2-半导体二极管和三极管
半导体二极管和三极管 PPT课件
Si
Si
空穴
BS–i
Si
硼原子 接受一个 电子变为 负离子
P型半导体的形成过程动画演示
1.1.3 PN结的形成及特性
1. PN结的形成 物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气
体、液体、固体均有扩散运动。
1.1.3 PN结的形成及特性 1. PN结的形成
浓度差
多子扩散运动 动
空间电荷区
态
内电场
1.1.3 PN结的形成及特性
2. PN结的单向导电性
（3）PN结的i−u特性
uD
iD IS (enUT 1)
反向偏 置特性
iD/mA 1.0
0.5
正向偏 置特性
其中
iD = -IS
-1.0 -0.5
0.5 1.0 uD/V
IS ——反向饱和电流
PN结单向导电性的I−U特性曲线
n——发射系数，其值1-2。
平
衡
少子漂移运动
PN结：空间电荷区、耗尽层
电子扩散
N ++ + + +
++++
- - -----
P
++++ - - - -
++++ - - - -
空穴扩散
空间电 荷区
++++ -- - ++++ -- - ++++ -- - ++++ -- - -
内电场
1.1.3 PN结的形成及特性 1. PN结的形成
Si
半导体二极管和三极管
（一）理想二极管等效电路
iD 当外加正向电压时，二极
管导通，正向压降uD=0,
D
相当于开关闭合；
当外加反向电压时，二极
管截止，反向电流IR=0，
相当于开关断开。
等效电路
0
uD
特性曲线的近似
(1-30)
(二）考虑正向压降的等效电路
在二极管充分导通且工 作电流不是很大时，可
以 近 似 认 为 UD 为 常 数 ， 用 一 个 直 流 电 压 源 UD
PN 结加上反向电压、反向偏置的意思都是： P区 加负、N 区加正电压。
(1-22)
一、PN 结正向偏置
变薄
+ P
－+ －+ －+ －+
内电场被削弱，多子 的扩散加强能够形成 较大的扩散电流。
_ N
外电场
R
内电场
E
(1-23)
二、PN 结反向偏置
_ P
变厚
－+ －+ －+ －+
பைடு நூலகம்
内电场被被加强，多子
uo
t
(1-36)
例15.2：分析uR、uC的波形 ui
ui
R
uR RL
uR
t
uo t
uo
t
(1-37)
例15.3 设图示电路中的二极管性能均为理想。试判断各电路中
的二极管是导通还是截止，并求出A、B两点之间的电压ＵAB值。
D1
A
D1
A
D2
+
D2
+
R 2KW UAB
V1 15V V2
10V _
B
10V _
半导体二极管与三极管
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。
14.3.2 伏安特性
根据半导体的物理原理，可从理论上分析得到PN结的伏安特性的表达式，此式通常称为二极管方程，即：
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，IRM受温度的影响，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。
STEP5
STEP4
STEP3
STEP2
STEP1
定性分析：判断二极管的工作状态
导通截止
否则，正向管压降
硅0.6~0.7V锗0.2~0.3V
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
例1：
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。
在这里，二极管起钳位作用。
例2:
D1承受反向电压为－6 V
流过 D2 的电流为
求：UAB
在这里， D2 起钳位作用， D1起隔离作用。
B
D1
6V
12V
3k
A
D2
UAB
+
–
ui > 8V，二极管导通，可看作短路 uo = 8V ui < 8V，二极管截止，可看作开路 uo = ui
二极管,三极管,晶体管概念和用途
二极管、三极管、晶体管概念和用途一、二极管的概念和用途二极管是一种具有两个电极的半导体器件，它具有单向导电特性。
当施加正向电压时，二极管正向导通，电流通过；当施加反向电压时，二极管反向截止，电流基本不通过。
二极管主要用于整流、稳压、开关和检波等电路中。
1、整流在交流电路中，二极管可以将交流信号转换为直流信号。
通过二极管整流，可以将交流电源转换为直流电源，以满足电子设备对直流电源的需求。
2、稳压二极管还可以作为稳压器使用。
在稳压电路中，通过合理连接二极管和电阻，可以实现对电压的稳定。
3、开关由于二极管具有导通和截止的特性，可以将其应用到开关电路中。
在开关电路中，二极管可以控制电流的通断，实现对电路的控制。
4、检波二极管还可以用作检波器。
在无线电接收机中，二极管可以将射频信号转换为音频信号，实现信息的接收和解调。
二、三极管的概念和用途三极管是一种具有三个电极的半导体器件，分为发射极、基极和集电极。
三极管具有放大、开关等功能，是现代电子设备中不可或缺的器件。
1、放大在放大电路中，三极管可以对输入信号进行放大处理。
通过合理设置电路参数，可以实现对电压、电流和功率等信号的放大。
2、开关与二极管类似，三极管也可以用作开关。
通过控制基极电流，可以实现对集电极与发射极之间的电流通断控制。
3、振荡在振荡电路中，三极管可以实现信号的自激振荡。
通过反馈电路的设计，可以使三极管产生稳定的振荡信号。
4、调制在通信系统中，三极管可以用于信号的调制。
通过三极管的放大和调制功能，可以实现对射频信号等信息的传输。
三、晶体管的概念和用途晶体管是一种半导体器件，是二极管的发展和改进，是现代电子技术的重要组成部分，被广泛应用于放大、开关、振荡和数字逻辑电路等领域。
1、放大晶体管可以作为放大器使用，实现对信号的放大处理。
晶体管的放大能力较强，可以应用于音频放大、射频放大等领域。
2、开关晶体管也可以用作开关。
与三极管类似，晶体管可以实现对电路的控制，用于开关电源、数码电路等领域。
二极管和三极管原理
二极管和三极管原理二极管原理：二极管是一种有两个电极（即阴极和阳极）的半导体器件。
它基于PN结的特性，PN结是由P型半导体和N型半导体直接相接而形成的结构。
在正向偏置电压下，P型半导体为正极，N型半导体为负极，形成正向电流。
而在反向偏置电压下，P型半导体为负极，N型半导体为正极，形成反向电流。
二极管的主要原理是PN结的单向导电性。
当二极管正向偏置时，P区与N区之间的电子就会向前移动，同时空穴则向后移动，形成正向电流。
而在反向偏置时，由于PN结上有一个势垒，阻碍了电子和空穴的移动，所以几乎没有电流通过。
因此，二极管可以用来控制电流的流向。
二极管的特性使其在电子设备中有广泛的应用。
例如，它可以用作整流器，将交流电转换为直流电。
当正弦波信号通过二极管时，只有正半周期能通过，负半周期将被阻止，从而将交流电转换为直流电。
此外，二极管还可用于稳压电路、振荡器等。
三极管原理：三极管是一种三个电极（即基极、发射极和集电极）的半导体器件。
它是由两个PN结（即P型和N型）组成的。
PNP型和NPN型是两种常见的三极管。
PNP型的集电极和基极为负极，发射极为正极；NPN型的集电极和基极为正极，发射极为负极。
三极管的原理是基于PNP或NPN结的放大作用。
当三极管的基极接受到一个小信号电流时，这个电流通过PN结的放大作用，导致大量的电子或空穴流向集电极。
这样，三极管就能够将小信号放大成大信号。
具体来说，当三极管处于截止状态时，集电极和发射极之间的电流非常小。
当三极管处于饱和状态时，集电极和发射极之间的电流非常大。
通过控制基极电流的大小，可以在截止和饱和之间控制三极管的工作状态，从而实现对信号的放大。
三极管具有放大、开关、振荡等功能，因此在电子电路中有广泛的应用。
例如，三极管可以用于构建放大器，将小信号放大到足够大的程度。
此外，它还可以用于逻辑门电路、时钟发生器等。
两极管三极管
两极管三极管两极管和三极管是电子元件中常见的两种半导体器件。
它们的功能和特性不同，因此在电路设计和应用中有不同的用途。
一、两极管1. 定义两极管是由P型半导体和N型半导体组成的二极管，具有单向导电性。
当正向偏置时，电流可以流经器件；而当反向偏置时，器件将阻止电流通过。
2. 特点（1）单向导电性：只有在正向偏置时才能通过电流，反向偏置时不能通过电流。
（2）低压降：在正常工作状态下，两极管具有很低的压降，通常为0.7V左右。
（3）快速开关：由于其结构简单，因此响应速度很快。
（4）温度敏感：两极管的特性随温度变化而变化。
3. 应用（1）整流器：由于其单向导电性，在交流信号中可以实现整流作用。
（2）稳压器：利用其低压降特点可以实现稳定输出电压。
（3）保护装置：由于其快速响应速度和单向导电性，在保护装置中可以起到限制电压和电流的作用。
二、三极管1. 定义三极管是一种由三个掺杂不同的半导体材料组成的晶体管。
它具有放大、开关等多种功能。
2. 特点（1）放大：可以将输入信号放大到较高的电压或电流。
（2）开关：可以控制输出信号的开关状态，实现数字逻辑功能。
（3）电阻：可以起到可变电阻的作用，调节输出信号的大小。
（4）温度稳定性好：相比于两极管，三极管在不同温度下具有更好的稳定性。
3. 应用（1）放大器：利用其放大特性可以实现音频、射频等信号的放大。
（2）开关器：由于其开关特性，可以实现数字逻辑电路中各种门电路和触发器等功能。
（3）稳压器：利用其可变电阻特性和负反馈原理可以实现稳定输出电压。
总之，两极管和三极管在不同应用场合中都具有重要作用。
在实际应用中需要根据不同需求选择合适的器件。
实验二--二极管和三极管的识别与检测实验报告
实验二 二极管和三极管的识别与检测一、实验目的1.熟悉晶体二极管、三极管的外形及引脚识别方法。
2。
熟悉半导体二极管和三极管的类别、型号及主要性能参数.3。
掌握用万用表判别二极管和三极管的极性及其性能的好坏。
二、实验仪器1.万用表2。
不同规格、类型的半导体二极管和三极管若干。
三、实验步骤及内容1.利用万用表测试晶体二极管（1）鉴别正负极性万用表及其欧姆档的内部等效电路如图所示。
图中E 为表内电源,r 为等效内阻，I 为被测回路中的实际电流.由图可见，黑表笔接表内电源的正端，红表笔接表内电源的负端。
将万用表欧姆档的量程拨到100⨯R 或K R 1⨯档，并将两表笔分别接到二极管的两端如图所示,即红表笔接二极管的负极，而黑表笔接二极管的正极，则二极管处于正向偏置状态，因而呈现出低电阻，此时万用表指示的电阻通常小于几千欧。
反之，若将红表笔接二极管的正极，而黑表笔接二极管的负极,则二极管被反向偏置，此时万用表指示的电阻值将达几百千欧。
电阻小电阻大（2）测试性能将万用表的黑表笔接二极管正极，红表笔接二极管负极，可测得二极管的正向电阻，此电阻值一般在几千欧以下为好。
通常要求二极管的正向电阻愈小愈好。
将红表笔接二极管正极，黑表笔接二极管负极,可测出反向电阻。
一般要求二极管的反向电阻应大于二百千欧以上。
若反向电阻太小，则二极管失去单向导电作用。
如果正、反向电阻都为无穷大,表明管子已断路;反之，二者都为零，表明管子短路。
2.利用万用表测试小功率晶体三极管（1)判定基极和管子类型由于基极与发射极、基极与集电极之间，分别是两个PN 结，而PN 结的反向电阻值很大，正向电阻值很小，因此，可用万用表的100⨯R 或K R 1⨯档进行测试.先将黑表笔接晶体管的某一极，然后将红表笔先后接其余两个极，若两次测得的电阻都很小，则黑表笔接的为NPN 型管子基极，如图所示，若测得电阻都很大，则黑表笔所接的是PNP 型管子的基极.若两次测得的阻值为一大一小,则黑表笔所接的电极不是三极管的基极，应另接一个电极重新测量，以便确定管子的基极。
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、三极管命名法
半导体器件型号由五部分（场效应器件、半导体特殊器件、复合管、PIN型管、激光器件的型号命名只有第三、四、五部分）组成。五个部分意义如下：
第一部分：用数字表示半导体器件有效电极数目。2-二极管、3-三极管
第二部分：用汉语拼音字母表示半导体器件的材料和极性。表示二极管时：A-N型锗材料、B-P型锗材料、C-N型硅材料、D-P型硅材料。表示三极管时：A-PNP型锗材料、B-NPN型锗材料、C-PNP型硅材料、D-NPN型硅材料。
4、国际电子联合会半导体器件型号命名方法
德国、法国、意大利、荷兰、比利时等欧洲国家以及匈牙利、罗马尼亚、南斯拉夫、波兰等东欧国家，大都采用国际电子联合会半导体分立器件型号命名方法。这种命名方法由四个基本部分组成，各部分的符号及意义如下：
第一部分：用字母表示器件使用的材料。A-器件使用材料的禁带宽度Eg=0.6~1.0eV如锗、B-器件使用材料的Eg=1.0~1.3eV如硅、C -器件使用材料的Eg>1.3eV如砷化镓、D-器件使用材料的Eg<0.6eV如锑化铟、E-器件使用复合材料及光电池使用的材料
第四部分：用数字表示在日本电子工业协会JEIA登记的顺序号。两位以上的整数-从“11”开始，表示在日本电子工业协会JEIA登记的顺序号；不同公司的性能相同的器件可以使用同一顺序号；数字越大，越是近期产品。
第五部分：用字母表示同一型号的改进型产品标志。A、B、C、D、E、F表示这一器件是原型号产品的改进产品。
2、整流二极管后缀是数字，表示器件的最大反向峰值耐压值，单位是伏特。
3、晶闸管型号的后缀也是数字，通常标出最大反向峰值耐压值和最大反向关断电压中数值较小的那个电压值。
如：BDX51-表示NPN硅低频大功率三极管，AF239S-表示PNP锗高频小功率名法
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。
二极管和三极管常识介绍
二极管和三极管常识介绍一、二极管1.二极管的结构和工作原理二极管由两个半导体材料，P型半导体和N型半导体组成，通过半导体材料的p-n结而形成。
P型材料中的空穴与N型材料中的电子在p-n结附近发生复合，形成空穴区和电子区。
当给二极管正向偏压时，使得电子从N区向P区移动，空穴从P区向N区移动，形成电流通路，此时二极管处于导通状态；当给二极管反向偏压时，使N区成为负极，P区成为正极，p-n结两侧形成空间电荷区，电流不能流动，此时二极管处于绝缘状态。
2.二极管的特性（1）单向导电性：二极管只能在正向偏置时导电，不能在反向偏置时导电。
（2）电流与电压关系：在正向偏置时，二极管的电流与电压之间呈指数关系，即电流随着电压的增大而迅速增大。
（3）截止电压与饱和电流：二极管的正向截止电压是指在正向偏置电压小于截止电压时，二极管停止导通。
而饱和电流是指二极管在正向偏置下，通过的最大电流。
（4）温度特性：二极管的导电性能与温度有关，通常情况下，温度升高，二极管导电情况变差。
3.二极管的应用（1）整流器：利用二极管的单向导电性，可以将交流电转换为直流电。
（2）保护电路：在电子电路中，二极管常用于过电压保护电路中，当电压超过一定范围时，二极管会导通，将多余的电压分流至地。
（3）发光二极管（LED）：利用二极管的发光特性，可以将电能转化为光能，常用于指示灯、显示器等设备中。
二、三极管1.三极管的结构和工作原理三极管由三个半导体材料组成，分别为P型半导体、N型半导体和N 型半导体或P型半导体。
三极管的三个区域分别称为基极（B）、发射极（E）和集电极（C）。
当在基极和发射极之间加一个较小的正向电压时，形成一个PN结，即为二极管的结构；而当再在集电极和发射极之间加一个正向电压时，就会形成两个PN结，即为三极管的结构。
这种结构使得三极管能够处于放大器状态。
2.三极管的工作状态三极管有四种工作状态，分别为截止、放大、饱和和反转。
（1）截止状态：当基极电压为0V或很低时，三极管处于截止状态，此时发射极和集电极之间阻断。
实验二 半导体二极管和三极管的测试
实验二半导体二极管和三极管的测试
一、实验目的
1.理解二极管和三极管的组成结构，特性及主要参数。
2. 掌握用万用表判断二极管、三极管引脚与特性测试方法
3.掌握晶体管的特性和主要参数的测试方法。
二、实验环境
Multisim二极管三极管
三实验内容：
1.测量二极管
（1）.根据二极管的单向导电性进行检测。
（2）.将万用表置于二极管档，取VD2型号二极管。
两表棒分别接到二极管1N4148、1N5818、1N5819的两个电极上，读出测量阻值。
（3）.将表棒对换，测出阻值
2.测量三极管
（1）.将万用表置于二极管档，取三极管9012、9013型号。
（2）.黑表笔接假定的基极，红表笔分别接其余两引脚。
如果两次测得的阻值都很小，再将红表笔接假定的基极，黑表笔接其余两引脚，如果两次测得的数值都很大，则说明假定的基极成立，该管为NPN型。
（3）.所测得阻值都相反时，为PNP型。
四、实验结果及分析
二极管结果及分析
（1）.根据测量电阻小的那次表棒接法，判断出与黑表棒连接的为二极管的正极，与红表棒
五、实验总结
通过本次试验，我理解了二极管和三极管的组成结构，特性及主要参数。
同时也掌握了用万用表判断二极管、三极管引脚与特性测试方法
还掌握晶体管的特性和主要参数的测试方法。
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。
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和三极管是电子技术中非常重要的两种元件，它们的作用和原理非常复杂。
下面将对二极管和三极管的形成机理和工作原理进行详细说明。
一、二极管的形成机理和工作原理二极管是一种最简单的半导体器件，主要由P型和N型半导体材料构成。
N型半导体材料中的杂质原子的价电子比原本的主体原子多一个，形成了自由电子；而P型半导体材料中的杂质原子的价电子比原本的主体原子少一个，形成了空穴。
当P型材料和N型材料相接触，发生了电子扩散，使得P型材料中的自由电子向N型材料移动，而N型材料中的空穴则向P型材料移动。
这种电子扩散形成的区域称为PN结。
形成PN结后，会形成内部电场，这个电场会阻碍自由电子和空穴的进一步扩散。
当PN结两边的杂质浓度均匀时，内部电场相互抵消，形成了稳定的平衡状态；当外加电势作用于PN结时，内部电场会发生改变，使得自由电子和空穴受到不同的驱动力。
在二极管中，当P端接入正向电压（即P端连接正电源，N端连接负电源），则PN结的内部电场会减弱，使得自由电子和空穴能够进一步扩散，形成电流流动的通道。
这种情况下，二极管处于导通状态，可以通过电流信号。
而当P端接入反向电压（即P端连接负电源，N端连接正电压），则PN结的内部电场会增强，进一步阻塞自由电子和空穴的扩散，电流无法通过。
此时，二极管处于截止状态，不允许电流通过。
所以，二极管的主要作用是将电流按照正向或反向进行选择性传导，实现信号整流和保护电路的功能。
二、三极管的形成机理和工作原理三极管也是一种半导体器件，由薄的P型和N型半导体材料构成。
它具有三个引线，分别是基极（B）、发射极（E）和集电极（C）。
三极管是由两个PN结组成的，其中一个PN结称为发射结，另一个PN结称为集电结。
发射结是由P型材料和N型材料构成，集电结是由N型材料和P型材料构成。
在正常工作状态下，三极管的基极和发射极之间接入一个小电流，称为输入信号。
基极-发射极电流的大小是发射极-集电极电流的放大倍数，用HFE表示。
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。
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。
三极管和二极管
三极管和二极管三极管和二极管是电子器件中常见的两种元件。
它们在电子电路中起着重要的作用，常用于放大、整流和开关等应用。
首先，我们来了解一下二极管。
二极管是一种含有两个电极的半导体器件。
它由P型和N型半导体材料组成。
其中，P型半导体材料具有正电荷载流子（空穴），N型半导体材料则具有负电荷载流子（电子）。
在二极管内部，P型半导体和N型半导体形成了一个PN结。
当二极管的正极连接在P型半导体一侧，负极连接在N型半导体一侧时，二极管处于正向偏置状态。
此时，电流能够从P型半导体流向N型半导体，这种二极管被称为正向偏置二极管。
相反，当正极连接在N型半导体一侧，负极连接在P型半导体一侧时，二极管处于反向偏置状态。
在这种情况下，PN结会形成一个阻挡区域，使得电流无法通过，这种二极管被称为反向偏置二极管。
二极管具备单向导通电流的特性，因此常被应用于电路中的整流器，用于将交流信号转化为直流信号。
接下来，我们来介绍一下三极管。
三极管是一种包含三个电极的半导体器件。
它由两个PN结构成，其中一个为基结，另一个为发射结和集电结。
三极管通常被用来放大电流和电压，以及作为开关使用。
三极管的三个电极分别是：基极（B，Base）、发射极（E，Emitter）和集电极（C，Collector）。
基极是控制电流的输入端，发射极是电流的输出端，集电极是三极管的负极电极。
当正向偏置二极管时，通过基极输入的微弱电流会控制集电极和发射极之间的电流放大倍数。
当输入的基极电流稍微增大时，输出的发射极电流也会相应增大，从而起到放大电流的作用。
这使得三极管成为电子放大器的重要组件。
同时，三极管也可作为开关使用。
当基极处于截止状态时，集电极和发射极之间的电流几乎为零，此时三极管处于关断状态；当基极处于导通状态时，集电极和发射极之间的电流将大幅度增大，此时三极管处于导通状态。
这使得三极管具备了控制电路中电流通断的功能。
总结起来，二极管和三极管是两种不可或缺的半导体器件。
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PN结加正向电压导通： 耗尽层变窄，扩散运动加剧，
由于外电源的作用，形成扩散电流， PN结处于导通状态。
必要吗？
PN结的单向导电性
PN结加反向电压（反向接法、反向偏置）
PN结加反向电压截止： 耗尽层变宽，阻止扩散运动，
有利于漂移运动，形成漂移电流。 由于电流很小，故可近似认为其 截止。
扩散电容
PN结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载流子的浓 度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和释放的过程，其等 效电容称为扩散电容Cd。
结电容： Cj Cb Cd
若PN结外加电压频率高到一定程度，则失去单向导电性！ 结电容不是常量！
2.5 半导体二极管的结构
二极管的外形
将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。
VBB：保证发射结正向偏置 Rb：限制基极电流 VCC：保证集电结反向偏置 Rc：将集电极电流的变化转换成电压的变化
载流子的运动
平衡少子的 漂移运动
基区空穴 的扩散
因集电区面积大，在外电场作用下大 部分扩散到基区的电子漂移到集电区
因基区薄且多子浓度低，使扩散到基 区的电子（非平衡少子）中的极少数 与空穴复合
2.3 PN结的形成 及其单向导电性
PN结的形成
物质因浓度差而产生的运动称为扩散 运动。气体、液体、固体均有之。
PN结的形成
除空穴外 的离子
P区空穴 浓度远高
于N区
除自由电子 外的离子
N区自由电 子浓度远高
于P区
扩散运动
扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓 度降低、靠近接触面N区的自由电子浓度 降低，产生内电场。
开启电压 ≈0.5V ≈0.1V
导通电压 0.5~0.8V 0.1~0.3V
反向饱和电流 1µA以下 几十µA
单向导电性
u
i IS(e UT 1)
正向特性为指数曲线
几乎是反向特性 为横轴的平行线
u
若正向电压u
U
，
T
则
i
ISe U T
若反向电压u UT，则i IS
温度对伏安特性的影响
T（℃）↑→在电流不变情况下管压降u↓ →反向饱和电流IS↑，U(BR) ↓
T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移
减小2～2.5mV/1℃ 增大1倍/10℃
利用Multisim测试二极管伏安特性
不能认为二极管的导通电压为常量！
2.7二极管的直流等效电路 （直流模型）
将伏安特性折线化—直流模型（静态模型）
理想 二极管
近似分析 中最常用
误差 更小些
理想开关 导通时 UD＝0 截止时IS＝0
静态电流 Q越高，rd越小。
二极管的主要参数
最大整流电流IF：最大平均值 最大反向工作电压UR：最大瞬时值 反向电流 IR：即IS 最高工作频率fM：因PN结有电容效应
讨论:对于二极管应用电路应解决两个问题
如何判断二极管的工作状态？ 什么情况下应选用二极管的什么等效电路？
-10V+UD
外加电场时，带负电的自由电子 和带正电的空穴均参与导电，且运 动方向相反。由于载流子数目很少， 故导电性很差。
本征半导体中的两种载流子
温度升高，热运动加剧，载流子浓 度增大，导电性增强。
热力学温度0K时不导电。 为什么要将半导体变成导电性很差 的本征半导体？
2.2 杂质半导体
N型半导体
5
多数载流子
二极管的伏安特性
二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。
i f(u)
/mA
逐点测出 击穿电压
开启电压
/μA
反向饱和电流
二极管的电流方程
qu
u
i IS(e kT 1) IS (eUT 1)
温度的电压当量
q：电子的电量 k ：波尔兹曼常数 T：热力学温度
常温下UT=26mV
材料 硅Si 锗Ge
因发射区多子浓度高使大量电子从发 射区扩散到基区
扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电流IB， 漂移运动形成集电极电流IC，IE＝IC＋IB。
电流分配
外部：IE＝IC＋IB
直流电流放大系数
穿透电流
IC IB(1 )ICBO IBICEO
高达几十到几百
为什么基极开路集电极回路会有穿透电流？
空穴比未加杂质时的数目多了？ 少了？为什么？
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）
P型半导体
3
硼（B）
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。
在杂质半导体中，温度变化时，载流 子的数目变化吗？少子与多子变化的数目 相同吗？少子与多子浓度的变化相同吗？
安全工作区
讨论: 测试图示电路的电压传输特性，求出输入电压分 别为多少时三极管工作在截止区、放大区、饱和区。
uO f (uI )
电压传输特性
截止
放大 饱和
2.8二极管的交流等效电路 和主要参数
微变等效电路—交流模型（动态模型）
当二极管在静态基础上有一动态信号作用时，则可将二极 管等效为一个电阻，称为动态电阻，也就是微变等效电路。
ui=0时直流电源作用， 称静态工作点
? 低频小信号作用
微变等效电路—交流模型（动态模型）
根据电流方程，rd
Du TU iD ID
2.9 晶体三极管的 结构和符号
晶体管的外形
小功率管
中功率管
为什么有孔？ 大功率管
晶体管的结构及符号
多子浓度高
多子浓度很 低，且很薄
面积大
晶体管有三个极、三个区、两个PN结。
2.10晶体三极管 的放大原理
晶体管放大的外部条件
放大的条件uBE uCB
Uo（n 发射结正偏） 0，即uCE uB（E 集电结反偏）
导通时UD＝Uon 截止时IS＝0
导通时i与u 成线性关系
应根据不同情况选择不同的等效电路！
讨论:电源电压值不同时如何求解回路电流？
30V？5V？ 2V？
Si
V 30V时I V R
V 5V时I V UD R
V 2V时要实测伏安特性
采用第三种模型求 I
应根据不同情况选择不同的等效电路，采用不同求解方法！
什么是半导体？什么是本征半导体？
半导体——硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原 子 的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。
本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。
无杂质
稳定的结构
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， 其带负电。
PN结的形成
由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多 数载流子，形成内电场，从而阻止扩散运动的 进行。内电场使空穴从N区向P区、自由电子从 P区向N区运动。
PN结的形成
漂移运动
因电场作用所产生的 运动称为漂移运动。
参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态平衡， 就形成了PN结。
PN结的单向导电性
2.11晶体三极管的 输入特性和输出特 性
晶体管的共射输入特性
iB f (uBE ) U CE
为什么像PN结的伏安特性？ 为什么UCE增大曲线右移？ 为什么UCE增大到一定值 曲线右移就不明显了？
对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线 可以近似UCE大于1V的所有输入特性曲线。
输出特性
小功率 二极管
大功率 二极管
稳压 二极管
发光 二极管
二极管的结构
点接触型：结面积小，结 电容小，故结允许的电流 小，最高工作频率高。
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。
2.6 半导体二极管的伏安特性 和电流方程
iC f (uCE ) I B
对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。
饱和区
为什么uCE较小时iC随uCE变 化很大？为什么进入放大状
iC
iB
态曲线几乎是横轴的平行线？
放大区 截止区
iC
iB
UCE 常量
输出特性
β 是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下 ?
2.12晶体三极管的三个工作区域 及温度对其特性的影响
2 半导体二极管 和三极管
2.1 本征半导体
什么是半导体？什么是本征半导体？
导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。 导体——铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层
电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。 绝缘体——惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受
原子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才 可能导电。
T (℃) ICEO
uBE不变时iB ，即iB不变时uBE
2.13晶体三极管的主要参数
晶体管共射接法时的主要参数
直流参数： 、 ICBO、 ICEO
交流参数：β、fT（使β＝1的信号频率） 极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO
最大集电 极电流
c-e间击穿电压
最大集电极耗散功 率，PCM＝iCuCE
自由电子的产生使共价键中留有一个 空位置，称为空穴，其带正电。
本征半导体的结构
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。
本征半导体中的两种载流子
两种载流子
运工作区域
状态 截止 放大 饱和
uBE