yifei

原帖由 lover008 于 2009-10-4 00:36 发表
我是电子信息工程专业的，看了yifei楼主的大作感慨颇深。。。。大师阿。。。
恶搞一下：难道您是刘亦菲？
万分冒昧的问一句：何时完成您的大作？
本人2010年1月9日考研，不知能否有幸拜读完您的大作？
弱弱的问一 ...

首先感谢厚爱，然大师称呼还不敢当
回答恶搞一下    刘亦菲会唱歌会演戏，我是一飞不是亦菲
回答万分冒昧的问一句     估计要驴年或马月才能完成，10年1月9号肯定赶不上完工
回答弱弱的问一句    怕误人子弟

[ 本帖最后由 yifei 于 2009-10-4 22:20 编辑 ]

yifei

第十讲
PN结的参数及使用要点
在PN结生产线上测试时，用探针法，配合晶体管特性图示仪，可以直观的看到正向特性曲线和反向特性曲线。
经测试性能满足要求的才连接引线和封装。
当把PN结两个节点引出两根引线，并用塑料或玻璃封装起来，可作为成品出售，这就是传说中的晶体二极管，简称二极管。实质上，他内部主要就是一个PN结。
标识及符号图

左边三角形是PN结的阳极，也叫正极；右边竖线是PN结的阴极，也叫负极。
二极管主要参数：
1.正向整流电流IF
这个电流就是前面描述的扩散电流，这个参数指二极管能够长期正常稳定工作时允许流过的最大电流。
有时二极管上流过的电流可能还超过IF电流，但是也不损坏，这是因为二极管在流过这么大电流后，产生的热量还没有促使其温度（PN结的结温）超过极限温度，接着外电路上的电压就撤销，PN结上电流就休止了（处于降温状态），即瞬间流过的电流允许超过IF，但接着必需让二极管处于截止状态。
2.反向击穿电压U（BR）D
指二极管负极接正正极接负时能够承受的最大电压，二极管仍处于截止状态的极限电压，超过这个电压，二极管就不再截止了，变为反向导通了。这种反向导通状态叫做PN结的击穿。
PN结的反向击穿分为齐纳击穿和雪崩击穿两种，这里不仔细研究，可参阅相关书籍。一般大于6V的为雪崩击穿，小于4V的为齐纳击穿，在4V-6V范围内的很难确定。
二极管反向电压超限并不一定损坏，只要限制其反向电流不要过分的大，则二极管击穿后并不损坏，当反向电压减小到U（BR）D以内二极管还是可以恢复到截止状态的。极端情况下，击穿后不限制电流导致耗散功率过大从而烧坏的情况是有的。
3.最大耗散功率PD
指二极管能长期正常工作时流过二极管上的电流和二极管两端的电压的乘积的最大值。
前面我们说二极管流过上的电流允许超过IF，但要注意，这是瞬时的，不能长期过限工作。
4.正向电压降UD
指二极管允许的正向最大电压，也是二极管上正向导通时的电压。超过这个电压会导致二极管上流过的电流超过IF从而导致二极管损坏，之所以损坏，还是因过热引起的。
这个电压参数是温度的函数，温度每升高1°，其UD大约上升1.8 mV ~2.5mV。
现在都大量使用硅材料制作的二极管，其正向电压降为约0.65V左右。过去若干年所见到的锗二极管为0.2V左右。
5.反向饱和电流IRD
这就是前述的漂移电流，指外接反向电压（未击穿时）二极管上流过的电流。
这个参数也是温度的函数，温度每上升10°，IRD大约扩大1倍。
二极管在直流电源中担任着不可或缺的主要角色。
重点提示：
关于二极管的损坏
二极管过流或过压，并不一定损坏，但二极管过流或过压容易损坏，因为过流或过压就容易过功耗。但是过压限制电流或过流限制时间都能保证二极管不损坏。二极管只要损坏，都是因为过流或过压后PN结超过功耗导致结温过高而烧坏的。
与电源连接时，如果电源的内阻很小并直接连接，为了保证长期稳定的工作，要串联一个电阻，以限制流过二极管的电流。


按图实验一下：下图中圆圈内有叉号的是灯泡。

观察的结果有何不同？

lover008

貌似复习到你前边了，yifei加油阿~

2007robot

讲的很好哦，值得一看！

dingfs

支持
期待后面的高潮部分

牛默默

十一长假过去了，回来好好学习，yifei老师假期过得可好？

sunxingfu

不错不错，LZ辛苦了

潜水鱼

有没有实用点的，太偏理论了

小娜

先把基础打牢了，而且都是说从零开始学，当然要先讲基础的喽！

yifei

第十一讲  三极管的结构


顾名思义，三极管三个电极，与二极管相比，多一个电极，那个电极是怎么引出来的呢？另外，三极管起到什么作用呢？
在制造二极管时，制作出一个PN结，在这个基础上，再制造一个半导体区，形成三个半导体区，并且P区N区相互间隔，引出电极，如下图。分别称为NPN三极管和PNP型三极管。

左边是NPN三极管，右边是PNP三极管
三层半导体组成的是两个PN结，即一个三极管内部包含两个PN结。
等效结构图如下图所示。

上面两三极管示意图中都包含两个二极管，那每个图中左边的二极管与右边的二极管有何区别呢？左边和右边的两个二极管能否对调使用呢？这还要从内部结构说起，参见下面的结构示意图。

PN结的制造其实就是设法按规定掺入杂质，以NPN为例，先是N型衬底，在其上扩散B原子，产生一层P型半导体，再在这个P型半导体上扩散P原子，产生N型半导体，注意一点，最后这层N型半导体掺杂的P原子很重，导致前一层P型半导体被挤压得很薄，这样，就产生了两个PN结。如图所示，图中的两条弧线就是两个PN结。



其中，衬底的N型半导体参杂浓度最低，做集电极用，中间P型半导体掺杂浓度次之，且很薄，做基极用，最上边N型半导体参杂浓度最高，做发射极用。集电极、基极、发射极分别用C、B、E字符来表示。因此，由于掺杂浓度的不同，①N型衬底半导体和③掺P原子产生N型半导体不能对调使用，即发射极和集电极不能对调使用。
由此可见，三极管有三个半导体区，命名为
1：发射区    掺杂浓度高
2：基区      掺杂浓度次之，且薄
3：集电区    掺杂浓度最低，但体积最大（有些书上说面积）

在三极管的三个区域上引出电极，分别命名为

1：发射极E
用于发射载流子
2：基极B
控制发射的载流子
3：集电极C
收集发射的载流子
下一节三极管机理讨论之

三极管内包含两个PN结，称为
1：发射结EB
2：集电结BC

三极管有两种类型
1：NPN型
2：PNP型

三极管NPN型和PNP型的对应符号图是：


[ 本帖最后由 yifei 于 2009-10-10 12:28 编辑 ]

yifei

原帖由 牛默默 于 2009-10-9 13:50 发表
十一长假过去了，回来好好学习，yifei老师假期过得可好？

假期过得很好，谢谢。

xu__changhua

原帖由 eleluq 于 2009-9-15 16:23 发表
本人认为最好的单片机学习资料继续
就先这样了

好像不是单片机的学习资料

阿cat

好久没来了，十一给自己放了个大假，要好好学习了，跟着yifei老师学习喽！

journeyzhangjia

模电学起来真的很难诶，希望楼主能讲的由浅入深的讲哈

hjselena

好好学习,天天向上

feilonglongg

谢谢楼主顶起来

ouch27

dddddddddd

jiangrk

yifei

三极管工作时，需要外加特定的电压，按要求，其发射结外加正向电压即发射结的P端加+，N端加-；集电结的P端加-，N端加+，以NPN型三极管为例，其外加电压的情况如下图

注意图中，情况分析如下
左边是发射区，是N型半导体，掺杂最重，因此有很多的自由电子，便于发射载流子；中间基区，是P型半导体，掺杂较轻，有部分空穴，且宽度较窄，使发射区发射过来的载流子很容易越过基区到达集电区；右边是集电区，是N型半导体，掺杂最轻，但容积很大，便于收集载流子。
在发射区和基区交界处是发射结（PN结）；在基区和集电区交界处是集电结（也是PN结）。
图的下部是两组电源为VBE和VCB，暂不考虑电压的大小，只关心电压的方向。
其工作情况描述
先撇开右半部分不看，见下图

这就是前面描述的二极管外加正向电压的情况，可以参考二极管一节的外加正向电压分析，这里大部分与之相同的如扩散、复合、形成电流等内容从略。不过，也有不同之处，就是掺杂轻重的区别和容积大小的区别，这就是说，复合掉的数量很少，形成的基极电流IB（目前看也是发射极电流），目前请认识一个重要的概念，就是发射区在正向电压驱使下扩散过来的多数载流子-自由电子如果不能被复合掉的话，在基区里将成为基区的少数载流子。还有一点，不管哪个区，都有因热激发而产生的少数载流子的存在。
此时对左边部分暂告一段落，再看下右边部分，见下图

这是外加反向电压的PN结，由二极管一节可知，PN结外加反向电压有利于少数载流子的漂移运动，形成极小的饱和电流。
现在我们再把第一幅的这个图复制下来看一下，综合发射结外加正向集电结外加反向电压的情况。

从图上看，注意箭头，发社区的最右边7个自由电子（多数载流子）在VBE正向电压驱使下，向右边作扩散运动，同时，基区的最左边3个空穴（多数载流子）也在在VBE正向电压驱使下，向左边作扩散运动，因与左边来的7个自由电子中的3个相遇而复合（掉），左边刚刚运动的还剩下4个自由电子将继续向右边扩散从而到达基区，这4个自由电子在基区就属于少数载流子，受外加反向电压VCB的驱使，作漂移运动，将继续向右边移动，直到越过集电结到达集电区形成集电极电流。
这是第一批载流子运动的概貌
我们分析下形成电流的因素：发射区有7个自由电子向右运动，形成发射极电流IE，其方向与自由电子（带负电荷）运动方向相反；而基区有3个空穴在向左移动，形成基极电流，其方向与空穴（带正电荷）方向相同；剩余4个自由电子继续向右运动，形成集电极电流，其方向与自由电子（带负电荷）运动方向相反。
因此，IE = IC + IB
且
IC > IB （实际情况是远大于）
以上分析都说明什么问题呢？
发射区发射出大量的多数载流子形成发射极电流IE，被基区多数载流子复合掉一小部分形成基极电流IB，剩余的一大部分到达基区形成基区大量的少数载流子，又被集电区所收集形成集电极电流IC。
由此，我们再进一步总结一下：
发射极电流IE最大，集电极电流IC次之，仅比发射极电流小一个基极电流IB，基极电流IB最小，相对于IC来说约为1%左右，合格的一般为5%~0.2%。
需要说明的是，一旦管子制造成功，这个百分比将被固定，基本不受电流大小所改变。
从另一个方面来说，也可以理解为用微小的基极电流可以控制集电极较大的电流，这就是所谓的电流放大。控制能力就是电流放大倍数，用β表示。即
β= IC / IB
一般三极管的β在20~500的范围内。
配合IE = IC + IB，我们称为三极管的电流分配关系，即
三极管的电流分配关系是①IE = IC + IB②β= IC / IB。

小娜

yifei老师辛苦了，替大家谢谢您