半导体二极管

1、伏安特性

1.1、伏安特性

由于体电阻的存在，使得在相同的条件下（电压，温度）电流比PN结小。
反向电流大一些（漏电流的存在）

1.2、温度特性

温度上升，正向曲线左移，反向曲线下移（正向时，相同电压时，温度高的电流大；反向时，温度对少子的影响特别明显，所以反向电流会增大）
室温条件下，每升高1℃，正向压降减少2~2.5mv，每升高10℃，反向电流增加一倍。

2、二极管的等效电路

理想模型（a）
正向导通，反向截至。舍弃所有的压降，功率。当成一个理想的逻辑器件。
恒压降模型（b）
在直流状态下，相当于一个理想二极管加上一个导通电压（硅管压降0.7v，锗管压降0.3v）。这也是平时讨论中常用的模型。
折现模型（c）

3、二极管的微变等效

求出直流I_D=（V-U_on）/R
r_d =U_T/I_D
对于交流电路来说，二极管就相当于一个电阻值为r_d的等效电阻

特殊二极管

1、稳压二极管

1.1、特点

工作在反向击穿区（齐纳击穿），反向电流大幅度变化时能够保持一个稳定的电压

1.2、主要参数

稳定电压U_Z：稳压管正常工作时的反向击穿电压。
稳定电流I_Z:压管反向稳压时的最小工作电流，当实际电流小于此值时，稳压效果下降。
最大稳定电流I_Zmax:稳压管反向稳压时的最大工作电流，当实际电流大于此值时，PN结会由于热击穿而损坏。
最大允许耗散功率P_ZM:指稳压管的PN结不会由于热击穿而损坏的最大功率损耗，它等于稳定电压和最大稳定电流的乘积。
动态电阻r_Z 指稳压管正常工作区域内，两端电压的变化量与电流变化量的比值，即
rZ=ΔUZΔIZr_Z= \frac{\Delta U_Z} { \Delta I_Z } rZ=ΔIZΔUZ
电压温度系数α_u:指当温度变化1oC，稳压管的稳定电压相对变化量，即
αZ=1ΔT×ΔUZUZ\alpha_Z= \frac{1} { \Delta T }\times \frac{\Delta U_Z} { U_Z} αZ=ΔT1×UZΔUZ
电压温度系数表示稳压管受温度影响的程度，这是由于稳压管是工作在反向区域。

1.3、稳压电路

当负载不变时，因为输入电压的波动，使得U_o上升
U1↑⟶U0↑⟶IZ↑⟶IR↑⟶UR↑⟶Uo↓U_1\uparrow \longrightarrow U_0\uparrow \longrightarrow I_Z\uparrow \longrightarrow I_R\uparrow \longrightarrow U_R\uparrow \longrightarrow U_o\downarrow U1↑⟶U0↑⟶IZ↑⟶IR↑⟶UR↑⟶Uo↓
当输入电压不变时，因为负载的波动，使得U_o变化
RL↓⟶U0↓⟶IZ↓⟶IR↓⟶UR↓⟶Uo↑R_L\downarrow\longrightarrow U_0\downarrow\longrightarrow I_Z\downarrow\longrightarrow I_R\downarrow\longrightarrow U_R\downarrow\longrightarrow U_o\uparrow RL↓⟶U0↓⟶IZ↓⟶IR↓⟶UR↓⟶Uo↑
关于限流电阻R的选定，可由二极管的工作电流推得，即：
IZmin<U1−UZR−UZRL<IZmaxI_Zmin < \frac{U_1 - U_Z}{R} - \frac{U_Z}{R_L} < I_Zmax IZmin<RU1−UZ−RLUZ<IZmax
可得
U1−UZIZmax+UZRL<R<U1−UZIZmin+UZRL\frac{U_1 - U_Z}{I_Zmax+ \frac{U_Z}{R_L}} < R < \frac{U_1 - U_Z}{I_Zmin+ \frac{U_Z}{R_L}} IZmax+RLUZU1−UZ<R<IZmin+RLUZU1−UZ

2、其余二极管

双极性晶体管

1、结构及类型

1.1、构成方式（以NPN理解，PNP则把自由电子转为空穴，电流方向相反）

发射区e：最高的掺杂浓度，以最大可能地制造电子
基区b：最薄的区域，避免自由电子在这逗留已经与空穴结合，尽最大努力穿过反向的PN结到达集电区
集电极c：区域最大，以最空旷的空间迎接自由电子的到来（收集电子）

1.2、结构

三个区域：集电区，基区，发射区
三个极：集电极，基极，发射极
两个PN结：发射结，集电结

2、工作原理

2.1发射区的电子向基区运动

发射结外加正向电压
多子的扩散运动增强
形成发射区电流I_EN
电源向发射区补充电子形成了I_E
基区的多子—空穴也会向发射区扩散，形成空穴电流I_EP( 很小，忽略）

2.2发射区注入到基区的电子在基区的扩散与复合

发射区的大部分电子很快扩散运动到集电结
一小部分电子与基区的空穴复合
形成基区电流I_BN
电源UBB向基区补充空穴，形成基区电流I_B
集电区的少子—空穴也会向基区漂移，形成空穴电流I_CBO( 常温时，可忽略）

2.3集电区收集发射区扩散过来的电子

集电结反偏
基区中电子漂移运动通过集电结
形成集电区电流I_CN
集电区的少子—空穴也会向基区漂移，形成空穴电流I_CBO( 常温时，可忽略）

2.4、总结

I_E = I_EN = I_BN + I_CN
I_C = I_CN + I_CBO
I_B = I_BN - I_CBO
I_E = I_C + I_B

3、电流放大作用

3.1、共基极放大电路

共基极直流电流放大系数

集电极电流与发射极电流之比，即
α‾=ICIEIC=α‾IEIB=IE−IC=IE−α‾IE=(1−α‾)IEα‾小于1，但接近于1\overline \alpha = \frac{I_C}{I_E}\\ I_C = \overline \alpha I_E \\ I_B = I_E - I_C =I_E - \overline \alpha I_E = (1 - \overline \alpha)I_E \\ \overline \alpha \text 小于1，但接近于1 α=IEICIC=αIEIB=IE−IC=IE−αIE=(1−α)IEα小于1，但接近于1

3.2、共发射极放大电路

共发射极直流电流放大系数

集电极电流与基极电流之比，即
β‾=ICIBIC=β‾IBIE=IB+IC=IB+β‾IB=(1+β‾)IBβ‾远大于1，在10至300之间\overline \beta = \frac{I_C}{I_B}\\ I_C = \overline \beta I_B \\ I_E = I_B + I_C =I_B + \overline \beta I_B = (1 + \overline \beta)I_B \\ \overline \beta \text 远大于1，在10至300之间 β=IBICIC=βIBIE=IB+IC=IB+βIB=(1+β)IBβ远大于1，在10至300之间
在温度变化时，集电结的反向饱和电流I_CBO在放大倍数B的影响下对I_C较大，同样需要注意。

3、BJT共射放大曲线

3.1、输入特性

是指在共发射极放大电路中，集射极电压u_CE为一定值时，输入基极电流iB与输入基射极电压uBE之间的关系曲线，即

iB=f(uBE)∣uCE=常数i_B = f(u_{BE})\lvert_{u_{CE} = \text 常数} iB=f(uBE)∣uCE=常数

当U_CE=0时，i_C = 0，i_B = i_E- i_C，i_B = i_E；
当U_CE≠0时，i_C ≠ 0，i_B = i_E- i_C；
当u_BE一定时，u_CE一定范围内增加，i_B减小
当u_BE一定时，因为穿过发射结的自由电子是有限的，u_CE最大超过1V时，i_B电流无明显变化

3.2、输出特性

对于共发射极放大电路，三极管输出特性是指当iB为定值时，集电极电流iC（输出电流）与集射极之间电压uCE的关系曲线，即
iC=f(uCE)∣iB=常数i_C = f(u_{CE})\lvert_{i_B = \text 常数} iC=f(uCE)∣iB=常数

1）、放大区：发射结正向偏置，集电结处于反向偏置

△iC=β△iB，集电极电流可以线性放大，放大区也称线性区；
集电极电流基本不随集射结之间的电压而变化；
集电极电流受基极电流的控制。

2）、饱和区：发射结正偏，集电结正偏或者反偏电压很小。

管子进入饱和后，△iC≠β△iB，β↓
饱和电压|U_硅CES| =0.3V，|U_锗CES| =0.1V。

3）、饱和区：发射结处于反偏状态。

发射结和集电结均反偏，i_B=0，i_C=I_CEO。

4、晶体管的主要参数

4.1、电流放大倍数

1）、直流电流放大系数

静态时（u_i=0），集电极直流电流IC与基极直流电流IB的比值，即
β‾=ICIB\overline \beta = \frac{I_C}{I_B}\\ β=IBIC

2）、交流电流放大系数

动态时（ui≠0），集电极电流变化量△iC与基极电流变化量△iB的比值，即
β=ΔICΔIB\beta = \frac{\Delta I_C}{\Delta I_B} β=ΔIBΔIC

4.2、极限参数

1）、集电极最大允许电流I_CM

将电流放大系数下降到正常值的三分之二时，对应的集电极电流。超过此值时，管子性能下降。

2）、反向电压

U_(BR)CBO：发射极开路时，加在集电极－基极之间的最大允许电压；
U_(BR)EBO：集电极开路时，加在集发射极－基极之间的最大允许电压；
U_(BR)CEO：基极开路时，加在集电极－发射极之间的最大允许电压。
U_(BR)EBO <U_(BR)CEO <U_(BR)CBO

3）、集电极最大允许功率损耗PCM

集电结结温达到极限时的管子功耗，等于集电极直流电流和集射极之间直流电压的乘积，即
PCM=IC×UCEP_{CM}= I_C\times U_{CE} PCM=IC×UCE

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