计算机导论 4.2—晶体二极管与三极管

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正半周波形正常 低频调 制信号 加一小偏压
t
O O
u ui
O 负半周波形压扁 (b)检波后的电流波形
D
ui
C 偏 压 R
uo
t
(a)检波前调幅波形
(c)小信号检波电路
图 26 小信号检波原理图解
信号。实际电路中的负载可以是耳机，也可以是下一级低频放 大器，由于直流信号对耳机或低频放大器的隔直流电容不起作 用，只有低频调制信号被送到耳机中发出声音或被下一级放大 器放大。小信号检波的原理图解如图 26 所示，图中（ a）是 检波前的高频调幅波形， 经二极管检波后的电流波形如图 （b）， （c）是小信号检波的实际电路。 二极管的另一个重要的用途就是整流。 整流是把 50 赫兹的 交流电变成直流，这在本丛书的上一册中作过介绍，这里就不
玻壳 引线 金属电极 引线
晶片
金属细丝
PN 结 (b)面接触型
支架
(a)点接触型 图 28 二极管的内部结构
硅管和锗管。这两种管子在起始导通电压上差别较大，所谓起
始导通电压就是二极管正向伏安特性非线性区域中的拐弯点所 对应的电压。一般硅管的起始导通电压约为 0.6V，锗管约为 0.2V。由于硅管的导通电压较高，用它作小信号检波时灵敏度 低， 线性差。 但硅管的反向耐压较高 ， 允许的工作温度也较高， 因此适用于 整流和开关等大电流的场合。 锗管的 起始导通电压较小，反向耐压低，允 许的工作温度也较低， 因此适用于小 信号的检波电路。 晶体二极管有玻璃管壳、 金属管 壳、 塑料管壳和环氧树脂管壳等多种 封装形式。 （参见图 29）体积较小 的检波管一般都采用玻璃管壳（图 2 9 中最上面的那种） ，整流管多采用 图 29 几种常见的晶体二极管 塑料或环氧树脂管壳， 一些电流较大 的整流二极管采用金属管壳， 而且管壳的一端还做成螺杆状 （图 29 中最下面的那种） ，以便于在散热板上安装。 晶体二极管的种类和型号很多。 即使是同一型号的二极管， 因制造工艺等方面的原因，它们的实际性能也略有差别。用来 表明二极管性能的数据，叫作二极管的参数。二极管的主要参 数有下列几个： ⒈最大整流电流（IOM） ： 是指二极管长期安全工作时允许通过的正向平均电流的最 大值。因为电流流过 PN 结时要耗散一定的功率，使结温升高。 当电流过大，结温超过一定的限度时就会把 PN 结烧坏。为了 保证安全，二极管整流时的工作电流不能超过此值。 ⒉最高 反向工作电压（VRM） ： 这个参数又叫最大允许反向电压。是指允许加在二极管两 端反向电压的最大值， 它反映了二极管对反向电压的承受能力。

二极管和三 极管
电路
电子 技术
基本概念基本定律 电路的计算方法 暂态电路 交流电的基本知识
模拟电子 特点 信号是连续的 技术
数字电子 特点
技术
信号是离散的
学习电子技术的方法及其 与电路的联系
1、我们在学习时要注意整体的思想，不能 钻牛角尖。着重掌握整个电路单元的功能。
2、在具体分析某个电路单元时，又要用 到电路的分析计算方法。
（a. 电子电流、b.空穴电流）
6.2 PN结
6.2.1 PN结的形成
内电场越强，漂移运
空间电荷区也称 PN 结
少子的漂移运动
动越强，而漂移使空间 电荷区变薄。
P 型半导体
内电场 N 型半导体
－－－－－－ + + + + + + －－－－－－ + + + + + + －－－－－－ + + + + + + 动画 － － － － － － + + + + + +
3、多借阅电子图书，主动分析所见到的 电路图。
带着兴趣学习：
1、说出你比较感兴趣的一种电子产品或电器
2、想象你生活当中的一件事，做起来不是 很方便，可以通过电子产品或机械手的手段 来解决它。并给这个产品命名
通过学习，能够弄清你所选电器的原理，和元器 件所起的作用；能够设计出你所想的产品。
知识点
电子电路的设计 分析
P
内电场 外电场
N
–+
2. PN 结加反向电压（反向偏置）P接负、N接正
PN 结变宽
－－－ － －－ －－－ － －－ －－－－ － －

37
① N沟道结型场效应管
基底:N型半导体
D（drain）
两边是P区
G（grid）
N PP
D G
D G
S
S
S（source）
精导品pp电t 沟道
38
② P沟道结型场效应管
D（drain）
G（grid）
P NN
S（source）
精品ppt
D G
D G
S
S
39
工作原理（以P沟道为例）
① 栅源电压UGS对导电沟道的影响
14
+
Si
Si
B
BSi
Si
Si
Si
空穴
掺硼的半导体中，空穴的数目远大于自由电子的数目。空
穴为多数载流子，自由电子是少数载流子，这种半导体称为空 穴型半导体或P型半导体
一般情况下，掺杂半导体中多数载流子的数量可达到少数
载流子的1010倍或更多精。品ppt
15
二、半导体二极管
精品ppt
16
PN 结的形成
精品ppt
26
由于少数载流子数量很少，因此反向电流不大，即 PN结呈现的反向电阻很高。 （换句话说，在P型半导 体中基本上没有可以自由运动的电子，而在N型半导体 中基本上没有可供电子复合的空穴，因此，产生的反向 电流就非常小。）
值得注意的是：因为少数载流子是由于价电子获 得热能(热激发)挣脱共价键的束缚而产生的，环境温度 愈高，少数载流子的数目愈多。所以温度对反向电流的 影响很大。
在金属导体中只有电子这种载流子，而半导体中存在空
穴和电子两种载流子，在外界电场的作用下能产生空穴流和
电子流，它们的极性相反且运动方向相反，所以，产生的电

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。

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Ib；把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流 Ic。

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β倍，即电流变化被放大了β倍，所以我们把β叫做三极管的放大倍数（β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Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic很大的变化。

如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计算公式 U=R*I 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，还需要加适宜的偏置电路。

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（因为小于0.7V时，基极电流都是0）。

如果我们事先在三极管的基极上加上一个适宜的电流（叫做偏置电流，上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的，所以它被叫做基极偏置电阻），那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时，小信号就会导致基极电流的变化，而基极电流的变化，就会被放大并在集电极上输出。