)載流子擴(kuò)散加強(qiáng) , 電荷積累由曲線１變?yōu)榍€２ , 電荷增加量為 ΔＱ；反之 , 若正向電壓減少 , 則積累的電荷將減少 , 這就是擴(kuò)散電容效應(yīng) CD, 擴(kuò)散電容正比于正向電流 , 即Ｃ D∝ I。 顯然 , 在ＰＮ區(qū)交界處(x＝０ ), 載流子的濃度最高 。 Td Q SCd U We==＋－＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－WW ＋ ? WU ＋ ? U圖 1 9 阻擋層內(nèi)電荷量隨外加電壓變化 O UCj圖 1 10 勢(shì)壘電容和外加電壓的關(guān)系 2 擴(kuò)散電容 CD xO2? Qnp1圖 111 P區(qū)中電子濃度的分布曲線 及電荷的積累 2 擴(kuò)散電容 CD 擴(kuò)散電容是ＰＮ結(jié)在正向電壓時(shí) , 多數(shù)載流子在擴(kuò)散過(guò)程中引起電荷積累而產(chǎn)生的 。 空間電荷區(qū)是由不能移動(dòng)的正負(fù)雜質(zhì)離子所形成的 ,均具有一定的電荷量 , 所以在ＰＮ結(jié)儲(chǔ)存了一定的電荷 , 當(dāng)外加電壓
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