第3章常用半導(dǎo)體元件及其特性

1、機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社 張志良主編張志良主編 同名教材同名教材配套電子教案配套電子教案 計算機電路基礎(chǔ)計算機電路基礎(chǔ)第第3 3章章 常用半導(dǎo)體元件及其特性常用半導(dǎo)體元件及其特性 第第3章章 常用半導(dǎo)體元件及其特性常用半導(dǎo)體元件及其特性 3.1 二極管半導(dǎo)體半導(dǎo)體是導(dǎo)體和絕緣體之間的導(dǎo)電性能介于。平時半導(dǎo)體導(dǎo)電能力很低如果摻入微量的雜質(zhì)導(dǎo)電性能就會發(fā)生明顯變化，摻入雜質(zhì)不同雜志半導(dǎo)體分為N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。 PN結(jié)組成后半導(dǎo)體有了功能PN結(jié)N和P型半導(dǎo)體合在一起時兩塊半導(dǎo)體界面形成PN結(jié)。P型半導(dǎo)體中的空穴和 N型半導(dǎo)體中的電子互相擴散，復(fù)合形成薄層PN結(jié)。PN結(jié)外加電壓時（1）PN結(jié)

2、加正向電壓導(dǎo)通如圖3-1所示（2）PN加反向電壓時-不導(dǎo)通如圖3-1所示(2) N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體4價元素?fù)饺胛⒘績r元素?fù)饺胛⒘?價元素后形成價元素后形成N型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。自由電子數(shù)自由電子數(shù)空穴數(shù)。空穴數(shù)。 4價元素?fù)饺胛⒘績r元素?fù)饺胛⒘?價元素后形成價元素后形成P型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體?？昭〝?shù)空穴數(shù)自由電子數(shù)。自由電子數(shù)。(3) P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 P型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 本征半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體。純凈的半導(dǎo)體材料稱為本征半導(dǎo)體。純凈的半導(dǎo)體材料稱為本征半導(dǎo)體。3.1.1 PNPN結(jié)結(jié) 第第3 3章章 常用半導(dǎo)體元件及其特性常用半導(dǎo)體元件及其特性 3.1 二極管二極管 PN

3、結(jié)單向?qū)щ娦越Y(jié)單向?qū)щ娦?加正向電壓加正向電壓導(dǎo)通。導(dǎo)通。 加反向電壓加反向電壓截止。截止。EP區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)耗盡層耗盡層內(nèi)電場內(nèi)電場外電場外電場U- -+ +RIREP區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū)耗盡層耗盡層內(nèi)電場內(nèi)電場外電場外電場U+ +- -IR a) b) 圖圖3-1 外加電壓時的外加電壓時的PN結(jié)結(jié) a) 正偏正偏 b) 反偏反偏3.1.2 普通二極管半導(dǎo)體二極管1.一個二極管是由一個PN結(jié)的兩端上引線封裝的構(gòu)成，P區(qū)二極管正極N區(qū)二極管負(fù)極VD二極管文字符號如圖所示二極管類型分為普通二極管，整流管，開關(guān)管，穩(wěn)壓管2.二極管伏安特性（U-I,V-A)二極管伏安特性常用曲線來描述如圖所示3-3正向特性（1）

4、死區(qū)段OA導(dǎo)通段AB反向特性（1）飽和段OC（2）擊穿段CD3.溫度對二極管伏安特性的影響溫度升高時反向電壓降UON,反響飽和電流增大4.二極管的主要特性參數(shù)二極管福安特性描述外還可以參數(shù)來描述。最大整流電流IF最高反響工作電壓URM反向電流IR和反響飽和電流IS,最高工作頻率3.1.2 普通二極管普通二極管1. PN結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性 正向特性正向特性 死區(qū)段；死區(qū)段； 導(dǎo)通段導(dǎo)通段 反向特性反向特性 飽和段；飽和段； 擊穿段擊穿段2. 溫度對伏安特性的影響溫度對伏安特性的影響 溫度每升高溫度每升高1 Uon約減小約減小22.5mV。 溫度每升高溫度每升高10 反向電流約增大一倍。反向

5、電流約增大一倍。3.1.3 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管時一種特殊的面接合型硅二極管1.伏安特性硅穩(wěn)壓二極管的負(fù)極接外加電壓的正段，正極接外加電壓的負(fù)段管子外于反向偏置狀態(tài)，而端電壓基本上不變，但電流很大范圍內(nèi)變化，這特性實現(xiàn)穩(wěn)壓。如圖所示2.參數(shù)穩(wěn)定電壓Uz，穩(wěn)定電流Iz，最大耗散功率Pzm，動態(tài)電阻rz，電壓溫度系數(shù)az3.1.3 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管 伏安特性伏安特性 穩(wěn)壓工作條件穩(wěn)壓工作條件 電壓極性反偏；電壓極性反偏； 有合適的工作電流。有合適的工作電流。3.2 雙極型晶體管雙極型晶體管3.2.1 晶體管晶體管概述概述 基本結(jié)構(gòu)和符號基本結(jié)構(gòu)和符號 2. 電流分配關(guān)系電流分配關(guān)系: IE=I

6、C+IB 1.基本結(jié)構(gòu)(1）.三極管文字符號為VT（2）B,C,E基極，集電極，發(fā)射極 （3）CB集電結(jié)，EB發(fā)射結(jié)，（4）基區(qū)很薄，集電區(qū)濃度高，發(fā)射區(qū)面積達 2.電流放大和分配關(guān)系晶體管處于放大工作狀態(tài)時發(fā)射結(jié)必須正偏，集電結(jié)必須反偏如圖3-13所示三個電機電流關(guān)系IE=IC+IB=(1+)IB3.2.2 共發(fā)射極特性曲線共發(fā)射極特性曲線 晶體管晶體管共射電路工作狀態(tài)共射電路工作狀態(tài) 放大區(qū)放大區(qū) 條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。 特點：特點：iCiB，iC與與iB成正比關(guān)系。成正比關(guān)系。 截止區(qū)截止區(qū) 條件：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。條件：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏

7、。 特點：特點：iB0，iCICEO0 飽和區(qū)飽和區(qū) 條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。 特點：特點：iC與與iB不成比例。不成比例。 即即iB增大，增大，iC很少增大或不再很少增大或不再 增大，達到飽和，失去放大作用。增大，達到飽和，失去放大作用。 擊穿區(qū)擊穿區(qū) 擊穿區(qū)不是三極管的工作區(qū)域。擊穿區(qū)不是三極管的工作區(qū)域。5.5.晶體晶體管的主要參數(shù)管的主要參數(shù)7 7種（種（8888頁）頁） 3.3 場效應(yīng)晶體管概述 場效應(yīng)晶體管也是一種PN結(jié)的半導(dǎo)體也是一種電流控制器件，輸入電阻較小也是一種電壓控制器件輸入電阻極高。1.分類結(jié)型和絕緣柵型 絕緣柵型（金屬M，氧化物O半

8、導(dǎo)體組成簡稱MOS型）2.半導(dǎo)體電溝道 P溝道 P溝道結(jié)型PMOS，N溝道N溝道結(jié)型NMOS3.3 場效應(yīng)場效應(yīng)晶體管概述晶體管概述 場效應(yīng)晶體管屬于單極型晶體管。場效應(yīng)晶體管屬于單極型晶體管。 只有一種載流子（多數(shù)載流子）參與導(dǎo)電；只有一種載流子（多數(shù)載流子）參與導(dǎo)電； 雙極型晶體管有兩種載流子（多子和少子）參與導(dǎo)電。雙極型晶體管有兩種載流子（多子和少子）參與導(dǎo)電。 場效應(yīng)晶體管的輸入電阻大大高于晶體管。場效應(yīng)晶體管的輸入電阻大大高于晶體管。 MOS場效應(yīng)晶體管輸入電阻可高達場效應(yīng)晶體管輸入電阻可高達1015。 場效應(yīng)晶體管是電壓控制元件。場效應(yīng)晶體管是電壓控制元件。 用柵源電壓用柵源電壓uGS控制輸出電流控制輸出電流i