第一章-常用半導(dǎo)體課件

1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)☆半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。☆常用的半導(dǎo)體材料：（1）元素半導(dǎo)體：硅14(Si)、鍺32(Ge)；（2）化合物半導(dǎo)體：砷化鎵(GaAs)。1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)☆半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間1價(jià)電子常用的半導(dǎo)體有單原子，也有化合物的，我們常見(jiàn)的半導(dǎo)體材料為單原子中的硅(Si)和鍺(Ge)。價(jià)電子常用的半導(dǎo)體有單原子，也有化合物的，我們常見(jiàn)的半導(dǎo)體材2一、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性熱敏性：半導(dǎo)體受熱時(shí)，其導(dǎo)電能力增強(qiáng)。利用這種特性，有些對(duì)溫度反應(yīng)特別靈敏的半導(dǎo)體可做成熱電傳感器光敏性：半導(dǎo)體光照時(shí)，其導(dǎo)電能力增強(qiáng)。利用這種特性，有些對(duì)光特別敏感的半導(dǎo)體可做成各種光敏元件。摻雜特性：在純凈的半導(dǎo)體材料中，摻雜微量雜質(zhì)，其導(dǎo)電能力大大增強(qiáng)。（可增加幾十萬(wàn)至幾百萬(wàn)倍）一、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性熱敏性：半導(dǎo)體受熱時(shí)，其導(dǎo)電能力增強(qiáng)3二、半導(dǎo)體的分類半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體(空穴型）雜質(zhì)半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體（電子型）本征半導(dǎo)體二、半導(dǎo)體的分類半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體(空穴型）雜質(zhì)半導(dǎo)體N型半4價(jià)電子本征半導(dǎo)體：

對(duì)半導(dǎo)體提純，使之成為單晶體結(jié)構(gòu)，這種純凈的晶體叫本征半導(dǎo)體。三、半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電方式共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)—每個(gè)價(jià)電子為兩個(gè)相鄰原子核所共有。價(jià)電子本征半導(dǎo)體：三、半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電方式共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)—每個(gè)5本征激發(fā)——在室溫下，少數(shù)價(jià)電子因熱激發(fā)而獲得足夠的能量，因而脫離共價(jià)鍵的束縛成為自由電子。同時(shí)在原來(lái)的共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位，稱為“空穴”。自由電子數(shù)=空穴數(shù)自由電子和空穴統(tǒng)稱為載流子●●●●本征激發(fā)——在室溫下，少數(shù)價(jià)電子因熱激發(fā)而獲得足夠的能量，因6如果在本征半導(dǎo)體兩端外加一電場(chǎng)，則：導(dǎo)電方式：電子電流空穴電流SiSiSiSiSiSi

外電場(chǎng)如果在本征半導(dǎo)體兩端外加一電場(chǎng)，則：導(dǎo)電方式：電子電流空穴電7自由電子在電場(chǎng)的作用下定向移動(dòng)形成電子電流共價(jià)健中的價(jià)電子在外電場(chǎng)的力的作用下掙脫共價(jià)鍵的束縛，沿與外電場(chǎng)方向相反方向填補(bǔ)空穴，就好像空穴沿與外電場(chǎng)方向相同的方向作定向運(yùn)動(dòng)，形成電流，這個(gè)電流稱為空穴電流。自由電子在電場(chǎng)的作用下定向移動(dòng)形成電子電流共價(jià)健中的8本征半導(dǎo)體中有兩種載流子，分別為自由電子和空穴。在電場(chǎng)的作用下兩種載流子分別形成電子電流和空穴電流，它們電流方向一致。它們的電流和稱為半導(dǎo)體的電流。結(jié)論：本征半導(dǎo)體中電流的大小取決于自由電子和空穴的數(shù)量，數(shù)量越多，電流越大。而當(dāng)光照和加熱時(shí)，載流子的數(shù)量都會(huì)增加，這也說(shuō)明了光敏性和熱敏性。本征半導(dǎo)體中有兩種載流子，分別為自由電子和空穴。在電9四、雜質(zhì)半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力是很弱的，如果在本征半導(dǎo)體中摻入微量的其它元素就會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。雜質(zhì)——一些微量元素的原子雜質(zhì)半導(dǎo)體——摻入雜質(zhì)的半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體分類——N型半導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體四、雜質(zhì)半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力是很弱的，如果在本征半導(dǎo)體10N型半導(dǎo)體（電子型半導(dǎo)體）在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)雜質(zhì)元素，例如磷，砷，銻，可形成

N型半導(dǎo)體,也稱電子型半導(dǎo)體。SiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiP熱激發(fā)產(chǎn)生的自由電子摻雜磷產(chǎn)生的自由電子雜質(zhì)原子提供電子，故稱為施主原子N型半導(dǎo)體（電子型半導(dǎo)體）在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)雜質(zhì)11摻雜磷產(chǎn)生的自由電子數(shù)>>熱激發(fā)產(chǎn)生的自由電子數(shù)N型半導(dǎo)體中自由電子數(shù)>>空穴數(shù)自由電子為N型半導(dǎo)體的多數(shù)載流子（多子），空穴為N型半導(dǎo)體的少數(shù)載流子（少子）空間電荷多子簡(jiǎn)化圖：摻雜磷產(chǎn)生的自由電子數(shù)>>熱激發(fā)產(chǎn)生的自由電子數(shù)N型半導(dǎo)體中12P型半導(dǎo)體（空穴型半導(dǎo)體）往本征半導(dǎo)體中摻雜三價(jià)雜質(zhì)，如硼，形成的雜質(zhì)半導(dǎo)體。SiSiSiSiSiB熱激發(fā)產(chǎn)生的空穴摻雜硼產(chǎn)生的空位雜質(zhì)原子因能吸收電子，故稱為受主原子P型半導(dǎo)體（空穴型半導(dǎo)體）往本征半導(dǎo)體中摻雜三價(jià)雜質(zhì)13摻雜硼產(chǎn)生的空穴數(shù)>>熱激發(fā)產(chǎn)生的空穴數(shù)P型半導(dǎo)體中空穴數(shù)>>自由電子數(shù)

P型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子，主要由摻雜形成；自由電子是少數(shù)載流子，由熱激發(fā)形成。SiSiSiSiSiB簡(jiǎn)化圖：摻雜硼產(chǎn)生的空穴數(shù)>>熱激發(fā)產(chǎn)生的空穴數(shù)P型半導(dǎo)體中空穴數(shù)>14摻入雜質(zhì)對(duì)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性有很大的影響。一些典型的數(shù)據(jù)如下:

T=300K室溫下,本征硅的電子和空穴濃度:

n=p=1.4×1010/cm3

摻雜后N型半導(dǎo)體中的自由電子濃度:n=5×1016/cm3本征硅的原子濃度:4.92×1022/cm3以上兩個(gè)濃度基本上依次相差106/cm3摻入雜質(zhì)對(duì)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性有很大的影響。一些典型的151、在雜質(zhì)半導(dǎo)體中，多子主要由雜質(zhì)原子提供，少子是本征激發(fā)而產(chǎn)生的。2、半導(dǎo)體的電流基本上是多子的電流。3、少子對(duì)溫度非常敏感；而多子的濃度基本上等于雜質(zhì)原子的濃度，所以受溫度影響不大。小結(jié)：1、在雜質(zhì)半導(dǎo)體中，多子主要由雜質(zhì)原子提供，少子是本征激發(fā)而161.2PN結(jié)一、PN結(jié)的形成內(nèi)電場(chǎng)空間電荷區(qū)PN電子空穴1.2PN結(jié)一、PN結(jié)的形成內(nèi)電場(chǎng)空間電荷區(qū)PN電子空穴17因濃度差多子產(chǎn)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場(chǎng)(NP)阻止多子擴(kuò)散促使少子漂移動(dòng)態(tài)平衡形成PN結(jié)PN因濃度差多子產(chǎn)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場(chǎng)阻止多子擴(kuò)散18二、PN結(jié)的特性——單向?qū)щ娦砸?guī)定：P區(qū)接電源正，N區(qū)接電源負(fù)為PN結(jié)加正向電壓N區(qū)接電源正，P區(qū)接電源負(fù)為PN結(jié)加反向電壓?jiǎn)蜗驅(qū)щ娦訮N結(jié)加正向電壓時(shí)（正偏），導(dǎo)通PN結(jié)加反向電壓時(shí)（反偏），截止PN++++++二、PN結(jié)的特性——單向?qū)щ娦砸?guī)定：P區(qū)接電源正，N區(qū)接電源191、PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況PN結(jié)加正向電壓時(shí)，外加的正向電壓有一部分降落在PN結(jié)區(qū)，方向與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相反，削弱了內(nèi)電場(chǎng)。于是,內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙減弱，擴(kuò)散電流加大。擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流，可忽略漂移電流的影響，PN結(jié)呈現(xiàn)低阻性。其理想模型：開(kāi)關(guān)閉合內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)1、PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況PN結(jié)加正向電壓時(shí)，外加202、PN結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)外加的反向電壓有一部分降落在PN結(jié)區(qū)，方向與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相同，加強(qiáng)了內(nèi)電場(chǎng)。2、PN結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)外加的反向21內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙增強(qiáng)，擴(kuò)散電流大大減小。此時(shí)PN結(jié)區(qū)的少子在內(nèi)電場(chǎng)的作用下形成的漂移電流大于擴(kuò)散電流，可忽略擴(kuò)散電流，由于漂移電流是少子形成的電流，故反向電流非常小，PN結(jié)呈現(xiàn)高阻性。其理想模型：開(kāi)關(guān)斷開(kāi)內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙增強(qiáng)，擴(kuò)散電流大大減小。此時(shí)PN結(jié)22在一定的溫度條件下，由本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無(wú)關(guān)，這個(gè)電流也稱為反向飽和電流。PN結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況在一定的溫度條件下，由本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故少子23PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流,且和溫度有關(guān)。PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流,電流方向由P指向N；由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。結(jié)論：PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流,且和241、N型半導(dǎo)體帶負(fù)電，P型半導(dǎo)體帶正電。這種說(shuō)法是否正確？2、N型半導(dǎo)體的多子是（），P型半導(dǎo)體的多子是（）。3、PN結(jié)中擴(kuò)散電流的方向是從（）區(qū)指向（）區(qū)，漂移電流的方向是（）區(qū)指向（）區(qū)。4、

PN結(jié)外加正向電壓時(shí)（）電流大于（）電流，此時(shí)耗盡層變（）。錯(cuò)誤，均呈中性電子空穴NPNP擴(kuò)散漂移窄思考題1、N型半導(dǎo)體帶負(fù)電，P型半導(dǎo)體帶正電。這種說(shuō)法是否正確？225半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體本征激發(fā)自由電子空穴載流子N型P型自由電子（多子）空穴（少子）自由電子（少子）空穴（多子）摻雜熱激發(fā)復(fù)習(xí)半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體本征激發(fā)自由電子空穴載流子N型P型26PN結(jié)形成多子擴(kuò)散和少子漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡一定寬度的空間電荷區(qū)單向?qū)щ娦哉珜?dǎo)通（多子的定向移動(dòng)形成較大的正向擴(kuò)散電流，電流方向由P指向N）反偏截止（少子的定向移動(dòng)形成很小的反向漂移電流，且和溫度有關(guān)）復(fù)習(xí)PN結(jié)形成多子擴(kuò)散和少子漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡一定寬度的空間電荷區(qū)27空間電荷區(qū)多子擴(kuò)散少子漂移電流大小外加電壓載流子數(shù)目復(fù)習(xí)空間電荷區(qū)多子擴(kuò)散少子漂移電流大小外加電壓載流子數(shù)目復(fù)習(xí)281.3半導(dǎo)體二極管(Diode)◆半導(dǎo)體二極管是由PN結(jié)加上引出線和管殼構(gòu)成的。1.3半導(dǎo)體二極管(Diode)◆半導(dǎo)體二極管是由PN結(jié)加29分類：按材料分硅二極管鍺二極管按結(jié)構(gòu)分點(diǎn)接觸型面接觸型平面型半導(dǎo)體二極管的類型穩(wěn)壓二極管按用途分整流二極管開(kāi)關(guān)二極管檢波二極管分類：按材料分硅二極管鍺二極管按結(jié)構(gòu)分點(diǎn)接觸型面接觸型平面型30一、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)類型二極管按結(jié)構(gòu)分有點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型三大類，它們的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。1、點(diǎn)接觸型二極管PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于高頻小電流電路。一、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)類型二極管按結(jié)構(gòu)分有點(diǎn)接觸型、面接觸型312、面接觸型二極管PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路。3、平面型二極管往往用于集成電路制造工藝中。結(jié)面積大，則用于大功率整流。結(jié)面積小，則用于高頻、脈沖和開(kāi)關(guān)電路中。2、面接觸型二極管PN結(jié)面積大，用于3、平面型二極管往往用于32二極管的符號(hào)二極管的符號(hào)33二、二極管的伏安特性半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線如圖所示。處于第一象限的是正向伏安特性曲線，處于第三象限的是反向伏安特性曲線。U/V二、二極管的伏安特性半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線如圖所34根據(jù)理論推導(dǎo)，二極管的伏安特性曲線可用下式表示式中IS為反向飽和電流，U為二極管兩端的電壓降，UT=kT/q稱為溫度的電壓當(dāng)量，k為玻耳茲曼常數(shù)，q為電子電荷量，T為熱力學(xué)溫度。對(duì)于室溫（相當(dāng)T=300K），則有UT=26mV。根據(jù)理論推導(dǎo)，二極管的伏安特性曲線可用下式表示式中I351、正向特性當(dāng)U＞0即處于正向特性區(qū)域，正向區(qū)又分為兩段：當(dāng)0＜U＜Uth時(shí)，正向電流為零，Uth稱為死區(qū)電壓，管子截止當(dāng)U＞Uth時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)正向電流，并按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。管子導(dǎo)通U/VU1、正向特性當(dāng)U＞0即處于正向特性區(qū)域，正向區(qū)又分為兩段：當(dāng)36硅二極管的死區(qū)電壓約為：Uth=0.5V左右，鍺二極管的死區(qū)電壓約為：Uth=0.1V左右。

U/VU硅二極管的死區(qū)電壓約為：Uth=0.5V左右，U/VU372、反向特性當(dāng)U＜0時(shí)，即處于反向特性區(qū)域。反向區(qū)也分兩個(gè)區(qū)域：①當(dāng)VBR＜V＜0時(shí)，反向電流很小，且基本不隨反向電壓的變化而變化，此時(shí)的反向電流也稱反向飽和電流IS

。②當(dāng)V≤VBR時(shí)，反向電流急劇增加，VBR稱為反向擊穿電壓。這個(gè)特性也稱反向擊穿特性。2、反向特性當(dāng)U＜0時(shí)，即處于反向特性區(qū)域。反向區(qū)也分兩個(gè)區(qū)38從擊穿的機(jī)理上看，硅二極管若|VBR|≥7V時(shí),主要是雪崩擊穿；若|UBR|≤4V時(shí),則主要是齊納擊穿。當(dāng)在4V-7V之間兩種擊穿都有，有可能獲得零溫度系數(shù)點(diǎn)。從擊穿的機(jī)理上看，硅二極管若|VBR|≥7V時(shí),主要39◆齊納擊穿——高摻雜下，耗盡層的寬度很小，較小的反向電壓就可以形成很強(qiáng)的電場(chǎng)，把價(jià)電子從共價(jià)鍵中“拉出來(lái)”，產(chǎn)生電子、空穴對(duì)，引起電流急劇增加?！粞┍罁舸聪螂妷涸黾訒r(shí)，耗盡層中的電場(chǎng)也加強(qiáng)，使少子在漂移過(guò)程中受到更大的加速，可能在與共價(jià)鍵中的價(jià)電子相碰撞時(shí)把價(jià)電子“撞”出共價(jià)鍵，產(chǎn)生電子、空穴對(duì)。新產(chǎn)生的電子、孔穴被電場(chǎng)加速后又可能“撞”出其它的價(jià)電子。引起了電流的急劇增加。◆齊納擊穿——高摻雜下，耗盡層的寬度很小，較小的反向電壓就可40三、半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)主要參數(shù)極限參數(shù)：使器件損壞的參數(shù)特征參數(shù)：使器件的某個(gè)特性消失的參數(shù)三、半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)主要極限參數(shù)：使器件損壞的參數(shù)特征41①最大整流電流IF②最大反向工作電壓URM③最大反向工作電流IRM指管子長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，允許通過(guò)的最大正向平均電流。二極管允許承受的最大反向電壓在室溫下，二極管未擊穿時(shí)的反向電流由于電流通過(guò)PN結(jié)，使得管子發(fā)熱，電流達(dá)到一定程度，管子因過(guò)熱而燒壞。①最大整流電流IF②最大反向工作電壓URM③最大反向工42604020–0.0200.4–25–50iD

/mAuD/V20C90C隨著溫度的升高，正向特性曲線左移，即正向壓降減小；反向特性曲線下移，即反向電流增大。一般在室溫附近，溫度每升高1℃，其正向壓降減小2-2.5mV；溫度每升高10℃，反向電流大約增大1倍左右。四、半導(dǎo)體二極管的溫度特性604020–0.0200.4–25–50iD/mAu43五、半導(dǎo)體二極管的型號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下：五、半導(dǎo)體二極管的型號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如44六、應(yīng)用二極管的單向?qū)щ娦詰?yīng)用很廣，可用于：檢波、整流、限幅、鉗位、開(kāi)關(guān)、元件保護(hù)等。二極管是非線性器件，為了便于分析，常在一定的條件下，用線性元件所構(gòu)成的電路來(lái)近似模擬二極管。該電路稱為二極管的等效電路。六、應(yīng)用二極管的單向?qū)щ娦詰?yīng)用很廣，可用于：檢波、整45◆理想模型

電源電壓遠(yuǎn)比二極管的壓降大時(shí)可以認(rèn)為：正向偏置時(shí)，二極管的管壓降為零伏；反向偏置時(shí)，認(rèn)為它的電阻無(wú)窮大，電流為零?！衾硐肽Ｐ碗娫措妷哼h(yuǎn)比二極管的壓降大時(shí)可以認(rèn)為：正向46符號(hào)及等效模型：S正偏導(dǎo)通，uD=0；反偏截止，iD=0S符號(hào)及等效模型：S正偏導(dǎo)通，uD=0；S47例題二極管基本電路如圖所示，VDD=10V，應(yīng)用理想模型求解電路的VD和ID。解VD=0VID=（VDD-VD）／R=（10-0）V／10KΩ=1mA例題二極管基本電路如圖所示，VDD=10V，應(yīng)用理想模型求解48◆恒壓降模型當(dāng)流過(guò)二極管的電流近似等于或大于1mA時(shí)，可以認(rèn)為二極管導(dǎo)通后，管壓降是恒定的，且不隨電流而變；硅管為0.7伏，鍺管為0.2伏?！艉銐航的Ｐ彤?dāng)流過(guò)二極管的電流近似等于或大于1mA時(shí)49例題硅二極管基本電路如圖所示，VDD=10V，應(yīng)用恒壓降模型求解電路的VD和ID。解VD=0.7VID=（VDD-VD）／R=（10-0.7）V／10KΩ=0.93mA例題硅二極管基本電路如圖所示，VDD=10V，應(yīng)用恒壓降模型50例1：設(shè)二極管的導(dǎo)通電壓為0.6V，求uo解：D導(dǎo)通，uo

=-6.6V例1：設(shè)二極管的導(dǎo)通電壓為0.6V，求uo解：D導(dǎo)通，uo51例2：設(shè)二極管的導(dǎo)通電壓忽略，已知ui如圖所示，畫(huà)出uo的波形。tui84例2：設(shè)二極管的導(dǎo)通電壓忽略，已知ui如圖所示，畫(huà)出uo的波52例3：一限幅電路如圖所示，R=1KΩ，VREF=3V。當(dāng)Ui=6sinωt(V)時(shí)，利用恒壓降模型繪出相應(yīng)的輸出電壓UO的波形。二極管的恒壓降為0.7V。②Ui>3.7V時(shí)D導(dǎo)通，UO=0.7+3=3.7V①Ui<3.7V時(shí)D截止，UO=Ui;例3：一限幅電路如圖所示，R=1KΩ，VREF=3V。當(dāng)Ui53第一章-常用半導(dǎo)體課件54例4：設(shè)二極管的導(dǎo)通電壓忽略，已知ui=10sinwt(V)，E=3V，畫(huà)uo的波形。例4：設(shè)二極管的導(dǎo)通電壓忽略，已知ui=10sinwt(V)55例5：分析如圖所示的硅二極管電路已知Ui=10sinωt(V)時(shí)，利用恒壓降模型繪出相應(yīng)的輸出電壓UO的波形。二極管的恒壓降為0.7V。例5：分析如圖所示的硅二極管電路56例4：電路如下圖，已知u=10sin(t)(V)，E=5V，試畫(huà)出uo的波形uuot

u

uot

例4：電路如下圖，已知u=10sin(t)(V)，E=57例6：VA=3V,VB=0V，求VF(二極管的導(dǎo)通電壓忽略)例6：VA=3V,VB=0V，求VF(二極管的導(dǎo)通電壓忽58例題：二極管開(kāi)關(guān)電路如圖所示，當(dāng)Ui1和Ui2為0V或5V時(shí)，求Ui1和Ui2的值不同組合情況下，輸出電壓Uo的值。設(shè)二極管是理想的。Ui1Ui2(單位V)二極管工作狀態(tài)UO(單位V)D1D200055055截止截止截止截止導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通0555例題：二極管開(kāi)關(guān)電路如圖所示，當(dāng)Ui1和Ui2為0V或5V時(shí)59整流電路：將交流電壓轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)的直流電壓。例：?jiǎn)蜗鄻蚴秸麟娐啡鐖D所示，電源US為正弦波電壓，試?yán)L出負(fù)載RL兩端的電壓波形，設(shè)二極管為理想的。Ui>0V時(shí)D2、D3導(dǎo)通，UO=UiUi≤0V時(shí)D4、D1導(dǎo)通，UO=-Ui整流電路：將交流電壓轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)的直流電壓。例：?jiǎn)蜗鄻蚴秸麟?0第一章-常用半導(dǎo)體課件611.4特殊的二極管——穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管是應(yīng)用在反向擊穿區(qū)的特殊二極管。它的符號(hào)如圖所示穩(wěn)壓管又稱齊納二極管，它是一種特殊工藝制造的半導(dǎo)體二極管。1.4特殊的二極管——穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管是應(yīng)用在反62當(dāng)反向電壓加到某一定值時(shí)UZ，產(chǎn)生反向擊穿，反向電流急劇增加，只要控制反向電流不超過(guò)一定值，管子就不會(huì)損壞。一、穩(wěn)壓二極管的伏安特性當(dāng)反向電壓加到某一定值時(shí)UZ，產(chǎn)生反向擊穿，反向電流63二、穩(wěn)壓管的主要參數(shù)①穩(wěn)定電壓VZ指規(guī)定電流下穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓。穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓低的為3V，高的可達(dá)300V。-UZ?UZU二、穩(wěn)壓管的主要參數(shù)①穩(wěn)定電壓VZ指規(guī)定電流下穩(wěn)壓管的64②穩(wěn)定電流IZ（Izmin~Izmax）指穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)時(shí)的參考電流。電流低于Izmin時(shí)穩(wěn)壓效果變壞，甚至根本不穩(wěn)壓；電流高于Izmax時(shí)，穩(wěn)壓管就損壞了。③最大耗散功率PZM穩(wěn)壓管的最大功率損耗取決于PN結(jié)的面積和散熱等條件。指穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓與最大穩(wěn)定電流的乘積，PZM=UZIzmax

。-UZ?UZU②穩(wěn)定電流IZ（Izmin~Izmax）指穩(wěn)壓管工作65

④溫度系數(shù)α指溫度每變化1℃時(shí)穩(wěn)壓值的變化量。穩(wěn)定電壓介于4V至7V的穩(wěn)壓管可以獲得接近零的溫度系數(shù)。這樣的穩(wěn)壓二極管可以作為標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)壓管使用。⑤動(dòng)態(tài)電阻rz指穩(wěn)壓管在穩(wěn)壓范圍內(nèi)兩端的電壓變化與電流變化之比。曲線越陡，動(dòng)態(tài)電阻愈小，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓性能愈好。-UZ?UZU④溫度系數(shù)α指溫度每變化1℃時(shí)穩(wěn)壓值的變化量。穩(wěn)定66穩(wěn)壓二極管在工作時(shí)應(yīng)反接，并串入一只電阻。電阻的作用一是起限流作用，以保護(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(guò)該電阻上電壓降的變化，取出誤差信號(hào)以調(diào)節(jié)穩(wěn)壓管的工作電流，從而起到穩(wěn)壓作用。三、應(yīng)用穩(wěn)壓二極管在工作時(shí)應(yīng)反接，并串入一只電阻。三、應(yīng)用67例1：電路如圖，求流過(guò)穩(wěn)壓管的電流IZ，R是否合適？解：故，R是合適的。例1：電路如圖，求流過(guò)穩(wěn)壓管的電流IZ，R是否合適？解：故，68例2：電路如圖，IZmax=50mA，R=0.15KΩ,UI=24V,IZmin=5mA,UZ=12V，問(wèn)當(dāng)RL=0.2KΩ時(shí)，電路能否穩(wěn)定，為什么？當(dāng)RL=0.8KΩ時(shí)，電路能否穩(wěn)定，為什么？解：例2：電路如圖，IZmax=50mA，R=0.15KΩ69例3：電路如圖，UI=12V，UZ=6V，R=0.15KΩ，IZmin=5mA，IZMAX=30mA,問(wèn)保證電路正常工作時(shí)RL的取值范圍解：例3：電路如圖，UI=12V，UZ=6V，R=0.1570例4：已知u=10sin(t)V,UZ=6V,IZmin=10mA，Izmax=30mA,畫(huà)出uo的波形(導(dǎo)通電壓為0.7V)。例4：已知u=10sin(t)V,UZ=6V,71例5：已知u=10sin(t)V，UZ=+6V，IZ=10mA，Izmax=20mA，導(dǎo)通電壓為0.7V，畫(huà)出uo的波形。例5：已知u=10sin(t)V，UZ=+6V，IZ=172穩(wěn)壓二極管：工作條件（三個(gè)）；工作區(qū)域（三個(gè)）；主要參數(shù)（五個(gè)）；應(yīng)用（一種）；雙極型三極管：NPN和PNP（三區(qū)、三極、兩結(jié)）；符號(hào)；特性（內(nèi)、外因）；電流分配關(guān)系穩(wěn)壓二極管：工作條件（三個(gè)）；雙極型三極管：731.5半導(dǎo)體三極管（BJT）也稱為晶體三極管、雙極性三極管或晶體管。它是通過(guò)一定的工藝，將兩個(gè)PN結(jié)結(jié)合在一起的器件。由于PN結(jié)之間的相互影響，使三極管表現(xiàn)出不同于單個(gè)PN結(jié)的特性而具有電流放大作用，從而使PN結(jié)的應(yīng)用發(fā)生了質(zhì)的飛躍。1.5半導(dǎo)體三極管（BJT）也稱為晶體三極管、雙極性三極74實(shí)物圖實(shí)物圖75按功率的大?。捍蠊β使芎托」β使?

按頻率：高頻管和低頻管；

按材料：硅管和鍺管；

按結(jié)構(gòu)：NPN和PNP；一、半導(dǎo)體三極管的類型、結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)按功率的大小：大功率管和小功率管;一、半導(dǎo)體三極管的類型76雙極型半導(dǎo)體三極管有兩種類型:NPN型和PNP型。其結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示：e-b間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)(Je)c-b間的PN結(jié)稱為集電結(jié)(Jc)中間部分稱為基區(qū)，連上電極稱為基極，用B或b表示（Base）；一側(cè)稱為發(fā)射區(qū)，電極稱為發(fā)射極，用E或e表示（Emitter）；另一側(cè)稱為集電區(qū)和集電極，用C或c表示（Collector）。雙極型半導(dǎo)體三極管有兩種類型:NPN型和PNP型77結(jié)構(gòu)剖面圖結(jié)構(gòu)示意圖大面積高濃度薄NPN符號(hào)結(jié)構(gòu)剖面圖結(jié)構(gòu)示意圖大面積高濃度薄NPN符號(hào)78結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)剖面圖PNP符號(hào)結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)剖面圖PNP符號(hào)79從外表上看兩個(gè)N區(qū),(或兩個(gè)P區(qū))是對(duì)稱的，實(shí)際上基區(qū)很薄，其厚度一般在幾個(gè)微米至幾十個(gè)微米，摻雜濃度很低；集電結(jié)面積大，集電區(qū)摻雜濃度低；發(fā)射區(qū)摻雜濃度高從外表上看兩個(gè)N區(qū),(或兩個(gè)P區(qū))是對(duì)稱的，實(shí)際上80二、半導(dǎo)體三極管的電流放大特性半導(dǎo)體三極管工作在放大工作狀態(tài)時(shí)一定要加上適當(dāng)?shù)闹绷髌秒妷海孩侔l(fā)射結(jié)正偏，即發(fā)射結(jié)b和e之間加正向電壓VBE；②集電結(jié)反偏，即集電結(jié)c和e之間加正電壓VCE，并且該電壓大于be之間的電壓VBE；二、半導(dǎo)體三極管的電流放大特性半導(dǎo)體三極管工81發(fā)射結(jié)加正偏時(shí)，從發(fā)射區(qū)將有大量的電子向基區(qū)擴(kuò)散，進(jìn)入基區(qū)的電子因基區(qū)的空穴濃度低，被復(fù)合的機(jī)會(huì)較少。又因基區(qū)很薄，在集電結(jié)反偏電壓的作用下，電子在基區(qū)停留的時(shí)間很短，很快就運(yùn)動(dòng)到了集電結(jié)的邊上，進(jìn)入集電結(jié)的結(jié)電場(chǎng)區(qū)域，被集電極所收集，形成集電極電流ICE。

EB

ECNNPECB

ICE

ICBO

IBE發(fā)射結(jié)加正偏時(shí)，從發(fā)射區(qū)將有大量的電子向基區(qū)擴(kuò)散，進(jìn)入基區(qū)的82

EB

ECNNPECB

ICE

ICBO

IBE由發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)的電子有一小部分電子與空穴復(fù)合，形成的電流記作IBE?；鶇^(qū)和集電區(qū)的少子在集電結(jié)的作用下，產(chǎn)生漂移運(yùn)動(dòng)，形成電流ICBO，ICBO是少子行成的，數(shù)值最小。發(fā)射區(qū)是高濃度區(qū)，它的雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)的濃度，所以ICE起著主要作用。EBECNNPECBICEICBOIBE由發(fā)射區(qū)注83

EB

ECNNPECB

ICE

ICBO

IBE

IB

IE

IC(1)(2)(3)(4)(2)+(3):電流分配關(guān)系往外流往里流EBECNNPECBICEICBOIBEIBI84由(1)得:上式代入(2)式：由(3)得:代入上式：由(1)得:上式代入(2)式：由(3)得:代入上式：85電流之間關(guān)系電流之間關(guān)系86半導(dǎo)體三極管是由兩種載流子參與導(dǎo)電的半導(dǎo)體器件，它由兩個(gè)PN結(jié)組合而成，是一種電流控制電流器件。半導(dǎo)體三極管是由兩種載流子參87發(fā)射區(qū)摻雜濃度高，基區(qū)很薄，集電結(jié)面積大是保證三極管能夠?qū)崿F(xiàn)電流放大的內(nèi)因；發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏是保證三極管實(shí)現(xiàn)電流放大的外因；若兩個(gè)PN結(jié)對(duì)接，相當(dāng)于基區(qū)很厚，所以沒(méi)有電流放大作用，基區(qū)從厚變薄，兩個(gè)PN結(jié)演變?yōu)槿龢O管。電流控制電流發(fā)射區(qū)摻雜濃度高，基區(qū)很薄，集電結(jié)面積大是保證三極管88三、半導(dǎo)體三極管的特性曲線1、三種組態(tài)三、半導(dǎo)體三極管的特性曲線1、三種組態(tài)89共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示;共基極接法，基極作為公共電極，用CB表示。共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示；三極管的三種組態(tài)共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示;共基極接法，90輸入特性曲線——iB=f(uBE)

uCE=const

輸出特性曲線——

iC=f(uCE)

iB=const本節(jié)介紹共發(fā)射極接法三極管的特性曲線，即輸入特性曲線——iB=f(uBE)uCE=co912、輸入特性曲線其中uCE=0V的那一條相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向特性曲線。當(dāng)uCE≥1V時(shí)，uCB=uCE-uBE>0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開(kāi)始收集電子，且基區(qū)復(fù)合減少，IC/IB增大，特性曲線將向右稍微移動(dòng)一些。但uCE再增加時(shí)，曲線右移很不明顯。2、輸入特性曲線其中uCE=0V的那一條相當(dāng)于發(fā)射結(jié)923、輸出特性曲線共發(fā)射極接法的輸出特性曲線如圖所示。它是以iB為參變量的一族特性曲線。

3、輸出特性曲線共發(fā)射極接法的輸出特性曲線如圖所示。它是以i93當(dāng)uCE增加到使集電結(jié)反偏電壓較大時(shí)，運(yùn)動(dòng)到集電結(jié)的電子基本上都可以被集電區(qū)收集，此后uCE再增加，電流也沒(méi)有明顯的增加，特性曲線進(jìn)入與uCE軸基本平行的區(qū)域(這與輸入特性曲線隨uCE增大而右移的原因是一致的)。

共發(fā)射極接法輸出特性曲線當(dāng)uCE增加到使集電結(jié)反偏電壓較大時(shí)，運(yùn)動(dòng)到集電結(jié)的94飽和區(qū)飽和線UCES=0.3ViC受uCE顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)uCE的數(shù)值較小，此時(shí)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏飽和區(qū)飽和線UCES=0.3ViC受uCE顯著控制的區(qū)域，該95放大區(qū)放大區(qū)——iC平行于uCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。放大區(qū)放大區(qū)——iC平行于uCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。96發(fā)射結(jié)反偏，且集電結(jié)反偏,iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲線的下方。此時(shí)截止區(qū)實(shí)際上當(dāng)UBE<Uth，集電結(jié)反偏時(shí)可認(rèn)為三極管處于截止?fàn)顟B(tài)發(fā)射結(jié)反偏，且集電結(jié)反偏,iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲97發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，即Vc>Vb>Ve(NPN)Vc<Vb<Ve(PNP)兩個(gè)結(jié)都正偏，即Vb>Ve、Vb>Vc(NPN)Vb<Ve、Vb<Vc(PNP)兩個(gè)結(jié)都反偏，即Vb<VeVb<Vc

(NPN)Vb>VeVb>Vc

(PNP)放大飽和截止總結(jié)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，即兩個(gè)結(jié)都正偏，即兩個(gè)結(jié)都反偏，即放98PNP的特性曲線-uCE<-1V-uCE/VPNP的特性曲線-uCE<-1V-uCE/V99例題1測(cè)得某放大電路中BJT的三個(gè)電極A、B、C的對(duì)地電壓分別為VA=6.7V，VB=6V，VC=9V。問(wèn)：硅還是鍺？管子是NPN還是PNP？A、B、C分別對(duì)應(yīng)哪個(gè)極？管子工作在放大區(qū)分析A對(duì)應(yīng)基極、B對(duì)應(yīng)發(fā)射極VC最大發(fā)射極和基極的電壓降的絕對(duì)值或是0.7V（硅）或是0.2V（鍺）硅管；A和B對(duì)應(yīng)基極和發(fā)射極VA-VB=0.7VC肯定是集電極NPN在放大區(qū)時(shí)Vc>Vb>VePNP在放大區(qū)時(shí)Vc<Vb<VeNPN例題1測(cè)得某放大電路中BJT的三個(gè)電極A、B、C的對(duì)地電壓分100例2：測(cè)量三極管三個(gè)電極對(duì)地電位如圖所示，試判斷三極管的工作狀態(tài)。三極管工作狀態(tài)判斷

放大截止飽和例2：測(cè)量三極管三個(gè)電極對(duì)地電位如圖所示，試判斷三極管的工作101例3：用數(shù)字電壓表測(cè)得VB=4.5V、VE=3.8V、VC=8V，試判斷三極管的工作狀態(tài)。例3：用數(shù)字電壓表測(cè)得VB=4.5V、VE=3.8V、VC=102例題4測(cè)得PNP型、鍺BJT的三個(gè)電極b、e、c的對(duì)地電壓分別為(1)Vb=-6.2V，Ve=-6V，VC=-9V(2)Vb=1V，Ve=1.2V，VC=1.5V(3)Vb=8V，Ve=7.8V，VC=7V問(wèn)：管子工作在輸出特性曲線的什么區(qū)？分析(1)發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏；工作在放大區(qū)。(2)發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)正偏；工作在飽和區(qū)。(3)發(fā)射結(jié)反偏；工作在截止區(qū)。例題4測(cè)得PNP型、鍺BJT的三個(gè)電極b、e、c的對(duì)地電壓分1034、半導(dǎo)體三極管的參數(shù)(1)特征參數(shù)

1>共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)

半導(dǎo)體三極管的參數(shù)分為:

特征參數(shù)極限參數(shù)4、半導(dǎo)體三極管的參數(shù)(1)特征參數(shù)半導(dǎo)體三極管的參數(shù)分為:104

在放大區(qū)基本不變。在共發(fā)射極輸出特性曲線上，通過(guò)垂直于X軸的直線(vCE=const)來(lái)求取IC/IB，如左圖所示。在IC較小時(shí)和IC較大時(shí)，會(huì)有所減小，這一關(guān)系見(jiàn)圖。值與IC的關(guān)系在輸出特性曲線上決定在放大區(qū)基本不變。在共發(fā)射極輸出特性曲線上，通過(guò)垂105=IC/IBvCE=const在放大區(qū)值基本不變，可在共射接法輸出特性曲線上，通過(guò)垂直于X軸的直線求取IC/IB?；蛟趫D上通過(guò)求某一點(diǎn)的斜率得到。具體方法如圖所示。

在輸出特性曲線上求β2>共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)UCE/V=IC/IBvCE=const在放大區(qū)值基本不106<1>集電極基極間反向飽和電流ICBOICBO的下標(biāo)CB代表集電極和基極，O是Open的字頭，代表第三個(gè)電極E開(kāi)路。它相當(dāng)于集電結(jié)的反向飽和電流。3>極間反向電流<1>集電極基極間反向飽和電流ICBO3>極間反向電107<2>集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO基極開(kāi)路時(shí)，集電極和發(fā)射極間的反向飽和電流。該電流從集電區(qū)穿過(guò)基區(qū)流至發(fā)射區(qū)，所以又稱穿透電流。ICEO和ICBO有如下關(guān)系<2>集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO108ICEO在輸出特性曲線上的位置ICEO在輸出特性曲線上的位置109(2)極限參數(shù)

①最大集電極電流ICM如圖所示，當(dāng)集電極電流增加時(shí)，就要下降，當(dāng)值下降到線性放大區(qū)值的2/3時(shí)，所對(duì)應(yīng)的集電極電流稱為集電極最大允許電流ICM。當(dāng)IC＞ICM時(shí)，并不表示三極管會(huì)損壞。

(2)極限參數(shù)

①最大集電極電流ICM如圖所示，當(dāng)集電極電流110②最大集電極耗散功率PCM集電極電流通過(guò)集電結(jié)時(shí)所產(chǎn)生的功耗，PCM=ICUCB≈ICUCE，因發(fā)射結(jié)正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集電結(jié)上。在計(jì)算時(shí)往往用UCE取代UCB。③集電極發(fā)射極最大反向電壓V(BR)CEOV(BR)CEO——基極開(kāi)路時(shí)的集電極和發(fā)射極之間的反向擊穿電壓。

V（BR）EBO：集電極開(kāi)路時(shí)發(fā)射極-基極間的反向擊穿電壓。V（BR）CBO：發(fā)射極開(kāi)路時(shí)集電極-基極間的反向擊穿電壓。②最大集電極耗散功率PCM集電極電流通過(guò)集電結(jié)時(shí)所產(chǎn)生的功耗111由PCM、ICM和U(BR)CEO在輸出特性曲線上可以確定過(guò)損耗區(qū)、過(guò)電流區(qū)和擊穿區(qū)，見(jiàn)圖PCM=IcUCEU(BR)CEO由PCM、ICM和U(BR)CEO在輸出特性曲線上可以確定112放大區(qū)：發(fā)射極正偏，集電結(jié)反偏；線性放大飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏；UCES（飽和管壓降）；近似開(kāi)關(guān)閉合；截止區(qū)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏；近似開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；放大區(qū)：發(fā)射極正偏，集電結(jié)反偏；線性放大飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，1136、半導(dǎo)體三極管的型號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體三極管的命名如下:3DG110B

第二位：A鍺PNP管、B鍺NPN管、C硅PNP管、D硅NPN管

第三位：X低頻小功率管、D低頻大功率管、G高頻小功率管、

A高頻大功率管、K開(kāi)關(guān)管用字母表示材料用字母表示器件的種類用數(shù)字表示同種器件型號(hào)的序號(hào)用字母表示同一型號(hào)中的不同規(guī)格三極管6、半導(dǎo)體三極管的型號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體三極管的命名如下:第二1141.6場(chǎng)效應(yīng)管一、場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)及分類場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)

1）壓控器件：輸入電壓控制輸出電流的半導(dǎo)體器件3）抗輻射能力強(qiáng)：因?yàn)槭菃螛O型器件（由一種載流子參與導(dǎo)電的半導(dǎo)體器件）2）輸入阻抗高4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于集成1.6場(chǎng)效應(yīng)管一、場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)及分類場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)1）1151）結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管JFET

(JunctiontypeFieldEffectTransister)

2）絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)三極管IGFET(InsulatedGateFieldEffectTransister)IGFET也稱金屬氧化物半導(dǎo)體三極管MOSFET

（MetalOxideSemiconductorFET）場(chǎng)效應(yīng)管的分類及符號(hào)絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)三極管分為

增強(qiáng)型

N溝道、P溝道

耗盡型N溝道、P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管JFET又分為N溝道、P溝道1）結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管JFET2）絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)三極管IGFE116符號(hào)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管

P溝道N溝道絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管增強(qiáng)型耗盡型N溝道P溝道D(Drain)為漏極，相當(dāng)cG(Gate)為柵極，相當(dāng)bS(Source)為源極，相當(dāng)e符號(hào)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管P溝道N溝道絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管增強(qiáng)型耗盡型N117PSiO2NNSDAlGB(1)N溝道增強(qiáng)型MOSFET二、絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理①結(jié)構(gòu)PSiO2NNSDAlGB(1)N溝道增強(qiáng)118a．柵源電壓UGS的控制作用當(dāng)uGS=0V時(shí)，IDS=0②工作原理PSiO2NNSDAlGB當(dāng)uGS達(dá)到一定值時(shí)形成導(dǎo)電溝道，稱此時(shí)的電壓為開(kāi)啟電壓，uGS(th)(或UT)反型層，N溝道當(dāng)uGS>0V，耗盡層a．柵源電壓UGS的控制作用當(dāng)uGS=0V時(shí)，ID119在UGS=0V時(shí)ID=0，只有當(dāng)UGS＞UGS(th)后才會(huì)出現(xiàn)漏極電流，隨著UGS的繼續(xù)增加，ID將不斷增加。這種MOS管稱為增強(qiáng)型MOS管。在UGS=0V時(shí)ID=0，只有當(dāng)UGS＞UGS(th)后才會(huì)120gm的量綱為mA/V，所以gm也稱為跨導(dǎo)，定義式如下

gm=ID/UGSUDS=const(單位mS)UGS對(duì)漏極電流的控制關(guān)系ID=f(UGS)UDS=const

這一曲線稱為轉(zhuǎn)移特性曲線UGS/VUDS=10V轉(zhuǎn)移特性曲線的斜率gm的大小反映了柵源電壓對(duì)漏極電流的控制作用。gm的量綱為mA/V，所以gm也稱為跨導(dǎo)，定義式如下UGS對(duì)121b．漏源電壓uDS對(duì)漏極電流ID的控制作用當(dāng)UDS較小時(shí)，溝道分布如圖，此時(shí)VDS

基本均勻降落在溝道中，溝道呈斜線分布。漏源電壓UDS對(duì)溝道的影響b．漏源電壓uDS對(duì)漏極電流ID的控制作用當(dāng)UDS較122當(dāng)VDS增加到使UGD=UGS(th)時(shí)，溝道如圖(b)所示。這相當(dāng)于UDS增加使漏極處溝道縮減到剛剛開(kāi)啟的情況稱為預(yù)夾斷。當(dāng)VDS增加到UGD<UGS(th)時(shí)，溝道如圖(c)所示。此時(shí)預(yù)夾斷區(qū)域加長(zhǎng)，伸向S極。UDS增加的部分基本降落在隨之加長(zhǎng)的夾斷區(qū)，ID基本趨于不變。當(dāng)VDS增加到使UGD=UGS(th)時(shí)，溝道如圖(123當(dāng)UGS＞UGS(th)，且固定為某一值時(shí)，VDS對(duì)ID的影響，即ID=f(UDS)UGS=const這一關(guān)系曲線如下圖所示。這一曲線稱為漏極輸出特性曲線。漏極輸出特性曲線UGS=6VUGS=5VUGS=3VUGS(th)=2VUDS/V當(dāng)UGS＞UGS(th)，且固定為某一值時(shí)，VDS對(duì)124(2)N溝道耗盡型當(dāng)UGS＞0時(shí)，將使ID進(jìn)一步增加。UGS＜0時(shí)，隨著UGS的減小漏極電流逐漸減小，直至ID=0。對(duì)應(yīng)ID=0的UGS稱為夾斷電壓，用符號(hào)UGS(off)表示，有時(shí)也用UP表示。N溝道耗盡型MOSFET的結(jié)構(gòu)和符號(hào)如圖所示，它是SiO2絕緣層中摻入了大量的金屬正離子。所以當(dāng)uGS=0時(shí)，這些正離子已經(jīng)感應(yīng)出反型層，在漏源之間形成了溝道。于是只要有漏源電壓，就有漏極電流存在(2)N溝道耗盡型當(dāng)UGS＞0時(shí)，將使ID進(jìn)一步增加125N溝道耗盡型MOSFET的轉(zhuǎn)移特性曲線UGS/VN溝道耗盡型MOSFET的轉(zhuǎn)移特性曲線UGS/V126N溝道耗盡型MOSFET的輸出特性曲線N溝道耗盡型MOSFET的輸出特性曲線127(3)P溝道MOSFETP溝道MOSFET的工作原理與N溝道MOSFET完全相同，只不過(guò)導(dǎo)電的載流子不同，供電電壓極性不同而已。這如同雙極型三極管有NPN型和PNP型一樣。(3)P溝道MOSFETP溝道MOSFET的工作原理與N溝128三、伏安特性曲線場(chǎng)效應(yīng)三極管的特性曲線類型比較多，根據(jù)導(dǎo)電溝道的不同，以及是增強(qiáng)型還是耗盡型可有四種轉(zhuǎn)移特性曲線和輸出特性曲線，其電壓和電流方向也有所不同。如果按統(tǒng)一規(guī)定正方向，特性曲線就要畫(huà)在不同的象限。為了便于繪制，將P溝道管子的正方向反過(guò)來(lái)設(shè)定。三、伏安特性曲線場(chǎng)效應(yīng)三極管的特性曲線類型比較多，根129各類場(chǎng)效應(yīng)三極管的特性曲線絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管N溝道增強(qiáng)型P溝道增強(qiáng)型UDSUGSUGS-UDS各類場(chǎng)效應(yīng)三極管的特性曲線絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管NPUDSUGSUG130絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管

N溝道耗盡型P

溝道耗盡型UGSUGSUGS-UDS絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管NPUGSUGSUGS-UDS131四、場(chǎng)效應(yīng)三極管的參數(shù)和型號(hào)①開(kāi)啟電壓UGS(th)(或UT)

開(kāi)啟電壓是增強(qiáng)型MOS管的參數(shù)，柵源電壓小于開(kāi)啟電壓的絕對(duì)值,場(chǎng)效應(yīng)管不能導(dǎo)通。②夾斷電壓UGS(off)(或UP)

夾斷電壓是耗盡型FET的參數(shù)，當(dāng)UGS=UGS(off)時(shí),漏極電流為零。

③飽和漏極電流IDSS

耗盡型場(chǎng)效應(yīng)三極管,當(dāng)UGS=0時(shí)所對(duì)應(yīng)的漏極電流(1)場(chǎng)效應(yīng)三極管的參數(shù)四、場(chǎng)效應(yīng)三極管的參數(shù)和型號(hào)①開(kāi)啟電壓UGS(th)(或132④輸入電阻RGS

場(chǎng)效應(yīng)三極管的柵源輸入電阻的典型值，對(duì)于絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)三極管,RGS約是109--1015Ω。⑤低頻跨導(dǎo)gm

低頻跨導(dǎo)反映了柵源電壓對(duì)漏極電流的控制作用，這一點(diǎn)與電子管的控制作用相似。gm可以在轉(zhuǎn)移特性曲線上求取，單位是mS(毫西門子)。

⑥最大漏極電流IDM和最大漏極功耗PDM最大漏極電流IDM是管子正常工作時(shí)的漏極電流上限值。最大漏極功耗可由PDM=UDSIDM決定，與雙極型三極管的PCM相當(dāng)。④輸入電阻RGS⑤低頻跨導(dǎo)gm⑥最大漏極133(2)場(chǎng)效應(yīng)三極管的型號(hào)場(chǎng)效應(yīng)三極管的型號(hào),現(xiàn)行有兩種命名方法。其一是與雙極型三極管相同，第三位字母J代表結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，O代表絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型層是N溝道；C是N型硅P溝道。例如,3DJ6D是結(jié)型N溝道場(chǎng)效應(yīng)三極管，3DO6C是絕緣柵型N溝道場(chǎng)效應(yīng)三極管。第二種命名方法是CS××#，CS代表場(chǎng)效應(yīng)管，××以數(shù)字代表型號(hào)的序號(hào)，#用字母代表同一型號(hào)中的不同規(guī)格。例如CS14A、CS45G等。(2)場(chǎng)效應(yīng)三極管的型號(hào)場(chǎng)效應(yīng)三極管的型號(hào),現(xiàn)行134五、雙極型和場(chǎng)效應(yīng)型三極管的比較雙極型三極管場(chǎng)效應(yīng)三極管結(jié)構(gòu)

NPN型

結(jié)型N溝道P溝道

PNP型

絕緣柵增強(qiáng)型

N溝道P溝道

絕緣柵耗盡型

N溝道P溝道C與E一般不可倒置使用

D與S有的型號(hào)可倒置使用載流子

多子擴(kuò)散少子漂移

多子漂移輸入量

電流輸入

電壓輸入控制

電流控制電流源CCCS(β)

電壓控制電流源VCCS(gm)五、雙極型和場(chǎng)效應(yīng)型三極管的比較雙極型三極管場(chǎng)效應(yīng)三極管結(jié)構(gòu)135

雙極型三極管

場(chǎng)效應(yīng)三極管噪聲

較大

較小溫度特性

受溫度影響較大

較小，可有零溫度系數(shù)點(diǎn)輸入電阻

幾十到幾千歐姆

幾兆歐姆以上靜電影響

不受靜電影響

易受靜電影響集成工藝

不易大規(guī)模集成

適宜大規(guī)模和超大規(guī)模集成雙極型三極管136第一章-常用半導(dǎo)體課件1371.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)☆半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。☆常用的半導(dǎo)體材料：（1）元素半導(dǎo)體：硅14(Si)、鍺32(Ge)；（2）化合物半導(dǎo)體：砷化鎵(GaAs)。1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)☆半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間138價(jià)電子常用的半導(dǎo)體有單原子，也有化合物的，我們常見(jiàn)的半導(dǎo)體材料為單原子中的硅(Si)和鍺(Ge)。價(jià)電子常用的半導(dǎo)體有單原子，也有化合物的，我們常見(jiàn)的半導(dǎo)體材139一、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性熱敏性：半導(dǎo)體受熱時(shí)，其導(dǎo)電能力增強(qiáng)。利用這種特性，有些對(duì)溫度反應(yīng)特別靈敏的半導(dǎo)體可做成熱電傳感器光敏性：半導(dǎo)體光照時(shí)，其導(dǎo)電能力增強(qiáng)。利用這種特性，有些對(duì)光特別敏感的半導(dǎo)體可做成各種光敏元件。摻雜特性：在純凈的半導(dǎo)體材料中，摻雜微量雜質(zhì)，其導(dǎo)電能力大大增強(qiáng)。（可增加幾十萬(wàn)至幾百萬(wàn)倍）一、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性熱敏性：半導(dǎo)體受熱時(shí)，其導(dǎo)電能力增強(qiáng)140二、半導(dǎo)體的分類半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體(空穴型）雜質(zhì)半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體（電子型）本征半導(dǎo)體二、半導(dǎo)體的分類半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體(空穴型）雜質(zhì)半導(dǎo)體N型半141價(jià)電子本征半導(dǎo)體：

對(duì)半導(dǎo)體提純，使之成為單晶體結(jié)構(gòu)，這種純凈的晶體叫本征半導(dǎo)體。三、半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電方式共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)—每個(gè)價(jià)電子為兩個(gè)相鄰原子核所共有。價(jià)電子本征半導(dǎo)體：三、半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電方式共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)—每個(gè)142本征激發(fā)——在室溫下，少數(shù)價(jià)電子因熱激發(fā)而獲得足夠的能量，因而脫離共價(jià)鍵的束縛成為自由電子。同時(shí)在原來(lái)的共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位，稱為“空穴”。自由電子數(shù)=空穴數(shù)自由電子和空穴統(tǒng)稱為載流子●●●●本征激發(fā)——在室溫下，少數(shù)價(jià)電子因熱激發(fā)而獲得足夠的能量，因143如果在本征半導(dǎo)體兩端外加一電場(chǎng)，則：導(dǎo)電方式：電子電流空穴電流SiSiSiSiSiSi

外電場(chǎng)如果在本征半導(dǎo)體兩端外加一電場(chǎng)，則：導(dǎo)電方式：電子電流空穴電144自由電子在電場(chǎng)的作用下定向移動(dòng)形成電子電流共價(jià)健中的價(jià)電子在外電場(chǎng)的力的作用下掙脫共價(jià)鍵的束縛，沿與外電場(chǎng)方向相反方向填補(bǔ)空穴，就好像空穴沿與外電場(chǎng)方向相同的方向作定向運(yùn)動(dòng)，形成電流，這個(gè)電流稱為空穴電流。自由電子在電場(chǎng)的作用下定向移動(dòng)形成電子電流共價(jià)健中的145本征半導(dǎo)體中有兩種載流子，分別為自由電子和空穴。在電場(chǎng)的作用下兩種載流子分別形成電子電流和空穴電流，它們電流方向一致。它們的電流和稱為半導(dǎo)體的電流。結(jié)論：本征半導(dǎo)體中電流的大小取決于自由電子和空穴的數(shù)量，數(shù)量越多，電流越大。而當(dāng)光照和加熱時(shí)，載流子的數(shù)量都會(huì)增加，這也說(shuō)明了光敏性和熱敏性。本征半導(dǎo)體中有兩種載流子，分別為自由電子和空穴。在電146四、雜質(zhì)半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力是很弱的，如果在本征半導(dǎo)體中摻入微量的其它元素就會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。雜質(zhì)——一些微量元素的原子雜質(zhì)半導(dǎo)體——摻入雜質(zhì)的半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體分類——N型半導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體四、雜質(zhì)半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力是很弱的，如果在本征半導(dǎo)體147N型半導(dǎo)體（電子型半導(dǎo)體）在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)雜質(zhì)元素，例如磷，砷，銻，可形成

N型半導(dǎo)體,也稱電子型半導(dǎo)體。SiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiP熱激發(fā)產(chǎn)生的自由電子摻雜磷產(chǎn)生的自由電子雜質(zhì)原子提供電子，故稱為施主原子N型半導(dǎo)體（電子型半導(dǎo)體）在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)雜質(zhì)148摻雜磷產(chǎn)生的自由電子數(shù)>>熱激發(fā)產(chǎn)生的自由電子數(shù)N型半導(dǎo)體中自由電子數(shù)>>空穴數(shù)自由電子為N型半導(dǎo)體的多數(shù)載流子（多子），空穴為N型半導(dǎo)體的少數(shù)載流子（少子）空間電荷多子簡(jiǎn)化圖：摻雜磷產(chǎn)生的自由電子數(shù)>>熱激發(fā)產(chǎn)生的自由電子數(shù)N型半導(dǎo)體中149P型半導(dǎo)體（空穴型半導(dǎo)體）往本征半導(dǎo)體中摻雜三價(jià)雜質(zhì)，如硼，形成的雜質(zhì)半導(dǎo)體。SiSiSiSiSiB熱激發(fā)產(chǎn)生的空穴摻雜硼產(chǎn)生的空位雜質(zhì)原子因能吸收電子，故稱為受主原子P型半導(dǎo)體（空穴型半導(dǎo)體）往本征半導(dǎo)體中摻雜三價(jià)雜質(zhì)150摻雜硼產(chǎn)生的空穴數(shù)>>熱激發(fā)產(chǎn)生的空穴數(shù)P型半導(dǎo)體中空穴數(shù)>>自由電子數(shù)

P型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子，主要由摻雜形成；自由電子是少數(shù)載流子，由熱激發(fā)形成。SiSiSiSiSiB簡(jiǎn)化圖：摻雜硼產(chǎn)生的空穴數(shù)>>熱激發(fā)產(chǎn)生的空穴數(shù)P型半導(dǎo)體中空穴數(shù)>151摻入雜質(zhì)對(duì)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性有很大的影響。一些典型的數(shù)據(jù)如下:

T=300K室溫下,本征硅的電子和空穴濃度:

n=p=1.4×1010/cm3

摻雜后N型半導(dǎo)體中的自由電子濃度:n=5×1016/cm3本征硅的原子濃度:4.92×1022/cm3以上兩個(gè)濃度基本上依次相差106/cm3摻入雜質(zhì)對(duì)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性有很大的影響。一些典型的1521、在雜質(zhì)半導(dǎo)體中，多子主要由雜質(zhì)原子提供，少子是本征激發(fā)而產(chǎn)生的。2、半導(dǎo)體的電流基本上是多子的電流。3、少子對(duì)溫度非常敏感；而多子的濃度基本上等于雜質(zhì)原子的濃度，所以受溫度影響不大。小結(jié)：1、在雜質(zhì)半導(dǎo)體中，多子主要由雜質(zhì)原子提供，少子是本征激發(fā)而1531.2PN結(jié)一、PN結(jié)的形成內(nèi)電場(chǎng)空間電荷區(qū)PN電子空穴1.2PN結(jié)一、PN結(jié)的形成內(nèi)電場(chǎng)空間電荷區(qū)PN電子空穴154因濃度差多子產(chǎn)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場(chǎng)(NP)阻止多子擴(kuò)散促使少子漂移動(dòng)態(tài)平衡形成PN結(jié)PN因濃度差多子產(chǎn)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場(chǎng)阻止多子擴(kuò)散155二、PN結(jié)的特性——單向?qū)щ娦砸?guī)定：P區(qū)接電源正，N區(qū)接電源負(fù)為PN結(jié)加正向電壓N區(qū)接電源正，P區(qū)接電源負(fù)為PN結(jié)加反向電壓?jiǎn)蜗驅(qū)щ娦訮N結(jié)加正向電壓時(shí)（正偏），導(dǎo)通PN結(jié)加反向電壓時(shí)（反偏），截止PN++++++二、PN結(jié)的特性——單向?qū)щ娦砸?guī)定：P區(qū)接電源正，N區(qū)接電源1561、PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況PN結(jié)加正向電壓時(shí)，外加的正向電壓有一部分降落在PN結(jié)區(qū)，方向與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相反，削弱了內(nèi)電場(chǎng)。于是,內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙減弱，擴(kuò)散電流加大。擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流，可忽略漂移電流的影響，PN結(jié)呈現(xiàn)低阻性。其理想模型：開(kāi)關(guān)閉合內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)1、PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況PN結(jié)加正向電壓時(shí)，外加1572、PN結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)外加的反向電壓有一部分降落在PN結(jié)區(qū)，方向與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相同，加強(qiáng)了內(nèi)電場(chǎng)。2、PN結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)外加的反向158內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙增強(qiáng)，擴(kuò)散電流大大減小。此時(shí)PN結(jié)區(qū)的少子在內(nèi)電場(chǎng)的作用下形成的漂移電流大于擴(kuò)散電流，可忽略擴(kuò)散電流，由于漂移電流是少子形成的電流，故反向電流非常小，PN結(jié)呈現(xiàn)高阻性。其理想模型：開(kāi)關(guān)斷開(kāi)內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙增強(qiáng)，擴(kuò)散電流大大減小。此時(shí)PN結(jié)159在一定的溫度條件下，由本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無(wú)關(guān)，這個(gè)電流也稱為反向飽和電流。PN結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況在一定的溫度條件下，由本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故少子160PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流,且和溫度有關(guān)。PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)散電流,電流方向由P指向N；由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。結(jié)論：PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流,且和1611、N型半導(dǎo)體帶負(fù)電，P型半導(dǎo)體帶正電。這種說(shuō)法是否正確？2、N型半導(dǎo)體的多子是（），P型半導(dǎo)體的多子是（）。3、PN結(jié)中擴(kuò)散電流的方向是從（）區(qū)指向（）區(qū)，漂移電流的方向是（）區(qū)指向（）區(qū)。4、

PN結(jié)外加正向電壓時(shí)（）電流大于（）電流，此時(shí)耗盡層變（）。錯(cuò)誤，均呈中性電子空穴NPNP擴(kuò)散漂移窄思考題1、N型半導(dǎo)體帶負(fù)電，P型半導(dǎo)體帶正電。這種說(shuō)法是否正確？2162半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體本征激發(fā)自由電子空穴載流子N型P型自由電子（多子）空穴（少子）自由電子（少子）空穴（多子）摻雜熱激發(fā)復(fù)習(xí)半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體本征激發(fā)自由電子空穴載流子N型P型163PN結(jié)形成多子擴(kuò)散和少子漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡一定寬度的空間電荷區(qū)單向?qū)щ娦哉珜?dǎo)通（多子的定向移動(dòng)形成較大的正向擴(kuò)散電流，電流方向由P指向N）反偏截止（少子的定向移動(dòng)形成很小的反向漂移電流，且和溫度有關(guān)）復(fù)習(xí)PN結(jié)形成多子擴(kuò)散和少子漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡一定寬度的空間電荷區(qū)164空間電荷區(qū)多子擴(kuò)散少子漂移電流大小外加電壓載流子數(shù)目復(fù)習(xí)空間電荷區(qū)多子擴(kuò)散少子漂移電流大小外加電壓載流子數(shù)目復(fù)習(xí)1651.3半導(dǎo)體二極管(Diode)◆半導(dǎo)體二極管是由PN結(jié)加上引出線和管殼構(gòu)成的。1.3半導(dǎo)體二極管(Diode)◆半導(dǎo)體二極管是由PN結(jié)加166分類：按材料分硅二極管鍺二極管按結(jié)構(gòu)分點(diǎn)接觸型面接觸型平面型半導(dǎo)體二極管的類型穩(wěn)壓二極管按用途分整流二極管開(kāi)關(guān)二極管檢波二極管分類：按材料分硅二極管鍺二極管按結(jié)構(gòu)分點(diǎn)接觸型面接觸型平面型167一、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)類型二極管按結(jié)構(gòu)分有點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型三大類，它們的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。1、點(diǎn)接觸型二極管PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于高頻小電流電路。一、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)類型二極管按結(jié)構(gòu)分有點(diǎn)接觸型、面接觸型1682、面接觸型二極管PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路。3、平面型二極管往往用于集成電路制造工藝中。結(jié)面積大，則用于大功率整流。結(jié)面積小，則用于高頻、脈沖和開(kāi)關(guān)電路中。2、面接觸型二極管PN結(jié)面積大，用于3、平面型二極管往往用于169二極管的符號(hào)二極管的符號(hào)170二、二極管的伏安特性半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線如圖所示。處于第一象限的是正向伏安特性曲線，處于第三象限的是反向伏安特性曲線。U/V二、二極管的伏安特性半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線如圖所171根據(jù)理論推導(dǎo)，二極管的伏安特性曲線可用下式表示式中IS為反向飽和電流，U為二極管兩端的電壓降，UT=kT/q稱為溫度的電壓當(dāng)量，k為玻耳茲曼常數(shù)，q為電子電荷量，T為熱力學(xué)溫度。對(duì)于室溫（相當(dāng)T=300K），則有UT=26mV。根據(jù)理論推導(dǎo)，二極管的伏安特性曲線可用下式表示式中I1721、正向特性當(dāng)U＞0即處于正向特性區(qū)域，正向區(qū)又分為兩段：當(dāng)0＜U＜Uth時(shí)，正向電流為零，Uth稱為死區(qū)電壓，管子截止當(dāng)U＞Uth時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)正向電流，并按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。管子導(dǎo)通U/VU1、正向特性當(dāng)U＞0即處于正向特性區(qū)域，正向區(qū)又分為兩段：當(dāng)173硅二極管的死區(qū)電壓約為：Uth=0.5V左右，鍺二極管的死區(qū)電壓約為：Uth=0.1V左右。

U/VU硅二極管的死區(qū)電壓約為：Uth=0.5V左右，U/VU1742、反向特性當(dāng)U＜0時(shí)，即處于反向特性區(qū)域。反向區(qū)也分兩個(gè)區(qū)域：①當(dāng)VBR＜V＜0時(shí)，反向電流很小，且基本不隨反向電壓的變化而變化，此時(shí)的反向電流也稱反向飽和電流IS

。②當(dāng)V≤VBR時(shí)，反向電流急劇增加，VBR稱為反向擊穿電壓。這個(gè)特性也稱反向擊穿特性。2、反向特性當(dāng)U＜0時(shí)，即處于反向特性區(qū)域。反向區(qū)也分兩個(gè)區(qū)175從擊穿的機(jī)理上看，硅二極管若|VBR|≥7V時(shí),主要是雪崩擊穿；若|UBR|≤4V時(shí),則主要是齊納擊穿。當(dāng)在4V-7V之間兩種擊穿都有，有可能獲得零溫度系數(shù)點(diǎn)。從擊穿的機(jī)理上看，硅二極管若|VBR|≥7V時(shí),主要176◆齊納擊穿——高摻雜下，耗盡層的寬度很小，較小的反向電壓就可以形成很強(qiáng)的電場(chǎng)，把價(jià)電子從共價(jià)鍵中“拉出來(lái)”，產(chǎn)生電子、空穴對(duì)，引起電流急劇增加。◆雪崩擊穿——反向電壓增加時(shí)，耗盡層中的電場(chǎng)也加強(qiáng)，使少子在漂移過(guò)程中受到更大的加速，可能在與共價(jià)鍵中的價(jià)電子相碰撞時(shí)把價(jià)電子“撞”出共價(jià)鍵，產(chǎn)生電子、空穴對(duì)。新產(chǎn)生的電子、孔穴被電場(chǎng)加速后又可能“撞”出其它的價(jià)電子。引起了電流的急劇增加?！酏R納擊穿——高摻雜下，耗盡層的寬度很小，較小的反向電壓就可177三、半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)主要參數(shù)極限參數(shù)：使器件損壞的參數(shù)特征參數(shù)：使器件的某個(gè)特性消失的參數(shù)三、半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)主要極限參數(shù)：使器件損壞的參數(shù)特征178①最大整流電流IF②最大反向工作電壓URM③最大反向工作電流IRM指管子長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，允許通過(guò)的最大正向平均電流。二極管允許承受的最大反向電壓在室溫下，二極管未擊穿時(shí)的反向電流由于電流通過(guò)PN結(jié)，使得管子發(fā)熱，電流達(dá)到一定程度，管子因過(guò)熱而燒壞。①最大整流電流IF②最大反向工作電壓URM③最大反向工179604020–0.0200.4–25–50iD

/mAuD/V20C90C隨著溫度的升高，正向特性曲線左移，即正向壓降減??；反向特性曲線下移，即反向電流增大。一般在室溫附近，溫度每升高1℃，其正向壓降減小2-2.5mV；溫度每升高10℃，反向電流大約增大1倍左右。四、半導(dǎo)體二極管的溫度特性604020–0.0200.4–25–50iD/mAu180五、半導(dǎo)體二極管的型號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下：五、半導(dǎo)體二極管的型號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如181六、應(yīng)用二極管的單向?qū)щ娦詰?yīng)用很廣，可用于：檢波、整流、限幅、鉗位、開(kāi)關(guān)、元件保護(hù)等。二極管是非線性器件，為了便于分析，常在一定的條件下，用線性元件所構(gòu)成的電路來(lái)近似模擬二極管。該電路稱為二極管的等效電路。六、應(yīng)用二極管的單向?qū)щ娦詰?yīng)用很廣，可用于：檢波、整182◆理想模型

電源電壓遠(yuǎn)比二極管的壓降大時(shí)可以認(rèn)為：正向偏置時(shí)，二極管的管壓降為零伏；反向偏置時(shí)，認(rèn)為它的電阻無(wú)窮大，電流為零?！衾硐肽Ｐ碗娫措妷哼h(yuǎn)比二極管的壓降大時(shí)可以認(rèn)為：正向183符號(hào)及等效模型：S正偏導(dǎo)通，uD=0；反偏截止，iD=0S符號(hào)及等效模型：S正偏導(dǎo)通，uD=0；S184例題二極管基本電路如圖所示，VDD=10V，應(yīng)用理想模型求解電路的VD和ID。解VD=0VID=（VDD-VD）／R=（10-0）V／10KΩ=1mA例題二極管基本電路如圖所示，VDD=10V，應(yīng)用理想模型求解185◆恒壓降模型當(dāng)流過(guò)二極管的電流近似等于或大于1mA時(shí)，可以認(rèn)為二極管導(dǎo)通后，管壓降是恒定的，且不隨電流而變；硅管為0.7伏，鍺管為0.2伏?！艉銐航的Ｐ彤?dāng)流過(guò)二極管的電流近似等于或大于1mA時(shí)186例題硅二極管基本電路如圖所示，VDD=10V，應(yīng)用恒壓降模型求解電路的VD和ID。解VD=0.7VID=（VDD-VD）／R=（10-0.7）V／10KΩ=0.93mA例題硅二極管基本電路如圖所示，VDD=10V，應(yīng)用恒壓降模型187例1：設(shè)二極管的導(dǎo)通電壓為0.6V，求uo解：D導(dǎo)通，uo

=-6.6V例1：設(shè)二極