微電子器件授課教案

1、本課程的授課對象是“電子科學與技術（微電子技術方向）”專業(yè)和“集成電路設計與集成系統(tǒng)”專業(yè)的本科生，屬于專業(yè)方向選修課。本課程的目的是使學生掌握半導體器件基本方程、PN結二極管、雙極結型晶體管與場效應晶體管的基本理論與主要特點。這些內容都是本領域高級專業(yè)技術人員所必須掌握的，同時也是后續(xù)課程“微電子集成電路”的學習基礎。本課程總學時為72學時，其中課堂講課60學時，實驗12學時。第1章 半導體器件基本方程授課時數(shù)：3學時一、教學內容及要求1-1半導體器件基本方程的形式1-1-1 泊松方程1-1-2 輸運方程1-1-3 連續(xù)性方程1-1-4 方程的積分形式1-2 基本方程的簡化與應用舉例半導體器

2、件基本方程是分析一切半導體器件的基本數(shù)學工具，無論是解析分析還是數(shù)值分析。學生經常抱怨本課的數(shù)學公式多，而若理解掌握了半導體器件基本方程，則對于梳理清楚后面出現(xiàn)的大量紛繁復雜的數(shù)學公式的頭緒有很大的幫助。半導體器件基本方程由三組方程所組成，即：泊松方程、輸運方程（或稱為電流密度方程）和連續(xù)性方程。學生在學習電磁場理論、半導體物理等先修課程時應該已經接觸過這些內容，這里只是把它們歸納整理后再作一個集中而簡略的闡述。要求學生掌握一維形式的半導體器件基本方程、電荷控制方程和基本方程的6個應用例子。理解三維形式的半導體器件基本方程、基本方程的積分形式和擴散方程。二、教學重點與難點一般來說要從原始形式的

3、半導體器件基本方程出發(fā)來求解析解是極其困難的，通常需要先對方程在一定的具體條件下采用某些假設來加以簡化，然后再來求其近似解。隨著半導體器件的尺寸不斷縮小，建立新解析模型的工作也越來越困難，一些假設受到了更大的限制并變得更為復雜。簡化的原則是既要使計算變得容易，又要能保證達到足夠的精確度。如果把計算的容易度與精確度的乘積作為優(yōu)值的話，那么從某種意義上來說，對半導體器件的分析問題，就是不斷地尋找具有更高優(yōu)值的簡化方法。要向學生反復解釋，任何方法都是近似的，關鍵是看其精確程度和難易程度。此外，有些近似方法在某些條件下能夠采用，但在另外的條件下就不能采用，這會在后面的內容中具體體現(xiàn)出來。三、作業(yè)四、本

4、章參考資料1 謝處方、饒克謹，電磁場與電磁波，第二版，高等教育出版社，19872 劉恩科、朱秉升、羅晉生，半導體物理學，西安交通大學出版社，1998五、教學后記務必向學生解釋清楚半導體器件基本方程及其各種簡化形式的物理意義，這對于使學生加深對半導體器件基本方程的理解與記憶是很有好處的。1 / 29第2章 PN結授課時數(shù)：18學時由PN結構成的二極管是最基本的半導體器件。無論是半導體分立器件還是半導體集成電路，都是以PN結為基本單元構成的。例如NPN雙極型晶體管的結構，是在兩層N型區(qū)中夾一薄層P型區(qū)，構成兩個背靠背的PN結。大部分場效應晶體管中也有兩個PN結，只是它們的工作主要不是靠這兩個結的特

5、性而已。半導體集成電路中則含有不計其數(shù)的PN結。2-1 PN結的平衡狀態(tài)授課時數(shù)：3學時一、教學內容及要求2-1-1 空間電荷區(qū)的形成2-1-2 內建電場、內建電勢與耗盡區(qū)寬度2-1-3 能帶圖2-1-4 線性緩變結2-1-5 耗盡近似和中性近似的適用性（自學）PN結的平衡狀態(tài)是指PN結在無外界作用下，宏觀上達到穩(wěn)定的狀態(tài)。本課中提到的平衡狀態(tài)主要是指沒有外加電壓時的狀態(tài)。PN結的平衡狀態(tài)是PN結的最基本的狀態(tài)，掌握了PN結的平衡狀態(tài)，就掌握了PN結的最基本的特性，并且可以由此推廣到非平衡狀態(tài)。要求學生掌握空間電荷區(qū)的形成過程、內建電場與內建電勢的概念及其計算、耗盡區(qū)寬度的計算、平衡PN結的能

6、帶圖。理解突變結與線性緩變結、耗盡近似與中性近似等概念、摻雜濃度與內建電場的斜率之間的關系、從而摻雜濃度與耗盡區(qū)寬度之間的關系。了解耗盡近似與中性近似的適用性。二、教學重點與難點講課的主要脈絡是，首先對空間電荷區(qū)的形成進行定性介紹，使學生建立起物理圖象，然后再作定量的數(shù)學推導。通過提問“擴散過程會不會一直持續(xù)到整塊半導體內的載流子都達到均勻分布？”，來啟發(fā)學生對內建電場與勢壘的理解。數(shù)學推導要有清晰的思路：首先通過求解泊松方程得到內建電場表達式，再通過對內建電場的積分得到內建電勢，若積分上限為變量則得到電勢分布，電勢分布乘以電子電荷即為電子電位能分布-q(x)，這就是PN結的能帶圖。在推導中得

7、到了3個方程，但卻有4個未知量，這就要求再增加一個方程。于是引出另一種求內建電勢的方法，即通過令電流密度方程為零解出內建電場，再通過對內建電場積分可求得內建電勢，這樣就減少了一個未知量。本節(jié)的重點是PN結空間電荷區(qū)的形成、內建電勢的推導與計算、耗盡區(qū)寬度的推導與計算。本節(jié)的難點是對耗盡近似的理解。要向學生強調多子濃度與少子濃度相差極其巨大，從而有助于理解耗盡近似的概念，即所謂耗盡，是指“耗盡區(qū)”中的載流子濃度與多子濃度相比可以忽略。三、作業(yè)第2章習題3、4、6、7、8、13五、教學后記要向學生說明，這種令電流密度方程為零解出內建電場的方法是分析微電子器件時的一種常用方法，后面還會多次用到。2-

8、2 PN結的直流電流電壓方程授課時數(shù)：4學時一、教學內容及要求2-2-1 外加電壓時載流子的運動情況2-2-2 勢壘區(qū)兩旁載流子濃度的玻爾茲曼分布2-2-3 擴散電流2-2-4 勢壘區(qū)產生復合電流2-2-5 正向導通電壓2-2-6 薄基區(qū)二極管PN結在外加正向電壓時流過的電流很大，外加反向電壓時流過的電流很小，這說明它只能在一個方向上導電。PN結的這種特性叫做單向導電性，或整流特性。流過PN結的直流電流與外加直流電壓的關系，就是PN結的直流電流電壓方程，或稱為PN結的直流伏安特性。本節(jié)將從PN結內部載流子的分布與外加電壓之間的關系，來說明PN結為什么具有單向導電性，并推導出PN結的直流電流電壓

9、方程。PN結的直流電流由空穴擴散電流、電子擴散電流和勢壘區(qū)產生復合電流三部分所構成。推導PN結擴散電流的主要思路是，首先確定少子濃度的邊界條件，然后求解擴散方程并結合少子濃度邊界條件求得中性區(qū)內的少子濃度分布，最后將少子濃度分布代入忽略了漂移電流的電流密度方程，即可得到PN結擴散電流的表達式。推導PN結勢壘區(qū)產生復合電流的主要思路是，首先確定勢壘區(qū)中凈復合率的近似表達式，然后將其在整個勢壘區(qū)中作積分，即可得到PN結勢壘區(qū)產生復合電流密度的表達式。要求學生掌握PN結的直流電流的形成原因及構成、結定律及少子濃度邊界條件、有外加電壓時的少子濃度分布及其示意圖、擴散電流的表達式、反向飽和電流及其影響因

10、素、正向導通電壓的概念、薄基區(qū)二極管及其少子濃度分布圖和擴散電流表達式。理解少子濃度的邊界條件、擴散長度的概念、勢壘區(qū)產生復合電流及其與擴散電流的大小比較。二、教學重點與難點本節(jié)的重點是對PN結擴散電流的推導。講課時仍按照先作定性介紹，讓學生先在大腦中建立起物理圖象，然后再作定量的數(shù)學推導的講解順序進行。當PN結上無外加電壓時，多子的擴散趨勢正好被高度為qVbi的勢壘所阻擋，電流為零。當對PN結外加正向電壓V時，多子所面臨的勢壘高度從qVbi降為q(Vbi -V)，打破了漂移和擴散之間的平衡，降低了的勢壘無法阻止載流子的擴散，于是就有電子從N區(qū)擴散到P區(qū)，有空穴從P區(qū)擴散到N區(qū)，從而構成了流過

11、PN結的正向電流。正向電流的電荷來源是P區(qū)空穴和N區(qū)電子，它們都是多子，所以正向電流很大。當對PN結外加反向電壓（V）時，勢壘高度將由平衡時的qVbi增加到q(Vbi +|V|)。勢壘高度的提高，同樣也破壞了漂移和擴散的平衡。由于勢壘增高，結兩邊的多子要越過勢壘區(qū)而擴散到對方區(qū)域變得更為困難。應當注意，“勢壘增高”是對多子而言的，對各區(qū)的少子來說，情況恰好相反，它們遇到了更深的勢阱，因此反而更容易被拉到對方區(qū)域去，從而構成流過PN結的反向電流。反向電流的電荷來源是少子，所以反向電流很小。本節(jié)的難點是對有外加電壓時勢壘區(qū)兩旁載流子的運動方式的理解、以及電子（空穴）電流向空穴（電子）電流的轉化。三

12、、作業(yè)第2章習題16、17、18、20、24五、教學后記PN結的直流電流電壓方程不僅是本節(jié)的重點，也是本章的重點，務必使學生掌握其物理概念和計算方法。學生經常在課外提到的一個問題是，既然正向下電流應該很大，為什么又會存在正向導通電壓呢？這是因為飽和電流IS的值太小，雖然正向電流隨正向電壓按指數(shù)方式增加，但當基數(shù)太小時，在不大的正向電壓下正向電流的值始終很小，只有當正向電壓達到一定數(shù)值時，正向電流才會變得明顯起來。2-3準費米能級與大注入效應授課時數(shù)：2學時一、教學內容及要求2-3-1 自由能與費米能級2-3-2 準費米能級2-3-3 大注入效應PN結在平衡時有統(tǒng)一的費米能級。“統(tǒng)一”兩字有兩層

13、含義：其一，電子的費米能級與空穴的費米能級相等；其二，半導體中不同空間區(qū)域內的費米能級相等，即費米能級不隨位置變化。在此可以復習一下平衡PN結的載流子濃度公式和能帶圖。在非平衡狀態(tài)下，兩種載流子之間不能達到平衡態(tài)，同種載流子在不同地點之間也不能達到平衡態(tài)。但對同一地點的同一種載流子而言，費米能級仍然存在。于是為了能用與平衡載流子濃度分布公式相類似的公式來描述非平衡載流子濃度的分布，引入了準費米能級的概念。要求學生掌握PN結在外加正向電壓和反向電壓時的能帶圖、電中性原理、小注入條件與大注入條件、大注入條件下的PN結電流公式。理解準費米能級的概念、大注入條件下的少子邊界條件及自建場、轉折電壓。了解

14、準費米能級在非平衡PN結中的變化情形、WEBSTER效應。二、教學重點與難點本節(jié)的重點是PN結在外加正向電壓和反向電壓時的能帶圖、大注入條件及大注入條件下的PN結電流公式。本節(jié)的難點是大注入條件下自建場的形成原因。要向學生說明，大注入自建場的推導與前面進行過的非均勻摻雜內建場的推導在本質上是相同的，都是令多子電流密度方程為零而解出電場，這也是分析微電子器件時的一種常用方法。三、作業(yè)進行第一次課堂測驗，主要內容是關于內建電勢和載流子濃度的計算。五、教學后記準費米能級的概念在分析半導體器件時是一個很有用的工具，但對于準費米能級在PN結中的變化情形可以不在課堂上推導。從已經批閱的作業(yè)情況來看，學生在

15、計算過程中出錯的比例相當高，單位用錯的情況也不少見。2-4 PN結的擊穿授課時數(shù)：3學時一、教學內容及要求2-4-1 碰撞電離率和雪崩倍增因子2-4-2 雪崩擊穿2-4-3 齊納擊穿2-4-4 熱擊穿在一般的反向電壓下，PN結的反向電流很小。但當反向電壓增大到某一值VB時，反向電流會突然變得很大，這種現(xiàn)象叫做PN結的反向擊穿，VB稱為擊穿電壓。本節(jié)將逐一介紹引起反向擊穿的三種機理，即雪崩倍增、隧道效應和熱擊穿。雪崩擊穿是其中最常見最重要的一種擊穿機理。要求學生掌握PN結雪崩倍增因子的概念、利用雪崩擊穿臨界電場來計算雪崩擊穿電壓的方法、通過查曲線來求得雪崩擊穿電壓的方法、高阻區(qū)的厚度和結深對雪崩

16、擊穿電壓的影響、隧道擊穿的原理、熱擊穿的原理和防止措施。理解碰撞電離率的概念、雪崩擊穿和隧道擊穿的擊穿條件、雪崩擊穿和隧道擊穿的大小關系、擊穿電壓的溫度系數(shù)、熱阻的概念、利用擊穿現(xiàn)象實現(xiàn)穩(wěn)壓的原理。二、教學重點與難點本節(jié)的重點是利用雪崩擊穿臨界電場和通過查曲線來求得雪崩擊穿電壓的方法，以及PN結的實際結構（高阻區(qū)的厚度和結深）對擊穿電壓的影響，這些都是實際工程中的常見問題。本節(jié)的難點是雪崩倍增因子與碰撞電離率之間關系的數(shù)學推導。在講課時可以將對碰撞電離率的簡化移到推導過程的較前處，這樣既顯著簡化了推導過程，又不會影響所得的結果。對于有能力的學生可以鼓勵他們看懂教材上的推導過程。本節(jié)的另一個難點

17、是對雪崩擊穿條件的理解。根據雪崩擊穿條件，當電離率積分趨于1時雪崩倍增因子趨于無窮大，此時發(fā)生雪崩擊穿。但是電離率積分趨于1意味著每個載流子通過耗盡區(qū)時只產生一對電子空穴對，這怎么會使電流趨于無窮大呢？答案是每對新的電子空穴對在通過耗盡區(qū)時又會產生一對電子空穴對，從而使載流子無限地增加下去。本節(jié)的第三個難點是對雪崩擊穿臨界電場的理解。這個臨界電場并不是從物理概念推導出來的，而是根據碰撞電離率強烈地依賴于電場強度的事實而引入的。三、作業(yè)第2章習題28、31五、教學后記電離率積分趨于1意味著每個載流子通過耗盡區(qū)時只產生一對電子空穴對，為什么這會使電流趨于無窮大呢？答案是每對新的電子空穴對在通過耗盡

18、區(qū)時又會產生一對電子空穴對，從而使載流子無限地增加下去。2-5 PN結的勢壘電容授課時數(shù)：2學時一、教學內容及要求2-5-1 勢壘電容的定義2-5-2 突變結的勢壘電容2-5-3 線性緩變結的勢壘電容2-5-4 實際擴散結的勢壘電容當PN結上加有交流小信號電壓時，它在電路中除表現(xiàn)出前述的直流特性外，還表現(xiàn)出有電容并聯(lián)在上面。PN結的電容有兩種：勢壘電容和擴散電容。本節(jié)介紹勢壘電容。首先說明勢壘電容上的電荷是什么電荷，以及這些電荷與外加電壓的關系，接著引出勢壘電容的定義。根據勢壘電容上電荷的特點，可以將勢壘電容看作一個普通的平行板電容器，從而可以采用平行板電容器的簡單公式來計算PN結的勢壘電容，

19、PN結勢壘區(qū)的厚度就相當于平行板電容器的極板間距。同時可以在課堂上證明，平行板電容器的簡單公式與根據勢壘電容的定義而導出的公式是完全相同的。要求學生掌握勢壘電容的物理意義、勢壘電容的定義、突變結與線性緩變結的勢壘電容計算公式、突變結與線性緩變結的勢壘電容與偏壓的關系、通過查曲線求實際擴散結的勢壘電容的方法、減小勢壘電容的措施。理解勢壘電容的各種特點、變容二極管的工作原理、在什么條件下可將實際擴散結近似為突變結或線性緩變結。了解實際擴散結的雜質濃度分布。二、教學重點與難點本節(jié)的重點是PN結勢壘電容的物理意義、勢壘電容的定義和突變結與線性緩變結勢壘電容的計算。要特別說明的是，雖然PN結勢壘電容有與

20、平行板電容器相同的計算公式，但由于勢壘區(qū)的厚度是隨偏壓而變的，所以勢壘電容的值也將隨偏壓而變，是偏壓的函數(shù)。本節(jié)的難點是對實際擴散結的勢壘電容的計算。三、作業(yè)第2章習題34五、教學后記作為工科學生，一定要掌握通過查曲線求實際擴散結的勢壘電容（包括上一節(jié)的雪崩擊穿電壓）的方法。不排除在考試題中出現(xiàn)需要查曲線的試題。2-6 PN結的交流小信號特性與擴散電容授課時數(shù)：2學時一、教學內容及要求2-6-1 交流小信號下的擴散電流2-6-2 交流導納與擴散電容2-6-3二極管的交流小信號等效電路在PN結的實際應用中，有一種情形是在正向直流偏壓上迭加一個小信號交流電壓，這時PN結的正向電流也有類似的形式，即

21、在正向直流電流上迭加一個小信號交流電流。本節(jié)推導PN結擴散電容的主要思路是：由給定的小信號交流電壓值，求出與之對應的小信號交流電流，小信號交流電流的幅度除以小信號交流電壓的幅度，可以得到PN結的小信號交流導納。這個導納的實部是PN結的小信號電導，導納的虛部中即包含了PN結的擴散電容。推導PN結小信號交流電流的主要思路是：根據結定律，結合小信號的特點，可以發(fā)現(xiàn)邊界上的少子濃度也表現(xiàn)為在正向直流濃度上迭加一個小信號交流濃度。由此假設中性區(qū)內部的少子濃度也是在正向直流濃度上迭加一個小信號交流濃度。將這種形式的少子濃度代入擴散方程，可將所得方程分拆成與時間無關的不含ejt的項和與時間有關的含ejt項的

22、兩個擴散方程。求解第二個擴散方程就可得到PN結的小信號交流電流。要求學生掌握小信號的條件、PN結擴散電容的物理意義、PN結小信號電導及小信號電阻的計算公式、PN結擴散電容的計算公式、擴散電容與偏流及偏壓的關系、減小擴散電容的措施、二極管的交流小信號等效電路。理解交流小信號下的少子濃度邊界條件、擴散電容的各種特點。二、教學重點與難點本節(jié)的重點是PN結擴散電容的物理意義、小信號電導和擴散電容的計算。應該通過將勢壘電容和擴散電容在各個方面進行比較，特別是這兩種電容的物理意義的比較，使學生充分理解這兩種電容的本質區(qū)別。擴散電容上的電荷是儲存在中性區(qū)的非平衡載流子電荷，這一點是容易理解的。但是學生常常誤

23、認為擴散電容上的成對的正負電荷是位于PN結兩側的非平衡少子電荷。實際上成對的正負電荷應該是位于PN結同側的非平衡少子電荷和非平衡多子電荷。本節(jié)的難點是PN結小信號交流電流的推導過程，一定要在推導之前先將推導的思路清晰地告訴學生。三、作業(yè)第2章習題38、39五、教學后記發(fā)現(xiàn)學生容易將勢壘電容與擴散電容混淆起來，可以采用對比的形式列出勢壘電容與擴散電容在物理概念、計算公式、與偏置的關系、減小的措施等方面的區(qū)別，其中特別重要的是物理概念。2-7 PN結的開關特性授課時數(shù)：2學時一、教學內容及要求2-7-1 PN結的直流開關特性2-7-2 PN結的瞬態(tài)開關特性2-7-3 反向恢復過程2-7-4 存儲時

24、間和下降時間由于PN結二極管具有單向導電性，所以可當作開關使用。當二極管處于正向導通狀態(tài)時為“開”態(tài)；當二極管處于反向截止狀態(tài)時為“關”態(tài)。作為開關使用的二極管稱為開關二極管。本節(jié)將在直流特性和瞬態(tài)特性兩個方面，將PN結二極管與理想開關進行比較，找出PN結二極管與理想開關之間存在的差距及其原因，并討論減小這些差距的措施。要求學生掌握PN結的直流開關特性、存儲時間、下降時間和反向恢復時間、引起反向恢復過程的原因、反向恢復時間的計算公式、減小反向恢復時間的措施。理解反向恢復過程對開關二極管的開關速度的影響、儲存在中性區(qū)的非平衡少子電荷在反向恢復期間的變化情形。二、教學重點與難點本節(jié)的重點是PN結的

25、瞬態(tài)開關特性，其中最重要的知識點是為什么在反向恢復期間會出現(xiàn)一個很大的反向電流。已知PN結反向電流的電荷來源是少子，所以反向電流應該極其微小。但在反向恢復過程中，雖然外加電壓已經從正向變?yōu)榉聪?，卻出現(xiàn)了一個很大的反向電流。引起這種情況的原因，是正向期間存儲在中性區(qū)內的大量非平衡少子電荷充當了反向電流的電荷來源。根據正向期間的電荷控制方程，可以得到少子存儲電荷與正向電流之間的關系式。本節(jié)的另一個重要的知識點是，反向恢復期間少子存儲電荷的下降有兩個途徑，一個是反向電流的抽取，一個是少子自身的復合。由此可以得到反映少子存儲電荷下降規(guī)律的微分方程。本節(jié)的難點是在反向恢復過程的各階段，對PN結的電荷和電

26、壓的變化情形的理解，以及對反映少子存儲電荷下降規(guī)律的微分方程的求解。三、作業(yè)進行第二次課堂測驗，主要內容是關于PN結正向擴散電流的表達式和PN結雪崩擊穿電壓的計算。前者將為下一章開始部分的內容作一個鋪墊。四、本章參考資料3 曹培棟，微電子技術基礎，電子工業(yè)出版社，20014 Robert F Pierret，半導體器件基礎，電子工業(yè)出版社，2004五、教學后記從物理意義上講，中性區(qū)內存儲的非平衡少子電荷，就是存儲在集電結擴散電容上的電荷。將少子抽走的反向電流，就是擴散電容的放電電流。提高開關速度與減小擴散電容的措施也是一致的，即降低少子壽命。第三章 雙極結型晶體管授課時數(shù)：25學時PN結正向電

27、流的來源是多子，所以正向電流很大；反向電流的來源是少子，所以反向電流很小。如果給反偏PN結提供大量少子，就能使反向電流提高。給反偏PN結提供少子的方法之一是在其附近制作一個正偏PN結，使正偏PN結注入的少子來不及復合就被反偏PN結收集而形成很大的反向電流。反向電流的大小取決于正偏PN結偏壓的大小。通過改變正偏PN結的偏壓來控制其附近反偏PN結的電流的方法稱為雙極晶體管效應。3-1 雙極結型晶體管基礎授課時數(shù)：2學時一、教學內容及要求3-1-1 雙極結型晶體管的結構3-1-2 偏壓與工作狀態(tài)3-1-3 少子分布與能帶圖3-1-4 晶體管的放大作用本節(jié)主要介紹關于雙極結型晶體管的基礎知識和基本特點

28、。要求學生掌握雙極晶體管的基本工作原理、雙極晶體管的結構、晶體管的各種工作狀態(tài)及其與兩個結上的偏壓的關系、晶體管在各工作狀態(tài)下的少子分布圖與能帶圖、晶體管中的電流傳輸過程、晶體管的共基極與共發(fā)射極直流短路電流放大系數(shù)的定義及其相互關系。理解晶體管的共基極與共發(fā)射極靜態(tài)電流放大系數(shù)的定義及其相互關系。二、教學重點與難點本節(jié)的第一個重點是共基極放大區(qū)晶體管中的電流傳輸過程。輸入電流IE流過晶體管成為輸出電流IC時將發(fā)生兩部分虧損，要講清楚發(fā)生這兩部分虧損的原因，以及為提高晶體管的電流傳輸效率和減少這兩部分虧損應采取的具體措施。第二個重點是基區(qū)輸運系數(shù)和發(fā)射結注入效率的定義。第三個重點是各種電流放大

29、系數(shù)的定義及相互關系。短路電流放大系數(shù)的定義是集電結零偏時的輸出輸入電流之比，而晶體管放大區(qū)的定義卻是集電結反偏。要向學生說明，集電結零偏可以得到最大輸出電流，可以使對電流放大系數(shù)和電流電壓方程的推導得到簡化。實際上集電結零偏仍在放大區(qū)的邊緣上，與集電結反偏相比，集電結零偏對電流放大系數(shù)引起的差別是微乎其微的。本節(jié)的難點是對共基極電流放大系數(shù)的理解。在共基極接法下，電流放大系數(shù)是小于1的，這意味著電流經過晶體管后反而變小了，那么晶體管還有放大能力嗎？實際上，當晶體管的輸入電壓有一個微小的變化時，可以通過IC的變化，使負載電阻上的輸出電壓出現(xiàn)一個較大的變化，因此共基極電路的電壓放大系數(shù)可以遠大于

30、1。而電流放大系數(shù)雖然小于1卻十分接近于1，所以晶體管的功率放大系數(shù)是大于1的。由此可見，共基極電路中的晶體管實際上是通過輸入端到輸出端電阻的變大而電流基本不變來實現(xiàn)功率放大功能的。三、作業(yè)第3章習題1、2、3五、教學后記教學實踐證明，借助于晶體管中的電流傳輸圖，可以使學生生動形象地理解電流流過晶體管時所發(fā)生的兩部分虧損，以及為提高晶體管的電流傳輸效率和減少這兩部分虧損應采取的具體措施。通過電流傳輸圖還可以幫助學生理解基區(qū)輸運系數(shù)、發(fā)射結注入效率和電流放大系數(shù)等的物理意義。3-2 均勻基區(qū)晶體管的電流放大系數(shù)授課時數(shù)：3學時一、教學內容及要求3-2-1 基區(qū)輸運系數(shù)3-2-2 基區(qū)渡越時間3-

31、2-3 發(fā)射結注入效率3-2-4 電流放大系數(shù)根據晶體管的基區(qū)輸運系數(shù)、發(fā)射結注入效率和共基極電流放大系數(shù)的定義，晶體管的共基極電流放大系數(shù)就是基區(qū)輸運系數(shù)和發(fā)射結注入效率的乘積。所以本節(jié)將先依次推導基區(qū)輸運系數(shù)和發(fā)射結注入效率的表達式，然后將它們相乘即可得到共基極電流放大系數(shù)，再根據共基極電流放大系數(shù)與共發(fā)射極電流放大系數(shù)之間的關系，即可得到共發(fā)射極電流放大系數(shù)。要求學生掌握基區(qū)輸運系數(shù)的定義與表達式、基區(qū)渡越時間的定義與表達式、發(fā)射結注入效率的定義與表達式、均勻基區(qū)晶體管的共基極與共發(fā)射極電流放大系數(shù)的表達式。理解基區(qū)少子壽命對電流放大系數(shù)的作用、方塊電阻的概念及用途。了解表面復合的影響。

32、二、教學重點與難點本節(jié)的重點是對基區(qū)輸運系數(shù)的推導和基區(qū)渡越時間的概念?；鶇^(qū)渡越時間是一個很重要的概念。利用基區(qū)渡越時間，可以通過物理意義直接而方便地推導出基區(qū)輸運系數(shù)。此外，基區(qū)渡越時間對晶體管的頻率特性也有十分重要的作用。本節(jié)的難點是，若利用將基區(qū)少子濃度分布代入電流密度方程的方法來推導基區(qū)輸運系數(shù)，則必須采用薄基區(qū)二極管的少子濃度分布的精確公式。如果采用薄基區(qū)二極管的少子濃度分布的近似公式，就會得到基區(qū)輸運系數(shù)等于1的結果。出現(xiàn)這種情況的原因是，基區(qū)輸運系數(shù)是用來衡量少子在基區(qū)中復合的大小的，而少子濃度分布的近似公式的近似之處恰恰就是忽略了基區(qū)中的少子復合。另一方面，若利用電荷控制法來推

33、導基區(qū)輸運系數(shù)，則可以采用薄基區(qū)二極管的電流密度的近似公式。這個例子說明，同樣的近似公式，在解決同一個問題的時候，在有的條件下可以使用，在另外的條件下則不能使用。三、作業(yè)第3章習題6、8、9五、教學后記學生經常在課后提問：發(fā)射區(qū)方塊電阻為什么會出現(xiàn)在發(fā)射結注入效率表達式中的疑問？他們認為在計算發(fā)射區(qū)方塊電阻時電流是沿平行于發(fā)射結面的方向流動的，而在計算發(fā)射結注入效率時電流是沿垂直于發(fā)射結面的方向流動的，因此不能將方塊電阻與發(fā)射結注入效率放在同一個公式中。事實上，發(fā)射區(qū)具有一定的方塊電阻是一種客觀存在。我們在發(fā)射結注入效率的公式中發(fā)現(xiàn)，關于發(fā)射區(qū)雜質總量的一個因子中有與發(fā)射區(qū)方塊電阻相同的表達式

34、，于是就將它寫成發(fā)射區(qū)方塊電阻，這與電流沿什么方向流動沒有關系。3-3 緩變基區(qū)晶體管的電流放大系數(shù)授課時數(shù)：4學時一、教學內容及要求3-3-1 基區(qū)內建電場的形成3-3-2 基區(qū)少子電流密度與基區(qū)少子濃度分布3-3-3 基區(qū)渡越時間與輸運系數(shù)3-3-4 注入效率與放大系數(shù)3-3-5 小電流時放大系數(shù)的下降3-3-6 發(fā)射區(qū)重摻雜的影響3-3-7 異質結雙極晶體管在緩變基區(qū)晶體管中，由于基區(qū)雜質分布不均勻，基區(qū)內會產生內建電場。少子在基區(qū)中不但有擴散運動，還有漂移運動，甚至以漂移運動為主，從而縮短了少子的基區(qū)渡越時間，有利于提高基區(qū)輸運系數(shù)與電流放大系數(shù)，也有利于以后要介紹的晶體管的頻率特性。

35、本節(jié)除了將要推導出緩變基區(qū)晶體管的基區(qū)輸運系數(shù)、發(fā)射結注入效率和共基極共發(fā)射極電流放大系數(shù)的表達式外，還將圍繞電流放大系數(shù)作一些專題討論，例如關于小電流時放大系數(shù)的下降，關于發(fā)射區(qū)重摻雜的影響等。最后將簡要介紹異質結雙極晶體管的基本原理，它是利用了與發(fā)射區(qū)重摻雜效應相反的效應。要求學生掌握緩變基區(qū)晶體管中的雜質分布情形、緩變基區(qū)晶體管中的基區(qū)內建電場極其對基區(qū)渡越時間和基區(qū)輸運系數(shù)的作用、緩變基區(qū)晶體管的電流放大系數(shù)、電流放大系數(shù)在小電流下的變化極其原因、發(fā)射區(qū)重摻雜效應、異質結雙極晶體管的基本原理。理解緩變基區(qū)晶體管的能帶圖、緩變基區(qū)晶體管中的少子分布圖、基區(qū)陷落效應、LEC晶體管。二、教學

36、重點與難點本節(jié)的重點是緩變基區(qū)晶體管中的基區(qū)內建電場極其對基區(qū)渡越時間和基區(qū)輸運系數(shù)的作用，和發(fā)射區(qū)重摻雜效應。本節(jié)的難點是對緩變基區(qū)晶體管電流放大系數(shù)的推導和對異質結雙極晶體管的理解。本節(jié)涉及的數(shù)學推導比較多，在教學中仍應遵循先作定性的物理概念的介紹，再作定量的數(shù)學公式的推導的順序。在進行數(shù)學推導時，也應先交代清楚推導的思路和步驟。求基區(qū)輸運系數(shù)的步驟是：首先，令多子電流密度為零解出基區(qū)內建電場（這個方法已經用過多次）；然后，將內建電場代入基區(qū)少子電流密度方程求出注入基區(qū)的少子電流密度；第三，將基區(qū)少子電流密度公式中的積分下限由零改為基區(qū)中的任意位置x，即可解出基區(qū)少子濃度分布；第四，對基區(qū)

37、少子濃度作積分求得基區(qū)少子電荷；最后，將基區(qū)少子電荷除以基區(qū)少子電流密度，就可得到基區(qū)輸運系數(shù)。三、作業(yè)第3章習題7、10、14、15五、教學后記實際上，均勻基區(qū)晶體管只是緩變基區(qū)晶體管的一個特例，所有緩變基區(qū)晶體管的公式都可用于均勻基區(qū)晶體管。向學生說明這一點，有利于減少需要記憶的公式的數(shù)量。3-4 雙極晶體管的直流電流電壓方程授課時數(shù)：2.5學時一、教學內容及要求3-4-1 集電結短路時的電流3-4-2 發(fā)射結短路時的電流3-4-3 晶體管的直流電流電壓方程3-4-4 晶體管的輸出特性3-4-5 基區(qū)寬度調變效應前面推導晶體管的電流放大系數(shù)時，晶體管的偏置狀態(tài)是發(fā)射結正偏、集電結零偏。但在

38、實際使用晶體管時，各種偏置狀態(tài)都可能出現(xiàn)。本節(jié)將討論晶體管的兩個結上均為任意直流電壓時，晶體管的直流電流與直流電壓之間的普遍關系，即晶體管的直流電流電壓方程。對于基區(qū)來說，“集電結零偏”跟“集電區(qū)不存在、基區(qū)的右側與金屬電極接觸”，這兩種情況的少子邊界條件是相同的，基區(qū)右邊界處的少子濃度都等于平衡少子濃度。集電結零偏、發(fā)射結任意偏壓下的電流已經在前面得到。如果把晶體管的發(fā)射區(qū)當作“集電區(qū)”，把集電區(qū)當作“發(fā)射區(qū)”，則可以得到一個倒過來應用的晶體管。這種晶體管稱為倒向晶體管。倒向晶體管的“集電結零偏”就是正向晶體管的“發(fā)射結零偏”。把兩種情況下的個電極上的電流加起來，就可得到兩個結上均為任意直流

39、電壓時晶體管的直流電流表達式，即晶體管的直流電流電壓方程。要求學生掌握倒向晶體管的概念、埃伯斯-莫爾（Ebers-Moll）方程、共基極和共發(fā)射極輸出特性方程及輸出特性曲線、IES、ICS、ICBO、ICEO的測量方法、基區(qū)寬度調變效應及減小這種效應的措施、厄爾利電壓的概念。理解擴散方程的解的線性疊加性、互易關系、短路電流放大系數(shù)與靜態(tài)電流放大系數(shù)之間的關系、如何通過比較實際晶體管的輸出特性曲線與理想輸出特性曲線之間的差別來發(fā)現(xiàn)晶體管在設計和制造中的缺陷。二、教學重點與難點本節(jié)的重點是埃伯斯-莫爾（Ebers-Moll）方程、共發(fā)射極輸出特性曲線和基區(qū)寬度調變效應。注意埃伯斯-莫爾方程并不是僅

40、僅用來已知兩個結上的電壓后求兩個極上的電流。實際上，在IE、IC、VBE、VBC四個變量中已知任意兩個變量，就可以利用埃伯斯-莫爾方程求出另外兩個變量。輸出特性方程就是利用埃伯斯-莫爾方程推導出來的。下一節(jié)要介紹的浮空電勢以及飽和壓降等也可以利用埃伯斯-莫爾方程推導出來。本節(jié)的難點是對倒向晶體管的理解、有關基區(qū)寬度調變效應的數(shù)學推導和對厄爾利電壓的理解。為了幫助學生對厄爾利電壓的數(shù)學表達式的記憶，可以將厄爾利電壓的物理意義歸結為：厄爾利電壓是基區(qū)寬度隨集電結電壓的相對變化率的倒數(shù)的相反數(shù)。三、作業(yè)第3章習題20、22、31、32、33、34、35五、教學后記晶體管的輸出特性曲線是研究晶體管性能

41、的一種重要工具。通過比較實際晶體管的輸出特性曲線與理想輸出特性曲線之間的差別，可以發(fā)現(xiàn)晶體管在設計和制造中的問題，從而提出改進措施。當然要能夠做到這一點，除了要有扎實的半導體器件的理論知識外，還要有豐富的實踐經驗。這是學生最欠缺的。3-5 雙極晶體管的反向特性授課時數(shù)：2.5學時一、教學內容及要求3-5-1 反向截止電流3-5-2 共基極接法中的雪崩擊穿電壓3-5-3 共發(fā)射極接法中的雪崩擊穿電壓3-5-4 發(fā)射極與基極間接有外電路時的反向電流與擊穿電壓（自學）3-5-5 發(fā)射結擊穿電壓3-5-6 基區(qū)穿通效應上一節(jié)已經介紹了晶體管的IES、ICS、ICBO、ICEO四種反向截止電流，本節(jié)還要

42、介紹第五種反向截止電流IEBO 。測量反向電流隨反向電壓的變化常作為檢驗晶體管半成品及成品的質量標準之一。已知PN結只要一種反向飽和電流，當反向電流趨于無窮大時所對應的反向電壓就是擊穿電壓。由于在晶體管中有多種反向電流，每一種反向電流趨于無窮大時就有一種相應的擊穿電壓，所以晶體管有多種擊穿電壓。本節(jié)將主要介紹三種常見的擊穿電壓。本節(jié)還將介紹晶體管的基區(qū)穿通效應。實際上基區(qū)穿通就是基區(qū)寬度調變效應發(fā)展到極點時的結果。要求學生掌握各種反向截止電流的測量方法、各種擊穿電壓的測量方法、雪崩倍增效應對共基極接法的影響和對共發(fā)射極接法的影響、包括擊穿特性的輸出特性曲線、BVCBO與BVCEO之間的關系、基

43、區(qū)穿通效應及其防止措施、基區(qū)局部穿通的概念。理解浮空電勢的概念、計算雪崩倍增因子的經驗公式、ICEO VCE曲線中的負阻現(xiàn)象及其原因、發(fā)射極與基極之間接有外電路時的反向電流與擊穿電壓。二、教學重點與難點本節(jié)的重點是各種反向截止電流和各種擊穿電壓的測量方法、BVCBO與BVCEO之間的關系。這些內容有很重要的工程實際意義，例如在設計用于共發(fā)射極接法的功率晶體管時，如果知道了BVCBO與BVCEO之間的大小關系，就應該先根據電源電壓確定BVCEO，再根據BVCBO與BVCEO之間的關系確定BVCBO，最后根據BVCBO確定集電區(qū)的摻雜濃度，而不應根據電源電壓來直接確定集電區(qū)摻雜濃度。本節(jié)的難點是如

44、何理解為什么雪崩倍增效應對共發(fā)射極接法的影響要遠大于對共基極接法的影響。在共基極接法中，發(fā)射結上有一個反偏的浮空電勢，ICBO比單獨一個集電結的反向飽和電流ICS還要小，所以BVCBO比單獨一個集電結的擊穿電壓略大。但在共發(fā)射極接法中，集電極和發(fā)射極之間的電壓對集電結是反偏，對發(fā)射結則是一個很小的正偏，發(fā)射區(qū)的載流子可以源源不斷地穿過基區(qū)到達集電區(qū)，使ICEO遠大于單獨一個集電結的反向飽和電流ICS，所以BVCEO顯著小于單獨一個集電結的擊穿電壓。這就使BVCEO顯著小于BVCBO。三、作業(yè)第3章習題27、39進行第三次課堂測驗，主要內容是關于浮空電勢的計算和浮空電勢對基區(qū)邊緣處的少子濃度的影

45、響。進行中期考試。五、教學后記PN結只有一個反向電流和一個擊穿電壓，而晶體管中卻有很多種反向電流和擊穿電壓。如何幫助學生記住這些反向電流和擊穿電壓呢？一種有效的方法是將它們的下標與電路結構聯(lián)系起來。3-6 基極電阻授課時數(shù)：2學時一、教學內容及要求3-6-1 方塊電阻3-6-2 基極接觸電阻和工作基區(qū)邊緣到接觸孔邊緣下的電阻3-6-3 工作基區(qū)的電阻和基極接觸區(qū)下的電阻如果把基極電流IB從基極引線流經非工作基區(qū)到達工作基區(qū)所產生的電壓降，當作是由一個電阻產生的，則稱這個電阻為基極電阻，用rbb表示。由于基區(qū)很薄，基極電阻的截面積很小，使基極電阻的值相當可觀，對晶體管的特性會產生明顯的影響?；鶚O

46、電阻大致由四部分串聯(lián)構成：(1)非工作基區(qū)與基極金屬的歐姆接觸電阻rcon；(2)基極接觸處到基極接觸孔邊緣下的基區(qū)電阻rcb；(3)基極接觸孔邊緣下到工作基區(qū)邊緣的基區(qū)電阻rb；(4)工作基區(qū)的基區(qū)電阻rb¢。本節(jié)將借助于方塊電阻來對這些電阻進行計算，并討論減小基極電阻的措施，其中包括非工作基區(qū)重摻雜等。要求學生掌握方塊電阻的定義、利用方塊電阻來計算矩形薄層材料的電阻的方法、歐姆接觸電阻的計算、工作基區(qū)與非工作基區(qū)的概念、減小基極電阻的措施。理解構成基極電阻的各部分電阻在晶體管中的位置、影響歐姆接觸電阻的各種因素、以功率相等為標準的等效電阻的概念。二、教學重點與難點本節(jié)的重點是利用

47、方塊電阻來計算基極電阻的方法和減小基極電阻的各項措施。本節(jié)的難點是對等效電阻的理解。在計算第(2)和第(4)部分電阻時有兩個困難：一是這個區(qū)域的電流方向會發(fā)生變化；二是這個區(qū)域的電流大小會發(fā)生變化。解決第一個問題的辦法是，考慮到實際晶體管是很扁平的，垂直方向的電流比水平方向的電流短得多，所以可以忽略垂直方向的電流；解決第二個問題的辦法就是采用等效電阻的概念，以功率相等為標準，將大小變化的電流遇到的分布電阻等效為大小固定的電流遇到的集中電阻。五、教學后記方塊電阻是一個很重要的概念，除了用來表示注入效率和計算基極電阻外，在本專業(yè)的很多其他地方都有應用，例如通過測量方塊電阻了解摻雜工藝的效果，在集成

48、電路中對電阻的版圖設計等。3-8 電流放大系數(shù)與頻率的關系授課時數(shù)：4學時一、教學內容及要求3-8-1 高頻小信號電流在晶體管中的變化3-8-2 基區(qū)輸運系數(shù)與頻率的關系3-8-3 高頻小信號電流放大系數(shù)3-8-4 晶體管的特征頻率3-8-5 影響高頻電流放大系數(shù)與特征頻率的其它因素在用晶體管對高頻信號進行放大時，首先要用直流電壓或直流電流使晶體管工作在放大區(qū)，然后把欲放大的高頻信號疊加在輸入端的直流偏置上，從輸出端得到的放大了的信號也是疊加在輸出端的直流偏置上的。信號電壓的振幅通常遠小于（kT/q），這樣的信號稱為小信號。在共基極接法中，高頻小信號電流在從發(fā)射極流入從集電極流出的過程中，除了

49、發(fā)生類似于直流下的兩種虧損外，還會發(fā)生一些新的變化。造成這些變化的原因是在直流下可以忽略的發(fā)射結勢壘電容、擴散電容和集電結勢壘電容、以及較寬的集電結勢壘區(qū)對電流的延遲作用等在高頻不能再被忽略。于是隨著信號頻率的提高，晶體管的高頻小信號電流放大系數(shù)的幅度會下降，相位會滯后。本節(jié)通過對電流放大系數(shù)隨頻率提高而下降的規(guī)律的詳細研究，得出在高頻下頻率每加倍電流放大系數(shù)的幅度下降一半的結論。反映電流放大系數(shù)的頻率特性的主要參數(shù)是特征頻率，其定義是當電流放大系數(shù)的幅度下降到1時的頻率。給出了特征頻率的計算公式和測量方法，討論了提高特征頻率的措施。要求學生掌握高頻小信號基區(qū)輸運系數(shù)的定義、基區(qū)渡越時間對高頻

50、小信號的作用、基區(qū)渡越時間與發(fā)射極擴散電容的關系、高頻小信號基區(qū)輸運系數(shù)的精確公式、共基極高頻小信號短路電流放大系數(shù)及其截止頻率、共發(fā)射極高頻小信號短路電流放大系數(shù)及其截止頻率、特征頻率的定義、計算和測量、提高特征頻率的措施。理解基區(qū)輸運系數(shù)在復平面上的表示、超相移因子的概念、特征頻率隨電流的變化、影響高頻電流放大系數(shù)與特征頻率的其它因素。二、教學重點與難點本節(jié)的重點是共發(fā)射極高頻小信號短路電流放大系數(shù)隨頻率的變化，特征頻率的定義和計算公式，以及提高特征頻率的措施。本節(jié)的難點是對超相移因子的理解。與直流情況不同，對于高頻小信號，當發(fā)射結剛向基區(qū)注入少子時，集電結并不能立刻得到（qb/tb）的電

51、流，即式（3-223）是不夠準確的。詳細論證表明，雖然少子在基區(qū)內逗留的平均時間是基區(qū)渡越時間tb，可是在開始的被稱為延遲時間的一段時間內，它們并不能被集電結取走。它們被集電結取走的平均時間實質上是基區(qū)渡越時間與延遲時間之差。這就是超相移因子的由來。三、作業(yè)第3章習題48、58、59、62、63、64五、教學后記本節(jié)給出了兩個關于特征頻率的公式，分別有不同的用途，但學生往往不清楚在什么情況下應該用哪一個公式。關于特征頻率的式（3-308）是用于在設計晶體管時對特征頻率的計算，而式（3-312）則是用于對給定晶體管的特征頻率的測量。3-9 高頻小信號電流電壓方程與等效電路授課時數(shù)：3學時一、教學

52、內容及要求3-9-1 小信號的電荷控制模型3-9-2 小信號的電荷電壓關系3-9-3 高頻小信號電流電壓方程3-9-4 Y參數(shù)3-9-5 小信號等效電路本節(jié)推導高頻小信號電流電壓方程和Y參數(shù)的基本步驟是：先利用電荷控制方程得到晶體管三個電極上的電流與晶體管內部各種電荷之間的電流電荷關系，再推導出這些電荷與結電壓之間的電荷電壓關系，將后者代入前者就可得到晶體管的電流電壓方程。實際上前面已先后介紹過晶體管在放大區(qū)時的各種電流電荷關系。本節(jié)再用新的形式把它們總結歸納一下，并作一點補充。如果用另外一些元件構成一個電路，使這個電路輸入輸出端上信號量之間的關系和晶體管的完全一樣，則這個電路就是晶體管的等效

53、電路。構建等效電路的依據就是電流電壓方程。在分析含有晶體管的電路時，用等效電路來代替晶體管是很方便的。要求學生掌握晶體管中高頻小信號電荷的種類、共基極和共發(fā)射極高頻小信號電流電壓方程、高頻小信號電流電壓方程中的參數(shù)與直流偏置之間的關系、如何根據高頻小信號電流電壓方程畫出原始的高頻小信號等效電路、混合等效電路、直流小信號等效電路、共發(fā)射極T形等效電路。理解直流小信號電流電壓方程、晶體管的Y參數(shù)、原始高頻小信號等效電路的轉換和簡化過程、電阻電容并聯(lián)支路的分界頻率。二、教學重點與難點本節(jié)的重點是高頻小信號電流電壓方程、混合等效電路和共發(fā)射極T形等效電路。本節(jié)的難點是高頻小信號電流電壓方程的推導過程。

54、由于該推導過程比較復雜，所以要在推導前先講清楚推導的思路與步驟：先找出晶體管中的各種高頻小信號電荷，總共有四種；然后根據電荷控制方程建立起晶體管三個電極上的高頻小信號電流與這些電荷之間的關系，即“電流電荷”方程；接著再推導出這些電荷與晶體管兩個結上的高頻小信號電壓之間的關系，即“電荷電壓”方程；最后將“電荷電壓”方程代入“電流電荷”方程，即可得到晶體管的高頻小信號電流電壓方程。三、作業(yè)進行第四次課堂測驗，主要內容是關于電阻電容并聯(lián)支路的分界頻率和T形等效電路的簡化，這些內容將為下一節(jié)的講課作一個鋪墊。五、教學后記需要特別提醒學生注意的是，等效電路是對外等效對內不等效，等效電路不能用來研究晶體管

55、的內部物理過程。3-10 功率增益和最高振蕩頻率授課時數(shù)：2學時一、教學內容及要求3-10-1 高頻功率增益與高頻優(yōu)值3-10-2 最高振蕩頻率3-10-3 高頻晶體管的結構所謂對信號進行放大，從本質上講應該是對信號功率的放大。晶體管對信號功率的放大能力，稱為晶體管的功率增益。利用共發(fā)射極T形等效電路，并在輸出端接共軛匹配負載時，可以得到最大功率增益。功率增益與頻率平方的乘積稱為晶體管的高頻優(yōu)值，只取決于晶體管本身而與頻率無關，是綜合衡量晶體管的功率放大能力和頻率特性的一個重要參數(shù)，又稱為功率增益-帶寬乘積。晶體管的功率增益隨著頻率的提高而下降，頻率每加倍，功率增益降為1/4。當頻率超過“最高

56、振蕩頻率”時，晶體管就會失去功率放大能力。特征頻率代表的是共發(fā)射極接法的晶體管有電流放大能力的頻率極限，而最高振蕩頻率則代表晶體管有功率放大能力的頻率極限。要求學生掌握最大功率增益的定義及計算、高頻優(yōu)值的定義及計算、最高振蕩頻率的定義及計算、高頻優(yōu)值與最高振蕩頻率之間的關系、提高晶體管高頻優(yōu)值的措施。理解晶體管輸入功率和最大輸出功率的計算、包括發(fā)射極引線電感的最大功率增益和最高振蕩頻率的計算、提高晶體管高頻優(yōu)值的各項措施所帶來的負面影響。二、教學重點與難點本節(jié)的重點是最大功率增益和最高振蕩頻率的定義及計算、提高晶體管高頻優(yōu)值的措施。本節(jié)的難點是如何全面理解提高晶體管高頻優(yōu)值的各項措施，及其所帶

57、來的負面影響。三、作業(yè)第3章習題65、68四、本章參考資料5 Richard S. Muller，Theodorei I. Kamins，Mansun Chan，集成電路器件電子學，電子工業(yè)出版社，20046 R. M. Warner，B. L. Grung，半導體器件電子學（英文版），電子工業(yè)出版社，2002五、教學后記前面介紹晶體管的某個參數(shù)時，往往只討論單獨提高這個參數(shù)的措施。但當完成本章的學習后可以發(fā)現(xiàn)，提高晶體管的某一個參數(shù)的措施，都會對其它參數(shù)產生或好或壞或多或少的影響。所以在分析和設計晶體管時，必須作出全面的考慮，特別是應該抓住幾個主要的矛盾，權衡利弊得失后選擇一個折中的方案。第五章 絕緣柵場效應晶體管授課時數(shù)：14學時場效應晶體管是另一類重要的微電子器件。這是一種電壓控制型多子導電器件，又稱為單極型晶體管。場效應管可分為三大類：結型柵場效應管（JFET）、肖特基勢壘柵場效應管（MESFET）和絕緣柵場效應管（IGFET）。在這三類場效應管中，無論是對于分立器件還是對于集成電路，