§0 入门
半导体
导体和绝缘体的状态都是稳定的,要么电流可以很顺畅地通过, 要么电流几乎完全不能通过,是“泾渭分明”的。然而,半导体的电阻率会随外界条件的变化而改变,是不稳定的。从电特性的角度来看,能够人为地产生这种不稳定的确是非常有用的。
制作
电子
- 性质
从接负极的一端喷射出电子流,而将叶轮推向正极方向。
上述现象说明,阴极射线是一种带负电的微小粒子流。而且,根据射线行进方向的偏移程度,我们还可以测量出粒子所带的电量c与粒子质量m之比。不管如何更换管中的气体以及制作电极的材料,测量的结果都是相同的, 这说明阴极射线是由同一种带电粒子构成的,这就是人们通常所说的电子。
价电子
- 最外层轨道上的电子
载流子
- 从传输电荷的角度讲,自由电子和空穴都携带电荷,因此它们都被称为载流子(carrier)
本征半导体
在制作二极管和晶体管等半导体器件时,首先要制作称为p型半导体和n 型半导体的所谓半导体材料。半导体是一种掺入少量杂质后就会明显改变电特性的敏感材料。因此,当需要从外部有意地掺入杂质制成n型或p型半导体时,事先必须制作出纯度极高的半导体晶体。这种纯度极高的半导体称为本征半导体。
二极管
- 性质
1.具有仅允许正向电流通过的整流特性。2.电流和电压不适用欧姆定律。这是由于半导体的电阻率受温度等外部条件影响较大的缘故。
3.仅施加较小的正向电压V F就会流过较大的电流。4.增大反方向电压V R到某一数值时,会产生急速增加的反向大电流。这种反向电压称为齐纳电压(又称击穿电压)。这种现象并不表示二极管被损坏,当电压减小时,二极管仍可恢复正常。
晶体管
- 主要功能
- 电流特性
首先,因为在基极(B)和发射极(E)之间施加了正向电压,使得发射区中的电子流入基区,而流人到基区的电子随后又要向集电区移动在发射区施加的正向电压是为了将发射区的电子辗转发送到集电区去,而集电区施加的反向电压V R是为了将发射区发射的电子吸引到集电区来。
电子因扩散向基区移动,我们希望在基区能尽量减少与空穴复合的电子数。因此,在制作晶体管时降低了基区的杂质浓度。在降低基区空穴密度的同时,还要将基区的宽度做得很窄对于pnp型晶体管来说,只要注意到空穴是载流子以及偏置电压的方向就行了
晶体管发射极电流压中的极少部分形成基极电流,剩余部分才形成集电极电流I C,它们之间应该满足I E=IB十I C的关系。 由此看来,因为I C比I E略小,I C/I E应小于1,就是这个原因,使晶体管具有放大作用。 通常采用符号h FE来表示I C/I E,其值大约在0.9~0.999左右。 发射极与基极之间正偏电阻很小,而发射极与基极之间反偏电阻很大,这样就可以得到很大的电压比
hFE
将hFE称为共基极直流电流放大系数,常用符号α表示
偏置电压
为了使晶体管工作而施加的固定电压称为偏置电压。
放大作用
用小的输入控制大的输出用极小的基极电流I B控制大的集电极电流I C。通常,基极电流在数十微安(uA)至数百微安之间变化,而集电极电流可在1毫安(mA)至数十毫安之间变化，两者的变化率是不同的
考虑将V CE固定并在基极串连进一个微小电压ΔV BB。当然,可以想像到此时的基极电流会产生微小的变化△IB。假设此时集电极电流也产生微小变化△I C,那么△I B与△I C之比可由下式得出hFE=△IC /△IB
hfe
而hfe是当电流发生微小变化时的放大系数,因此也称为小信号电流放大系数。
大信号和小信号
IC - IB特性曲线所示的非直线关系导致了h FE和hfe存在细微的差别。
静态特性
- 共射极
I B - V BE 特性（输入特性）
不管是npn型还是pnp型,只要在基极与发射极之间施加正向电压它的特性曲线就自然与二极管的正向特性相似。不过,开始产生基极电流的电压会因锗晶体管或硅晶体管的不同而存在一定差异非线性元件→图解法
I C - I B特性（电流传输特性）
可以由这条曲线求得hFE和hfe的值
I C - V CE 特性（输出特性）
这个特性图中的每一条曲线,都是表示先将IB 固定后I C 和V CE 的关系,它会因IB的变化而变化。对于任一个给定的IB,就会有一条变化的特性曲线。因此,该特性曲线是将一系列IB对应的曲线合在一起得到的。
Q : 晶体管的放大作用为什么必须使用I B - V BE特性的直线部分呢?
Ａ: 使用非线性部分会使波形产生畸变,通过作图法可以很容易理解这一点。
遗留问题
不仅I B - V BE 特性,也包括IC-I B特性,几乎都不受V CE的影响。即使V CE产生变化,它们也不会产生什么变化。
图表
符号表
色环读法
电容读数
浙公网安备 33010602011771号