《常用半導(dǎo)體器件》

第1章常用半導(dǎo)體器件1.1

半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)1.2

半導(dǎo)體二極管1.3

晶體三極管1.4

場效應(yīng)管整理ppt1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)1.1.1

本征半導(dǎo)體1.1.2

雜質(zhì)半導(dǎo)體1.1.3PN結(jié)第1章常用半導(dǎo)體器件整理ppt1.1.1本征半導(dǎo)體一、半導(dǎo)體

在物理學(xué)中，根據(jù)材料的導(dǎo)電能力，可以將它們劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。

導(dǎo)體－－原子最外層電子在外電場作用下很容易產(chǎn)生定向移動(dòng)，形成電流。如：鐵、鋁、銅

絕緣體－－原子最外層電子受原子核的束縛力很強(qiáng)，只有在外電場強(qiáng)到一定程度時(shí)才可能導(dǎo)電。如：惰性氣體、橡膠等

半導(dǎo)體－－原子的最外層電子受原子核的束縛力介于導(dǎo)體與絕緣體之間，如：硅（Si）、鍺（Ge）整理ppt硅原子鍺原子硅和鍺最外層軌道上的四個(gè)電子稱為價(jià)電子。典型的半導(dǎo)體是硅(Si)和鍺(Ge)，它們都是4價(jià)元素1.1.1本征半導(dǎo)體整理ppt本征半導(dǎo)體是純凈的晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。無雜質(zhì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)1.1.1本征半導(dǎo)體二、本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵共用電子在絕對溫度T=0K時(shí)，所有的價(jià)電子都被共價(jià)鍵緊緊束縛在共價(jià)鍵中，不會(huì)成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱，接近絕緣體。整理ppt1.1.1本征半導(dǎo)體這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)，也稱熱激發(fā)。

當(dāng)溫度升高或受到光的照射時(shí)，束縛電子能量增高，有的電子可以掙脫原子核的束縛，而參與導(dǎo)電，稱為自由電子。自由電子空穴

自由電子產(chǎn)生的同時(shí)，在其原來的共價(jià)鍵中就出現(xiàn)了一個(gè)空位，稱為空穴。+4+4+4+4+4+4+4+4+4整理ppt

可見本征激發(fā)同時(shí)產(chǎn)生電子空穴對。

外加能量越高（溫度越高），產(chǎn)生的電子空穴對越多。

與本征激發(fā)相反的現(xiàn)象—復(fù)合

在一定溫度下，本征激發(fā)和復(fù)合同時(shí)進(jìn)行，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。電子空穴對的濃度一定。自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴1.1.1本征半導(dǎo)體電子空穴對整理ppt三、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子1.1.1本征半導(dǎo)體自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴運(yùn)載電荷的粒子稱為載流子兩種載流子自由電子載流子空穴自由電子：帶負(fù)電荷電子流空穴：帶正電荷空穴流整理ppt+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由電子E＋－本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理：1.1.1本征半導(dǎo)體四、本征半導(dǎo)體中載流子的濃度

外加電場時(shí)，帶負(fù)電的自由電子和帶正電的空穴均參與導(dǎo)電，且運(yùn)動(dòng)方向相反。由于載流子數(shù)目很少，故導(dǎo)電性很差。

溫度升高，熱運(yùn)動(dòng)加劇，載流子濃度增大，導(dǎo)電性增強(qiáng)。熱力學(xué)溫度0K時(shí)不導(dǎo)電。整理ppt1.1.1本征半導(dǎo)體在常溫下(T=300K)，硅：鍺：原子密度：兩種半導(dǎo)體導(dǎo)電性能都很弱本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性取決于外加能量：溫度變化，導(dǎo)電性變化；光照變化，導(dǎo)電性變化。整理ppt本征半導(dǎo)體存在數(shù)量相等的兩種載流子：自由電子和空穴。電子與空穴電荷量相等，極性相反。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理總結(jié)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。溫度越高，載流子的濃度越高，因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)。溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個(gè)重要的外部因素，這是半導(dǎo)體的一大特點(diǎn)。1.1.1本征半導(dǎo)體整理ppt1.1.1本征半導(dǎo)體

為什么要將半導(dǎo)體變成導(dǎo)電性很差的本征半導(dǎo)體？整理ppt1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體

雜質(zhì)半導(dǎo)體：在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量雜質(zhì)元素后的半導(dǎo)體。其原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。

N型半導(dǎo)體（電子半導(dǎo)體）：使自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體

P型半導(dǎo)體（空穴半導(dǎo)體）：使空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體N-NegativeP-Positive整理ppt

在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)雜質(zhì)元素稱為N型半導(dǎo)體，如：磷，砷。一、N型半導(dǎo)體1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體多數(shù)載流子，簡稱多子：自由電子磷原子、施主原子：提供電子

N型半導(dǎo)體主要靠自由電子導(dǎo)電。摻入雜質(zhì)越多，自由電子濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)。多數(shù)載流子，簡稱多子：自由電子磷原子、施主原子：提供電子整理ppt問題1.N型半導(dǎo)體中的載流子是什么？1.由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。2.本征半導(dǎo)體中成對產(chǎn)生的電子和空穴。

摻雜元素濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電子稱為多數(shù)載流子（多子），空穴稱為少數(shù)載流子（少子）。1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體

問題2.空穴比未加雜質(zhì)時(shí)的數(shù)目多了？少了？為什么？整理ppt二、P型半導(dǎo)體1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體

在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)雜質(zhì)元素稱為P型半導(dǎo)體，如：硼、鎵多數(shù)載流子，簡稱多子：空穴硼原子、受主原子：吸收電子P型半導(dǎo)體主要靠空穴導(dǎo)電，摻入雜質(zhì)越多，空穴濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)。整理pptP型半導(dǎo)體中的載流子是什么？1.由受主原子提供的空穴，濃度與受主原子相同。2.本征半導(dǎo)體中成對產(chǎn)生的電子和空穴。

摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，空穴濃度遠(yuǎn)大于自由電子濃度。在P型半導(dǎo)體中空穴是多子，自由電子是少子。1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體

總結(jié)：雜質(zhì)半導(dǎo)體主要靠多數(shù)載流子導(dǎo)電。摻入雜質(zhì)越多，多子濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性可控。整理ppt雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意圖++++++++++++N型半導(dǎo)體多子—電子少子—空穴－－－－－－－－－－－－P型半導(dǎo)體多子—空穴少子—電子少子濃度——與溫度有關(guān)多子濃度——與溫度無關(guān)1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體受主離子施主離子整理ppt2.多數(shù)載流子和少數(shù)載流子哪個(gè)受溫度影響？1.本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)元素，則半導(dǎo)體中多數(shù)載流子為_______，該半導(dǎo)體稱為____型半導(dǎo)體；摻入三價(jià)元素，則半導(dǎo)體中多數(shù)載流子為_______，該半導(dǎo)體稱為____型半導(dǎo)體。練習(xí)因?yàn)镹型半導(dǎo)體的多子是自由電子，所以它帶負(fù)電，這種說法是否正確？1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體整理ppt因多子濃度差形成內(nèi)電場多子的擴(kuò)散空間電荷區(qū)

阻止多子擴(kuò)散，促使少子漂移。PN結(jié)合空間電荷區(qū)多子擴(kuò)散電流少子漂移電流耗盡層內(nèi)電場EPN結(jié)一、PN結(jié)的形成1.1.3PN結(jié)P區(qū)空穴濃度遠(yuǎn)高于N區(qū)。N區(qū)自由電子濃度遠(yuǎn)高于P區(qū)。整理ppt少子飄移補(bǔ)充耗盡層失去的多子，耗盡層窄，E↓多子擴(kuò)散

又失去多子，耗盡層寬，E↑內(nèi)電場E多子擴(kuò)散電流少子漂移電流耗盡層動(dòng)態(tài)平衡：擴(kuò)散電流＝漂移電流總電流＝01.1.3PN結(jié)整理ppt

PN結(jié)加正向電壓（正偏）——電源正極接P區(qū)，負(fù)極接N區(qū)

外電場的方向與內(nèi)電場方向相反。

外電場削弱內(nèi)電場→耗盡層變窄→擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)＞漂移運(yùn)動(dòng)→多子擴(kuò)散形成正向電流IF正向電流外電場二、PN結(jié)的單向?qū)щ娦哉韕pt2.PN結(jié)加反向電壓（反偏）——電源正極接N區(qū)，負(fù)極接P區(qū)

外電場的方向與內(nèi)電場方向相同。

外電場加強(qiáng)內(nèi)電場→耗盡層變寬→漂移運(yùn)動(dòng)＞擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)→少子漂移形成反向電流IRPN外電場

在一定的溫度下，由本征激發(fā)產(chǎn)生的少子濃度是一定的，故I基本上與外加反壓的大小無關(guān)，所以稱為反向飽和電流。但I(xiàn)與溫度有關(guān)。1.1.3PN結(jié)整理pptPN結(jié)加正向電壓時(shí)，具有較大的正向擴(kuò)散電流，呈現(xiàn)低電阻，PN結(jié)導(dǎo)通；

PN結(jié)加反向電壓時(shí)，具有很小的反向漂移電流，呈現(xiàn)高電阻，PN結(jié)截止。由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?.1.3PN結(jié)整理ppt1.1.3PN結(jié)三、PN結(jié)的電流方程u：PN結(jié)兩端的電壓降i：流過PN結(jié)的電流IS：反向飽和電流UT=kT/q

：溫度的電壓當(dāng)量其中k為玻耳茲曼常數(shù)1.38×10－23；q

為電子電荷量1.6×10－9；T為熱力學(xué)溫度，對于室溫（相當(dāng)T=300K），則有UT=26mV。當(dāng)u>0u>>UT時(shí),當(dāng)u<0|u|>>|UT

|時(shí)整理ppt1.1.3PN結(jié)四、PN結(jié)的伏安特性根據(jù)理論推導(dǎo)，PN結(jié)的伏安特性曲線如圖正偏I(xiàn)F（多子擴(kuò)散）IS（少子漂移）反偏反向飽和電流反向擊穿電壓反向擊穿正向特性反向特性整理pptPN結(jié)的反向電壓增加到一定數(shù)值時(shí)，反向電流突然快速增加，此現(xiàn)象稱為PN結(jié)的反向擊穿。熱擊穿——不可逆

雪崩擊穿

齊納擊穿

電擊穿——可逆U（BR）U/vI/mA擊穿特性：1.1.3PN結(jié)整理ppt五、PN結(jié)的電容效應(yīng)1.1.3PN結(jié)PN結(jié)具有一定的電容效應(yīng)，它由兩方面因素決定。一是勢壘電容CB

二是擴(kuò)散電容CD整理ppt

勢壘電容是由空間電荷區(qū)的離子薄層形成的。當(dāng)外加電壓發(fā)生變化時(shí)，離子薄層的寬度要相應(yīng)地隨之改變，即PN結(jié)中存儲(chǔ)的電荷量要隨之變化，就像電容充放電一樣。

1勢壘電容CB1.1.3PN結(jié)整理ppt2擴(kuò)散電容CD

擴(kuò)散電容是由多子擴(kuò)散后，在PN結(jié)的另一側(cè)面積累而形成的。PN結(jié)正偏時(shí)，由N區(qū)擴(kuò)散到P區(qū)的電子，與外電源提供的空穴相復(fù)合，形成正向電流。剛擴(kuò)散過來的電子就堆積在P區(qū)內(nèi)緊靠PN結(jié)附近，形成一定的濃度梯度曲線。正向電壓變，濃度就改變，相當(dāng)于電容的充放電過程。1.1.3PN結(jié)整理ppt結(jié)電容：

結(jié)電容不是常量！若PN結(jié)外加電壓頻率高到一定程度，則失去單向?qū)щ娦裕‰娙菪?yīng)在交流信號作用下才會(huì)明顯表現(xiàn)出來1.1.3PN結(jié)整理ppt1.2半導(dǎo)體二極管1.2.1半導(dǎo)體二極管的幾種常見結(jié)構(gòu)1.2.2

二極管的伏安特性1.2.3

二極管的主要參數(shù)1.2.4

二極管的等效電路1.2.5

穩(wěn)壓二極管1.2.6

其它類型二極管整理ppt1.2.1半導(dǎo)體二極管的幾種常見結(jié)構(gòu)將PN結(jié)封裝，引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成了二極管。小功率二極管大功率二極管穩(wěn)壓二極管發(fā)光二極管整理ppt

二極管(Diode)=PN結(jié)+管殼+引線結(jié)構(gòu)：分類：按材料分：硅二極管、鍺二極管按結(jié)構(gòu)分：點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型1.2.1半導(dǎo)體二極管的幾種常見結(jié)構(gòu)NP半導(dǎo)體二極管的符號：ak陽極陰極電流方向

由P區(qū)引出的電極稱為陽極（正極）由N區(qū)引出的電極稱為陰極（負(fù)極）+-U整理ppt(1)點(diǎn)接觸型二極管(2)面接觸型二極管(3)平面型二極管

PN結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)管中。

PN結(jié)面積大，一般僅作為整流管。

PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于高頻電路和小功率整流。整理ppt(1)正向特性(2)反向特性uEiVmAuEiVuA硅：0.5V導(dǎo)通壓降反向飽和電流死區(qū)電壓擊穿電壓UBR

硅：0.6~0.8V典型值為0.7V

鍺硅/mA/μA

鍺：0.1~0.3V鍺：0.1VPN結(jié)的伏安特性曲線1.2.2二極管的伏安特性一、二極管的伏安特性整理ppt1.2.2二極管的伏安特性二極管的伏安特性總結(jié)：

1.單向?qū)щ娦?.

伏安特性受溫度影響T（℃）↑→在電流不變情況下管壓降u↓→反向飽和電流IS↑，U(BR)↓T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移正向特性為指數(shù)曲線反向特性為橫軸的平行線增大1倍/10℃整理ppt

一、最大整流電流IF—二極管長期連續(xù)工作時(shí)，允許通過二極管的最大整流電流的平均值。二、反向擊穿電壓UBR——

二極管反向電流急劇增加時(shí)對應(yīng)的反向電壓值稱為反向擊穿電壓UBR。最大反向工作電壓UR——

為安全計(jì)，在實(shí)際工作時(shí)，最大反向工作電壓UR一般只按反向擊穿電壓UBR的一半計(jì)算。1.2.3二極管的主要參數(shù)整理ppt

三、反向電流IR——

二極管未擊穿時(shí)的反向電流。此值越小，二極管的單向?qū)щ娦栽胶?。硅二極管的反向電流一般在納安(nA)級；鍺二極管在微安(A)級。

四、最高工作頻率fM——

由PN結(jié)的結(jié)電容大小決定，二極管的工作頻率超過fM時(shí)，單向?qū)щ娦宰儾?。二極管工作的上線截止頻率。1.2.3二極管的主要參數(shù)整理ppt理想二極管理想開關(guān)導(dǎo)通時(shí)UD＝0截止時(shí)IS＝0導(dǎo)通時(shí)UD＝Uon截止時(shí)IS＝0導(dǎo)通時(shí)△i與△u成線性關(guān)系應(yīng)根據(jù)不同情況選擇不同的等效電路！1.2.4二極管的等效電路一、伏安特性折線化近似分析中最常用整理pptQ越高，rd越小。

當(dāng)二極管在靜態(tài)基礎(chǔ)上有一動(dòng)態(tài)信號作用時(shí)，則可將二極管等效為一個(gè)電阻，稱為動(dòng)態(tài)電阻，也就是微變等效電路。ui=0時(shí)直流電源作用小信號作用靜態(tài)電流1.2.4二極管的等效電路二、二極管的微變等效電路整理ppt二極管的應(yīng)用舉例例1.電路如圖所示，若UA、UB兩點(diǎn)電位分別為0V、3V不同組合時(shí)，計(jì)算輸出電壓UO值，并分析二極管的工作狀態(tài)。設(shè)二極管為硅二極管，導(dǎo)通壓降為0.7V。整理ppt(1)UA=0VUB=0VVD1、VD2均正向?qū)║O＝0.7V(2)UA=3VUB=3VVD1、VD2均正向?qū)║O＝3.7V二極管的應(yīng)用舉例整理ppt(3)UA=0VUB=3VVD1正向?qū)╒D2截止UO＝0.7V二極管VD1兩端電位差大而優(yōu)先導(dǎo)通(4)UA=3VUB=0VVD2正向?qū)╒D1截止UO＝0.7V二極管VD2優(yōu)先導(dǎo)通二極管的應(yīng)用舉例整理ppt如何判斷二極管是否導(dǎo)通：判斷二極管工作狀態(tài)時(shí)，可先將二極管斷開，然后比較兩極電位。如果處于正偏，則二極管導(dǎo)通；否則截止。電位差大的優(yōu)先導(dǎo)通。二極管的應(yīng)用舉例整理ppt例2.寫出圖示各電路的輸出電壓值，設(shè)二極管導(dǎo)通電壓UD=0.7V。UO1=1.3VUO2=0VUO3=-1.3V二極管的應(yīng)用舉例整理ppt例3.

ui=2sin

t(V)，畫出輸出電壓uo的波形

。ui較小，宜采用恒壓降模型0.7v

<

ui<0.7vu1、u2均截止uO=uiuO=0.7vui0.7vu2導(dǎo)通u1截止ui<

0.7vu1導(dǎo)通u2截止uO=0.7v二極管的應(yīng)用舉例整理pptOtuO/v0.7Otui

/v20.7二極管的應(yīng)用舉例整理ppt3.當(dāng)溫度升高時(shí)，PN結(jié)的反向飽和電流將增加還是減?。?.PN結(jié)導(dǎo)通后，正向電流（擴(kuò)散電流）的方向：從P區(qū)到N區(qū)還是從區(qū)N到P區(qū)？反向電流的方向？1.對PN結(jié)加正向偏置，即P區(qū)的電位____于N區(qū)的電位，PN結(jié)處于_____狀態(tài)；加反向偏置，即P區(qū)的電位____于N區(qū)的電位，PN結(jié)處于_____狀態(tài)。練習(xí)整理ppt4.ui=5sin

t(V)，畫出輸出電壓uo的波形

。二極管是理想的。++--uiuoRD1D22V2V練習(xí)整理ppt

穩(wěn)壓二極管是應(yīng)用在反向擊穿區(qū)的特殊二極管反偏電壓≥UZ

反向擊穿＋UZ－電路符號：UIIZminIZmaxUZIZ穩(wěn)壓誤差曲線越陡，電壓越穩(wěn)定。UZ1.2.5穩(wěn)壓二極管整理ppt穩(wěn)壓原理：根據(jù)電路圖可知UI↑→UO↑→UZ↑→IZ↑→IR↑→UR↑→UO↓IR1.2.5穩(wěn)壓二極管整理ppt使用穩(wěn)壓管注意事項(xiàng)：在工作時(shí)反接，并串入一只電阻。電阻的作用一是起限流作用，保護(hù)穩(wěn)壓管；其次是當(dāng)輸入電壓或負(fù)載電流變化時(shí)，通過該電阻上電壓降的變化，取出誤差信號以調(diào)節(jié)穩(wěn)壓管的工作電流，從而起到穩(wěn)壓作用。1.2.5穩(wěn)壓二極管整理ppt限流電阻R的選擇：(2)在Ui最低和IL最大時(shí)，流過穩(wěn)壓管的電流最小，這時(shí)應(yīng)保證IZ不小于穩(wěn)壓管最小電流值。(1)在Ui最高和IL最小時(shí)，流過穩(wěn)壓管的電流最大，此時(shí)電流不能高于穩(wěn)壓管最大穩(wěn)定電流。限流電阻R的選擇范圍為：Rmin<R<RmaxIL1.2.5穩(wěn)壓二極管整理ppt1、如圖，已知UZ=10V，負(fù)載電壓UL（）

（Ａ）5Ｖ

（Ｂ）10Ｖ

（Ｃ）15Ｖ

（Ｄ）20ＶAVS20V15kΩ5kΩUL

穩(wěn)壓管的工作條件（１）必須工作在反向擊穿狀態(tài)。（２）電路中應(yīng)有限流電阻，以保證反向電流不超過允許范圍。練習(xí)整理ppt2、已知ui=6sinωt，UZ=3V，畫輸出波形。VSuiuo6ui/Vωt3uoωt3OO練習(xí)整理ppt1.2.6其它類型二極管一、發(fā)光二極管有正向電流流過時(shí)，發(fā)出一定波長范圍的光，目前的發(fā)光管可以從紅外到可見波段的光，它的電特性與一般二極管類似。整理ppt1.2.6其它類型二極管整理ppt反向電流隨光照度的增加而增大。1.2.6其它類型二極管二、光電二極管整理ppt1.2.6其它類型二極管整理ppt1.3晶體三極管1.3.1

晶體管的結(jié)構(gòu)及類型1.3.2

晶體管的電流放大作用1.3.3

晶體管的共射特性曲線1.3.4

晶體管的主要參數(shù)整理ppt

半導(dǎo)體三極管，也叫晶體三極管。由于工作時(shí)，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運(yùn)行，因此，還被稱為雙極型三極管(BipolarJunctionTransistor，簡稱BJT)

1.3.1晶體管的結(jié)構(gòu)及類型三極管的分類：按照頻率：高頻管和低頻管。按結(jié)構(gòu)：NPN型和PNP型；按功率大小：大功率管<500mW

中功率管0.5-1mW

小功率管>1mW;

按所用半導(dǎo)體材料：硅管和鍺管;

整理ppt1.3.1晶體管的結(jié)構(gòu)及類型常見三極管的外形結(jié)構(gòu)：小功率管中功率管大功率管整理ppt1.3.1晶體管的結(jié)構(gòu)及類型一、三極管的結(jié)構(gòu)NPN型電路符號:三極管是由兩個(gè)PN結(jié)和三塊摻雜半導(dǎo)體組成。--

發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)

發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電極

發(fā)射極基極NPNbece-emitterb-basec-collectorECBibicie雙極型三極管的符號中，發(fā)射極的箭頭代表發(fā)射極電流的實(shí)際方向。整理ppt兩個(gè)結(jié)、三個(gè)區(qū)、三個(gè)極--

發(fā)射區(qū)

集電區(qū)基區(qū)

發(fā)射結(jié)集電結(jié)

集電極

發(fā)射極基極NPNbec1.3.1晶體管的結(jié)構(gòu)及類型面積大多子濃度高多子濃度很低，且很薄整理pptPNP型：-

發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)

發(fā)射結(jié)

集電結(jié)

集電極

發(fā)射極基極PNPbec--ECB電路符號:ibicie1.3.1晶體管的結(jié)構(gòu)及類型整理ppt1.三極管放大的條件內(nèi)部條件發(fā)射區(qū)摻雜濃度高基區(qū)薄且摻雜濃度低集電區(qū)面積大外部條件發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏2.滿足放大條件的三種電路uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共發(fā)射極共集電極共基極1.3.2晶體管的電流放大作用一、晶極管的工作原理整理ppt三極管放大的外部條件：BECNNPEBRBECRC發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏PNP發(fā)射結(jié)正偏VB<VE集電結(jié)反偏VC<VB從電位的角度看：

NPN

發(fā)射結(jié)正偏VB>VE集電結(jié)反偏VC>VB

1.3.2晶體管的電流放大作用整理ppt1.3.2晶體管的電流放大作用二、晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)少數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng)基區(qū)空穴的擴(kuò)散

因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量電子從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少數(shù)擴(kuò)散到基區(qū)的電子與空穴復(fù)合因集電區(qū)面積大，在外電場作用下大部分?jǐn)U散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū)

擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流IE，復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成基極電流IB，漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流IC。IBICIE整理ppt1.3.2晶體管的電流放大作用三、晶體管的電流分配關(guān)系IE－擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的電流IB－復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成的電流IC－漂移運(yùn)動(dòng)形成的電流IBIcIE整理ppt1.3.2晶體管的電流放大作用四、晶體管的共射電流放大系數(shù)穿透電流集電結(jié)反向電流直流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般

>>1為共基電流傳輸系數(shù)，它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般

=0.90.995。IB的改變控制了IC的變化，體現(xiàn)了三極管的電流控制功能。整理ppt發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端共發(fā)射極電路輸入回路輸出回路

測量晶體管特性的實(shí)驗(yàn)線路ICEBmAAVUCEUBERBIBECV++––––++1.3.3晶體管的共射特性曲線整理ppt輸入特性曲線：

iB=f(uBE)

uCE=常數(shù)（1）uCE=0V時(shí)，相當(dāng)于兩個(gè)PN結(jié)并聯(lián)。（2）當(dāng)uCE=1V時(shí)，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，所以基區(qū)復(fù)合減少，在同一uBE

電壓下，iB

減小。特性曲線將向右稍微移動(dòng)一些。死區(qū)電壓硅0.5V鍺0.1V導(dǎo)通壓降硅0.7V鍺0.2V1.3.3晶體管的共射特性曲線一、輸入特性曲線1.3.3晶體管的共射特性曲線（3）uCE≥1V再增加時(shí)，曲線右移很不明顯。 整理ppt輸出特性曲線：iC=f(uCE)iB=常數(shù)

現(xiàn)以iB=60uA一條加以說明。（1）當(dāng)uCE=0V時(shí)，因集電極無收集作用，iC=0。（2）uCE

↑→IC

↑

。

（3）當(dāng)uCE

＞1V后，收集電子的能力足夠強(qiáng)。這時(shí)，發(fā)射到基區(qū)的電子都被集電極收集，形成iC。所以uCE再增加，iC基本保持不變。同理，可作出iB=其他值的曲線。

1.3.3晶體管的共射特性曲線二、輸出特性曲線（2）uCE

↑→IC

↑

。整理ppt飽和區(qū)—此時(shí)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏。截止區(qū)—發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。放大區(qū)—發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。1.3.3晶體管的共射特性曲線狀態(tài)uBEiCuCE截止＜UonICEOVCC放大≥UonβiB≥uBE飽和≥Uon＜βiB≤uBE飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)整理ppt1.3.4晶體管的主要參數(shù)一、直流參數(shù)1.電流放大系數(shù)iCE△=20uA(mA)B=40uAICu=0(V)=80uAI△BBBIBiIBI=100uACBI=60uAi一般取20~200之間（1）共發(fā)射極電流放大系數(shù)：共基和共射直流電流放大系數(shù)定義分別為：

共基和共射交流電流放大系數(shù)分別定義為：整理ppt

（1）集電極基極間反向飽和電流ICBO

發(fā)射極開路時(shí)，在其集電結(jié)上加反向電壓，得到反向電流。它實(shí)際上就是一個(gè)PN結(jié)的反向電流。

鍺管：ICBO為微安數(shù)量級，硅管：ICBO為納安數(shù)量級。++ICBOecbICEO1.3.4晶體管的主要參數(shù)2.極間反向電流整理ppt

（2）集電極發(fā)射極間的穿透電流ICEO

基極開路時(shí)，集電極到發(fā)射極間的電流—穿透電流++ICBOecbICEO1.3.4晶體管的主要參數(shù)整理pptIc增加時(shí)，要下降。使值明顯減小時(shí)的Ic的值即為ICM。（2）集電極最大允許電流ICM（1）集電極最大允許功耗PCM

決定于晶體管的溫升。對于確定型號的管子，PCM是常數(shù)。PCM

（3）反向擊穿電壓U（BR）CEO—基極開路時(shí)集電極與發(fā)射極之間允許的反向擊穿電壓。U（BR）CEOICM1.3.4晶體管的主要參數(shù)U（BR）CBO—發(fā)射極開路時(shí)集電極與基極之間的反向擊穿電壓。二、極限參數(shù)整理ppt1.3.5溫度對晶體管特性及參數(shù)的影響一、溫度對ICBO的影響

溫度每升高10℃，ICBO增加約一倍。反之，當(dāng)溫度降低時(shí)ICBO減少。硅管的ICBO比鍺管的小得多。

ICBO是由少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)所形成的電流，受溫度的影響大。溫度ICBOICBO越小越好。

ICEO受溫度的影響大。溫度ICEO，所以IC也相應(yīng)增加。三極管的溫度特性較差。

ICEO越小越好。整理ppt

溫度升高時(shí)正向特性左移，反之右移溫度升高將導(dǎo)致IC

增大iCuCEOiB20℃60℃溫度對輸出特性的影響1.3.5溫度對晶體管特性及參數(shù)的影響二、溫度對輸入特性的影響60402000.40.8I/mAU/V溫度對輸入特性的影響20℃60℃三、溫度對輸出特性的影響整理ppt2.為使NPN型管和PNP型管工作在放大狀態(tài)，應(yīng)分別在外部加什么樣的電壓？練習(xí)1.為什么說BJT是電流控制型器件？3.有三只晶體管，分別為鍺管β＝150，ICBO＝2μA；硅管β＝100，ICBO＝1μA；硅管β＝40，ICEO＝41μA；試從β和溫度穩(wěn)定性選擇一只最佳的管子。整理ppt解：①β值大，但I(xiàn)CBO也大，溫度穩(wěn)定性較差；

②β值較大，ICBO＝1μA，ICEO＝101μA；③β值較小，ICEO＝41μA，ICBO＝1μA。、ICBO相等，但的β較大，故較好。練習(xí)整理ppt4.

由晶體管各管腳電位判定晶體管屬性。（1）

A:1VB：0.3VC:3V（2）A:－0.2VB:0VC:－3V如何區(qū)分硅管和鍺管如何區(qū)分NPN、PNP管如何區(qū)分三個(gè)極練習(xí)步驟：

1.區(qū)分硅管、鍺管，并確定C極（以相近兩個(gè)電極的電壓差為依據(jù)，UBE硅＝0.7V／UBE鍺＝0.2V～0.3V）

2.區(qū)分NPN、PNP管（NPN：VC最高；PNP：VC最低

）

3.區(qū)分三極（NPN：VC>VB>VE

PNP：VC<UB<VE）整理ppt練習(xí)解：（1）硅管、NPN管

A：基極；B:發(fā)射極；C:集電極（2）鍺管、PNP管

A：基極；B:發(fā)射極；C:集電極整理ppt5.

測量某NPN型BJT各電極對地的電壓值如下，試判別管子工作在什么區(qū)域？（1）

VC

＝6V

VB

＝0.7V

VE

＝0V（2）VC

＝6V

VB

＝4V

VE

＝3.6V（3）VC

＝3.6V

VB

＝4V

VE

＝3.3V解：正偏反偏反偏集電結(jié)正偏正偏反偏發(fā)射結(jié)飽和放大截止（1）放大區(qū)（2）截止區(qū)（3）飽和區(qū)練習(xí)整理ppt6.下圖所示各晶體管處于放大工作狀態(tài)，已知各電極直流電位。試確定晶體管的類型（NPN/PNP、硅/鍺），并說明x、y、z代表的電極。練習(xí)整理ppt提示：（1）晶體管工作于放大狀態(tài)的條件：NPN管：VC>VB>VE，PNP管：VE>VB>VC；（2）導(dǎo)通電壓：硅管|UBE|=0.7v，鍺管|UBE|=0.2~0.3v練習(xí)整理ppt11.3V0V12V3.7V3V12V15V14.8V12V11.8V15V12V7.測得放大電路的四只晶體管的直流電位如圖所示，在圓圈中畫出管子，并分別說明是NPN還是PNP，是硅管還是鍺管？練習(xí)整理ppt8.圖所示電路中，晶體管為硅管，UCE（sat）=0.3v。求：當(dāng)UI=0v、UI=1v和UI=2v時(shí)UO=?

解：(1)UI=0v時(shí)，UBE<Uon，晶體管截止，IC=IB=0，

UO=uCC=12v。練習(xí)整理ppt(3)UI=2v時(shí)：(2)UI=1v時(shí)：練習(xí)整理ppt1.4場效應(yīng)管1.4.1

結(jié)型場效應(yīng)管1.4.2

絕緣柵型場效應(yīng)管1.4.3

場效應(yīng)管的主要參數(shù)1.4.4

場效應(yīng)管與晶體管的比較整理pptN溝道P溝道增強(qiáng)型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道FET場效應(yīng)管JFET結(jié)型MOSFET絕緣柵型①是利用輸入回路的電場效應(yīng)控制輸出回路的電流的一種半導(dǎo)體器件；②僅靠半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子導(dǎo)電（單極型晶體管）；③輸入阻抗高（107－1012），噪聲低，熱穩(wěn)定性好，抗輻射能力強(qiáng)，功耗小。(FieldEffectTransistor)—FET(JunctionFieldEffectTransistor)1.4場效應(yīng)管一、場效應(yīng)管特點(diǎn)二、場效應(yīng)管分類整理pptN溝道JFETP溝道JFETSGD符號SGD符號柵極源極漏極1.4.1結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）一、JFET結(jié)構(gòu)與符號整理pptN溝道JFET管外部工作條件UDS>0UGS<0P+P+NGSD

+

UGSUDS+-(保證柵源PN結(jié)反偏)(以形成漏極電流)1.4.1結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）二、JFET管工作原理整理ppt

UGS對溝道寬度的影響|UGS|

耗盡層寬度若|UGS|

繼續(xù)溝道全夾斷若UDS=0NGSD

+

UGSP+P+N型溝道寬度

溝道電阻此時(shí)UGS

的值稱為夾斷電壓UGS(off)1.4.1結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）整理ppt由圖UGD=UGS-UDS

UDS→ID線性

若UDS→則UGD→近漏端溝道→

溝道電阻增大。此時(shí)溝道電阻→ID變慢

UDS對溝道的控制（假設(shè)UGS一定）NGSD

+UGSP+P+UDS+-UDS=0ID=01.4.1結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）整理ppt

當(dāng)UDS增加到使UGD=UGS(off)時(shí)→A點(diǎn)出現(xiàn)預(yù)夾斷

若UDS繼續(xù)→A點(diǎn)下移→出現(xiàn)夾斷區(qū)因此預(yù)夾斷后：UDS→ID基本維持不變。NGSD

+UGSP+P+UDS+-ANGSD

+UGSP+P+UDS+-A1.4.1結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）整理ppt③

uGS和uDS同時(shí)作用時(shí)當(dāng)

UGS(off)

<uGS<0時(shí)，形成導(dǎo)電溝道，對于同樣的uDS，

iD的值比uGS=0時(shí)的值要小。在預(yù)夾斷處,uGD=uGS-uDS=UGS(off)

。

當(dāng)uGD=uGS-

uDS<UGS(off)

時(shí)，即uDS>uGS-

uGS(off)>0，導(dǎo)電溝道夾斷，iD不隨uDS變化

；

但uGS

越小，即|uGS|越大，溝道電阻越大，對同樣的uDS，iD的值越小。所以，此時(shí)可以通過改變uGS

控制iD的大小，iD與uDS

幾乎無關(guān)，可以近似看成受uGS

控制的電流源。由于漏極電流受柵-源電壓的控制，所以場效應(yīng)管為電壓控制型元件。NGSD

+UGSP+P+UDS+-A1.4.1結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）整理ppt綜上分析可知

溝道中只有一種類型的多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，

所以場效應(yīng)管也稱為單極型三極管。JFET是電壓控制電流器件，iD受uGS控制預(yù)夾斷前iD與uDS呈近似線性關(guān)系；預(yù)夾斷后,iD趨于飽和。JFET柵極與溝道間的PN結(jié)是反向偏置的，因

此iG0，輸入電阻很高。1.4.1結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）整理ppt2.轉(zhuǎn)移特性1.輸出特性UGS(off)iDiD夾斷電壓uGD=UGS(off)時(shí)稱為預(yù)夾斷1.4.1結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）三、JFET特性曲線三個(gè)區(qū)：可變電阻區(qū)恒流區(qū)夾斷區(qū)整理ppt

結(jié)型場效應(yīng)管的缺點(diǎn)：1.柵源極間的電阻雖然可達(dá)107以上，但在某些場合仍嫌不夠高。3.柵源極間的PN結(jié)加正向電壓時(shí)，將出現(xiàn)較大的柵極電流。絕緣柵場效應(yīng)管可以很好地解決這些問題。2.在高溫下，PN結(jié)的反向電流增大，柵源極間的電阻會(huì)顯著下降。1.4.1結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）整理ppt一、增強(qiáng)型N溝道MOSFET(MentalOxideSemi—FET)1.結(jié)構(gòu)與符號P型襯底(摻雜濃度低)N+N+用擴(kuò)散的方法制作兩個(gè)N區(qū)在硅片表面生一層薄SiO2絕緣層SD用金屬鋁引出源極S和漏極DG在絕緣層上噴金屬鋁引出柵極GB耗盡層S—源極SourceG—柵極Gate

D—漏極DrainSGDB1.4.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）整理ppt2.N溝道增強(qiáng)型MOS管的工作原理1)uDS=0時(shí)，

uGS

對溝道的控制作用

當(dāng)uDS=0且uGS>0時(shí)，因SiO2的存在，iG=0。但g極為金屬鋁，因外加正向偏置電壓而聚集正電荷，從而排斥P型襯底靠近g極一側(cè)的空穴，使之剩下不能移動(dòng)的負(fù)離子區(qū)，形成耗盡層(0<UGS<UGS(th))

。

當(dāng)uGS=0時(shí)，漏-源之間是兩個(gè)背靠背的PN結(jié)，不存在導(dǎo)電溝道，無論uDS

為多少，iD=0。1.4.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）整理ppt

(uGS

UGS(th))

當(dāng)uGS進(jìn)一步增加時(shí)，一方面耗盡層增寬，另一方面襯底的自由電子被吸引到耗盡層與絕緣層之間，形成一個(gè)N型薄層，稱之為反型層，構(gòu)成了漏-源之間的導(dǎo)電溝道（也稱感生溝道），如圖所示。

使溝道剛剛形成的柵-源電壓稱之為開啟電壓UGS(th)。uGS越大，反型層越寬，導(dǎo)電溝道電阻越小。1.4.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）整理ppt1)uGS

對導(dǎo)電溝道的影響

(uDS=0)a.

當(dāng)UGS=0

，DS間為兩個(gè)背對背的PN結(jié)；b.

當(dāng)0<UGS<UGS(th)(開啟電壓)時(shí)，GB間的垂直電場吸引P區(qū)中電子形成離子區(qū)(耗盡層)；c.

當(dāng)uGS

UGS(th)

時(shí)，襯底中電子被吸引到表面，形成導(dǎo)電溝道。uGS

越大溝道越厚。1.4.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）整理ppt2)uDS

對

iD的影響(uGS>UGS(th))

DS間的電位差使溝道呈楔形，uDS，靠近漏極端的溝道厚度變薄---梯形。預(yù)夾斷(UGD=

UGS(th))：漏極附近反型層消失。預(yù)夾斷發(fā)生之前：uDSiD。預(yù)夾斷發(fā)生之后：uDSiD不變。（進(jìn)入飽和區(qū)）1.4.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）整理ppt3.輸出特性曲線可變電阻區(qū)uDS<uGSUGS(th)uDSiD

，直到預(yù)夾斷飽和(放大區(qū))uDS，iD

不變uDS加在耗盡層上，溝道電阻不變截止區(qū)uGS

UGS(th)

全夾斷iD=0

iD/mAuDS/vuGS=2v4v6v8v截止區(qū)

飽和區(qū)可變電阻區(qū)放大區(qū)恒流區(qū)O1.4.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）整理ppt4.轉(zhuǎn)移特性曲線2464321uGS/viD/mAUDS=10vUGS(th)當(dāng)uGS>UGS(th)

時(shí)：uGS=2UGS(th)時(shí)的

iD值開啟電壓O1.4.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）整理ppt二、耗盡型N溝道MOSFET

與N溝道增強(qiáng)型MOS管不同的是，N溝道耗盡型MOS管的絕緣層中參入了大量的正離子，所以，即使在uGS=0時(shí)，耗盡層與絕緣層之間仍然可以形成反型層，只要在漏-源之間加正向電壓，就會(huì)產(chǎn)生iD。SGDB1.4.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）整理ppt

若uDS為定值，而uGS>0，uGS

iD；若uGS<0，uGS

iD，當(dāng)uGS減小到一定值時(shí)，反型層消失，導(dǎo)電溝道被夾斷，iD=0。此時(shí)的uGS稱為夾斷電壓uGS(off)。uGS

uGS(off)

時(shí)，全夾斷。若uGS>uGS(off)，且為定值，則iD隨uDS

的變化與N溝道增強(qiáng)型MOS管的相同。但因uGS(off)<0，所以uGS在正、負(fù)方向一定范圍內(nèi)都可以實(shí)現(xiàn)對iD的控制。1.4.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）整理ppt二、耗盡型N溝道MOSFET輸出特性uGS/viD/mA轉(zhuǎn)移特性IDSSUGS(off)夾斷電壓飽和漏極電流當(dāng)uGS

UGS(off)

時(shí)，uDS/viD/mAuGS=4v2v0v2vOO轉(zhuǎn)移特性曲線與輸出特性曲線1.4.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）整理ppt三、P溝道MOSFET增強(qiáng)型耗盡型SGDBSGDB1.4.2絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）整理pptN溝道增強(qiáng)型SGDBiDP溝道增強(qiáng)型SGDBiD2–2OuGS/viD/mAUGS(th)SGDBiDN溝道耗盡型iDSGDBP溝道耗盡型UGS(off)IDSSuGS/viD/mA–5O5FET