第9章 半导体二极管和三极管(讲课4学时，共2次课)
第 1 次课：二极管和稳压管
一、学时：2学时
二、目的和要求：了解二极管和稳压管的结构、工作原理;
掌握特性曲线、主要参数和应用;
理解PN结的单向导电性。
三、重点：掌握主要特性、主要参数的含义，掌握各元件的应用。
四、难点：PN结的单向导电性。
五、教学方式：多媒体
六、习题按排：9.2.1 ～9.2.3
七、教学内容：
9．1半导体的导电特性
物质按导电性分类：
（1）导体：金属
（2）绝缘体：橡胶、塑料、陶瓷等
（3）半导体：硅、锗、一些流化物、氧化物
载流子（即在电场作用下，能作定向运动的粒子）：
（1）自由电子
（2）空穴
本征半导体（纯净 99.99999%）
（1）将元素的原子排列整齐时的结构（单晶体与多晶体）
（2）原子核外层的电子：价电子决定化学性质（Si +4价、Ge +4价）
（3）稳定时共价健中的价电子不能成为自由电子，受外界激发（光照、加热）
①挣脱束缚：形成自由电子并在原共价键中留下空位（即空穴）
②填补空位：自由电子与穴同时消失（即复合）
掺杂半导体
（1）硅（锗）晶体内掺入少量的五价元素（磷、锑）
①多子（主要导电的载粒子）：自由电子
②少子：空穴（热激发形成）
主要导电方式取决于多子，称电子型或N型半导体
（2）硅（锗）晶体内掺入少量的三价元素（硼、铝）
①多子：空穴
②少子：自由电子（热激发形成）
导电方式取决于多子（空穴）称空穴型或P型半导体
半导体特性
（1）热敏性：温度敏感元件（热敏电阻）
（2）光敏性：光敏元件（光敏电阻、二极管、三极管、电池）
（3）掺杂性
6、 PN结及单向导电性
（1）PN结的形成
①扩散
②漂移
③动态平衡
（2）单向导电性
①PN结加正向电压（正偏置）
高电位端 P区
低电位端 N区
E外与E内方向相反，削弱内电场，空间电
荷区变薄，多子的扩散加强，形成扩散电
流（I正）；E外越大，I正越大（PN结导通，
呈低阻状态）。
②PN结加反向电压（反偏置）
高位端 N区
低位端 P区
E外与E内方向相同，增强内电场，空间电荷区变宽，少子的漂移运动加强，形成漂移电流（I反）。少子数量少且与温度有关，故I反小且与温度有关而与E外无关（PN结截止，呈高阻状态）
9．2半导体二极管
1.结构
（1）点接触：PN结面积小，极间电容小，小电流（高频检波、脉冲数字电路中的开头元件）
（2）面接触：PN结面积大，胡间电容大，电流大（整流）
2.符号：
阳（+） 阴（-）
3.伏安特性
I = f（U）
（1）正向特性
①死区电压
硅管：0.5V
锗管：0.1V
②工作电压（正向导通区）
硅管：0.7V
锗管：0.3V
（2）反向特性
①反向饱和电流
硅管：纳安级
锗管：微安级
因少子数量小，故I反小
但是：toc↑→少子↑→I反↑
②反向击穿特性
齐纳击穿（可恢复）：外强电场强行把共价健的电子拉出
雪崩击穿（可恢复）：被拉出的电子撞击原子使自由电子增加↑
热击穿（不可恢复）：高速运动的电子热量增加→材料温度禁用
4.主要参数
（1）大整流电流IOM
（2）反向工作峰值电压URWM
（3）反向峰值电流IRM
5.应用
（1）检波——把已调制好的高频信号中的低频信号取出
调制：低频信号使高频信号的幅度、频率等随之变化
（2）整流——把交流变换成直流
（3）钳位
（4）限幅
问题讨论：
当ui=0v、6V时，u。=？
当ui=6sinωt时，画u。波形。
解：a、ui=0v时，D反偏截止，u。=0
ui=6v时，D正偏导通
若管压降为零，则u。=E=3v
若管压降为0.7v,则u。= E +0.7=3.7v
ui=6sinωtv（请同学分析作图）
ui瞬时值大于E时，D永远为正偏，导通u。=E=3v
ui瞬时值小于E时，D取反偏，截止u。=ui=3v；
例题分析：
如图所示电路，输入端A的电位UA＝+3V，B点的电位UB＝0V，电阻R接电源电压为-15V，求输出端F的电位UF。
【解】 因为DA和DB为共阴极连接，A、B两端为它们
的阳极，因此UA、UB中的高电位对应的管子将会优先导通。
由UA＞UB可知，DA将会优先导通。如果DA为硅二极管，其
正向压降约为0.7V，则此时UF＝+3-0.7＝+2.3V。当DA导
通后，DB因承受反向电压而截止。
在此处，DA起的就是钳位作用，把F端的电位钳置在
+2.3V；DB起隔离作用，把输入端B和输出端F隔离开。
第 2 次课 稳压管和三极管
一、学时：2学时
二、目的和要求：了解稳压管、三极管的结构;
掌握特性曲线、主要参数和应用;
理解稳压管稳压原理、三极管的电流放大作用。
三、重点：掌握主要特性、主要参数的含义;
稳压管稳压原理、三极管的电流放大作用。
四、难点：三极管放大原理。
五、教学方式：多媒体
六、习题按排：9.2.1 ～9.2.3
七、教学内容：
9.3 稳压管（稳压二极管）
1、符号 ＋ 阳
－ 阴
2、伏安特性
I = f(U)
⑴ 反向曲线陡直
⑵ 工作于反向击穿区（反向联结）
⑶ △UZ小，△IZ大，RZ=△Uz/△Iz
⑷ 可串Dz来提高稳压值
⑸ Dz不可并联使用
①Uz高的不导通，用不上
②Uz低的因过载而损坏
⑹同一型号的Dz其稳压值不同（范围）
3、稳压管的主要参数
（1）稳定电压UZ
（2）电压温度系数αU
（3）动态电阻rZ
（4）稳定电流IZ
（5）最大允许耗散功率这PZM
例题讨论：
在图示电路中，稳压管的IZM＝18mA，UZ＝12V，
R＝1.6KΩ通过稳压电流IZ等于多少？R是限流电阻，
其值是否合适？
解：IZ＝（20-12）/（1.6×103）A＝5mA
IZ < IZM，电阻值合适。
9.4 半导体三极管
结构
（1）NPN
（2）PNP
电流分配与放大作用
（1）电流放大的条件：Je正偏、Jc反偏
①NPN: VC > VB > VE
②PNP: VE > VB > VC
（2）电流分配：
IE = IB + IC
IC /IB =β(直)
△IC /△IB =β（动）
特性曲线
（1）输入特性
IB = f(UBE)│U CE=常量
（2）输出特性
IC = f(UCE)│IB=常量
①载止区：对应IB＝0以下的区域
IC＝ICE0＝0,UBE＜0；可靠截止c、e结均处于反偏
②放大区：UBE＞0、UBC＜0，IC受IB控制（e结正偏、c结反偏）
③饱和区：UCE＝UBE（UCB＝0），IC不受IB控制，UCES＝0.3V（c结、e结均为正偏）
4、主要参数
(1)特性参数
①电流放大系数，
②集－基极反向截止电流ICB0
③集－射极反向截止电流ICE0
(2)极限参数
①集电极最大允许电流ICM
②集－射极向击穿电压U(BR)CEO
③集电极最大允许耗散功率PCM
例题讨论：
有两只晶体管，一只的β＝200，ICEO＝200μA；另一只的β＝100，ICEO＝10μA，
其它参数大致相同。你认为应选用哪只管子？为什么？
解：选用β＝100、ICBO＝10μA的管子，因其β适中、ICEO较小，因而温度稳定性较另一只管子好。
已知两只晶体管的电流放大系数β分别为50和100，现测得放大电路中这两只管
子两个电极的电流如图所示。分别求另一电极的电流，标出其实际方向，并在圆圈中画出管子。
解：答案如解图所示：
测得放大电路中六只晶体管的直流电位如图所示。在圆圈中画出管子，并分
别说明它们是硅管还是锗管。
解：晶体管三个极分别为上、中、下管脚，答案如下表所示：
管号
T1
T2
T3
T4
T5
T6
上
e
c
e
b
c
b
中
b
b
b
e
e
e
下
c
e
c
c
b
c
管型
PNP
NPN
NPN
PNP
PNP
NPN
材料
Si
Si
Si
Ge
Ge
Ge
