电子基础知识教材

集电区： 面积最大
基极 b
发射区：掺 杂浓度最高
集电极 c
集电区 基区 发射区
集电结 发射结
基区:最薄、掺 杂浓度最低
发射极 e
5. 三极管工作在放大状态时的偏置与电流方向
A. NPN型三极管
C IC
B
IB
E
IE
发射结
正偏
Ie Ic Ib
集电结 反偏
发射结 正偏
B. PNP型三极管
C
IC
B
集电结 反偏
2. 如果,二次测得的数值都 很大或都很小说管子已坏;数 值大表明管子已断路,数值小 已短路. 均不能使用
测
红表笔
红表笔 测
量
量
第 一
Ω
第 二
V
Ω
次
次
黑表笔
R 1K
黑表笔
R 1K
基极
第三节 晶体三极管 一.晶体三极管
1.定义:
由二种类型的半导体组成三个区并引出相应的管脚, 称之为三极 管(如下图).
4. 伏安特性的归纳
I
特点: 非线性
反向击穿
电压U(BR)
正向特性 +
P
– N
导通压降
反向电流 在一定电压 范围内保持 常数。
– P
+N
反向特性
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。
U
死区电压 硅管0.5V, 锗管0.1V。
外加电压大于死区电压二 极管才能导通。
三. 主要参数:
6. 集电极最大允许耗散功耗PCM
PCM取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过高会烧坏三
极管。
PC PCM =IC UCE
四. 三极管的简单测试
1.方法: 1).数字式万表测试.
3.硅原子的自
由电子移至
空穴形成空
+4
电子 +4
穴流,即P型半
导体
1.在本征半导
空穴
体硅中加入杂
+3
质,其导电性能
大大提高
+4
+4
2.硼原子与硅 原子形成共价 时多出发一个
空穴
21)).. NP型型半半导导体体材材料料的的形形成成
硅+4
磷硼++53
硅是四价元素, 正常 情况下, 在原子核的 周围 形成有四硼个多磷电出多子了出空了穴电形子形
IB
E
IE
Ie Ic Ib
二. 三极管的放大作用:
1. 放大状态的基本条件:
1). 发射结工作在正向偏置，加正向电压.集电结工作在反向偏置, 加反向电压.
2). 接成共发射极电路,放大倍数大.（基极和集电极两回路均含发
射极，故称共发射极）
基极回路 (输入回路)
VT
集电集极电(P极)接回负路电 源为(输反出向回偏路置)
1. 当P区接电源正，N 区接电源负， 则有电流形成，称为正向导 通；正向电阻很小.
1. P区 接正电
源
外电场
P
+ +
N
+
内电场
E
mA
+
PN结加上正向电压
2. 正向有电 流通过,表明, 正向电阻小
2. 当 P区接电源负，N区接正，则电 流很小，称为反向截止；反向电 阻很大。
3. P区接负 电源
外电场
集电结均正偏.
40
2). 当Uec≠0时, Ib随Uec变
20
化不大, 所以用Uec代表
O
输入特性曲线.
0.4
3).正常工作时发射结电压：
NPN型硅管: UBE 0.6 ～ 0.7V
PNP型锗管: UBE 0.2 ～ 0.3V
UCE1V UBE(V)
0.8
2). 输出特性
1.饱和区：
当Ube＞Uec时, Ic迅速增加,不 受Ib的控制.集 电结,发射击结 均为正偏置
的温度特性较差。 温度ICEO，
4.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，
当值下降到正常值的三分
之二时的集电极电流即为
ICM。
5. 集-射极反向击穿电 压U(BR)CEO
硅管允许结温约为150C， 锗管约为7090C。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。
组成的共价键成. 成空了穴电流子流
硼磷是是三五价价元元素素,, 在在与与硅硅四四 价价元元素素形形成成共共价价键键时时而而少多 一一个个电电子子, , 使多电一子个占空多穴数, , 使形空成穴电占子多流数, ,即形形成成空N穴型
流, 即半P导型体半导体
三. 半导体的PN结：
在一块本征半导体的两边掺入不同的杂质，就形成了一端为 P型， 另一端为N型，在其结合面形成的薄层，称其为PN结。
较小的情况下，两者数值接近。
常用晶体管的 值在20 ~ 200之间。
2).集-基极反向截止电流 ICBO
ICBO
– A +
EC
ICBO是由少数载流子的
漂移运动所形成的电流， 受温度的影响大。
温度ICBO
3).集-射极反向截止电流(穿透电流)ICEO
IB=0
– A +
ICEO EC
ICEO受温度的影响大。 所以IC也相应增加。三极管
第一节 一．半导体：
1. 本征半导体：
半导体和PN结
不含杂质的半导体为 本征半导体。其原子最 外层有四个电子，称为 四价元素。
在外能量作用下 电子跑出来成为
自由电子.
外层4个电 子称其为 四价元素
+4
+4
+4
空穴
+4
自由电子
+4
+4
+4
共价键
+4
硅晶体的共价键结构
2. 半导体中的电流:
两端加上电压，就形 成二种运载电荷的粒子 流（电流），自由电子 向正极运动(电子流)， 空穴向负极运动（空穴 流）。
第电五子章基电础子知基识础教知材识
陈铁俭
第五章 电子基础知识
1. 什么是半导体.
2. 有哪些半导体
所谓半导体: 顾名思义，其导电能力介乎导体和绝缘体之间。 用得最
多的半导体是锗和硅，都是四价元素。 本征半导体:
锗或硅提纯后形成的完全纯净、具有晶体结构的半导体 就是本征半导体。
.半导体的特殊性: 1.导电性差别大:
压
+
R
V
+
mA
E
3.电流也 逐步增大
正向伏安特性区
A(mA)
锗管 硅管
4.死区电压
0-0.7, 几乎
无电流
20
bb
0a
a
U(V)
6.过了bˊ-b
后电流急剧 上升, 直至 管子烧坏
ed c ed c
0.5 1.0
5.过了死区 电压后电流
二极管的伏安特性
迅速上升 aˊ-a
2. 反向特性
按下面电路图接线，给二极管加反向电压, 只有很小的反向电流, 基本不随电压的上升而增大.见左下图.
1). 点接触型：PN结面积小, 通过电流小；适用于高频，检波电路。
金属触丝 N型锗片
阳极引线
阴极引线
阳极 D 阴极
( a) 点接触型 外壳
( d ) 符号
2). 面接触型： PN结面积大, 通过电流大；适用于整流电路。
铝合金小球 阳极引线
N型硅
PN结 金锑合金
底座
阴极引线
( b) 面接触型
阳极引线 二氧化硅保护层
2.增大二极
管反向端电
压
VD
I
R
1.逐步 减小R阻
值
mA
V
+
+
E
3.仅有很
小的反向电
流
正向有电流 流过,灯亮.
4.随反向电压的 上升,反向电流
变化不大.
A(mA)
锗管 硅管 bb
20
0a
a
U(V)
e d c 0.5 1.0 ed c
二极管的伏安特性
反向伏安 特性区
3.反向击穿电压:
当反向电压超过某一值,反向电流突然增大,这种现象称为反向击穿.
Ic(mA)Leabharlann Baidu饱和区
放大区 60μA
40μA
20μA
截止区 Ib=0
0 2 4 6 8 10 12 Uce(V)
输出特性曲线
3.放大区：
当Uec超过某值， Ic受Ib控制, Ib小 的变化, 引起Ic较 大变化, 两者成正 比变化. 发射结正 偏，集电结反偏.
2,截止区:当Uce=0,I=Iceo(穿透电流);
Rc
两回路均共
Ro
用了发射极
Eb
Ec
发射极(P)接正电
源为正向偏置
2. 放大电路各极的电流关系：
Ic
共发射极电路
Ib
VT
μA
mA
Rc
Ro 输入回路
Vce
Vbe
Eb
I
mA
Ec
输出回路
发射极是输入回路、输出回路的公共端
(上述电路测试数据)
Ie（m A） 0 0.4 1
2
3
4
5
6
Ic（m A） 0.007 0.4 0.98 1.96 2.94 3.92 4.90 5.87
Ib（m A） -.007 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.13
结论:
1).三极之间的电流关系: Ie Ic I b
2).基极电流变化率: Ib 0.04 0.02 0.02mA
集电极电流变化:
∴
Ic 1.96 0.98 0.98mA 0.98 49(倍） 0.02
半导体的导电能力在不同条件下有很大差别。本征半导体原子间存 在稳固的共价键，导电能力并不强。但受其外部因素影响大, 导电能力 大大改善.
2.导电性受温度影响大:
有些半导体在温度增高、受光照等条件下，导电能力会大大增强， 利用这种特性可制造热敏电阻、光敏电阻等器件。
3.掺杂质提高导电性:
在本征半导体中掺入微量杂质后，其导电能力就可增加几十万乃至 几百万倍，利用这种特性就可制造二极管、三极管等半导体器件。
半导体内二 种电荷运动
带正式电的 空穴流流向 电源负极
+
+E
+ μA
带负电的电子 流流向电源正
极
半导体中载流子的移动
微安表显示 有电流流过
二. 半导体的形成
本征半导体中掺入少量杂质，导电性大大改善.在硅中掺入五价磷 （P）形成电子型（N型）。掺入三价硼（B）形成空穴型（P型）半导体. 空穴型是电子少，空穴多，故空穴为多数载流子。
4.反向只有很少 漏电流,表明,反
向电阻大
P
N + +
++ ++
内电场
E
mA
+
外加反向电压PN结 变宽反向电流变小
一. 二极管
第二节 晶体二极管
1. 有二条电极引出线的晶 体管叫晶体二极管，简称 二极管.
2.代表符号: 文字： VD 图形：
3. 结构： 一个PN结，二根管
脚引出线，管壳构成。
4.类型：
即使Uec增大,Ic仍小.两结全反偏
2. 主要参数:
表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体管的参数也是设计电 路、选用晶体管的依据。
1). 电流放大系数.
当晶体管接成共发射极电路时，
A.直流电流放大系数
___
IC IB
B.交流电流放大系数
Δ Δ
IC IB
注意： 和 的含义不同，但在特性曲线近于平行等距并且ICE0
塑封管
功率管
金属外壳管
2. 三极管文字符号: VT
3. 三极管类型及图形符号:
1). PNP型:
2). NPN型:
c
b
e
c
b
e
集电极 C
PNP型
PN P 基极 B
结构示意图
发射极 E
集电极 C
NPN型
NP N 基极 B
发射极 E
4.结构与特点:
三个极(基极b, 集电极c,发射极e); 三个区(基区,集电区,发射区); 二个结(发射结, 集电结)
2). 输出特性曲线: 在固定不同Ib状态下, 输出电流Ic
与输出电压Ueb之间的关系曲线.
2. 按下图分别讨论它们的关系.
IC
IB
mA
A
+
RC
+
V UCE + EC
RB
V UBE 输入回路 –
IE –
–
输出回路
+–
EB
3. 输入特性 特点: 非线性
IB(A)
80
60 1). 当Uec=0时, 发射结、
1.P区的空穴向N 区扩散,失去空穴
而带负电
2. N区的电子向P 区扩散,失去电子
而带正电
-- -- - --
P区
+ ++ + ++ +++
N区
5.漂移一定时间 后达到平衡而形
成PN结
P区
-- -- -- -
4.内电场 面方向
3.经扩散后在 交界处形成内
电场
N区
+ ++ + ++ + ++
四. PN结的单向导电性
N型硅 阴极引线
( c ) 平面型
P 型硅
二. 二极管的伏安特性曲线
1. 正向特性: 按下图接线，并逐步调小R的阻值，增大二极管的端电压，得到正向伏
安特性图（下一页）。图表明， 当电压超过死区电压后（硅0.6-0.8V, 锗 0.2-0.3V）,电流上升很快.
1.逐步减
小R阻值
VD
2.增大二 极管端电
2.增大二极 管反向端电 压到某一值.
R 1.逐步减 小R阻值
3.反向电 流突然增大
VD
mA V
+ + E
I=0
反向无电流 流过, 灯灭.
4.反向电压的上升 至e段后,反向电流 迅速增大而击穿.
A(mA)
锗管 硅管 bb
20
0a
a
U(V)
ed c ed c
0.5 1.0
反向伏安 特性区
二极管的伏安特性
3). 电流放大倍数公式:
Ic ;
Ib
Ie (1 )Ib;
Ic Ib
注: 电流放大倍数一般用色点标注在三极管的壳顶上.
三. 三极管的特性曲线与主要参数
1.特性曲线: 反映三极管各极电压和电流之间相互关系的曲线.
常分为: 1). 输入特性曲线: 在固定不同Uec状态下, 输入电流Ib
与输入电压Ueb之间的关系曲线.
1.最大整流电流(Im):
长期允许通过二极管的最大平均电流值.
2.最高反向工作电压:
一般为反向击穿电压的1/2,有的可达2/3.
3.反向电流:
在给定的反向电压下, 通过二极管的反向电流值.越小说明单向导 电性能越好.
四. 二极管的简易测试:
用万能表电阻档可判断二极管的正负管脚和好坏,方法如下图.
1. 用表正反向测二次, 一次 阻值大, 另一次小,说明管子 好的;阻值小的一次, 红表笔 接的为负极,黑表笔接的是正 极.