清華模電課件第一章

章常用半導(dǎo)體器件清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!1.1半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)1.1.1本征半導(dǎo)體一、半導(dǎo)體導(dǎo)體絕緣體半導(dǎo)體：硅（Si）

鍺（Ge）二、本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)圖1.1.1清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!三、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子載流子：自由電子空穴圖1.1.2清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體一、N型半導(dǎo)體純凈硅晶體中摻入五價元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置。雜質(zhì)原子提供電子，所以稱之為施主原子。自由電子濃度大,為多數(shù)載流子，空穴為少數(shù)載流子，簡稱多子和少子。圖1.1.3清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!1.1.3PN結(jié)一、PN結(jié)的形成圖1.1.5濃度差—擴(kuò)散運(yùn)動復(fù)合—空間電荷區(qū)內(nèi)電場—漂移運(yùn)動多子擴(kuò)散=少子漂移達(dá)到動態(tài)平衡，形成PN結(jié)。

在空間電荷區(qū)內(nèi)自由電子和空穴都很少，所以稱為耗盡層。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!2、外加反向電壓時PN處于截止?fàn)顟B(tài)PN結(jié)處于反向偏置狀態(tài)。外電場使空間電荷區(qū)變寬，加強(qiáng)了內(nèi)電場，阻止擴(kuò)散運(yùn)動的進(jìn)行，加劇漂移運(yùn)動的進(jìn)行，形成反向電流，也稱為漂移電流。因為少子的數(shù)目極少，即使都參與漂移，反向電流也非常小，認(rèn)為PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。圖1.1.7清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!

u＞0,正向特性；

u＜0,反向特性；反向電壓大時反向擊穿。高摻雜情況，耗盡層很

窄，不大的反向電壓可產(chǎn)生

很大的電場，直接破壞共價鍵，產(chǎn)生電子-空穴對，稱為齊納擊穿；摻雜濃度較低，反向電壓較大時，電場使少子加快漂移速度，把價電子撞出共價鍵，產(chǎn)生電子-空穴對，又撞出價電子，稱為雪崩擊穿。擊穿時要限制電流,否則造成永久性損壞。四、PN結(jié)的伏安特性圖1.1.10清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!2、擴(kuò)散電容

PN結(jié)處于平衡狀態(tài)時的少子稱為平衡少子。正向偏置時，參加擴(kuò)散的P區(qū)空穴和N區(qū)的自由電子均稱為非平衡少子。外加正向電壓一定時，靠近耗盡層交界面的地方非平衡少子的濃度高，遠(yuǎn)離交界面地方的濃度低。且濃度自高到低逐漸衰減，直到零，形成一定的濃度梯度（濃度差），從而形成擴(kuò)散電流。外加正向電壓增大時，非平衡少子的濃度增大且濃度梯度也增大，從外部看正向（擴(kuò)散）電流增大。當(dāng)外加正向電壓減小時，變化情況相反。擴(kuò)散區(qū)內(nèi)，電荷的積累和釋放過程與電容的充放電過程相同，這種電容效應(yīng)稱為擴(kuò)散電容Cd。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!1.2半導(dǎo)體二極管圖1.2.11.2.1半導(dǎo)體二極管的常見結(jié)構(gòu)圖1.2.2(a)是點接觸型；(b)是面接觸型；(c)是平面型；(d)是二極管的符號。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!二、溫度對二極管特性的影響如圖虛線所示，在溫度升高時，正向特性曲線將左移，在室溫附近，溫度每升高1，正向壓降減小2～2.5mV;溫度每升高10,反向電流約增大一倍。1.2.3二極管的主要參數(shù)1、最大整流電流IF：二極管長期運(yùn)行時允許通過的最大正向平均電流。2、最高反向工作電壓UR：二極管工作時允許外加的最大反向電壓。3、反向電流IR：二極管未擊穿時的反向電流。4、最高工作頻率fM：二極管工作的上限頻率。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!圖（a）表明二極管導(dǎo)通時正向壓降為零，截止時反向電流為零，稱為“理想二極管”。圖（b）表明二極管導(dǎo)通時正向壓降為一個常量Uon，截止時反向電流為零，等效電路為理想二極管串聯(lián)電壓源Uon。圖（c）表明當(dāng)二極管正向電壓大于Uon后其電流i和電壓u成線性關(guān)系，直線斜率為1/rD。二極管截止時反向電流為零。等效電路為理想二極管串聯(lián)電壓源Uon和電阻rD，且rD=△U/△I。二、二極管的微變等效電路在Q點基礎(chǔ)上外加微小的變化量，則可以用以Q點為切點的切線來近似微小變化時的曲線。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!1.2.5穩(wěn)壓二極管一、穩(wěn)壓二極管的伏安特性

圖1.2.10穩(wěn)壓管的伏安特性和等效電路（a）伏安特性（b）等效電路清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!例1.2.2在圖1.2.11所示穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值UZ=6V，最小穩(wěn)定電流IZmin=5mA，最大穩(wěn)定電流IZmax=25mA；負(fù)載電阻R=600Ω。求解限流電阻R的取值范圍。圖1.2.11解：IR=IDz+IL；IDz=(5~25)mA,IL=UZ/RL=6V/600Ω=10mA,所以，IR=（15~35）mA。R上的電壓UR=UI－UZ=4VRmax=UR/IRmin=4V/15mA=227Ω;Rmin=UR/IRmax=4V/35mA=114Ω。故限流電阻R的取值范圍為114~227Ω。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!二、光電二極管圖1.2.13光電二極管（a）外形（b）符號光電二極管是遠(yuǎn)紅外線接收管，是光能與電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換的器件。PN結(jié)型光電二極管利用PN結(jié)的光敏特性，將接收到的光的變化轉(zhuǎn)換成電流的變化。幾種常見外形如圖1.2.13（a）所示。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!有光照時，特性曲線下移，分布在第三、四象限內(nèi)。在反向電壓的一定范圍即第三象限，特性曲線是一組橫軸的平行線，光電流受入射光照度的控制。照度一定時，光電二極管等效為恒流源。照度愈大，光電流愈大。在光電流大于幾十微安時，與照度成線性關(guān)系。此特性廣泛用于遙控、報警及光電傳感器之中。在第四象限時呈光電池特性，入射照度愈大，i愈大，R上獲得的能量也愈大，此時光電二極管作為微型光電池。由于光電流較小，所以將其用于測量及控制等電路中時，需首先進(jìn)行放大和處理。其他二極管還有利用PN結(jié)勢壘電容制成的變?nèi)荻O管，它可用于電子調(diào)諧、頻率的自動控制、調(diào)頻調(diào)幅、調(diào)相和濾波等電路之中。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!圖1.3.1晶體管的幾種常見外形1.3.1晶體管的結(jié)構(gòu)及類型根據(jù)不同的摻雜方式在同一個硅片上制造出三個摻雜區(qū)域，并形成兩個PN結(jié)，就構(gòu)成晶體管。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!圖（b）為NPN型管的結(jié)構(gòu)示意圖，有發(fā)射結(jié)和集電結(jié)。圖（c）為NPN型管和PNP型管的符號。下面主要以NPN型硅管為主講述晶體管的放大作用、特性曲線和主要參數(shù)。1.3.2晶體管的電流放大作用圖1.3.3基本共射放大電路清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!在圖1.3.3中△uI=0時，晶體管內(nèi)部載流子運(yùn)動示意圖如圖1.3.4所示。1、發(fā)射結(jié)加正向電壓，擴(kuò)散運(yùn)動形成發(fā)射極電流IE；2、擴(kuò)散到基區(qū)的自由電子與空穴的復(fù)合運(yùn)動形成基極電流IB；3、集電結(jié)加反向電壓，漂移運(yùn)動形成集電極電流IC。二、晶體管的電流分配關(guān)系IEN:發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散所形成的電子電流；IEP:基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散所形成的空穴電流；IBN:基區(qū)內(nèi)復(fù)合運(yùn)動所形成的電流；ICN:基區(qū)內(nèi)非平衡少子（發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)但未被

復(fù)合的自由電子）漂移到集電區(qū)所形成的電流；清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!整理可得上式中ICEO稱為穿透電流，物理意義為當(dāng)基極開路（IB=0）時,在VCC作用下c和e之間形成的電流。ICBO是e開路時集電結(jié)的反向飽和電流。一般情況，IB≥ICBO，，所以清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!當(dāng)以發(fā)射極電流作為輸入電流，以集電極電流作為輸出電流時，ICN與IE之比稱為共基直流電流放大系數(shù)

根據(jù)IC=ICN+ICBO

可得由IE=IC+IB

可得或清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!圖1.3.5UCE=0,集--射間短路,發(fā)射結(jié)和集電結(jié)并聯(lián),輸入特性與PN結(jié)特性相類似,呈指數(shù)關(guān)系.UCE增大,曲線右移,這是因為由發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的非平衡少子有一部分越過基區(qū)和集電結(jié)形成iC,而另一部分在基區(qū)參與復(fù)合運(yùn)動的非平衡少子將隨UCE的增大而減小.因此,要獲得同樣的iB就必須加大uBE,使發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入更多的電子.清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!圖1.3.6三個工作區(qū)域：1、截止區(qū)ICEO在幾十甚至1微安以下，所以可近似認(rèn)為iC0清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!在模擬電路中，絕大多數(shù)情況下應(yīng)保證晶體管工作在放大狀態(tài)。狀態(tài)UBEicUCE極電位(NPN)截止<UonICEOVCCUE>UBUC>UB放大>=UonβiB>=UBEUC>UB>UE飽和>=Uon<βiB<UBE(≈0)UB>UCUB>UE清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!3、極間反向電流ICBO、ICEO硅管的極間反向電流比鍺管的小2~3個數(shù)量級，且其溫度穩(wěn)定性也比鍺管的好。二、交流參數(shù)1、共射交流電流放大系數(shù)β清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!圖1.3.72、最大集電極電流ICM3、極間反向擊穿電壓

UCBO>UCEX>

UCES>

UCER>

UCEO清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!三、溫度對輸出特性的影響圖1.3.9溫度升高時，晶體管的β值，ICEO值都增大，且輸入特性左移，所以導(dǎo)致集電極電流增大。如圖中虛線所示。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!1.4場效應(yīng)管1.4.1結(jié)型場效應(yīng)管

一、結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理圖1.4.1一塊N型半導(dǎo)體上制作兩個高摻雜的P區(qū)且連接在一起，形成柵極g，N型半導(dǎo)體兩端引出兩個電極，漏極d和源極s。P區(qū)與N區(qū)交界面形成耗盡層,漏極與源極間的非耗盡層區(qū)域稱為導(dǎo)電溝道。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!2、當(dāng)uGS為UGS(off)~0中某一固定的負(fù)電壓值時，uDS對漏極電流iD的影響

圖1.4.4清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!這時uGD=uGS-uDS<UGS(off),即uDS>uGS-UGS(off)時，當(dāng)uDS為一常量UDS時，對于確定的uGS就有確定對應(yīng)的iD。此時通過改變uGS的大小來控制iD的大小。漏極電流受柵—源電壓的控制，故稱場效應(yīng)管為電壓控制元件。

用低頻跨導(dǎo)gm來描述柵—源電壓ugs對漏極電流iD的控制作用gm=3、當(dāng)uGD<UGS(off)時，uGS對iD的控制作用清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!2、轉(zhuǎn)移特性圖1.4.6(UGS(off)<uGS<0)清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!

結(jié)構(gòu)特點：在一塊低摻雜的P型硅片襯底上擴(kuò)散兩個高摻雜的N+區(qū),并引出兩個電極，分別為s和d。制作SiO2絕緣層再引出一個金屬鋁電極，為g。通常襯底和源極連接在一起使用。g和襯底各相當(dāng)一個極板，中間是絕緣層，形成電容。當(dāng)g-s電壓變化時，將改變襯底靠近絕緣層處的感應(yīng)電荷的多少，從而控制漏極電流的大小。

1、工作原理當(dāng)g-s之間不加電壓時，d-s間是兩個背向的PN結(jié)，不存在導(dǎo)電溝道，所以沒有漏極電流。當(dāng)uDS=0且uGS>0時，由于有SiO2，所以柵極電流為零。但此時柵極金屬層將聚集正電荷，它們排斥P型襯底靠近SiO2一側(cè)的空穴，使之剩下不能移動的負(fù)離子區(qū)，形成耗盡層，如圖1.4.8(a)所示。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!圖１.4.9uGS大于開啟電壓后uDS對iD的影響(a)uDS<uGS-UGS(th)，uDS較小，它的增加使iD線性增大，溝道沿源-漏方向逐漸變窄；(b)uDS=uGS-uGS(th)，即uGD=UGS(th)，溝道在漏極一側(cè)出現(xiàn)夾斷點，稱為預(yù)夾斷；(c)uDS再增大，夾斷區(qū)延長，uDS的增大部分幾乎全部克服夾斷區(qū)對漏極電流的阻力，管子進(jìn)入恒流區(qū)。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!二、N溝道耗盡型MOS管圖1.4.11在制造MOS管時，在SiO2絕緣層中摻入大量正離子，則在uGS=0時，在正離子作用下，P型襯底表層就存在反型層,即漏-源間有導(dǎo)電溝道，這時只要在漏-源之間加正向電壓，就會有漏極電流，如圖1.4.11(a)所示。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!圖1.4.12N溝道增強(qiáng)型VMOS管結(jié)構(gòu)示意圖清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!1.4.3場效應(yīng)管的主要參數(shù)一、直流參數(shù)1、開啟電壓UGS(th):uDS為一常量時，使

iD大于零（5μA)所需的最小|uGS|值。2、夾斷電壓UGS(off):是結(jié)型和耗盡型MOS場效應(yīng)管iD為規(guī)定的微小電流（5μA）時的uGS值。3、飽和漏極電流IDSS:耗盡型管在uGS=0的情況下產(chǎn)生預(yù)夾斷時的漏極電流。4、直流輸入電阻RGS(DC)：柵-源電壓和柵極電流之比。結(jié)型管的大于107Ω，而MOS管的大于109Ω。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!對于MOS管，柵-襯之間的電容量很小，若感應(yīng)少量的電荷便會產(chǎn)生很高的電壓造成很薄的絕緣層擊穿。在存放和在工作電路中，要為柵-源之間提供直流通路，避免柵極懸空，在焊接時要使電烙鐵良好接地。1.4.4場效應(yīng)管與晶體管的比較控制導(dǎo)電噪聲使用種類用途晶體管電流多子少子大固定少放大、開關(guān)場效應(yīng)管電壓多子小柵-源互換多放大、開關(guān)、IC清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!二、工作原理和特性曲線特性曲線：發(fā)射極電流IE與e-b1間電壓UEB1的關(guān)系曲線。圖1.5.2分壓比η為0.5～0.9清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!三、應(yīng)用舉例圖1.5.3VBB合閘通電時，電容C充電,其上電壓上升，達(dá)峰值電壓UP時進(jìn)入負(fù)阻區(qū)，輸入端等效電阻急劇減小，電容迅速放電，達(dá)谷點電壓UV后，管子截止,電容再次充電，如此循環(huán)往復(fù)形成振蕩。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!圖1.5.5二、工作原理

A-C間加正向電壓而控制極G不加電壓時，J2結(jié)不通，呈阻斷狀態(tài)。但在控制極G也加正向電壓時，T2導(dǎo)通并發(fā)生正反饋，幾微秒時間兩管全導(dǎo)通，靠正反饋維持導(dǎo)通，控制極G失去作用。此時A-C間電壓0.6~1.2V，陽極電流IA可達(dá)幾十~幾千安。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!四、晶閘管的主要參數(shù)1、額定正向平均電流IF:連續(xù)通過的工頻正弦波電流平均值。2、維持電流IH:控制極開路，維持導(dǎo)通的最小陽極電流。3、觸發(fā)電壓UG和觸發(fā)電流IG:u=6v時使晶閘管導(dǎo)通所需最小的控制極電壓和電流，一般為1~5V

和幾十至幾百mA。4、正向重復(fù)峰值電壓UDRM:控制極開路，允許重復(fù)作用在晶閘管上的最大正向電壓。(UBO?0.8)5、反向重復(fù)峰值電壓URRM:控制極開路，允許重復(fù)作用在晶閘管上的最大反向電壓。(UBO?0.8)清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!1.6集成電路中的元件1.6.1集成電路制造工藝簡介圖1.6.2集成電路剖面圖及外形清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!圖1.6.4在隔離島上制作PNP型管清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!圖1.6.6多發(fā)射極管圖1.6.7多集電極管二、其它類型晶體管清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!1.6.4集成電路中元件的特點一、具有良好的對稱性。二、電阻和電容的數(shù)值有一定的限制。電阻幾十歐-幾百歐，電容一般小于100pF。三、縱向晶體管的β值大，橫向晶體管的β值小，PN結(jié)耐壓高。四、用有源元件取代無源元件。盡量多采用縱向NPN型管,少用電阻和電容。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!四、本征半導(dǎo)體中載流子的濃度本征激發(fā)、復(fù)合、動態(tài)平衡ni、pi:自由電子與空穴濃度（）；T：熱力學(xué)溫度；k：玻爾茲曼常數(shù)（）；EGO:熱力學(xué)零度時破壞共價鍵所需的能量；K1：與半導(dǎo)體材料載流子有效質(zhì)量、有效能級密度有關(guān)的常量。T=300K時，硅、

鍺本征載流子濃度分別為清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!二、P型半導(dǎo)體純凈硅晶體中摻入三價元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置。雜質(zhì)原子提供空穴，所以稱之為受主原子?？昭槎鄶?shù)載流子，自由電子為少數(shù)載流子，簡稱多子和少子。圖1.1.4清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!二、PN結(jié)的單向?qū)щ娦?、外加正向電壓時PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)圖1.1.6PN結(jié)處于正向偏置。外電場將多數(shù)載流子推向空間電荷區(qū)，使其變窄，削弱了內(nèi)電場，破壞了原來的平衡，擴(kuò)散加劇，漂移減弱。電源作用下，擴(kuò)散運(yùn)動源源不斷地進(jìn)行，從而形成正向電流，PN結(jié)導(dǎo)通。正向?qū)妷褐挥辛泓c幾伏，所以串聯(lián)電阻以限制電流。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!三、PN結(jié)的電流方程IS:反向飽和電流；q：電子的電量；k：玻爾茲曼常數(shù)；T：熱力學(xué)溫度。;將式中的kT/q用UT取代，則得清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁!五、PN結(jié)的電容效應(yīng)1、勢壘電容耗盡層的寬窄隨外加電壓的變化而變化，這相當(dāng)于電容的充、放電，其所等效的電容稱為勢壘電容Cb。如圖1.1.11所示。圖1.1.11清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁!圖1.1.12PN結(jié)的結(jié)電容Cj是勢壘電容Cb和擴(kuò)散電容Cd之和，即

Cj=Cb+Cd清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁!1.2.2二極管的伏安特性一、二極管和PN結(jié)伏安特性的區(qū)別因存在體電阻和引線電阻，電流相同時二極管端電壓比PN結(jié)壓降大。二極管開始導(dǎo)通的臨界電壓稱為開啟電壓（Uon）。導(dǎo)通后的電壓則為工作電壓。圖1.2.3材料開啟電壓導(dǎo)通電壓反相飽和電流硅si0.5V0.6--0.8V<0.1uA鍺Ge0.1V0.1--0.3V幾十uA清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁!1.2.4二極管的等效電路在一定條件下用線性元件構(gòu)成的電路來近似模擬非線性器件二極管的特性，稱為等效電路或等效模型。一、伏安特性折線化等效電路（a）理想二極管（b）正向?qū)ǘ穗妷簽槌Ａ浚╟）正向?qū)ǘ穗妷号c電流成線性關(guān)系

圖1.2.4

折線化等效電路清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁!圖1.2.7二極管的微變等效電路（a）動態(tài)電阻的物理意義（b）動態(tài)電阻動態(tài)電阻rd=△uD/△iD，rd也可由電流方程求出：清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁!二、穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)1、穩(wěn)定電壓UZ:在規(guī)定電流下穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓。2、穩(wěn)定電流IZ(Izmin)：穩(wěn)壓管保證穩(wěn)壓效果的最小電流。3、額定功耗PZM：穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ和最大穩(wěn)定電流IZM(Izmax)的乘積?？梢酝ㄟ^PZM求出IZM的值。4、動態(tài)電阻rZ：穩(wěn)壓管在穩(wěn)壓區(qū)內(nèi)，端電壓變化量△UZ與其電流變化量△IZ

之比，即△UZ/△IZ

。

rZ愈小則穩(wěn)壓特性愈好。

rZ為幾~幾十歐。5、溫度系數(shù)α：溫度每變化1oC穩(wěn)壓值的變化量。

使用時，穩(wěn)壓管電路中要串聯(lián)一個限流電阻R。

清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁!1.2.6其它類型二極管一、發(fā)光二極管圖1.2.12發(fā)光二極管（a）外形（b）符號包括可見光、不可見光、激光等不同類型。可見光的發(fā)光二極管，開啟電壓較大，紅色的在1.6~1.8V之間，綠色的約為2V。發(fā)光二極管驅(qū)動電壓低、功耗小、壽命長、可靠性高，廣泛用于顯示電路之中。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第55頁!圖1.2.14（a）為光電二極管的伏安特性。在無光照時，與普通二極管一樣，具有單向?qū)щ娦浴７聪螂娏鞣Q為暗電流，通常小于0.2μA。圖1.2.14光電二極管的伏安特性（a）伏安特性（b）工作在象限的等效電路（c）工作在第三象限的等效電路（d）工作在第四象限的等效電路清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第56頁!利用高摻雜材料形成PN結(jié)的隧道效應(yīng)制成的隧道二極管，可用于振蕩、過載保護(hù)、脈沖數(shù)字電路之中。利用金屬與半導(dǎo)體之間的接觸勢壘而制成的肖特基二極管，正向?qū)妷盒?，結(jié)電容小，常用于微波混頻、檢測、集成化數(shù)字電路等場合。1.3雙極型晶體管雙極型晶體管(BJT)又稱晶體三極管、半導(dǎo)體三極管等，簡稱晶體管。圖1.3.1所示為幾種常見外形。圖（a）、（b）為小功率管，圖（c）為中功率管，圖（d）為大功率管。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第57頁!平面型NPN型硅晶體管的結(jié)構(gòu)：上層發(fā)射區(qū)（e），摻雜濃度很高；中層為基區(qū)（b），它很薄且雜質(zhì)濃度很低；下層是集電區(qū)（c），集電結(jié)面積很大。引出三個電極：發(fā)射極e、基極b和集極c。圖1.3.2晶體管的結(jié)構(gòu)和符號（a）結(jié)構(gòu)（b）示意（c）符號清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第58頁!在圖1.3.3中，△uI為輸入電壓信號，它接入基—射回路（輸入回路）；放大后的信號在集—射回路（輸出回路）。發(fā)射極是兩個回路的公共端，故稱其為共射放大電路。為保證發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置以使晶體管工作在放大狀態(tài)。所以要加VBB和VCC。

一、晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動

圖1..4清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第59頁!ICBO:平衡少子在集電區(qū)與基區(qū)之間漂移運(yùn)動所形成的電流。IE=IEN+IEP=ICN+IBN+IEPIC=ICN+ICBOIB=IBN+IEP－ICBO=I’B－ICBO從外部看IE=IC+IB三、晶體管的共射電流放大系數(shù)共射直流電流放大系數(shù)清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第60頁!在圖1.3.3中，當(dāng)有輸入電壓△uI作用時，在IB和IC基礎(chǔ)上將迭加動態(tài)電流△iB和△iC，△iC和△iB之比為共射交流電流放大系數(shù)β若在△uI作用下β基本不變，則集電極電流

因而清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第61頁!共基交流電流放大系數(shù)的定義為1.3.3晶體管的共射特性曲線

輸入特性曲線和輸出特性曲線用于晶體管的性能、參數(shù)和晶體管電路的估算一、輸入特性曲線清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第62頁!實際上,對于確定的UBE,當(dāng)UCE增大到一定值(如1V)以后,集電結(jié)的電場已足夠強(qiáng),可以將發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的絕大部分非平衡少子都收集到集電區(qū),因而再增大UCE,iC也不可能明顯增大,即iB已基本不變.因此,當(dāng)UCE超過一定數(shù)值后,輸入特性曲線不再右移，曲線基本重合。對于小功率晶體管，可近似地用UCE>1V的來代替UCE>1V的所有曲線。二、輸出特性曲線清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第63頁!2、放大區(qū)

uBE>Uon,且uCEuBE即發(fā)射結(jié)處于正向偏置，集電結(jié)處于反向偏置。iC僅與IB有關(guān)，而與uCE無關(guān)。3、飽和區(qū)uBE>Uon,且

uCE<uBE即發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于正向偏置。uCE=uBE,即uCB=0iC不隨IB變化而變化。當(dāng)uBE=uCE時，是臨界飽和（臨界放大）狀態(tài)飽和區(qū)的重要標(biāo)志是uCE約等于零.清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第64頁!

1.3.4晶體管的主要參數(shù)一、直流參數(shù)

1、共射直流電流放大系數(shù)2、共基電流放大系數(shù)清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第65頁!2、共基交流電流放大系數(shù)α近似分析可以認(rèn)為3、特征頻率fT

使β的數(shù)值下降到1的信號頻率稱為特征頻率fT。三、極限參數(shù)1、最大集電極耗散功率PCM清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第66頁!1.3.5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10oC，ICBO增加約一倍。二、溫度對輸入特性的影響圖1.３.８溫度每升高１oC,|UBE|大約下降２～２.５mV。具有負(fù)溫度系數(shù)。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第67頁!1.3.6光電三極管圖1.3.10圖1.3.11基極電流IB——入射光照度EE為1000時，光電流從1mA到幾mA不等清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第68頁!圖1.4.2圖1.4.31、當(dāng)uDS=0時，uGS對導(dǎo)電溝道的控制作用uGS=0,耗盡層窄，導(dǎo)電溝道很寬；

|uGS|增大時，耗盡層加寬，溝道變窄，大到一定值時，耗盡層閉合，溝道消失，此時的電壓稱為夾斷電壓UGS(off)。分別如圖1.4.3中的（a）、（b）、（c）所示。正常工作時，uGS<0。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第69頁!當(dāng)uDS=0時，不會產(chǎn)生多子的定向移動，所以漏極電流iD=0。

若uDS>0,則有電流iD,如圖1.4.4（a）所示。因為柵—漏電壓uGD=uGS-uDS，所以當(dāng)uDS從零逐漸增大時，uGD逐漸減小,靠近漏極一邊的溝道變窄，到UGD=UGS(off)時稱為預(yù)夾斷。如圖（b）所示。在預(yù)夾斷前，iD隨uDS的增大而增大，D-S間呈電阻特性。預(yù)夾斷后，若uDS繼續(xù)增加，則uGD夾斷區(qū)加長，如圖（c）所示。夾斷區(qū)加長將使iD減小，但uDS增大使電場增強(qiáng)，從而又使iD增大，所以導(dǎo)致iD基本不變，呈恒流特性。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第70頁!二、結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線1、輸出特性曲線圖1.4.5a.可變電阻區(qū)（非飽和區(qū)）b.恒流區(qū)（飽和區(qū)）c.夾斷區(qū)清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第71頁!1.4.2絕緣柵型場效應(yīng)管(IGFET)柵和源、漏極之間均用SiO2絕緣層隔離。柵極是金屬鋁，故稱金屬、氧化物、半導(dǎo)體（MOS)管。柵-源間電阻可達(dá)1010Ω。有N溝道增強(qiáng)型；N溝道耗盡型；P溝道增強(qiáng)型；P溝道耗盡型四種類型。一、N溝道增強(qiáng)型MOS管圖1.4.7清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第72頁!圖1.4.8當(dāng)uGS增大時，耗盡層加寬，同時將襯底的自由電子吸引到耗盡層與絕緣層之間，形成一個N型薄層，稱為反型層，如圖１.4.8(b）所示。這個反型層就構(gòu)成了漏－源之間的導(dǎo)電溝道。使溝道剛剛形成的柵源電壓稱為開啟電壓UGS(th)。uGS越大，反型層越厚，導(dǎo)電溝道電阻越小。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第73頁!2、特性曲線與電流方程圖1.4.10N溝道增強(qiáng)型MOS管的特性曲線（a）轉(zhuǎn)移特性（b）輸出特性；IDO為uGS=2UGS(th)時的iD。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第74頁!當(dāng)uGS為正時，反型層變寬，溝道電阻變小，iD變大；而當(dāng)uGS為負(fù)時，反型層變窄，溝道電阻變大，iD變小。當(dāng)uGS減小到某一負(fù)值時，反型層消失，漏-源間的導(dǎo)電溝道隨之消失，iD=0。此時的uGS稱為夾斷電壓UGS(off)。三、P溝道MOS管P溝道增強(qiáng)型MOS管的開啟電壓UGS(th)<0；P溝道耗盡型MOS管的夾斷電壓UGS(off)>0。四、VMOS管從結(jié)構(gòu)上解決散熱問題。V型槽，漏極散熱面積大，便于安裝散熱器。其耗散功率最大可達(dá)千瓦以上。其結(jié)構(gòu)如圖1.4.12所示。清華模電課件章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第75頁!圖1.4.13場效應(yīng)管的符號及特性清