半导体二极管与三极管
半导体二极管和三极管
半导体二极管和三极管
结论：
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。
+ + ++ + + + + ++ + + + + ++ + +
P IF
内电场 N
外电场
+–
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。
半导体二极管和三极管
2. PN 结加反向电压（反向偏置） P接负、N接正
二、 N型半导体和 P 型半导体
1、N型半导体
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。 在常温下即可
变为自由电子 掺入五价元素
Si
Si
pS+i
Si
掺杂后自由电子数目
多余 大量增加，自由电子导电 电子 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。
失去一个 电子变为 正离子
半导体二极管和三极管
二极管的结构示意图
金属触丝 N型锗片
阳极引线
阴极引线
( a) 点接触型 外壳
铝合金小球 N型硅
阳极引线
PN结 金锑合金
底座
阳极引线 二氧化硅保护层
N型硅 阴极引线
( c ) 平面型
三极管
N
E EB
PNP VB<VE VC<VB
EC
第一章 半导体二极管、三极管
晶体管放大的条件
发射区掺杂浓度高 1.内部条件 基区薄且掺杂浓度低 I B
集电结面积大 2.外部条件 发射结正偏 集电结反偏
RB
mA A
IC
mA
C B
3DG6
E
IE
EC
晶体管的电流分配和 放大作用
电路条件: EC>EB 发射结正偏 集电结反偏
基极开路
第一章 半导体二极管、三极管
三、极限参数
1. 集电极最大允许电流 ICM
集电极电流 IC上升会导致三极管的值的下降，当值下降到正常值 的三分之二时的集电极电流即为 ICM。 2.反向击穿电压
（1） 集-射极反向击穿电压U(BR)CEO 当集—射极之间的电压UCE 超过一定的数值时，三极管就会被击穿。 手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压U(BR) CEO。基极开 路时 C、E极间反向击穿电压。 （2）集电极－基极反向击穿电压U(BR)CBO — 发射极开路时 C、B极间 反向击穿电压。 （3）发射极－基极反向击穿电压U(BR)EBO — 集电极开路时 E、B极间反 向击穿电压。
第一章 半导体二极管、三极管
一、输入特性
iC
iB f (uBE ) u
uCE 0
iB
RB + + uBE
CE常数
与二极管特性相似
RB +
B + RC + 输出 RB E uCE 输入 回路 + uBE + EC 回路 EB IE
iB
C
二极管和三极管的形成机理和工作原理
二极管和三极管的形成机理和工作原理二极管（Diode）是一种非线性电子元件。
它有两个电极，即正极（P 型）和负极（N型）。
结构上，P型材料有过剩的空穴而N型材料有过剩的自由电子。
这两种类型的材料在接触的区域形成一个PN结。
PN结在二极管中起到了关键作用。
形成机理：形成PN结的过程涉及半导体物理学中的杂质掺杂和结构设计。
杂质掺杂是将少量的杂质（掺杂剂）引入到半导体材料中。
在制造P型半导体时，将元素如硼（B）、镁（Mg）等加入到硅（Si）材料中。
在制造N型半导体时，将元素如磷（P）、砷（As）等加入到硅材料中。
杂质的加入会改变半导体材料的电子结构，形成P型和N型半导体。
当将P型和N型半导体材料连接在一起时，形成PN结。
在PN结区域，P型半导体中的空穴和N型半导体中的自由电子互相扩散。
当空穴和自由电子相遇时，它们会发生复合。
这会在PN结区域形成一个较窄的无载流子（少数载流子）区域，也被称为耗尽区。
在这个区域内，材料中的正电荷和负电荷会形成静电场。
这个静电场会阻止进一步的扩散，形成一个稳定的电势差。
工作原理：二极管的工作原理基于PN结的电流流动特性。
当二极管的正极（P型材料）与正电压连接，负极（N型材料）与负电压连接时，称为正向偏置。
在这种情况下，耗尽区变窄，正电荷和负电荷的静电场减弱。
这使得自由电子可以轻松地越过电位垒，流经二极管。
这种流动会产生一个正向电流，在电路中流经二极管。
当二极管的正极与负电压连接，负极与正电压连接时，称为反向偏置。
在这种情况下，耗尽区变宽，静电场增强。
这会扩大电位垒，使得自由电子无法越过它。
因此，在反向偏置下，几乎没有电流通过二极管。
只有在反向电压达到杂质掺杂引入时的峰值电压（称为击穿电压）时，电流才会流动。
此时，二极管处于击穿状态。
二极管在电子学中有许多应用。
最常见的应用是作为整流器，将交流电转换为直流电。
它也用于电压稳压器、振荡器、开关等。
二极管的关键特性是具有低导通电阻和高击穿电压。
电工学教案半导体二极管和三极管
电工学教案半导体二极管和三极管一、教学目标1.了解半导体二极管和三极管的基本结构和工作原理；2.掌握常见半导体二极管和三极管的特性参数；3.能够分析和解决与半导体二极管和三极管相关的电路问题；4.培养学生的动手实践和创新能力。
二、教学内容1.半导体二极管的基本结构和工作原理；2.常见半导体二极管的特性参数和应用；3.三极管的基本结构和工作原理；4.常见三极管的特性参数和应用。
三、教学过程1.导入引入通过介绍电子元器件中的两种重要器件，半导体二极管和三极管，引发学生对相关知识的探究和学习兴趣。
2.课堂讲解2.1半导体二极管2.1.1基本结构和工作原理详细介绍半导体二极管的基本结构，包括P-N结和其注入。
详细介绍半导体二极管的工作原理，包括正向偏置和反向偏置。
2.1.2特性参数和应用介绍半导体二极管的特性参数，包括导通压降、最大反向电压和最大正向电流等。
介绍半导体二极管的应用，包括整流、波形修整等。
2.2三极管2.2.1基本结构和工作原理详细介绍三极管的基本结构，包括三个区域的P-N结和掺杂工艺。
详细介绍三极管的工作原理，包括共发射极、共集电极和共基极的基本工作模式。
2.2.2特性参数和应用介绍三极管的特性参数，包括放大系数、最大耗散功率和最大反向电压等。
介绍三极管的应用，包括放大、开关等。
3.实验演示通过实验演示，让学生亲自搭建电路，观察和验证半导体二极管和三极管的工作原理和特性。
4.小结反思对课堂内容进行总结和归纳，强化学生对半导体二极管和三极管的理解。
四、教学方法1.讲授结合实践通过讲解和实验结合，加深学生对半导体二极管和三极管相关知识的理解和应用能力。
2.探究式学习鼓励学生积极参与课堂互动，提出问题、讨论问题，培养学生的创新思维和解决问题的能力。
五、教学评估1.课堂小测验设置课堂小测验以检测学生对知识的掌握程度。
2.实验报告要求学生根据实验结果和分析写实验报告，评估学生对半导体二极管和三极管的实际操作和分析能力。
电路基础原理二极管与三极管
电路基础原理二极管与三极管电路基础原理：二极管与三极管在现代电子技术中，二极管与三极管扮演着重要的角色，是电路中最基本且不可或缺的元件之一。
它们的发展历程和原理理解对于电子工程师和爱好者而言都是至关重要的。
一、二极管二极管是由半导体材料制成的电子元件，它有两个端口，即两个引脚。
它的一端被称为阳极（也叫P端），另一端被称为阴极（也叫N 端）。
二极管的工作原理基于PN结，这是由P型薄层半导体材料和N 型薄层半导体材料之间形成的结构。
当二极管极性正向（P端连接正电压，N端连接负电压）时，电流可以顺利通过，这被称为导通状态。
而当二极管极性反向（P端连接负电压，N端连接正电压）时，电流会被阻断，二极管处于截止状态。
通过这种特性，二极管可以用来实现电流的整流功能。
它可以将交流信号转化为直流信号，通过只允许一个方向的电流流动，屏蔽了负半周期的信号。
二、三极管三极管是一种由PNP或NPN型晶体管构成的半导体器件。
它有三个引脚，被称为基极、发射极和集电极。
三极管有两种常见的工作模式：共射极和共集极。
在共射极模式下，基极与发射极之间的电压被用来控制集电极与发射极之间的电流。
而在共集极模式下，输入信号通过基极，被放大输出到集电极，集电极是输出端。
基于这两种模式，三极管可以被用作放大器、开关和电压比较器。
作为放大器，它可以放大小信号以便更好地驱动负载。
作为开关，三极管在输入电压高于某个阈值时导通，低于阈值时截止，用于控制电流的流动。
作为电压比较器，它可以接收两个电压信号并比较它们的大小，输出相应结果。
三、二极管与三极管的应用二极管和三极管在现代电子设备中应用广泛，成为无线通信、计算机科学、控制系统等方面的基本元件。
例如，在无线通信系统中，射频二极管被用来作为开关，控制高频信号的传输。
而三极管被用于收音机、电视机等电子设备中的放大电路，使得弱信号可以被放大后输出到扬声器。
此外，二极管和三极管还常用于电源电路中，用于整流、稳压和滤波等功能，确保设备能够正常工作。
半导体、二级管和三极管概述
PN结加反向电压
PN结加反向电压时， 内建电场被增强，势垒 高度升高，空间电荷区 宽度变宽。这就使得多 子扩散运动很难进行， 扩散电流趋于零；
而少子漂移运动处于优势，形成微小的反向的电流。
流过PN结的反向电流称为反向饱和电流(即IS)， PN结呈现为大电阻。由于IS很小,可忽略不计,所 以该状态称为：PN结反向截止。 总结 PN结加正向电压时，正向扩散电流远大于漂移电 流， PN结导通；PN结加反向电压时，仅有很小的 反向饱和电流IS，考虑到IS≈0，则认为PN结截止。
基区空穴 的扩散
扩散运动形成发射极电流IE，复合运动Байду номын сангаас成基极电 流IB，漂移运动形成集电极电流IC。
电流分配：
IE＝IB＋IC
IE－扩散运动形成的电流 IB－复合运动形成的电流 IC－漂移运动形成的电流
直流电流 放大系数
IC IB
iC iB
交流电流放大系数
I CEO (1 ) I CBO
稳压管的伏安特性
稳压管的主要参数 稳定电压Uz：Uz是在规定电流下稳压管的反向击 穿电压。 稳定电流IZ：它是指稳压管工作在稳压状态时， 稳压管中流过的电流，有最小稳定电流IZmin和最大 稳定电流IZmax之分。
（6）其它类型二极管 发光二极管：在正向导通其正向电流足够大时， 便可发出光，光的颜色与二极管的材料有关。广 泛用于显示电路。
图4 本征半导体中 自由电子和空穴
本征半导体的载流子的浓度 本征激发：半导体在热激发下产生自由电子和空 穴对的现象称为本征激发。 复合：自由电子在运动过程中如果与空穴相遇就 会填补空穴，使两者同时消失。 在一定的温度下，本征激发所产生的自由电子与 空穴对，与复合的自由电子与空穴对数目相等，达 到动态平衡。即在一定温度下本征半导体的浓度是 一定的，并且自由电子与空穴浓度相等。
二极管与三极管
1.半导体二极管 2.半导体三极管
认识半导体
1.什么是半导体： 导电性介于导体与半导体之间的物质。 常见的半导体材料：硅（Si）、锗（Ge）。均为四价元素。 2.本征半导体与杂质半导体 本征半导体 纯净的晶体结构的半导体 N型半导体 渗入5价元素，多电子显“-” P型半导体 渗入3价元素，多空穴显“+”
R3
R1
RP 30 %
Q1 +V
-
+ -
VBB
一、二极管及其特性
1.PN结与二极管
P区
P N
N区
结
P区 P
N
-
结
内电场：E
N区
+
2.二极管的符号及常见的二极管
符号：
P区
P N
N区
-
结
+
P
N
常见的二极管有： 发光二极管，光敏二极管，稳压二极管，整流二极管等不同用途的二极管。
3.二极管的单向导电性 小试验：
为什么要接电阻？
使用二极管时一定不能超过二极管的额定参数（电流、电压、温度等）
二、三极管及其特性
1.三极管的结构和电路符号
结构：
集电区
NPN型
基极
基区
集电极
N
集电结
P
N
发射结
发射区
发射极
集电区
基极 PNP型
基区
发射区
集电极
P
集电结
N
P
Hale Waihona Puke 发射结发射极三极管——种类、外形、引脚
◇识别引脚时，将管脚朝下，切口朝自己，从左向右依次为E、B、C脚。
半导体三极管的工作
二极管和三极管
二极管和三极管TT 二极管：二极管，又称半导体二极管，是由半导体器件组成的一种基本电子元件。
由于晶体结构特殊，二极管在加一定量电流或电压施加后可以改变方向的性质，发挥其作准双向控制电路的功能，有正反接两用、正片和反片两种基本类型，可组成多种电子电路。
二极管在1948年发明，之后它被广泛应用在电子元件中，几乎组成所有电子领域，比如计算机、通信技术和电子系统中。
二极管可以被看作一种发射器，它从根本上讲是金属和半导体的结合体，具有接收和发射功能。
它有两端，其中一端由半导体材料组成，另一端是金属极。
半导体极端一般有两种状态，即开路和短路，它们可以影响整个电路的运行情况。
二极管还有正反接两用的特性，这对现代电子设备的发展提供了可靠的保证。
三极管：三极管是一种由三个极性组成的半导体器件，由一个发射极、接收极和控制极组成。
它利用输入信号控制输出信号的特性而闻名，是一种重要的信号放大器，可多用于高频器件、收发器件和模拟电路中。
三极管的特性是由三个极性的晶体管组成，其中包括发射极、基极和集电极三部分，它们之间有固定的连接性。
发射极是电子控制的起点，基极的电压可以影响发射极的发射电流流动，集电极则可以收集控制基极电压输出的电流，相较于二极管，三极管具有更加精细灵敏的控制功能。
三极管以其灵敏度和可靠性深受用户青睐，在今天的电子产品中几乎随处可见。
尤其是在电子产品的电源供给部件里，它可以使电子芯片在介质环境变化时自动调节电压大小，保证芯片的正常运行。
它还可以用于电子电路的脉冲记数、测量和控制，改善和加速电子电路的操控性能，帮助用户提升整体的制作水平。
二极管 三极管
二极管三极管
二极管和三极管也称为半导体管，是由半导体和晶体管以及金属
膜与其他长的材料制成的电子元件，它们在电子学上被广泛应用，是
现代电子技术中最基本的元件之一。
由于它们具有很强的电压稳定性、少部件、体积小等优点，因此主要用于控制电路中。
二极管是一种只有两极的半导体电子元件，它通常具有半导体和
金属膜等电子器件。
它是用于控制电路中，可用于半波整流、增加电
压稳定性、减少抗干扰性等功能。
三极管是一种只有三极的半导体电子元件，它具有三层P类半导
体和它的金属膜或其他复合结构的电子器件。
它主要用于放大电路，
例如模拟电路、放大电路、滤波电路等，采用三极管可实现快速响应
和很强的信号增益功能。
在电子领域中，二极管和三极管都是重要的电子元件，它们具有
独特的电平特性和稳定性，可以用于控制电路或放大电路中，在电子
工程中都有重要的市场地位。
它们都有一定的使用范围，不同工程不同设备之间的使用方法也有所
不同，要根据要解决问题的实际情况灵活选择。
由于可以满足不同
的需求，二极管和三极管还可以用于微控制器和数字信号处理器等其
他应用中。
总之，二极管和三极管是电子工程领域中最基本的元件，它们被
广泛地应用于控制电路和放大电路中，具有很强的电压稳定性、少部件、体积小，以及减少抗干扰性等优点，是现代电子技术中重要的电
子元件。
半导体二极管和三极管分析
半导体二极管和三极管分析一、半导体二极管（Diode）半导体二极管是一种由p型半导体和n型半导体组成的器件。
它具有一个p-n结，其中p型半导体称为阳极（Anode），n型半导体称为阴极（Cathode）。
半导体二极管可以分为正向偏置和反向偏置两种工作状态。
1.1结构和工作原理半导体二极管的结构非常简单，它主要由p型半导体和n型半导体组成。
在正向偏置状态下，将p型半导体连接到正电压，n型半导体连接到负电压。
这样，电子会从n型半导体向p型半导体流动，而空穴则从p型半导体向n型半导体流动。
这个过程称为正向导通，电流通过二极管，二极管呈现低电阻状态。
在反向偏置状态下，将n型半导体连接到正电压，p型半导体连接到负电压。
这样，电子会从p型半导体向n型半导体流动，而空穴则从n型半导体向p型半导体流动。
这个过程称为反向封锁，导电能力非常弱，二极管呈现高电阻状态。
1.2应用1.整流器：半导体二极管可以将交流电转换为直流电。
在这种应用中，电流只能在正向偏置状态下通过。
2.限流器：半导体二极管可以让电流仅以一个方向通过，从而保护其他电子元件免受过电流的损害。
3.瞬态电压抑制器（TVS）：半导体二极管具有抵抗电压峰值的能力，可以用于保护电路免受电压脉冲和浪涌的损害。
4.发光二极管（LED）：LED是一种可以发出光的半导体二极管。
通过不同的材料和应用方法，LED可以发出不同颜色和亮度的光。
二、三极管（Transistor）三极管是一种由三个控制区域组成的半导体器件，它是由两个p-n结组成的。
三极管有三个电极，分别是发射极（Emitter）、基极（Base）和集电极（Collector）。
三极管可以分为NPN型和PNP型两种类型。
2.1结构和工作原理NPN型三极管由两个p型半导体夹着一个n型半导体组成，而PNP型三极管则由两个n型半导体夹着一个p型半导体组成。
在NPN型三极管中，n型区域是发射极和集电极，p型区域是基极。
在PNP型三极管中，p型区域是发射极和集电极，n型区域是基极。
半导体、二极管和三极管
共集放大电路
信号从基极输入，从发射极输 出，具有电压跟随作用。
放大电路的性能指标
包括放大倍数、输入/输出电阻 、频率响应等，用于评价放大
电路的性能优劣。
PART 04
半导体器件封装与识别
常见半导体器件封装形式
金属封装
气密性好，可靠性高，但 成本较高，主要用于要求 苛刻的场合。
陶瓷封装
气密性较好，成本适中， 常用于民用和一般军用产 品。
整流电路
利用二极管的单向导电 性，将交流电转换为直
流电。
检波电路
从高频信号中检出低频 信号，常用于收音机等
电子设备中。
稳压电路
利用二极管的反向击穿 特性，实现电压的稳定
输出。
开关电路
利用二极管的导通和截 止状态，实现电路的开
关控制。
PART 03
三极管原理及应用
三极管结构与工作原理
三极管的基本结构
击穿特性
当反向电压增大到某一数 值时，反向电流急剧增大， 称为二极管的击穿现象。
二极管主要参数与选型
主要参数
最大整流电流、最高反向工作电压、反向电流、动态电阻等 。
选型注意事项
根据实际需求选择合适的类型（如整流二极管、开关二极管 等）、考虑最大整流电流和最高反向工作电压等参数。
二极管应用电路举例
二极管结构与工作原理
结构
二极管由P型半导体和N型半导体组成，中间形成PN结。
工作原理
利用PN结的单向导电性，即正向导通、反向截止的特性来实现整流、检波、稳 压等功能。
二极管伏安特性曲线
01
02
03
正向特性
当二极管正向偏置时，随 着正向电压的增大，电流 按指数规律增大。
二极管三极管的基础知识
二极管三极管的基础知识二极管和三极管是电子领域中常见的两种元件，它们在电路中起着重要的作用。
本文将从二极管和三极管的基础知识入手，介绍它们的结构、工作原理以及在电子设备中的应用。
一、二极管的基础知识二极管是一种具有两个电极的半导体器件，通常由P型半导体和N 型半导体组成。
它的主要作用是允许电流在一个方向上流动，而阻止电流在另一个方向上流动。
二极管的一个电极称为阳极（Anode），另一个电极称为阴极（Cathode）。
二极管的工作原理是基于PN结的特性。
PN结是指P型半导体和N 型半导体的结合处。
当P型半导体的电子与N型半导体的空穴相遇时，会发生电子与空穴的复合，形成一个带电的区域，这个区域被称为耗尽区。
在耗尽区的两端会形成一个电势差，这个电势差被称为势垒。
当二极管正向偏置时，即阳极连接正极，阴极连接负极，势垒将变得较小，电流可以流过二极管。
而当二极管反向偏置时，即阳极连接负极，阴极连接正极，势垒将变得较大，电流无法流过二极管。
二极管有很多种不同的类型，例如常用的正向工作电压为0.7伏的硅二极管和正向工作电压为0.3伏的锗二极管等。
它们在电子设备中广泛应用，如整流器、稳压器、电压调节器等。
二、三极管的基础知识三极管是一种具有三个电极的半导体器件，通常由P型半导体、N 型半导体和另一种掺杂物较少的P型半导体组成。
它的主要作用是放大电流和控制电流。
三极管的三个电极分别为基极（Base）、发射极（Emitter）和集电极（Collector）。
基极用于控制电流，发射极用于发射电子，集电极用于收集电子。
三极管有两种类型，NPN型和PNP型，它们的构造和工作原理基本相同，只是P型半导体和N型半导体的位置相反。
三极管的工作原理是基于PNP结和NPN结的特性。
当三极管的基极电流较小时，三极管处于截止区，电流无法通过三极管。
当基极电流增大时，会使三极管进入饱和区，电流可以从发射极流向集电极。
三极管的放大作用是通过控制基极电流来实现的，当基极电流变化时，发射极到集电极的电流也会相应变化。
三极管和二极管的判别
6.3 二极管和三极管的判别和选用一．半导体二极管极性的判别和选用（1）半导体二极管极性的判别一般情况下，二极管有色环的一端为负极，另一端为正极。
根据二极管正向导通时导通电阻小，反向截止时截止电阻大的特点，可用万用表来判别其极性。
将万用表拨到欧姆档（一般用R×100或R×1K档），用万用表的表笔分别接二极管的两个电极，测出一个电阻，然后将两表笔对换，再测出一个阻值，则阻值小的那一次黑表笔所接一端为二极管的正极，另一端即为负极。
若两次测得阻值都很小，则说明管子内部短路，若两次测得的阻值都很大，则说明管子内部断路。
（2）半导体二极管的选用选用二极管时，既要考虑正向电压，又要考虑反向饱和电流和最大反向电压，选用检波二极管时，要求工作频率高，正向电阻小，特性曲线要好，以保证线性失真要小。
在脉冲电路中，具有负阻特性的器件已得到广泛的应用。
一般半导体二极管具有正电阻特性，即当加在电阻两端的电压增加时，流过二极管中的电流也会增大。
而负阻器件在其特性曲线的一定区域具有负阻特性，即当加到器件两端的电压升高时，流过器件的电流反而会减小，其电压变化量与电流变化量之比为负值。
该器件主要有单结晶体管等。
二．半导体三极管的判断和选用（1）半导体三极管管脚和质量的判断（a）根据管脚排列和色点识别对于等腰直角三角形排列，直角顶点是基极，靠近管帽边沿的电极为发射极，另外一个电极是集电极。
有些管子的管脚排列成直线，但距离不相等，孤立的电极为集电极，中间的为基极，另一个为发射极。
对半圆形塑封晶体三极管，让球面向上，管脚朝自己，则从左到右依次是集电极，基极和发射极。
（b）用万用表判别用万用表判别管脚的基本原理是：三极管由两个PN结构成，对于NPN型三极管，其基极是两个PN结的公共正极，对于PNP型三极管，其基极是两个PN结的公共负极。
而根据当加在三极管的BE结电压为正，BC结电压为负，三极管工作在放大状态，此时三极管的穿透电流较大，rBE较小的特点，可以测出三极管的发射极和集电极。
半导体二极管三极管
例 1 的图
[例 1] 图中通过稳压管的电流 IZ 等于多少？R 是限流电阻，
其值是否合适？
[解]
IZ12 .6 0 1 130 2 A510 3A5m A
IZ < IZM ，电阻值合适。
9.4 半导体三极管
9.4.1 基本结构 BE
二氧化硅保护膜
E 铟球
N 型硅 P 型硅 N 型硅
C
(a) 平面型
发射极与集电极之间如同一个开关的断开，其间电阻很大， 可见，晶体管除了有放大作用外，还有开关作用。
晶体管的三种工作状态如下图所示
IB
UBC
<
0
IC +
+
+
UCE
UBE > 0
(a)放大
IB
=
0
+
+
UBC
<
IC
0
+ E
IB
UBC >
0IC
+
U CC RC
+
+
UCE 0
IB/m
0
A
0.10
0.02 0.04 0.06 0.08
IC/m < 0.001 0.70 1.50 2.30 3.10
A
3.95
结论IAE/：m((12))
< I0E.00I1C0I.B72 1符.5合4 基2尔.3霍6 夫3定.1律8 4IC.0和5 IE 比 IB 大得多。从第三列和第四列的数据可得
(3)当 IB = 0(将基极开路)时，IC = ICEO，表中 ICEO <
0.001 mA = 1 A。
(4)要使晶体管起放大作用，发射结必须正向偏置，发射区 才可向基区发射电子；而集电结必须反向偏置，集电区才可收 集从发射区发射过来的电子。
1-模拟电子技术半导体基础知识
模拟电子技术
2、本征半导体的结构
共价键
由于热运动，具有足够能量 的价电子挣脱共价键的束缚 而成为自由电子 自由电子的产生使共价键中 留有一个空位置，称为空穴 自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。 动态平衡 一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高， 热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对 的浓度加大。
面接触型：结面积大， 结电容大，故结允许 的电流大，最高工作 频率低。
平面型：结面积可小、 可大，小的工作频率 高，大的结允许的电 流大。
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二、二极管的伏安特性及电流方程
二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。
i f (u )
i IS (e
u UT
1)
(常温下 UT 26m ) V
模拟电子技术
二、杂质半导体
1. N型半导体
多数载流子 空穴比未加杂质时的数目多 了？少了？为什么？
5
杂质半导体主要靠多数载流 子导电。掺入杂质越多，多子 浓度越高，导电性越强，实现 导电性可控。 磷（P）
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2. P型半导体
多数载流子 P型半导体主要靠空穴导电， 掺入杂质越多，空穴浓度越高， 导电性越强，
模拟电子技术
第一章 半导体二极管和三极管
模拟电子技术
第一章 半导体二极管和三极管
§1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管
模拟电子技术
§1 半导体基础知识
一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 四、PN结的电容效应
模拟电子技术
一、本征半导体
1、什么是半导体？什么是本征半导体？
ui=0时直流电源作用
半导体二极管三极管基本知识(补充)
(2) 反向击穿电压VBR
反向电流急剧增加时所加的反向电压。
（参数表中一般规定反向电流所达到的值）
最高反向工作电压一般取击穿电压的一半。 (3) 反向电流I R
管子未发生电击穿时的反向电流。
（参数表中一般规定所应加的反向电压）
23
4.二极管基本电路及其分析方法
2.2 半导体二极管和三极管的开关特性 2.2.1 半导体基本知识 1. 半导体材料
导体：铜，银，铝，铁…… 绝缘体：云母，陶瓷，塑料，橡胶…… 半导体：硅，锗…… 半导体得以广泛应用，是因为其导电性能会随 外界条件的变化而产生很大的变化。
使导电性能产生很大变化的外界条件主要有： 温度：温度上升，电阻率下降。 光照：光照使电阻率降低。 掺杂：掺入少量的杂质，会使电阻率大大降低。
5
4. 杂质半导体 （1） P型半导体
本征激发产生 电子-空穴对。
+4
在本征半导体中掺入微量 3价元素（如硼）形成 。
+4 +3 +4 +4
三价杂质称为 受主杂质。
杂质原子获得一个 电子成为负离子。 硅原子的共价键上 缺少一个电子形成 空穴。
空 穴 -----多数载流子(多子) 自由电子---少数载流子(少子)
一个三价杂质原子产生 一个空穴-负离子对。
6
（2） N型半导体
在本征半导体中掺入少量的 5价元素（如磷）形成。 杂质原子多余的一个价 电子容易挣脱原子核的 束缚变成自由电子。 杂质原子失去一个 电子成为正离子。 一个5价杂质原子产生 一个电子-正离子对。
本征激发：自 由电子-空穴 对
自由电子-----多数载流子 5价杂质-----施主杂质 空 穴 -----少数载流子
二极管三极管的基础知识
二极管三极管的基础知识1. 引言二极管和三极管是电子学中最基本和常用的两种半导体器件。
它们在电路中起到了重要的作用，如信号调理、开关和放大等。
本文将介绍二极管和三极管的基本原理、结构和特性等重要知识。
2. 二极管二极管是一种由P型和N型半导体材料制成的器件。
它具有一个PN结，通过这个结可以实现电流的单向导通。
常见的二极管有普通二极管、肖特基二极管和光电二极管等。
2.1 基本原理二极管的导电性来自于PN结。
当PN结被正向偏置时，P型区域的空穴和N型区域的电子互相扩散，导致少数载流子的重组，形成一个导电通道。
这个导电通道使得电流可以流过二极管，称为正向工作状态。
当PN结被反向偏置时，少数载流子几乎无法通过结，电流基本上是断开的，称为反向工作状态。
2.2 特性曲线二极管的特性曲线是指其正向特性曲线和反向特性曲线。
正向特性曲线显示了二极管在不同正向偏置电压下的电流响应关系。
反向特性曲线显示了二极管在不同反向偏置电压下的电流响应关系。
这些特性曲线对于理解二极管的工作状态和限制条件非常重要。
2.3 应用二极管在电子电路中有广泛的应用。
它可以用作整流器转换交流电为直流电、用作信号调理器修正和稳定输入信号、用作开关控制电流流动方向等。
3. 三极管三极管是一种由三个掺杂不同的半导体材料制成的器件。
它由基极（B）、发射极（E）和集电极（C）组成，具有放大作用。
根据掺杂型号不同，三极管可以分为NPN和PNP两种类型。
3.1 基本原理三极管的放大作用来自于PNP或NPN结之间形成的电流控制区域。
在NPN三极管中，当基极正向偏置时，将使得发射极-基极间的电流增加，进而通过集电极-发射极间的电流放大。
这种放大作用使三极管成为一种强大的电流放大器。
3.2 特性曲线三极管的特性曲线是指其输出特性曲线、输入特性曲线和直流负载线等。
输出特性曲线显示了三极管的集电极电流与集电极-发射极电压之间的关系。
输入特性曲线显示了三极管的基极电流与基极-发射极电压之间的关系。
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UD1 = 6V，UD2 =12V
∵ UD2 >UD1 ∴ D2 优先导通， D1截止。
若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB = 0 V
流过
D2
的电流为
ID2
12 3
D1承受反向电压为－6 V
4mA
在这里， D2 起 钳位作用， D1起 隔离作用。
2021/3/6
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(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。
2021/3/6
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14.1.2 N型半导体和 P 型半导体
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。 在常温下即可
2021/3/6
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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：
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。
价电子
Si
Si
共价健
Si
Si
晶体中原子的排列方式
硅单晶中的共价健结构
共价键中的两个电子，称为价电子。
2021/3/6
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自由电子 本征半导体的导电机理
价电子在获得一定能量
（温度升高或受光照）后，
阴极引线
( a) 点接触型 外壳
铝合金小球 N型硅
阳极引线
PN结 金锑合金
底座
N型硅 阴极引线
(c ) 平面型
P 型硅
阳极 D 阴极
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阴极引线
( d) 符号
( b) 面接触型
图 1 – 12 半导体二极管的结构和符号 总目录 章目录 返回 上一页16 下一页
14.3.2 伏安特性
特点：非线性
(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。 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)。 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）。
2021/3/6
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14.2.2 PN结的单向导电性
1. PN 结加正向电压（正向偏置） P接正、N接负
PN 结变窄
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
+ + ++ + + + + ++ + + + + ++ + +
动画
内电场被 削弱，多子 的扩散加强，
P
内电场 N
IF
外电场
+–
形成较大的 扩散电流。
若 V阳 <V阴或 UD为负( 反向偏置 )，二极管截止
2021/3/6
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例1： D
A +
3k
6V
UAB
12V
–
B
电路如图，求：UAB
取 B 点作参考点， 断开二极管，分析二 极管阳极和阴极的电 位。
V阳 =－6 V V阴 =－12 V V阳>V阴 二极管导通 若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB =－ 6V 否则， UAB低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V
2021/3/6
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皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
• 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、 心、肺、肾等多脏器严重损害的， 全身性疾病，而且不少患者同时 伴有恶性肿瘤。它的1症状表现如 下：
• 1、早期皮肌炎患者，还往往伴 有全身不适症状，如-全身肌肉酸 痛，软弱无力，上楼梯时感觉两 腿费力；举手梳理头发时，举高 手臂很吃力；抬头转头缓慢而费 力。
Si
Si
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
Si
空穴
Si
价电子
位，称为空穴（带正电）。 这一现象称为本征激发。
温度愈高，晶体中产 生的自由电子便愈多。
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）。
作原理和特性曲线，理解主要参数的意义； 三、会分析含有二极管的电路。
2021/3/6
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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。
（a. 电子电流、b.空穴电流）
2021/3/6
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14.2 PN结
14.2.1 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
－－－－－－ + + + + + +
扩散和漂移
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。
2021/3/6
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第14章 半导体二极管和三极管
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
2021/3/6
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第14章 半导体二极管和三极管
本章要求： 一、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； 二、了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工
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。
2021/3/6
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2. PN 结加反向电压（反向偏置） P接负、N接正
－－－ － －－ + + + + + +
动画
－－－ － －－ + + + + + +
－－－ － －－ + + + + + +
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，
用于大功率整流和开关电路中。
2021/3/6
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14.3 半导体二极管
二极管的结构示意图
金属触丝 N型锗片
阳极引线 二氧化硅保护层
阳极引线
14.1.2 N型半导体和 P 型半导体
Si
Si
BS–i
Si
硼原子 接受一个 电子变为 负离子
动画 掺入三价元素 空穴 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。 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。
无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。
P
内电场 外电场
N
–+
2021/3/6
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2. PN 结加反向电压（反向偏置） P接负、N接正
PN 结变宽
－－－ － －－ －－－ － －－ －－－－ － －
+++ +++ +++
+++ +++ +++
P
IR
内电场 外电场
–+
N
动画
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。
当U<0时，且U >>UT,则电流I -IS
2021/3/6
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14.3.3 主要参数
1.二最极大管整长流期电使流用IO时M ，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URWM 是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，
一般是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。 二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。
2021/3/6
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1. 在杂质半导体中多子的数量与 a （a. 掺杂浓度、b.温度）有关。
2. 在杂质半导体中少子的数量与 b （a. 掺杂浓度、b.温度）有关。
3. 当温度升高时，少子的数量 c （a. 减少、b. 不变、c. 增多）。
4. 在外加电压的作用下，P 型半导体中的电流 主要是 b ，N 型半导体中的电流主要是 a 。