半導(dǎo)體器件類型和特性

1、半導(dǎo)體器件類型和特性1.1 半導(dǎo)體的特性1.2 半導(dǎo)體二極管1.3 半導(dǎo)體三極管1.4 場效應(yīng)三極管各種電子線路最重要的組成部分是半導(dǎo)體器件。本章討論半導(dǎo)體的特性和PN結(jié)的單向?qū)щ娦?，然后分別介紹半導(dǎo)體二極管、穩(wěn)壓二極管、雙極性三極管以及場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性曲線、主要參數(shù)和等效電路。1.1 半導(dǎo)體的特性自然界中的物質(zhì)，依其導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱，通?？煞譃?大類：導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。電阻率低于10-4cm的物質(zhì)為導(dǎo)體，如銅、鋁等。導(dǎo)體原子的最外層電子數(shù)目少，很容易擺脫原子核束縛而形成自由電子，在外電場作用下，這些自由電子將逆著電場方向作定向運(yùn)動(dòng)形成較大的電流，因此導(dǎo)體的導(dǎo)電能力強(qiáng)。把在電場

2、作用下，能運(yùn)載電荷形成電流的帶電粒子稱為載流子，顯然自由電子是一種載流子。電阻率高于109cm的物質(zhì)為絕緣體，如云母、橡膠等，最外層電子數(shù)大多為8個(gè)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其原子核對(duì)最外層電子的束縛力很大，常溫下能形成自由電子的數(shù)目很少，因此導(dǎo)電能力差。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間，如硅、鍺等。制造半導(dǎo)體器件的材料都要制成單晶體，如單晶硅或單晶鍺，它們是由原子按一定的規(guī)則整齊地排列（空間點(diǎn)陣）而成的，由于這種半導(dǎo)體非常純凈，幾乎不含雜質(zhì)，結(jié)構(gòu)又完整，所以稱為本征半導(dǎo)體。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能同樣與其原子結(jié)構(gòu)有關(guān)。硅和鍺的原子結(jié)構(gòu)有一個(gè)共同點(diǎn)，即都是四價(jià)元素，其原子的最外層電子數(shù)都是4個(gè)，原子的最外層電子

3、通常稱為價(jià)電子。價(jià)電子受核的束縛力最小，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能與價(jià)電子有關(guān)，內(nèi)層電子與原子核構(gòu)成穩(wěn)定的慣性核，若用+4代表慣性核所具有的電荷量，則可以用圖表示硅或鍺的簡化原子結(jié)構(gòu)模型。 圖簡化原子結(jié)構(gòu)模型硅或鍺制成單晶體后，由于晶體中原子之間距離很近，價(jià)電子不僅受到其所屬原子核的作用，還受到相鄰原子的原子核的吸引，即一個(gè)價(jià)電子為相鄰的兩個(gè)原子核所共有。如圖所示，這樣，相鄰原子之間通過共有價(jià)電子的形式而緊密結(jié)合起來，即形成“共價(jià)鍵”結(jié)構(gòu)。圖1.2 共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)本征激發(fā)本征半導(dǎo)體晶體原子間的共價(jià)鍵具有很強(qiáng)的結(jié)合力，在絕對(duì)零度（-237）時(shí)，價(jià)電子無法掙脫共價(jià)鍵的束縛，不能自由移動(dòng)，所以共價(jià)鍵內(nèi)的價(jià)電子又叫

4、束縛電子，這樣雖然有大量的價(jià)電子，但沒有自由電子，此時(shí)，半導(dǎo)體不導(dǎo)電。當(dāng)溫度上升或受光照時(shí)，價(jià)電子以熱運(yùn)動(dòng)的形式不斷從外界獲得一定的能量，少數(shù)價(jià)電子因獲得的能量較大，而掙脫共價(jià)鍵的束縛，成為自由電子，同時(shí)在原來的共價(jià)鍵的相應(yīng)位置上留下一個(gè)空位，叫“空穴”，如圖的A處為空穴，B處為自由電子，顯然，自由電子和空穴是成對(duì)出現(xiàn)的，所以稱它們?yōu)殡娮涌昭▽?duì)。把在光或熱的作用下，本征半導(dǎo)體中產(chǎn)生電子空穴對(duì)的現(xiàn)象，叫本征激發(fā)。圖本征激發(fā)現(xiàn)象本征激發(fā)產(chǎn)生的自由電子將在電場的作用下定向運(yùn)動(dòng)形成電流，因此它構(gòu)成本征半導(dǎo)體中的一種載流子電子載流子。那么當(dāng)共價(jià)鍵中由于失去一個(gè)價(jià)電子而出現(xiàn)一個(gè)空穴時(shí)，如圖中A處，與其相鄰

5、的價(jià)電子很容易離開它所在的共價(jià)鍵填補(bǔ)到這個(gè)空穴中來，使該價(jià)電子原來所處的共價(jià)鍵中出現(xiàn)一個(gè)空穴，如圖中C處，這樣空穴便從A處移至C處。同樣，又可從C處移至D處，因此，空穴似乎可以在半導(dǎo)體中自由移動(dòng)，這實(shí)質(zhì)上是價(jià)電子填補(bǔ)空穴的運(yùn)動(dòng)。在電場作用下，大量的價(jià)電子依次填補(bǔ)空穴的定向運(yùn)動(dòng)形成電流，為區(qū)別于自由電子的運(yùn)動(dòng)，把這種價(jià)電子填補(bǔ)空穴的運(yùn)動(dòng)叫“空穴運(yùn)動(dòng)”。通常認(rèn)為空穴是一種帶正電荷的載流子，它所帶電量與電子相等，符號(hào)相反。那么為什么不說是價(jià)電子的運(yùn)動(dòng)，而說是空穴的運(yùn)動(dòng)呢？這是因?yàn)楸菊靼雽?dǎo)體的導(dǎo)電能力只取決于電子空穴對(duì)的多少，而與其價(jià)電子的數(shù)目無關(guān)，只有少量的價(jià)電子在共價(jià)鍵中依次作填補(bǔ)運(yùn)動(dòng)才起導(dǎo)電作用

6、。可見，在本征半導(dǎo)體中存在兩種載流子：帶負(fù)電的自由電子和帶正電的空穴。而金屬導(dǎo)體中只有一種載流子自由電子，這是二者的一個(gè)重要區(qū)別。在本征激發(fā)中，半導(dǎo)體中的電子空穴對(duì)不斷地產(chǎn)生，同時(shí)當(dāng)它們相遇時(shí)又重新被共價(jià)鍵束縛，電子空穴對(duì)消失，這種現(xiàn)象叫“復(fù)合”。在一定的溫度下，激發(fā)和復(fù)合雖然不斷地進(jìn)行，但最終將處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，半導(dǎo)體中的載流子濃度保持在某一定值。由于本征激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對(duì)的數(shù)目很少，因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。摻雜特性在本征半導(dǎo)體中摻入少量的特殊元素，就構(gòu)成雜質(zhì)半導(dǎo)體。雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力大大增強(qiáng)，且摻入的雜質(zhì)越多，其導(dǎo)電能力越強(qiáng)，這就是半導(dǎo)體的摻雜特性。當(dāng)然，摻入的雜質(zhì)是有嚴(yán)格控制的

7、，根據(jù)摻入雜質(zhì)化合價(jià)的不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體分為N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體兩大類。1. N型半導(dǎo)體在四價(jià)元素晶體中摻入微量的五價(jià)元素，如磷、砷、銻等。組成共價(jià)鍵時(shí)，多余的一個(gè)價(jià)電子處于共價(jià)鍵之外，束縛力較弱而成為自由電子，同時(shí)雜質(zhì)原子變成帶正電荷的離子。顯然摻入的雜質(zhì)越多，雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能越好，這種摻雜所產(chǎn)生的自由電子濃度遠(yuǎn)大于本征激發(fā)所產(chǎn)生的電子空穴對(duì)的濃度，所以雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能遠(yuǎn)超過本征半導(dǎo)體。顯然，這種雜質(zhì)半導(dǎo)體中自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度，所以稱電子為多數(shù)載流子（又稱多子），空穴為少數(shù)載流子（又稱少子），因?yàn)檫@種半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力主要依靠自由電子，所以稱其為N型半導(dǎo)體或電子型半導(dǎo)體。2.

8、P型半導(dǎo)體在四價(jià)晶體中摻入微量的三價(jià)元素，如鋁、硼、錮等，三價(jià)原子在與四價(jià)原子組成共價(jià)鍵時(shí)，因缺少一個(gè)電子而產(chǎn)生一個(gè)空穴，很容易吸引鄰近的價(jià)電子來填補(bǔ)，于是雜質(zhì)原子變?yōu)閹ж?fù)電荷的離子，而在鄰近的四價(jià)原子處出現(xiàn)一個(gè)空穴，由于這種雜質(zhì)原子能吸收電子，因此稱為“受主雜質(zhì)”。在這種雜質(zhì)半導(dǎo)體中，空穴濃度遠(yuǎn)大于自由電子濃度，空穴為多子，自由電子為少子。因?yàn)檫@種半導(dǎo)體的導(dǎo)電主要依靠空穴，而空穴帶正電荷，所以稱其為P型半導(dǎo)體或空穴型半導(dǎo)體。N型、P型半導(dǎo)體總體上均是電中性的，其內(nèi)部均有兩種載流子存在，其中多子的濃度取決于所摻雜質(zhì)的濃度，少子的濃度與溫度或光照的影響密切相關(guān)。為突出雜質(zhì)半導(dǎo)體的主要特征，在畫P

9、型或N型半導(dǎo)體時(shí)，常常只畫多子和離子成對(duì)出現(xiàn)，如圖所示。圖1.4 雜質(zhì)半導(dǎo)體當(dāng)然，對(duì)半導(dǎo)體摻雜是提高半導(dǎo)體導(dǎo)電能力的最有效的辦法，但是，僅僅提高導(dǎo)電能力不是最終目的，導(dǎo)體的導(dǎo)電能力不是更強(qiáng)嗎？雜質(zhì)半導(dǎo)體的微妙之處在于：將不同性質(zhì)，不同濃度的雜質(zhì)摻入，再將P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體以不同的形式結(jié)合起來，就可以構(gòu)造出各種類型的半導(dǎo)體器件。1.2 半導(dǎo)體二極管結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦阅?. 半導(dǎo)體中載流子的運(yùn)動(dòng)及PN結(jié)的形成半導(dǎo)體中有電子和空穴這兩種載流子，當(dāng)這些載流子作定向運(yùn)動(dòng)時(shí)就形成電流。半導(dǎo)體中的載流子運(yùn)動(dòng)有漂移運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)兩種方式，相應(yīng)地也就有漂移電流和擴(kuò)散電流這兩種電流。（1） 漂移運(yùn)動(dòng)和漂移

10、電流（2） 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散電流 （3） PN結(jié)的形成2. PN結(jié)的單向?qū)щ娦匀粼赑N結(jié)兩端接上外加電源，也就是PN結(jié)被偏置了。由于偏置電壓的作用，動(dòng)態(tài)平衡遭到破壞。通常，外加電源有兩種接法：如果電源正極接PN結(jié)的P區(qū)，電源負(fù)極接PN結(jié)的N區(qū)，則稱為正向偏置，如圖1.6（a）所示。如果電源正極接PN結(jié)的N區(qū)，電源負(fù)極接PN結(jié)的P區(qū)，則稱為反向偏置，如圖1.6（b）所示。圖結(jié)的單向?qū)щ娦哉蚱们闆r下，外電場與內(nèi)電場方向相反，削弱了內(nèi)電場，有利于多子的擴(kuò)散而不利于少子的漂移，使耗盡層變窄，多子源源不斷地從電源得到補(bǔ)充形成較大的電流，而少子在內(nèi)電場作用下形成的漂移電流則很小，把正向偏置時(shí)PN結(jié)流過的

11、電流稱為正向電流，反之為反向電流。因?yàn)檎螂娏鬏^大，PN結(jié)對(duì)外電路呈現(xiàn)出較小的電阻，稱其為正向電阻，并把這種狀態(tài)稱為PN結(jié)導(dǎo)通。反向偏置情況下，外電場與內(nèi)電場方向一致，加強(qiáng)了內(nèi)電場，在它們的共同作用下，多子皆背離耗盡層向兩邊運(yùn)動(dòng)，使耗盡層變寬，PN結(jié)對(duì)外呈現(xiàn)出很大的電阻，稱其為反向電阻。此時(shí)PN結(jié)中的電流主要是少子的漂移電流，由于少子濃度低，所以PN結(jié)中的反向電流很小，這種狀態(tài)稱為PN結(jié)截止。二極管的結(jié)構(gòu)和分類1. 二極管的結(jié)構(gòu)用一個(gè)PN結(jié)做管芯,在其P區(qū)和N區(qū)各引出一電極,外加管殼封裝,便構(gòu)成一個(gè)二極管,如圖1.7（a）所示。和P區(qū)相連的電極稱為二極管的陽極（或正極），用a或+表示。和N區(qū)相

12、連的電極稱為二極管的陰極（或負(fù)極），用k或-表示。二極管的圖形符號(hào)如圖1.7(b)所示。其中三角箭頭的方向表示正向電流的方向。 圖二極管的圖形及代表符號(hào)2. 二極管的分類二極管按所使用的材料不同可分為鍺管和硅管，按其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同可分為點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型。點(diǎn)接觸型二極管由于其PN結(jié)的結(jié)面積很小，結(jié)電容也相應(yīng)較小，所以雖然允許通過的電流較小，但能工作在較高的頻率。像國產(chǎn)的2AP型、2AK型就是點(diǎn)接觸型二極管。面接觸型二極管PN結(jié)面積大，能允許通過較大的電流，但由于其結(jié)電容也大，所以一般用于較低頻率的整流電路中。像國產(chǎn)的2CZ型、2CP型就是面接觸型二極管。3. 二極管的命名方法對(duì)二極管2

13、AP1來說，“2”表示二極管；第一個(gè)字母表示材料和極性：“A”N型鍺材料、“B”P型鍺材料、“C”N型硅材料、“D”P型硅材料；第二個(gè)字母表示器件類型：“P”普通管、“V”微波管、“W”穩(wěn)壓管、“Z”整流管、“L”整流堆、“U”光電管、“K”開關(guān)管等。如兩個(gè)管子的型號(hào)中只是最后的數(shù)字部分不同，表明這兩個(gè)管子性能上有些差別。 二極管的U-I特性半導(dǎo)體器件的性能可用其伏安特性來描述。所謂的伏安特性就是，流過它的電流I與它兩端的電壓U的關(guān)系曲線I=f(U)。由于二極管的核心是PN結(jié)，因此從理論上講，其UI特性與PN結(jié)的UI特性幾乎相同，一個(gè)典型的二極管的UI特性如圖1.8所示。特性曲線可分為兩部分：

14、加正向偏置電壓時(shí)的特性稱為正向特性，加反向偏置電壓時(shí)的特性稱為反向特性。 圖二極管的伏安特性(硅管) 1. 正向特性正向電壓較小時(shí)，正向電流幾乎為零。這是因?yàn)榧釉赑N結(jié)上的外電壓太小，不足以克服內(nèi)電場對(duì)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙作用，這時(shí)二極管實(shí)際沒有導(dǎo)通，對(duì)外呈現(xiàn)很大的電阻，這一部分稱為正向特性的“死區(qū)”，死區(qū)以后的正向特性上升很快，說明正向電壓超過某一數(shù)值后，電流才顯著增大，這個(gè)電壓值叫導(dǎo)通電壓或死區(qū)電壓（門坎電壓Uon）。室溫下，一般來說，硅管Uon大約為，鍺管Uon大約為，當(dāng)所加電壓大于Uon時(shí)，內(nèi)電場被大大削弱，二極管才真正處于導(dǎo)通狀態(tài)，并呈現(xiàn)出很小的電阻（流過二極管的電流有較大的變化，而其兩端

15、壓降變化?。?。一般來說，硅管導(dǎo)通壓降保持在大約，鍺管導(dǎo)通壓降保持在大約。 2. 反向特性在反向偏置電壓下，內(nèi)外電場方向一致，少數(shù)載流子的漂移很容易通過PN結(jié)形成反向飽和電流，由于少數(shù)載流子的數(shù)目很小（由本征激發(fā)引起），所以反向電流很小，且?guī)缀醪浑S電壓增大而變化，但受溫度影響較大。小功率硅管的反向電流一般小于0.1A，而鍺管通常為幾十微安。當(dāng)反向電壓增加到一定的大?。║BR：反向擊穿電壓）時(shí)，反向電流劇增，發(fā)生反向擊穿現(xiàn)象，反向擊穿電壓一般在幾十伏以上（高壓管可為幾千伏）。一般來說，只要在電路中采取適當(dāng)?shù)南迚捍胧?，就能保證二極管的電擊穿不會(huì)演變成熱擊穿而避免損壞二極管。二極管的主要參數(shù)二極管的特

16、性還可以用它的參數(shù)來表示，參數(shù)用來定量描述管子的性能指標(biāo)，表明管子的應(yīng)用范圍，因此，參數(shù)是正確使用和合理選擇二極管的依據(jù)。參數(shù)的獲得可以通過直接測量得到，很多參數(shù)還可以查手冊(cè)。1. 最大整流電流（IF）2. 最大反向工作電壓（UR）3. 反向電流（IR）4. 最高工作頻率（fm）特殊二極管1. 穩(wěn)壓二極管（齊納二極管）（1） 穩(wěn)壓二極管的特點(diǎn)（2） 穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)圖穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓電路2. 光電二極管光電子系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，可大量傳輸信息，且傳輸功耗小，工作可靠，而光信號(hào)與電信號(hào)之間的接口需要由一些特殊的光電子器件來完成。（1） 光敏二極管光敏二極管與普通PN結(jié)二極管類似，但

17、在其PN結(jié)處，有玻璃窗口能接收外部的光照，PN結(jié)在反向偏置下工作，它的反向電流隨光照強(qiáng)度增加而上升。主要特點(diǎn)：反向電流與照度成正比。無光照時(shí)，反向電流很小，稱其為暗電流；有光照時(shí)，反向電流很大，稱其為光電流。（2） 發(fā)光二極管發(fā)光二極管（LED）是一種發(fā)光器件，它利用二極管正偏時(shí)PN結(jié)兩側(cè)的多子直接復(fù)合釋放出光能，普通PN結(jié)在導(dǎo)通時(shí)以熱的形式釋放能量，而由砼、砷等化合物制成的PN結(jié)在導(dǎo)通時(shí)以光的形式釋放能量。主要特點(diǎn)：工作在正向偏置，在正向電流達(dá)到一定值時(shí)發(fā)光。一般發(fā)光電流為幾毫安到幾十毫安。二極管的基本電路及其分析方法在電子技術(shù)中，二極管得到廣泛應(yīng)用，如限幅電路、開關(guān)電路、低電壓穩(wěn)壓電路等，

18、由于二極管是非線性元件，因而二極管電路一般采用非線性電路的分析方法，這里介紹模型分析法。依據(jù)二極管正向U-I特性建模，可以有多種模型。這里介紹兩種常用形式，如圖所示。1. 理想模型2. 恒壓降模型圖二極管模型1.3 半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管結(jié)構(gòu)簡介半導(dǎo)體三極管又稱晶體管，有3個(gè)電極,是由一定工藝制成的具有兩個(gè)PN結(jié)的半導(dǎo)體器件。結(jié)構(gòu)與分類：按其結(jié)構(gòu)分為NPN和PNP兩類，如圖1.13所示。圖半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)當(dāng)然,半導(dǎo)體三極管絕不是兩個(gè)PN結(jié)的簡單連接，它的工藝特點(diǎn)是，基區(qū)很薄且雜質(zhì)濃度低，發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度高，集電結(jié)面積大，這3個(gè)特點(diǎn)保證了半導(dǎo)體三極管具有較好的電流放大作用。一個(gè)NPN的硅

19、平面管的工藝過程可簡略描述如下：在N型硅片氧化膜上光刻一個(gè)窗口進(jìn)行硼雜質(zhì)擴(kuò)散，獲P型基區(qū)，經(jīng)氧化護(hù)膜后再在P型區(qū)上光刻一個(gè)窗口，進(jìn)行高濃度的磷擴(kuò)散，獲得高雜質(zhì)濃度的N型發(fā)射區(qū)。分類方式：按結(jié)構(gòu)分為NPN和PNP；按其適應(yīng)的工作頻率可分為高頻管和低頻管；按功率大小可分為小、中、大功率管。按材料分為硅管、鍺管，國內(nèi)硅管多為NPN型，鍺管多為PNP型。大功率管經(jīng)常只有兩個(gè)電極（B極和E極）引出，另一個(gè)電極（C極）是外殼；而有些高頻管、開關(guān)管，引出4個(gè)電極，其中有一個(gè)電極為接地屏蔽用。 半導(dǎo)體三極管的放大原理半導(dǎo)體二極管與半導(dǎo)體三極管的最大不同之處，就是其具有電流的放大作用。在電子線路中，放大有如下兩

20、個(gè)方面的含義。 放大的對(duì)象是變化量，如擴(kuò)音機(jī)待放大的對(duì)象是不斷變化的各種音頻信號(hào)。 電路的輸出電壓或電流的變化量大于輸入電壓或電流的變化量。放大的結(jié)果是輸出端的能量大于輸入端的能量，這體現(xiàn)了對(duì)能量的一種控制作用，具有能量控制作用的器件，叫有源器件，如半導(dǎo)體三極管（場效應(yīng)管、集成運(yùn)算等）就是有源器件。要了解半導(dǎo)體三極管放大原理，就要分析其內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)情況，如圖所示。為此，首先必須要使半導(dǎo)體三極管有一合理的偏置。半導(dǎo)體三極管內(nèi)部有兩個(gè)PN結(jié)，一共可有4種偏置方式，為體現(xiàn)放大作用，首先必須保證有足夠多的多子運(yùn)動(dòng)，所以發(fā)射結(jié)要正偏，這樣發(fā)射區(qū)能不斷向基區(qū)發(fā)射載流子；其次，集電極電流必須由非集電極本

21、身的多子運(yùn)動(dòng)形成，才能體現(xiàn)其電流控制作用，因此，集電結(jié)要反偏。不管半導(dǎo)體三極管組成的放大電路形式如何變化，要使其具有放大作用，都必須滿足發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。圖半導(dǎo)體三極管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)在發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏的情況下，載流子運(yùn)動(dòng)可分為如下3個(gè)過程。1. 發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子2. 電子在基區(qū)的擴(kuò)散與復(fù)合3. 集電區(qū)收集擴(kuò)散到集電結(jié)邊緣的電子半導(dǎo)體三極管的特性曲線半導(dǎo)體三極管的特性曲線是指半導(dǎo)體三極管的各極電壓與電流之間的關(guān)系曲線，它是半導(dǎo)體三極管內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn)，由于半導(dǎo)體三極管和半導(dǎo)體二極管一樣也是非線性元件，所以通常用它的特性曲線來進(jìn)行描述，從使用半導(dǎo)體三極管的角度來看，了解它

22、的特性比了解它的內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)更為重要。由于半導(dǎo)體三極管有3個(gè)電極，它的U-I特性就不像半導(dǎo)體二極管那樣簡單，工程中常用到的是它的輸入和輸出特性曲線。在半導(dǎo)體器件手冊(cè)中，有時(shí)給出某些半導(dǎo)體三極管的典型特性曲線，但由于電子元件本身的分散性，即使是同型號(hào)的元件，特性也不完全一致，所以只能作為使用時(shí)的參考。實(shí)際應(yīng)用中，通常通過晶體管特性圖示儀對(duì)輸入、輸出特性進(jìn)行顯示，或通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測量。利用半導(dǎo)體三極管組成的放大電路，通常將一個(gè)電極作為信號(hào)輸入端，一個(gè)電極作為輸出端，另一個(gè)電路作為輸入、輸出回路的共同端，根據(jù)共同端的不同，半導(dǎo)體三極管可有3種連接方式（3種組態(tài)）：共基極電路、共發(fā)射極電路和共集電極電

23、路。下面以共射極電路為例介紹半導(dǎo)體三極管的特性曲線。1. 輸入特性2. 輸出特性(1) 截止區(qū)(2) 放大區(qū)(3) 飽和區(qū)圖三極管的特性曲線半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)1. 電流放大系數(shù)2. 反向飽和電流3. 極限參數(shù)4. 半導(dǎo)體三極管的選擇1.4 場效應(yīng)三極管雙極性三極管是電流控制器件，其輸入電阻不夠高，在許多場合下不能滿足人們的要求，經(jīng)過不斷的探索和實(shí)踐，人們研制出一種仍具有PN結(jié)，但工作機(jī)理全然不同的新型半導(dǎo)體器件場效應(yīng)管。場效應(yīng)三極管用電場效應(yīng)來控制電流，故此命名，它的特點(diǎn)是輸入阻抗高、噪音低、熱穩(wěn)定性好且抗幅射能力強(qiáng)，在工藝上便于集成，因此得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)結(jié)構(gòu)和原理的不同，場效應(yīng)三極管可分為以下兩大類。 結(jié)型場效應(yīng)三極管 絕緣柵型場效應(yīng)三極管 結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）1. 結(jié)構(gòu)以N溝道結(jié)型場效應(yīng)管為例，以一塊N型（多子為電子）半導(dǎo)體作基片，在它的兩側(cè)各光刻出一塊區(qū)域，進(jìn)行高濃度P+擴(kuò)散（三價(jià)的硼），在兩側(cè)形成兩個(gè)PN結(jié)。兩個(gè)P+區(qū)的引出線連在一起，作為一個(gè)電極，稱之為柵極G。在N型半導(dǎo)體的兩端各引出兩個(gè)電極，分別叫源極S和漏極D。3個(gè)電極的作用，可以近似地認(rèn)為分別相當(dāng)于半導(dǎo)體三極管的基極、射極和集電極。兩個(gè)PN結(jié)之間的區(qū)域，稱為導(dǎo)電溝道，當(dāng)在漏極和源極間加上電壓，這個(gè)區(qū)域就是載流子流過的渠道，也就是電流的通