半導(dǎo)體二極管及其特性

　　半導(dǎo)體二極管按其結(jié)構(gòu)和制造工藝的不同，可以分為點(diǎn)接觸型和面接觸型兩種。

　　點(diǎn)接觸二極管是在P型硅晶晶體或N型鍺晶體的表面上，安裝上一根用鎢或金絲做成的觸針，與晶體表面接觸而成，然后加以電流處理，使觸針接觸處形成一層異型的晶體。很據(jù)所用金屬絲的不同，分別稱(chēng)之為鎢鍵二極管和金鍵二極管。國(guó)產(chǎn)2APl一7和2APll—17型半導(dǎo)體二極管即屬此類(lèi)。但前者觸針是鎢絲，后者是金絲。

　　面接觸型二極管多數(shù)系用合金法制成。在N型鍺晶體的表面上安放上一塊銦，然后在高溫下使一部分鍺熔化于銦內(nèi)。接著將溫度降低，使熔化于姻內(nèi)的鍺又沉淀而出，形成P型晶體。此P型晶體與末熔化的N型晶體組成P—N結(jié)。

　　點(diǎn)接觸型半導(dǎo)體二極管具有較小的接觸面積，因而觸針與阻擋層間的電容餃小(約1微微法)；而面接觸型二極管的極間電容較大，約為15一20微微池。因此，前者適合于在頻率較高的場(chǎng)合工作，而后者只適宜于頻率低于50千赫以下的地方工作；另外前者允許通過(guò)的電流小，在無(wú)線(xiàn)電設(shè)備中宜作檢波用，后者可通過(guò)較大之電流，多用于整流。 

　　常用的半導(dǎo)體二極管其特性指標(biāo)參數(shù)意義如下

　　1.工作頻率范圍f(MHz)：指由于P—N結(jié)電容的影響，二極管所能應(yīng)用的頻率范圍。

　　2.反向電壓Vmax(V)：指二極管兩端允許的反向電壓，一般比擊穿電壓小。反向電壓超過(guò)允許值時(shí)，在環(huán)境影響下，二極管有被擊穿的危險(xiǎn)。

　　3.擊穿電壓VB(V)：當(dāng)二極管逐漸加上一定的反向電壓時(shí)，反向電流突然增加，這時(shí)的反向電壓叫反向擊穿電壓。這時(shí)二極管失去整流性能。

　　4.整流電流I(mA)I指二極管在正常使用時(shí)的整流電流平均值。 

　　晶體三極管及其工作原理

　　晶體三極管系由倆個(gè)P—N結(jié)組合而成。根據(jù)組合方式的不同，有PNP型及NPN型兩種。它們的工作原理是完全相同的。

　　晶體三極管的制造方法有生長(zhǎng)法、合金法和擴(kuò)散法等數(shù)種。出于生長(zhǎng)法工藝復(fù)雜，質(zhì)量控制困難，目前已被淘汰。合金法工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，目前多采用此法生產(chǎn)。國(guó)產(chǎn)3AXl—5型晶體管即采用合金法制成。合金法制成的晶體管的缺點(diǎn)是結(jié)的厚度不易控制，因而工作頻率不高。

　　擴(kuò)散法的優(yōu)點(diǎn)是P—N結(jié)的厚度可以控制，能獲得很薄的擴(kuò)散層，因而工作頻率可以大大提高。國(guó)產(chǎn)3AGll一14即屬此型，適易在高頻下工作。

　　晶體三極管共有三個(gè)不同的導(dǎo)電區(qū)域，例如兩個(gè)P型區(qū)夾著一個(gè)N型區(qū)(P—N—P)，或兩個(gè)N型區(qū)夾著一個(gè)P型區(qū)N一P—N)，就做成了晶體三極管的基本部分——管芯。在每?jī)蓚€(gè)導(dǎo)電區(qū)之間都形成一個(gè)P—N結(jié)，所以無(wú)論是哪一種晶體三極管，都含有兩個(gè)P—N結(jié)。按照它們不同的作用，分別叫做發(fā)射結(jié)和集電結(jié)。兩個(gè)結(jié)把一塊完整的晶體分成三個(gè)區(qū)。如果兩邊是空穴導(dǎo)電的P型區(qū)，而中間是電子導(dǎo)電的N型區(qū)，我們就稱(chēng)它為P—N—P型晶體三極管，反之，如果兩邊是N型區(qū)，中間是P型區(qū)，就叫N—P—N型晶體三極管。晶體三極管的三個(gè)區(qū)域，根據(jù)作用的不同，分別叫做發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，它們是三極管的三個(gè)電極，分別叫做發(fā)射極、基極和集電極。為方便起見(jiàn)，常以拉丁字母e、b、c表示。 

　　晶體三極管的工作原理基本上可以用它的放大作用來(lái)解釋。因?yàn)?，放大原理是晶體管一切工作的基礎(chǔ)。

　　我們知道，在P一N結(jié)兩端不加電壓，電子和空穴的擴(kuò)散受P—N結(jié)勢(shì)壘電壓的阻止，無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行。還知道：加正向電壓可使P—N結(jié)阻擋層勢(shì)壘電壓降低，擴(kuò)散就能夠繼續(xù)進(jìn)行；如果加反向電壓，將增高勢(shì)壘電壓，擴(kuò)散就停止。

　　現(xiàn)在假定：在晶體三極管的發(fā)射結(jié)加正向電壓(P區(qū)接電池正極，N區(qū)接負(fù)極)，集電結(jié)加反向電壓(P區(qū)接電池負(fù)極，N區(qū)接正極)。這時(shí)，發(fā)射結(jié)勢(shì)壘降低，擴(kuò)散能夠進(jìn)行，于是基區(qū)的電子跑向左邊的發(fā)射區(qū)，發(fā)射區(qū)的空八跑向基區(qū)。如果用Ib代表從發(fā)射結(jié)注入基區(qū)的空穴電流，用Ic代表從發(fā)射結(jié)注入發(fā)射區(qū)的電子電流，那么，從發(fā)射結(jié)流出的總電流Ie等于兩者之和。

　　在實(shí)際晶體管中，為了適應(yīng)需要，人們?cè)O(shè)法使基區(qū)少摻些雜質(zhì)，所以它的電子遠(yuǎn)比發(fā)射區(qū)的空穴少，因此電子電流遠(yuǎn)小于空穴電流，以至于Ib可以忽略不計(jì)，這時(shí)Ie＝Ic。

　　這樣一來(lái)，可以明顯地看出，發(fā)射極的作用就是向基區(qū)發(fā)射空穴，就好象電子管的陰極是專(zhuān)門(mén)發(fā)射電子一樣。

　　大量的空穴到達(dá)基區(qū)以后，由于基區(qū)做得很簿，空穴很容易渡越基區(qū)跑到集電結(jié)的邊緣。集電結(jié)上加有幾伏甚至幾十伙的反向電壓，這個(gè)電壓對(duì)空穴來(lái)說(shuō)是能幫助空穴進(jìn)入集電區(qū)的。也就是況，帶正電的空穴一趕到集電結(jié)的左邊，就受到集電結(jié)右邊P區(qū)的負(fù)電壓作用，被吸引過(guò)去，然后與外電路的電池送來(lái)的電子復(fù)合，形成集電極電流Ic。

　　這是一個(gè)模擬晶體管工作狀態(tài)的FLASH，你現(xiàn)在就可以填入數(shù)字或直接按Push開(kāi)始。 

　　上面講的是只加固定電壓而未加輸入交流信號(hào)的情況。在加入輸入信號(hào)之后，加到發(fā)射結(jié)上的電壓就等于電池電壓Veb和信號(hào)電壓之和，由于信號(hào)電壓是不斷變化的，發(fā)射結(jié)上的電壓也就隨著信號(hào)電壓在變動(dòng)，因而引起發(fā)射結(jié)阻擋層勢(shì)壘的高低也作相應(yīng)的變化。勢(shì)壘高時(shí)，發(fā)射極電流Ie小，勢(shì)壘低時(shí)Ie大也就是發(fā)射極電流Ie會(huì)隨著輸入電壓變化而變化。發(fā)射極電流Ie大就說(shuō)明到達(dá)基區(qū)的空穴多，穿過(guò)基區(qū)到達(dá)集電結(jié)的空穴也就多，結(jié)果集電極電流Ic也就大，反之，發(fā)射極電流Ie小時(shí)，集電極電流也會(huì)小。同時(shí)，我們也會(huì)想象到發(fā)射極電流Ie大時(shí)，空

　　若用△R代表發(fā)射結(jié)的交變電阻，R代表負(fù)載電阻，我們很容易算出電壓放大倍數(shù)K。如果以Vo表示集電極電流△Ic在負(fù)載R上產(chǎn)生的輸出電壓，Vin表示輸入電壓，那么 

　　K=Vo/Vin=(△IcR)/(△Ie△R)≒R/△R 

　　由于發(fā)射結(jié)上加的是正向電壓，這個(gè)電壓變化一點(diǎn)點(diǎn)，流過(guò)結(jié)的電流就會(huì)有很大變化，所以發(fā)射結(jié)電阻△R是很小的，一般只有幾十歐。我們知道P—N結(jié)的正向電阻很小，而P—N結(jié)的反向電阻卻很大，所以集電結(jié)的電阻很大，可達(dá)幾百千歐。因此負(fù)載電阻R也可以用的很大(阻抗匹配)，R一般是幾千歐到幾十千歐，所以R／△R就很大，因此從負(fù)載上取出的輸出信號(hào)電壓Vc遠(yuǎn)比輸入信號(hào)電壓Vin大，被放大了很多倍。這就是晶體三極管放大信號(hào)的道理。