第14章二极管和晶体管
14.1 半导体的导电特性
14.2 PN结
14.3 半导体二极管
14.4 稳压二极管
14.5 半导体三极管
14.6 光电器件
第14章二极管和晶体管
本章要求：
1. 理解PN结的单向导电性，三极管的电流分配和
电流放大作用；
2. 了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工
作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；3. 会分析含有二极管的电路。
对于元器件，重点放在特性、参数、技术指标和正确使用方法，不要过分追究其内部机理。讨论器件的目的在于应用。
学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况，对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结果。
对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标，就不要过分追究精确的数值。
器件是非线性的、特性有分散性、RC 的值有误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方法。
14.1半导体的导电特性半导体的导电特性：
(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电
能力明显改变(可做成各种不同用途的半导
体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。
光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化
(
可做
成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极
管、光敏三极管等)
。
热敏性：
当环境温度升高时，导电能力显著增强
14.1.1本征半导体
完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。
晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构共价健
共价键中的两个电子，称为价电子。
Si Si
Si Si
价电子
Si Si
Si
Si
价电子
价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。
本征半导体的导电机理这一现象称为本征激发。
空穴温度愈高，晶体中产
生的自由电子便愈多。
自由电子
在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。
本征半导体的导电机理
当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出
现两部分电流
(1)自由电子作定向运动→电子电流
(2)价电子递补空穴→空穴电流
自由电子和空穴都称为载流子。
自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态
平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。
注意：
(1) 本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差；
(2) 温度愈高，载流子的数目愈多,半导体的导电性
能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。
14.1.2 N 型半导体和P 型半导体
掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导
电方式，称为电子半导体
或N 型半导体。
掺入五价元素
Si Si Si Si p+多余
电子磷原子在常温下即可
变为自由电子失去一个电子变为正离子在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形成杂质半导体。在N 型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。
14.1.2 N 型半导体和P 型半导体
掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为空穴半导体或P 型半导体。掺入三价元素Si Si
Si
Si 在P 型半导体中空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。
B –硼原子
接受一个电子变为负离子空穴无论N 型或P 型半导体都是中性的，对外不显电性。
1. 在杂质半导体中多子的数量与（a. 掺杂浓度、b.温度）有关。
2. 在杂质半导体中少子的数量与
（a. 掺杂浓度、b.温度）有关。
3. 当温度升高时，少子的数量
（a. 减少、b. 不变、c. 增多）。
a b c
4. 在外加电压的作用下，P 型半导体中的电流主要是，N 型半导体中的电流主要是。
（a. 电子电流、b.空穴电流）
b a
14.2 PN 结
多子的扩散运动内电场少子的漂移运动浓度差
N 型半导体内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。
扩散的结果使
空间电荷区变宽。
扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡，空间电荷区的厚
度固定不变。
－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－
－
－
－形成空间电荷区
14.2.2 PN 结的单向导电性
1. PN 结加正向电压（正向偏置）PN 结变窄
P 接正、N 接负外电场I F 内电场被削弱，多子的扩散加强，形成较大的扩散电流。PN 结加正向电压时，PN 结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，PN 结处于导通状态。
内电场P N －
－
－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++
+–
外电场内电场
P N
+++－－－－－－++++++
+++－
－
－－－－－－－++++++－－－–+
PN 结变宽
外电场内电场被加强，少子的漂移加强，由于少子数量很少，形成很小的反向电流。
I R 温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。
–+PN 结加反向电压时，PN 结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，PN 结处于截止状态。
内电场P N +++－－－－－－++++++
+++－
－
－－－－－－－++++++－－－
14.3半导体二极管
14.3.1 基本结构
(a) 点接触型(b)面接触型
结面积小、结电容小、正向电流小。用于检波和变频等高频电路。
结面积大、正向电流大、结电容大，用于工频大电流整流电路。
(c) 平面型
用于集成电路制作工艺中。PN结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。
阴极引线阳极引线二氧化硅保护层
P 型硅N 型硅(c ) 平面型金属触丝
阳极引线N 型锗片阴极引线
外壳(a) 点接触型
铝合金小球
N 型硅阳极引线PN 结
金锑合金
底座阴极引线(b ) 面接触型
14.3半导体二极管
二极管的结构示意图
阴极
阳极(d) 符号
D
14.3.2 伏安特性
硅管0.5V
锗管0.1V 反向击穿
电压U (BR)导通压降外加电压大于死区
电压二极管才能导通。外加电压大于反向击
穿电压二极管被击穿，
失去单向导电性。
正向特性反向特性
特点：非线性
硅0.6~0.8V 锗0.2~0.3V
U
I 死区电压P N +–P N –+反向电流在一定电压
范围内保持
常数。
14.3.3 主要参数
1.最大整流电流I OM
二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。
2.反向工作峰值电压U RWM
是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，
的一半或三分之二。
一般是二极管反向击穿电压U
BR
二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。
3.反向峰值电流I RM
指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，I
受温度的
RM
影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。
二极管的单向导电性
1. 二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。
2. 二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。
3.外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。
4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。
分析计算题 14-301、 二极管电路如图所示，试判断图中的二极管是导通还是截止，并求出AO两端电压V AO。设二极管是理想的。 解图a：将D断开，以O点为电位参考点，D的阳极电位为－6 V，阴极电位为－12 V，故D处于正向偏置而导通，V AO=–6 V。 图b：对D1有阳极电位为0V，阴极电位为－12 V，故D1导通，此后使D2的阴极电位为0V，而其阳极为－15 V，故D2反偏截止，V AO=0 V。 图c：对D1有阳极电位为12 V，阴极电位为0 V，对D2有阳极电位为12 V，阴极电位为－6V．故D2更易导通，此后使V A＝－6V；D1反偏而截止，故V AO＝－6V。 14-302、图示放大电路中，电容C E断开后电路的电压放大倍数的大小将（） A.减小 B.增大 C.忽大忽小 D.保持不变
14-303、理想二极管构成的电路如题2图，其输出电压u 0为（ ） A ．-6V B ．0V C ．+3V D ．+9V 14-304、某锗三极管测得其管脚电位如题3图所示，则可判定该管处在（ ） A ．放大状态 B ．饱和状态 C ．截止状态 D ．无法确定伏态 14-305、图13为稳压管稳压电路，分析当负载电阻不变，电网电压上升时，该 电路的稳压原理。[3分] 图 13解：U i →U o ↑→I Z ↑→I R ↑→U R ↑→U o ↓ 14-306、如图1.1所示，二极管正向压降忽略不计，试求下列各种情况下输出端F 点的电位和电阻R 、二极管V DA 、V DB 中流过的电流。 （1）V A =V B =0V （2）V A =6V ，V B =0（3）V A =V B =6V 。 图1.1 R ＋ － U i I R V I Z R L I L U o
第四章半导体二极管和晶体管 教学目标 本章课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的基础知识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专业中的应用打下基础。 1.掌握基本概念、基本电路、基本方法和基本实验技能。 2.具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，以及将所学知识用于本专业的能力。 教学内容 1、半导体基础知识 2、PN结特性 3、晶体管 教学重点与难点 1、PN结的单向导电性、伏安特性 2、二极管的伏安特性及主要参数 3、三极管放大、饱和、截止三种模式的工作条件和性能特点 一、电子技术的发展 电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展上。
电子管→半导体管→集成电路 半导体元器件的发展： 1947年贝尔实验室制成第一只晶体管 1958年集成电路 1969年大规模集成电路 1975年超大规模集成电路 第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年一片集成电路中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍/6年的速度增长，到2015或2020年达到饱和。 二、模拟信号与模拟电路 1、电子电路中信号的分类： 数字信号：离散性。 模拟信号：连续性。大多数物理量为模拟信号。 2、模拟电路 模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。 最基本的处理是对信号的放大，有功能和性能各异的放大电路。模拟电路多以放大电路为基础。 3、数字电路 数字电路主要研究数字信号的存储、变换等内容，其主要包括门电路、组合数字电路、触发器、时序数字电路等。 数字电路的发展与模拟电路一样经历了由电子管、半导体分立器件到集成电路等几个时代。但其发展比模拟电路发展的更快。
实用文案 二极管图 三极管工作原理 三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫做集电极C,基极B,发射极E。分成NPN和PNP两种。我们仅以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基 本原理。 穂压二郴皆 表亍拆号.込6口 ZD,D 齐于特是-□ . “ 光硕二概苛葩光电接収二巒炭:?t_很首 駅亍咼号：U.VT 車示帝号 ：Q,vr ■J'L hL H九世总 NPMSl三极普 表示持号：Q.VT 亵示符冒o 福压二Hi育 靑示時耳一口 艇谭二松苛隨谨二機営 净恃至二娜苗 潮看得■ : LED 翼台SflJ世 光嗽三慨営电接收三世 斫將号:LED
一、电流放大 下面的分析仅对于NPN型硅三极管。如上图所示，我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流 lb ;把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流lc。这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制（假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话），并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的B倍，即电流变化被放大了B倍，所以我们把B叫做三极管的放大倍数（B一般远大于1,例如几十，几百）。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流lb 的变化，lb 的变化被放大后，导致了lc 很大的变化。如果集电极电流lc 是流过一个电阻R 的，那么根据电压计算公式U=R*l 可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。 二、偏置电路三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。这有几个原因。首先是由于三极管BE结的非线性（相当于一个二极管），基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生（对于硅管，常取0.7V ）。当基极与发射极之间的电压小于0.7V 时，基极电流就可以认为是0 。但实际中要放大的信号往往远比0.7V 要小，如果不加偏置的话，这么小的信号就不足以引起基极电流的改变（因
二极管、三极管练习 一、是非题：（8分） （）1、二极管是根据PN结的单向导电特性制成的，因此，二极管也具有单向导电性。 （）2、二极管的电流—电压特性关系可大概理解为反向偏置导通、正向偏置截止。 （）3、用万用表识别二极管的极性时，若侧的是二极管的正向电阻，那么和标有“+”号的测试笔相连的是二极管的正极，另一端是负极。 （）4、一般来说，硅二极管的死区电压小于锗二极管的死区电压。（）5、晶体管由两个PN结组成，所以，能用两个二极管反向连接起来充当晶体管使用。 （）6、晶体管相当于两个反向连接的二极管，所以，基极断开后还可以作为二极管使用。 （）7、发射结处于正向偏置的晶体管，一定是工作在放大状态。 （）8、既然晶体管的发射区和集电区是由同一种类型的半导体构成，故E极和C极可以互换使用。 二、选择题：（20分） 1、如果二极管的正、反向电阻都很大，则该二极管（）。 A、正常 B、已被击穿 C、内部断路 2、如果二极管的正、反向电阻都很小或为零，则该二极管（）。 A、正常 B、已被击穿 C、内部断路 3、用万用表电阻档测量小功率二极管的特性好坏时，应把电阻档拨到（）。 A、R*100或R*1000档 B、R*1档 C、R*10K档 4、用万用表电阻档测试二极管的电阻时，如果用双手分别捏紧测试笔和二极管引线的接触处，测得二极管正、反向电阻，这种测试方法引起显著误差的是（）。 A、正向电阻 B、反向电阻 C、正、反向电阻误差同样显著 D、无法判断 5、当晶体管的两个PN结都反偏时，晶体管处于（）。 A、饱和状态 B、放大状态 C、截止状态 6、当晶体管的两个PN结都正偏时，晶体管处于（）。 A、饱和状态 B、放大状态 C、截止状态 7、当晶体管的发射结正偏，集电结反偏时，晶体管处于（）。 A、饱和状态 B、放大状态 C、截止状态 8、当晶体管处于饱和状态时，它的集电极电流将（）。 A、随基极电流的增加而增加 B、随基极电流的增加而减小 C、与基极电流变化无关，只取决于U CC和R C
二极管与三极管讲解 有些人在学习电子技术的时候对PN结、二极管、三极管不太了解，看书吧，讲的太深奥，不太明白，我用通俗的语言给大家讲一讲，希望能帮助大家，也许我讲的不怎么正确，但是我感觉基本思路是正确的，等你学的透彻以后再根据自己的见解纠正我的错误。 一、PN结 N型半导体：掺入少量杂质磷元素（或锑元素）的硅晶体（或锗晶体）中，由于半导体原子（如硅原子）被杂质原子取代，磷原子外层的五个外层电子的其中四个与周围的半导体原子形成共价键，多出的一个电子几乎不受束缚，较为容易地成为自由电子。于是，N型半导体就成为了含电子浓度较高的半导体，其导电性主要是因为自由电子导电。 P型半导体：掺入少量杂质硼元素（或铟元素）的硅晶体（或锗晶体）中，由于半导体原子（如硅原子）被杂质原子取代，硼原子外层的三个外层电子与周围的半导体原子形成共价键的时候，会产生一个“空穴”，这个空穴可能吸引束缚电子来“填充”，使得硼原子成为带负电的离子。这样，这类半导体由于含有较高浓度的“空穴”（“相当于”正电荷），成为能够导电的物质。（空穴可以移动）二、扩散运动 PN结中间相接触的部分，P带负电，N带空穴（正点），相互结合，PN结中间部分中和成不带电，但是P为负离子，N为正离子，所以形成了内部电场，方向由N指向P促使漂移运动产生。 三、漂移运动 在内部电场的作用下，N型半导体与P型半导体不接触部分的空穴（N和P都不是绝对的只有空穴和电子，而是相对来说的。空穴可以移动，带正电）在电场作用下向P运动，相反，P中的电子向N运
动，这就是漂移，因为N中的空穴很少，P中的电子很少，所以漂移运动不是很明显。 四、二极管 如果在PN结外部接一个正向电压，负极接N，正极接P，那么就加强了扩散运动，所以通过PN结的电流更容易，反之就为漂移运动，所以电流不能顺利通过，（反向截止），这样就产生了二极管。 五、二极管压降 压降的意思是：电压的损失，也就是通过二极管的时候，有电压损失，也就是正向偏置的时候，二极管可以看成一个小电阻。在这个小电阻的两端就是二极管的压降。 六、三极管 ；；；；；；；； 至于三极管、放大电路、整流、滤波、二极管的伏安特性曲线，三极管输入输出曲线等等，如果你感觉以上写的对你有帮助，就请加我QQ（912853255），我把你想要的部分用通俗的语言写出来。然后发给你。
第十四章二极管和晶体管 第十四章 二极管和晶体管 一、本章提要 介绍二极管和晶体管的基本结构、工作原理、特性和参数，PN结的构成是各种半导体器件的共同基础。此外本章还介绍了稳压管和几种光电器件。 二、本章课时安排 章节序号及名称主要内容学时分配本章总学时 14.1半导体的导电特性介绍本征半导体、杂质半导体、N型半导体和P 型半导体的基本概念。 1学时 14.2 PN结及其单向导电性1 PN结的构成； 2 PN结的单向导电性。 0.5学时 14.3 二极管二极管的结构、伏安特性和参数。 0.5学时14.4 稳压二极管 稳压管的工作原理、伏安特性和主要参数。 0.5学时14.5 晶体管晶体管的基本结构、电流分配和放大原理、伏安 特性和主要参数。 1学时 14.6 光电器件 光电器件：发光二极管、光电二极管和光电晶体 管。 0.5学时 4学时 14.1 半导体的导电特性 一、相关内容回顾 自1948年第一个晶体管问世以来，半导体技术有了飞跃的发展由于半导体器件具有重量轻、体积小、耗电少、寿命长、，工作可靠等突出优点，在现代工业、现代农业、现代国防和现代科学技术中获得了广泛的应用。 导体二极管和三极管是最常用的半导体器件，虽然在物理课中有所了解，但为了理论的系统化、我们还要从讨论半导体的导电特性和PN结的基本原理(特别是它的单向导电性)开始。因为PN结是构成各种半导体器件的共同基础，了解二极管和三极管的基本结构，工作原理、特性和参数，是学习电子技术和分析电子电路必不可少的基础。 二、重点及难点 1.教学重点： (1)本征半导体与杂质半导体的概念； (2)N型半导体和P型半导体的概念。 2.教学难点： (1)本征半导体和杂质半导体的特点和导电机理； (2)杂质半导体分为N型半导体和P型半导体两种，它们的特点和导电机理。 1
第一节 三极管的结构与基本性能 一、理想二极管的正向导通特性 二极管对电流具有单向导通的特性，硅材料二极管的正向导通电流与正向电压之间的关系曲线如图1.1.1所示。 图1.1.1 理想二极管的正向导通特性 (一)导通电压与导通通电流之间的对应关系 二极管在正向电压为0.4V 左右时微弱导通，0.7V 左右时明显导通。导通电压与导通电流之间的变化关系是，导通电压每变化9mV ，导通电流会变化倍。 (二)二极管正向导通电压与导通电流之间的对应关系 )9(002 mV U U n n I I -?= (1.1.1) 或)18(002mV U U n n I I -?= (1.1.2) 或)(log 290 20I I mV U U n n ?+= (1.1.3) U 0为二极管正向导通时的某静态电压，U n 为二极管在U 0的基础上变化后的电压。 I 0为二极管加上正向导通电压U 0时的正向导通电流，I n 为二极管与U n 相对应的正向导通电流。 例如：某二极管的在导通电压U 0=0.700V 时，导通电流为I 0=1mA ，求导通电压分别变化到U n1=0.682V 、U n2=0.691V 、U n3=0.709V 、U n4=0.718V 时的导通电流I n1、I n2、I n3、I n4。 解：根据)9(002mV U U n n I I -?= mA mA I mV V V n 5.021)97.0682.0(1=?=-
mA mA I mV V V n 707.021)97.0691.0(2=?=- mA mA I mV V V n 414.121)97.0709.0(3=?=- mA mA I mV V V n 221)97.0718.0( 4=?=- 由此可见，只要知道二极管的某个导通电压和相对应的导通电流，就可以计算出二极管的正向导通曲线上任何一点的参数。 (三)二极管的正向导通时的动态电阻 1、动态电阻的概念 动态电阻r d 的概念指的是电压的变化量与对相应的电流变化量之比。 I U r d ??= (1.1.4) 二极管正向导通之后，既有导通电压的参数，又有相应的导通电流的参数，但正向导通电阻却不能简单地等于导通电压与导通电流之比。 例如：假设二极管的正向导通电压U 0=0.7V 、静态电流I 0=1mA ，如果认为二极管正向导通电阻就等于导通电压与导通电流之比的话，此时的电阻应当为U 0/I 0=0.7V/1mA=700Ω。照此推论，当导通电压U n =1.4V 时，相应的导通电流应当是I n =2mA 。而实际的结果是，当正向导通电压U n 达到0.718V 时(增加18mV)，电流I n 就已经增加到2mA 了。 由此可见，二极管正向导通后有两种电阻： 一是直流电阻，就是正向导通电压与相对应的正向导通电流之比。 二是动态电阻，就是二极管正向导通曲线中某一点的电压微变量与相应的电流微变量之比，即该点斜率的倒数，见图1.1.1中各Q 点的不同斜率。 2、二极管正向导通后的动态电阻的粗略计算 已知Q 0点U 0=0.7V 、I 0=1mA ，Q 4点U 4=0.718V 、I 4=2mA ， 则Q 0点的动态电阻：Ω≈--≈??=46.25707.0414.1691.0709.000 0mA mA V V I U r Q Q dQ Q 4点的动态电阻：Ω≈--≈??=73.12414.1828.2709.0727.044 4mA mA V V I U r Q Q dQ 3、二极管正向导通后的动态电阻的微分计算 由于二极管导通电压与电流变化是非线性关系，所以上述计算不够精确，若对)18(002mV U U n n I I -?=进行微分，可以求得n I 的导数： 根据动态电阻的定义，可知二极管动态电阻)(Ωd r 为'n I 的倒数，故有： )18(0' 02182ln mV U U n n mV I I -??= (1.1.5) )18(0'02182ln 11)(mV U U n d n mV I I r -??==Ω
第十四章半导体二极管和三极管 物体按导电性分为： 导体，绝缘体，半导体 半导体：导电性介于导体和半导体之间。半导体材料的原子结构比较特殊。其外层电子不象导体那样容易挣脱。也不象绝缘体束缚很紧，这就决定了它的导电性介于导体和半导体之间。 14-1半导体的导电特性 常见的半导体材料有硅、锗、硒及许多金属的氧化物和硫化物等。半导体材料多以晶体的形式存在。半导体材料的特性： 1.纯净半导体的导电能力很差； 2.温度升高一一导电能力增强； 3.光照增强一一导电能力增强； 4.掺入少量杂质一一导电能力增强。） 一、本征半导体（纯净半导体） 最常用的半导体为硅（Si）和锗（Ge）。它们的共同特征是四价元素，每个原子最外层电子数为4。 提纯的硅材料可形成单晶------ 单晶硅相邻原子由外层电子形成共价键 在共价键结构中，原子最外层虽然具有8个电子而处于较为稳定的状态，但是共价键 中的电子还不象绝缘体中的价电子被束缚的那样紧，在获得一定能量后，即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子。这里的能量可以是热能或光能，因此半导体的导电能力在不同的条件下有很大的差别。利用这种特性可做成各种热敏元件或光敏元件。 价电子受到激发，形成自由电子并留下空穴。自由电子和空穴同时产生，半导体中的 自由电子和空穴都能参与导电——半导体具有两种载流子。 载流子： 自由电子：电子挣脱共价键的束缚成为自由电子。空穴：共价键中留下的空位。
'lifr 在外电场作用下，半导体内电流形成过程： 有空穴的原子（带正电），可以吸引相邻原子中的价电子，填补这个空穴。好象空穴在运动，而空穴运动的方向与价电子运动的方向相反，因此空穴运动相当于正电荷的运动， 因此在外电场（外加电压）作用下，半导体中出现两部分电流： 电子电流：自由电子定向运动形成的。 空穴电流：价电子递补空穴形成的。 电子--空穴对产生与复合的动态过程： 由于物质总是在不停地运动着，一方面不断有价电子挣脱束缚成为自由电子。同时出现相同数量的空穴，另一方面自由电子在运动中又会和空穴复合，成为价电子，在一定条件下，这种运动会达到相对平衡，即电子--空穴对的产生与复合的过程仍在不断进行，但 电子--空穴对的数目基本不变。 二、杂质半导体（N型半导体和P型半导体） 由于掺入杂质元素的不同，掺杂半导体可分为两大类一N型半导体和P型半导体。 1.N型半导体杂质：磷P五价元素，原子最外层有五个价电子。磷原子与周围的四个硅原子形成共价键后，磷原子的外层电子数将是9，比稳定结构多一个价电子。多出的一个电子受原子核 的束缚很小，因此很容易成为自由电子。 在N型半导体中：多数载流子：自由电子少数载流子：空穴 N型半导体主要靠电子导电，所以又称为电子半导体，简称N型半导体。 2.p型半导体 杂质：硼B三价元素，原子最外层有三个价电子。 硼原子与周围的四个硅原子形成共价键时，因缺少一个电子而形成一个空穴。在P型半导体中：多数载流子：空穴。少数载流子：自由电子 P型半导体主要靠空穴导电，所以又称为空穴半导体，简称P型半导体。
选择与填空题 14-001、测得电路中几个三极管的各极对地电压题2.8图所示，其中某些管子已损坏。对于已损坏的管子，判断损坏情况；其他管子则判断它们各工作在放大，饱和和截止中的哪个状态？ 判断是锗管还是硅管？ +0.7V +2.7V +2V +2.3V +5V 0V 0V 0V 0V 0V 0V +6V +6V +3V ?5V ?0.2V ?6V ?1V ?2V ?1.3V ?1V ?1.7V ?5.3V ?6V 题 2.8图 (a) (b) (c) (e) (f) (g) (h) (d) 答案 (a) 放大 硅管 (b) 放大 锗管 (c) 饱和 硅管 (d) 坏 (e ) 坏 (f) 饱和 硅管 (g) 坏 (h) 放大 硅管 14-002、用直流电压表测某电路三只晶体管的三个电极对地的电压分别是如图所示。试指出每只晶体管的E 、B 、C 极。 14-003、写出下图所示各电路的输出电压值，设图中二极管都是理想的。 ① ② ③ V 6V 3- V 3.2- 1 T ① ② ③ V 0V 5V 7.0- 2T ① ② ③ V 6V 6- V 7.5 3 T 图（a ） 图（b ） 图（c ）
答案 (a) 2V (b) 0 V (c) -2 V (d) 2V (e ) 2 V (f) -2V 14-004、电路如图所示，设 D Z1 的稳定电压为6 V ，D Z2 的稳定电压为12 V ，设稳压管的正向压降为0.7V ，则输出电压U O 等于（ ）。 (a) 18V (b) 6.7V (c) 30V (d) 12.7V 30V 2k U O D Z1D Z2 + - + - 答案 (b) 14-005、判断下图所示各电路中三极管的工作状态，（ ）图工作在截止区。 图1-2 14-006、 （1）二极管的正极电位为-5V ，负极电位为-4.3V ，则二极管处于（ ）状态。 （a ）反偏 （b ）正偏 （c ）零偏 （2）稳压管是特殊的二极管，它一般工作在（ ）状态。 （a ）正向导通 （b ）反向截止 （c ）反向击穿 （3）晶体管工作在放大区时，具有以下哪个特点（ ）。 （a ）发射结反向偏置 （b ）集电结反向偏置 （c ）晶体管具有开关作用 （4）当三极管的两个PN 结都有反偏电压时，则三极管处于（ ），当三极管的两个PN 结都有正偏电压时，则三极管处于（ ）。 （a ）截止状态 （b ）饱和状态 （c ）放大状态
二极管及三极管符号大全【图】二极管符号参数二极管符号意义
CT---势垒电容 Cj---结(极间)电容，表示在二极管两端加规定偏压下，锗检波二极管的总电容 Cjv---偏压结电容 Co---零偏压电容 Cjo---零偏压结电容 Cjo/Cjn---结电容变化 Cs---管壳电容或封装电容 Ct---总电容 CTV---电压温度系数。在测试电流下，稳定电压的相对变化与环境温度的绝对变化之比 CTC---电容温度系数 Cvn---标称电容 IF---正向直流电流(正向测试电流)。锗检波二极管在规定的正向电压VF下，通过极间的电流；硅整流管。硅堆在规定的使用条件下，在正弦半波中允许连续通过的最大工作电流(平均值),硅开关二极管在额定功率下允许通过的最大正向直流电流；测稳压二极管正向电参数时给定的电流 IF(AV)---正向平均电流 IFM(IM)---正向峰值电流(正向最大电流)。在额定功率下，允许通过二极管的最大正向脉冲电流。发光二极
管极限电流。 IH---恒定电流。维持电流。 Ii---发光二极管起辉电流 IFRM---正向重复峰值电流 IFSM---正向不重复峰值电流(浪涌电流) Io---整流电流。在特定线路中规定频率和规定电压条件下所通过的工作电流 IF(ov)---正向过载电流 IL---光电流或稳流二极管极限电流 ID---暗电流 IB2---单结晶体管中的基极调制电流 IEM---发射极峰值电流 IEB10---双基极单结晶体管中发射极与第一基极间反向电流 IEB20---双基极单结晶体管中发射极向电流 ICM---最大输出平均电流 IFMP---正向脉冲电流 IP---峰点电流 IV---谷点电流 IGT---晶闸管控制极触发电流 IGD---晶闸管控制极不触发电流 IGFM---控制极正向峰值电流
第6章集成运算放大器的单元电路 习题解答 【6-1】填空 1. 为了放大从热电偶取得的反映温度变化的微弱信号，放大电路应采用耦合方式。 2. 若两个放大电路的空载放大倍数分别为20和30，则将它们连成两级放大电路，其放大倍数为（a. 600，b. 大于600，c. 小于600） 3. 在三级放大电路中，已知|A u1|=50，|A u2|=80，|A u3|=25，则其总电压放大倍数|A u|= ，折合为dB。 解： 1.直接； 2. c 小于600； 3.105，100； 【6-2】填空 1．放大电路产生零点漂移的主要原因是。 2．在相同的条件下，阻容耦合放大电路的零点漂移比直接耦合放大电路。这是由于。 3．差分放大电路是为了而设置的。 4．抑制零漂的主要措施有种，它们是。 解： 1. 环境温度变化引起参数变化； 2. 小；零点漂移是缓慢变化的信号，将难于通过耦合电容； 3. 克服（抑制）零点漂移； 4. 3，差分放大电路、调制解调放大器和温度补偿元件。 【6-3】某差分放大电路如题图6-3所示，设对管的β=50，r bb′=300Ω,U BE=0.7V，R W的影响可以忽略不计，试估算： 1．VT1，VT2的静态工作点； 2．差模电压放大倍数A ud； 3．仿真验证上述结果。 V EE =-12V 图6-3 题6-3电路图 解： 1．静态工作点计算，令 I1I20 u u ==
E E B E B 1B 2 b e 10.9μA 2(1)V U I I R R β-===++ C 1C 2B 1 0.54m A I I I ===β C E 1C E 2 C C E E C c e ()(2)7.70V U U V V I R R ==+-+≈ 2．be bb'E 26mV (1) 2.75k mA r r I β=++? ≈Ω o c ud I1I2b be 22.0U R A U U R r β==-≈--+ 【6-4】 在题图6-4所示的差分放大电路中，已知两个对称晶体管的β=50，r be =1.2k Ω。 1．画出共模、差模半边电路的交流通路； 2．求差模电压放大倍数ud A ； 3．求单端输出和双端输出时的共模抑制比K CMR 。 V V EE 图6-4题6-4电路图 解： 1. 在共模交流通路中，电阻R 开路，故其半边电路的射极仅接有电阻R e ；在差模交流通路中，电阻R 的中点电压不变，相当于地，故其半边电路的发射极电阻为R e 和R /2 的并联。 + - Oc u 图6-4 （a ）共模 （b ）差模
实验二晶体二极管和三极管的简单测试 一、实验目的 1. 学习使用万用表检测晶体二极管和晶体三极管的好坏及判别管脚。 2. 加深巩固对元器件特性和参数的理解。 二、实验器材 万用表： 500型一只 二极管： 1N4001—1N4007型一只 三极管： 9012（PNP型硅管）、9013（NPN型硅管）各一只 质量差和坏的各类二极管、三极管若干只电阻： 100K 一只 三、实验原理内容及步骤 晶体二极管和晶体三极管是电子电路和电子设备中的基本器件，为了能正确的加以选用，必须了解它们的特性、参数以及测试方法，这里介绍使用万用表检测的方法。 使用万用表对器件进行检测时，一般应使用该表的R×1K或R×100档，用其它档位会造成晶体管损坏。还应注意，指针式万用表欧姆档红表笔正端（＋）接表内电池的负极，而黑表笔负端（－）接表内电池的正极。 （一）利用万用表测晶体二极管
1、判别二极管的极性 将万用表欧姆档的量程拨到R×1K、R×100档，并将两表笔分别接到二极管两端。如图1—1所示。如果二极管处于正向偏置，呈现低电阻，表针偏转大，此时万用表指示的电阻小于几千欧,若二极管处于反向偏置，呈现高电阻，表针偏转小，此时万用表指示的电阻将达几百千欧以上。正向偏置时，黑表笔所接的那一端是二极管的正极。 图2—1 2、判别二极管好坏 测得二极管的正向电阻相差越大越好，若测得正反向电阻均为无穷大，则表明二极管内部断路。如果测得正、反向电阻均为零，此时表明二极管被击穿或短路。 （二）用万用表测发光二极管 发光二极管和普通二极管一样具有单向导电性，正向导通时才能发光。发光二极管在出厂时，一根引线做得比另一根引线长，通常，较长引线表示正极（＋），另一根为负极（－）。 1、判别发光二极管的极性