《NP型三极管》PPT课件 (2)
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5.1.1 半导体的特性
概述 导体：很容易导电的物体，如金、银、铜、铁等。 绝缘体：不容易导电或者完全不导电的物体，如塑料、橡胶、陶瓷、 玻璃等。 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，如硅(Si)、锗 (Ge)、金属氧化物等。硅和锗是4价元素，原子的最外层轨道上有4 个价电子。
１、半导体的特性：
正向特性 0.8 U /V
（2）反向特性（截止）
外加反向电压时， PN结处于截止状态。 1、温升使反向电流增加很快；2、反向电流 很小且稳定。
（3）反向击穿
反向电压大于击穿电压（UBR）时，反向电流急剧增加。原因为电击 穿。1、强外电场破坏键结构；2、获得大能量的載流子碰撞原子产 生新的电子空穴对。如无限流措施，会造成热击穿而损坏。
热敏性：当环境温度升高时，导电能力明显 増强。 光敏性：当受到光照时，其导电能力明显 变化。(可制成各种光敏元件，如光敏电阻、 光敏二极管、光敏三极管、光电池等)。
掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质， 使其导电能力明显改变。
2、Ｐ型半导体和Ｎ型半导体
（1） N型半导体 在纯净半导体硅或锗（4价）中掺入磷、砷等5价元素，由于这类元素 的原子最外层有5个价电子，故在构成的共价键结构中，由于存在一 个多余的价电子而产生大量自由电子，这种半导体主要靠自由电子导 电，称为电子半导体或N型半导体，其中自由电子为多数载流子，热 激发形成的空穴为少数载流子。
在这里，二极管起钳位作用。
5.1.5稳压管和发光二极管
１、稳压管
稳压管是一种用特殊工艺制造的半导体二极管，稳压管的稳定电
压就是反向击穿电压。稳压管的稳压作用在于：电流增量很大，只引起
很小的电压变化。稳压管的反向击穿应是可逆的，工作电流能控制在一
理想二极管：正向导通时为短路特性，正向电阻为零，正向压降忽略 不计；反向截止时为开路特性，反向电阻为无穷大，反向漏电流忽略 不计。
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
空间电荷区 变窄
＋
P
＋N
＋
I 外电场
内电场
E
R
. PN 结加反向电压（反向偏置）
－－－ － －－ + + + + + +பைடு நூலகம்－－－ － －－ + + + + + + －－－ － －－ + + + + + +
P
内电场
N
外电场
–+
5.1.2 晶体二极管的结构与类 型
一个PN结加上相应的电极引线并用管壳封装起来，就构成了半导 体二极管，简称二极管。符号用VD表示。
5.1.4 半导体二极管的主要参数
（1）最大整流电流IM：指管子长期运行时，允许通过的最大正向平均 电流。 （2）反向击穿电压UBR：指管子反向击穿时的电压值。 （3）最大反向工作电压URM：二极管运行时允许承受的最大反向电压 （约为UBR 的一半）。 （4）最大反向电流IRM：指管子未击穿时的反向电流，其值越小，则管 子的单向导电性越好。 （5）最高工作频率fm：主要取决于PN结结电容的大小。
压）时，外电场不足以克服内电场对
I /mA
多子扩散的阻力，PN结处于截止状
40
态 。正向电压大于阈值电压后，正
30
向电流 随着正向电压增大迅速上升。
20
通常阈值电压硅管约为0.5V，导通时 -60 -40 -20 10
电压0.6V；锗管阈值电压约为0.2V， 导通时电压0.3V 。
0 0.4 反向特性
第5章 半导体器件
５.1 晶体二极管 ５.２晶体三极管 ５.３场效应管 ５.４晶闸管
第5章 半导体器件
学习要点
二极管的工作原理、伏安特性、 主要参数 三极管的放大作用、输入和输出 特性曲线及主要参数 晶体二极管、三极管的识别与简 单測試 场效应管和晶闸管的工作原理、 伏安特性、主要参数
5.1 晶体二极管
热激发形成的自由电子是少数载流子。
空 自穴由电子
多数载流子（简称多子） 少数载流子（简称少子）
＋＋＋ ＋
＋＋＋ ＋ ＋＋＋ ＋
N 型半导体
P 型半导体
无论是P型半导体还是N型半导体都是中性的，
通常对外不显电性。 掺入的杂质元素的浓度越高，多数载流子的数 量越多。
只有将两种杂质半导体做成PN结后才能成为半 导体器件。
自由电子
空 穴
多数载流子（简称多子） 少数载流子（简称少子）
（2） P型半导体
在纯净半导体硅或锗（4价）中掺入硼、铝等3价元素，由于这 类元素的原子最外层只有3个价电子，故在构成的共价键结构中，由于 缺少价电子而形成大量空穴，这类掺杂后的半导体其导电作用主要靠
P 空穴运动，称为空穴半导体或 型半导体，其中空穴为多数载流子，
扩散与漂移达到动态平 衡形成一定宽度的PN结
多
形成空间电荷
子扩
区产生内电场
散 阻止
促使 少
子漂 移
P区
N区
＋ ＋＋
＋ ＋＋
＋ ＋＋
载流子的扩散运动
P 区 空间电荷区 N 区
＋＋ ＋ ＋＋ ＋ ＋＋ ＋
内电场方向 PN 结及其内电场
2．PN结的单向导电性
①外加正向电压（也叫正向偏置）
外加电场与内电场方向相反，内电场削弱，扩散 运动大大超过漂移运动，N区电子不断扩散到P 区，P区空穴不断扩散到N区，形成较大的正向 电流，这时称PN结处于低阻导通状态。
３、 PN结及其单向导电性
（1）．PN结的形成
半导体中载流子有扩散运动和漂移运动两 种运动方式。载流子在电场作用下的定向 运动称为漂移运动。 在半导体中，如果载流子浓度分布不均匀， 因为浓度差，载流子将会从浓度高的区域 向浓度低的区域运动，这种运动称为扩散 运动。 将一块半导体的一侧掺杂成P型半导体，另 一侧掺杂成N型半导体，在两种半导体的交
半导体二极管按其结构不同可分为点接触型和面接触型两类。 点接触型二极管PN结面积很小，结电容很小，多用于高频检波 及脉冲数字电路中的开关元件。 面接触型二极管PN结面积大，结电容也小，允許通过电流大， 多用在低频整流、检波等电路中。
阳极
阴极
5.1.3 晶体二极管的伏安特性
（1）正向特性（导通）
外加正向电压小于开启电压（阈值电
概述 导体：很容易导电的物体，如金、银、铜、铁等。 绝缘体：不容易导电或者完全不导电的物体，如塑料、橡胶、陶瓷、 玻璃等。 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，如硅(Si)、锗 (Ge)、金属氧化物等。硅和锗是4价元素，原子的最外层轨道上有4 个价电子。
１、半导体的特性：
正向特性 0.8 U /V
（2）反向特性（截止）
外加反向电压时， PN结处于截止状态。 1、温升使反向电流增加很快；2、反向电流 很小且稳定。
（3）反向击穿
反向电压大于击穿电压（UBR）时，反向电流急剧增加。原因为电击 穿。1、强外电场破坏键结构；2、获得大能量的載流子碰撞原子产 生新的电子空穴对。如无限流措施，会造成热击穿而损坏。
热敏性：当环境温度升高时，导电能力明显 増强。 光敏性：当受到光照时，其导电能力明显 变化。(可制成各种光敏元件，如光敏电阻、 光敏二极管、光敏三极管、光电池等)。
掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质， 使其导电能力明显改变。
2、Ｐ型半导体和Ｎ型半导体
（1） N型半导体 在纯净半导体硅或锗（4价）中掺入磷、砷等5价元素，由于这类元素 的原子最外层有5个价电子，故在构成的共价键结构中，由于存在一 个多余的价电子而产生大量自由电子，这种半导体主要靠自由电子导 电，称为电子半导体或N型半导体，其中自由电子为多数载流子，热 激发形成的空穴为少数载流子。
在这里，二极管起钳位作用。
5.1.5稳压管和发光二极管
１、稳压管
稳压管是一种用特殊工艺制造的半导体二极管，稳压管的稳定电
压就是反向击穿电压。稳压管的稳压作用在于：电流增量很大，只引起
很小的电压变化。稳压管的反向击穿应是可逆的，工作电流能控制在一
理想二极管：正向导通时为短路特性，正向电阻为零，正向压降忽略 不计；反向截止时为开路特性，反向电阻为无穷大，反向漏电流忽略 不计。
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
空间电荷区 变窄
＋
P
＋N
＋
I 外电场
内电场
E
R
. PN 结加反向电压（反向偏置）
－－－ － －－ + + + + + +பைடு நூலகம்－－－ － －－ + + + + + + －－－ － －－ + + + + + +
P
内电场
N
外电场
–+
5.1.2 晶体二极管的结构与类 型
一个PN结加上相应的电极引线并用管壳封装起来，就构成了半导 体二极管，简称二极管。符号用VD表示。
5.1.4 半导体二极管的主要参数
（1）最大整流电流IM：指管子长期运行时，允许通过的最大正向平均 电流。 （2）反向击穿电压UBR：指管子反向击穿时的电压值。 （3）最大反向工作电压URM：二极管运行时允许承受的最大反向电压 （约为UBR 的一半）。 （4）最大反向电流IRM：指管子未击穿时的反向电流，其值越小，则管 子的单向导电性越好。 （5）最高工作频率fm：主要取决于PN结结电容的大小。
压）时，外电场不足以克服内电场对
I /mA
多子扩散的阻力，PN结处于截止状
40
态 。正向电压大于阈值电压后，正
30
向电流 随着正向电压增大迅速上升。
20
通常阈值电压硅管约为0.5V，导通时 -60 -40 -20 10
电压0.6V；锗管阈值电压约为0.2V， 导通时电压0.3V 。
0 0.4 反向特性
第5章 半导体器件
５.1 晶体二极管 ５.２晶体三极管 ５.３场效应管 ５.４晶闸管
第5章 半导体器件
学习要点
二极管的工作原理、伏安特性、 主要参数 三极管的放大作用、输入和输出 特性曲线及主要参数 晶体二极管、三极管的识别与简 单測試 场效应管和晶闸管的工作原理、 伏安特性、主要参数
5.1 晶体二极管
热激发形成的自由电子是少数载流子。
空 自穴由电子
多数载流子（简称多子） 少数载流子（简称少子）
＋＋＋ ＋
＋＋＋ ＋ ＋＋＋ ＋
N 型半导体
P 型半导体
无论是P型半导体还是N型半导体都是中性的，
通常对外不显电性。 掺入的杂质元素的浓度越高，多数载流子的数 量越多。
只有将两种杂质半导体做成PN结后才能成为半 导体器件。
自由电子
空 穴
多数载流子（简称多子） 少数载流子（简称少子）
（2） P型半导体
在纯净半导体硅或锗（4价）中掺入硼、铝等3价元素，由于这 类元素的原子最外层只有3个价电子，故在构成的共价键结构中，由于 缺少价电子而形成大量空穴，这类掺杂后的半导体其导电作用主要靠
P 空穴运动，称为空穴半导体或 型半导体，其中空穴为多数载流子，
扩散与漂移达到动态平 衡形成一定宽度的PN结
多
形成空间电荷
子扩
区产生内电场
散 阻止
促使 少
子漂 移
P区
N区
＋ ＋＋
＋ ＋＋
＋ ＋＋
载流子的扩散运动
P 区 空间电荷区 N 区
＋＋ ＋ ＋＋ ＋ ＋＋ ＋
内电场方向 PN 结及其内电场
2．PN结的单向导电性
①外加正向电压（也叫正向偏置）
外加电场与内电场方向相反，内电场削弱，扩散 运动大大超过漂移运动，N区电子不断扩散到P 区，P区空穴不断扩散到N区，形成较大的正向 电流，这时称PN结处于低阻导通状态。
３、 PN结及其单向导电性
（1）．PN结的形成
半导体中载流子有扩散运动和漂移运动两 种运动方式。载流子在电场作用下的定向 运动称为漂移运动。 在半导体中，如果载流子浓度分布不均匀， 因为浓度差，载流子将会从浓度高的区域 向浓度低的区域运动，这种运动称为扩散 运动。 将一块半导体的一侧掺杂成P型半导体，另 一侧掺杂成N型半导体，在两种半导体的交
半导体二极管按其结构不同可分为点接触型和面接触型两类。 点接触型二极管PN结面积很小，结电容很小，多用于高频检波 及脉冲数字电路中的开关元件。 面接触型二极管PN结面积大，结电容也小，允許通过电流大， 多用在低频整流、检波等电路中。
阳极
阴极
5.1.3 晶体二极管的伏安特性
（1）正向特性（导通）
外加正向电压小于开启电压（阈值电