《常用半導體器件》

第1章常用半導體器件1.1

半導體基礎(chǔ)知識1.2

半導體二極管1.3

晶體三極管1.4

場效應管整理ppt1.1半導體基礎(chǔ)知識1.1.1

本征半導體1.1.2

雜質(zhì)半導體1.1.3PN結(jié)第1章常用半導體器件整理ppt1.1.1本征半導體一、半導體

在物理學中，根據(jù)材料的導電能力，可以將它們劃分導體、絕緣體和半導體。

導體－－原子最外層電子在外電場作用下很容易產(chǎn)生定向移動，形成電流。如：鐵、鋁、銅

絕緣體－－原子最外層電子受原子核的束縛力很強，只有在外電場強到一定程度時才可能導電。如：惰性氣體、橡膠等

半導體－－原子的最外層電子受原子核的束縛力介于導體與絕緣體之間，如：硅（Si）、鍺（Ge）整理ppt硅原子鍺原子硅和鍺最外層軌道上的四個電子稱為價電子。典型的半導體是硅(Si)和鍺(Ge)，它們都是4價元素1.1.1本征半導體整理ppt本征半導體是純凈的晶體結(jié)構(gòu)的半導體。無雜質(zhì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)1.1.1本征半導體二、本征半導體的晶體結(jié)構(gòu)共價鍵共用電子在絕對溫度T=0K時，所有的價電子都被共價鍵緊緊束縛在共價鍵中，不會成為自由電子，因此本征半導體的導電能力很弱，接近絕緣體。整理ppt1.1.1本征半導體這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)，也稱熱激發(fā)。

當溫度升高或受到光的照射時，束縛電子能量增高，有的電子可以掙脫原子核的束縛，而參與導電，稱為自由電子。自由電子空穴

自由電子產(chǎn)生的同時，在其原來的共價鍵中就出現(xiàn)了一個空位，稱為空穴。+4+4+4+4+4+4+4+4+4整理ppt

可見本征激發(fā)同時產(chǎn)生電子空穴對。

外加能量越高（溫度越高），產(chǎn)生的電子空穴對越多。

與本征激發(fā)相反的現(xiàn)象—復合

在一定溫度下，本征激發(fā)和復合同時進行，達到動態(tài)平衡。電子空穴對的濃度一定。自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴1.1.1本征半導體電子空穴對整理ppt三、本征半導體中的兩種載流子1.1.1本征半導體自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴運載電荷的粒子稱為載流子兩種載流子自由電子載流子空穴自由電子：帶負電荷電子流空穴：帶正電荷空穴流整理ppt+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由電子E＋－本征半導體的導電機理：1.1.1本征半導體四、本征半導體中載流子的濃度

外加電場時，帶負電的自由電子和帶正電的空穴均參與導電，且運動方向相反。由于載流子數(shù)目很少，故導電性很差。

溫度升高，熱運動加劇，載流子濃度增大，導電性增強。熱力學溫度0K時不導電。整理ppt1.1.1本征半導體在常溫下(T=300K)，硅：鍺：原子密度：兩種半導體導電性能都很弱本征半導體的導電性取決于外加能量：溫度變化，導電性變化；光照變化，導電性變化。整理ppt本征半導體存在數(shù)量相等的兩種載流子：自由電子和空穴。電子與空穴電荷量相等，極性相反。本征半導體的導電機理總結(jié)本征半導體的導電能力取決于載流子的濃度。溫度越高，載流子的濃度越高，因此本征半導體的導電能力越強。溫度是影響半導體性能的一個重要的外部因素，這是半導體的一大特點。1.1.1本征半導體整理ppt1.1.1本征半導體

為什么要將半導體變成導電性很差的本征半導體？整理ppt1.1.2雜質(zhì)半導體

雜質(zhì)半導體：在本征半導體中摻入某些微量雜質(zhì)元素后的半導體。其原因是摻雜半導體的某種載流子濃度大大增加。

N型半導體（電子半導體）：使自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導體

P型半導體（空穴半導體）：使空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導體N-NegativeP-Positive整理ppt

在本征半導體中摻入五價雜質(zhì)元素稱為N型半導體，如：磷，砷。一、N型半導體1.1.2雜質(zhì)半導體多數(shù)載流子，簡稱多子：自由電子磷原子、施主原子：提供電子

N型半導體主要靠自由電子導電。摻入雜質(zhì)越多，自由電子濃度越高，導電性越強。多數(shù)載流子，簡稱多子：自由電子磷原子、施主原子：提供電子整理ppt問題1.N型半導體中的載流子是什么？1.由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。2.本征半導體中成對產(chǎn)生的電子和空穴。

摻雜元素濃度遠大于本征半導體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠大于空穴濃度。自由電子稱為多數(shù)載流子（多子），空穴稱為少數(shù)載流子（少子）。1.1.2雜質(zhì)半導體

問題2.空穴比未加雜質(zhì)時的數(shù)目多了？少了？為什么？整理ppt二、P型半導體1.1.2雜質(zhì)半導體

在本征半導體中摻入三價雜質(zhì)元素稱為P型半導體，如：硼、鎵多數(shù)載流子，簡稱多子：空穴硼原子、受主原子：吸收電子P型半導體主要靠空穴導電，摻入雜質(zhì)越多，空穴濃度越高，導電性越強。整理pptP型半導體中的載流子是什么？1.由受主原子提供的空穴，濃度與受主原子相同。2.本征半導體中成對產(chǎn)生的電子和空穴。

摻雜濃度遠大于本征半導體中載流子濃度，所以，空穴濃度遠大于自由電子濃度。在P型半導體中空穴是多子，自由電子是少子。1.1.2雜質(zhì)半導體

總結(jié)：雜質(zhì)半導體主要靠多數(shù)載流子導電。摻入雜質(zhì)越多，多子濃度越高，導電性越強，實現(xiàn)導電性可控。整理ppt雜質(zhì)半導體的示意圖++++++++++++N型半導體多子—電子少子—空穴－－－－－－－－－－－－P型半導體多子—空穴少子—電子少子濃度——與溫度有關(guān)多子濃度——與溫度無關(guān)1.1.2雜質(zhì)半導體受主離子施主離子整理ppt2.多數(shù)載流子和少數(shù)載流子哪個受溫度影響？1.本征半導體中摻入五價元素，則半導體中多數(shù)載流子為_______，該半導體稱為____型半導體；摻入三價元素，則半導體中多數(shù)載流子為_______，該半導體稱為____型半導體。練習因為N型半導體的多子是自由電子，所以它帶負電，這種說法是否正確？1.1.2雜質(zhì)半導體整理ppt因多子濃度差形成內(nèi)電場多子的擴散空間電荷區(qū)

阻止多子擴散，促使少子漂移。PN結(jié)合空間電荷區(qū)多子擴散電流少子漂移電流耗盡層內(nèi)電場EPN結(jié)一、PN結(jié)的形成1.1.3PN結(jié)P區(qū)空穴濃度遠高于N區(qū)。N區(qū)自由電子濃度遠高于P區(qū)。整理ppt少子飄移補充耗盡層失去的多子，耗盡層窄，E↓多子擴散

又失去多子，耗盡層寬，E↑內(nèi)電場E多子擴散電流少子漂移電流耗盡層動態(tài)平衡：擴散電流＝漂移電流總電流＝01.1.3PN結(jié)整理ppt

PN結(jié)加正向電壓（正偏）——電源正極接P區(qū)，負極接N區(qū)

外電場的方向與內(nèi)電場方向相反。

外電場削弱內(nèi)電場→耗盡層變窄→擴散運動＞漂移運動→多子擴散形成正向電流IF正向電流外電場二、PN結(jié)的單向?qū)щ娦哉韕pt2.PN結(jié)加反向電壓（反偏）——電源正極接N區(qū)，負極接P區(qū)

外電場的方向與內(nèi)電場方向相同。

外電場加強內(nèi)電場→耗盡層變寬→漂移運動＞擴散運動→少子漂移形成反向電流IRPN外電場

在一定的溫度下，由本征激發(fā)產(chǎn)生的少子濃度是一定的，故I基本上與外加反壓的大小無關(guān)，所以稱為反向飽和電流。但I與溫度有關(guān)。1.1.3PN結(jié)整理pptPN結(jié)加正向電壓時，具有較大的正向擴散電流，呈現(xiàn)低電阻，PN結(jié)導通；

PN結(jié)加反向電壓時，具有很小的反向漂移電流，呈現(xiàn)高電阻，PN結(jié)截止。由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?.1.3PN結(jié)整理ppt1.1.3PN結(jié)三、PN結(jié)的電流方程u：PN結(jié)兩端的電壓降i：流過PN結(jié)的電流IS：反向飽和電流UT=kT/q

：溫度的電壓當量其中k為玻耳茲曼常數(shù)1.38×10－23；q

為電子電荷量1.6×10－9；T為熱力學溫度，對于室溫（相當T=300K），則有UT=26mV。當u>0u>>UT時,當u<0|u|>>|UT

|時整理ppt1.1.3PN結(jié)四、PN結(jié)的伏安特性根據(jù)理論推導，PN結(jié)的伏安特性曲線如圖正偏IF（多子擴散）IS（少子漂移）反偏反向飽和電流反向擊穿電壓反向擊穿正向特性反向特性整理pptPN結(jié)的反向電壓增加到一定數(shù)值時，反向電流突然快速增加，此現(xiàn)象稱為PN結(jié)的反向擊穿。熱擊穿——不可逆

雪崩擊穿

齊納擊穿

電擊穿——可逆U（BR）U/vI/mA擊穿特性：1.1.3PN結(jié)整理ppt五、PN結(jié)的電容效應1.1.3PN結(jié)PN結(jié)具有一定的電容效應，它由兩方面因素決定。一是勢壘電容CB

二是擴散電容CD整理ppt

勢壘電容是由空間電荷區(qū)的離子薄層形成的。當外加電壓發(fā)生變化時，離子薄層的寬度要相應地隨之改變，即PN結(jié)中存儲的電荷量要隨之變化，就像電容充放電一樣。

1勢壘電容CB1.1.3PN結(jié)整理ppt2擴散電容CD

擴散電容是由多子擴散后，在PN結(jié)的另一側(cè)面積累而形成的。PN結(jié)正偏時，由N區(qū)擴散到P區(qū)的電子，與外電源提供的空穴相復合，形成正向電流。剛擴散過來的電子就堆積在P區(qū)內(nèi)緊靠PN結(jié)附近，形成一定的濃度梯度曲線。正向電壓變，濃度就改變，相當于電容的充放電過程。1.1.3PN結(jié)整理ppt結(jié)電容：

結(jié)電容不是常量！若PN結(jié)外加電壓頻率高到一定程度，則失去單向?qū)щ娦?！電容效應在交流信號作用下才會明顯表現(xiàn)出來1.1.3PN結(jié)整理ppt1.2半導體二極管1.2.1半導體二極管的幾種常見結(jié)構(gòu)1.2.2

二極管的伏安特性1.2.3

二極管的主要參數(shù)1.2.4

二極管的等效電路1.2.5

穩(wěn)壓二極管1.2.6

其它類型二極管整理ppt1.2.1半導體二極管的幾種常見結(jié)構(gòu)將PN結(jié)封裝，引出兩個電極，就構(gòu)成了二極管。小功率二極管大功率二極管穩(wěn)壓二極管發(fā)光二極管整理ppt

二極管(Diode)=PN結(jié)+管殼+引線結(jié)構(gòu)：分類：按材料分：硅二極管、鍺二極管按結(jié)構(gòu)分：點接觸型、面接觸型和平面型1.2.1半導體二極管的幾種常見結(jié)構(gòu)NP半導體二極管的符號：ak陽極陰極電流方向

由P區(qū)引出的電極稱為陽極（正極）由N區(qū)引出的電極稱為陰極（負極）+-U整理ppt(1)點接觸型二極管(2)面接觸型二極管(3)平面型二極管

PN結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)管中。

PN結(jié)面積大，一般僅作為整流管。

PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于高頻電路和小功率整流。整理ppt(1)正向特性(2)反向特性uEiVmAuEiVuA硅：0.5V導通壓降反向飽和電流死區(qū)電壓擊穿電壓UBR

硅：0.6~0.8V典型值為0.7V

鍺硅/mA/μA

鍺：0.1~0.3V鍺：0.1VPN結(jié)的伏安特性曲線1.2.2二極管的伏安特性一、二極管的伏安特性整理ppt1.2.2二極管的伏安特性二極管的伏安特性總結(jié)：

1.單向?qū)щ娦?.

伏安特性受溫度影響T（℃）↑→在電流不變情況下管壓降u↓→反向飽和電流IS↑，U(BR)↓T（℃）↑→正向特性左移，反向特性下移正向特性為指數(shù)曲線反向特性為橫軸的平行線增大1倍/10℃整理ppt

一、最大整流電流IF—二極管長期連續(xù)工作時，允許通過二極管的最大整流電流的平均值。二、反向擊穿電壓UBR——

二極管反向電流急劇增加時對應的反向電壓值稱為反向擊穿電壓UBR。最大反向工作電壓UR——

為安全計，在實際工作時，最大反向工作電壓UR一般只按反向擊穿電壓UBR的一半計算。1.2.3二極管的主要參數(shù)整理ppt

三、反向電流IR——

二極管未擊穿時的反向電流。此值越小，二極管的單向?qū)щ娦栽胶谩９瓒O管的反向電流一般在納安(nA)級；鍺二極管在微安(A)級。

四、最高工作頻率fM——

由PN結(jié)的結(jié)電容大小決定，二極管的工作頻率超過fM時，單向?qū)щ娦宰儾?。二極管工作的上線截止頻率。1.2.3二極管的主要參數(shù)整理ppt理想二極管理想開關(guān)導通時UD＝0截止時IS＝0導通時UD＝Uon截止時IS＝0導通時△i與△u成線性關(guān)系應根據(jù)不同情況選擇不同的等效電路！1.2.4二極管的等效電路一、伏安特性折線化近似分析中最常用整理pptQ越高，rd越小。

當二極管在靜態(tài)基礎(chǔ)上有一動態(tài)信號作用時，則可將二極管等效為一個電阻，稱為動態(tài)電阻，也就是微變等效電路。ui=0時直流電源作用小信號作用靜態(tài)電流1.2.4二極管的等效電路二、二極管的微變等效電路整理ppt二極管的應用舉例例1.電路如圖所示，若UA、UB兩點電位分別為0V、3V不同組合時，計算輸出電壓UO值，并分析二極管的工作狀態(tài)。設(shè)二極管為硅二極管，導通壓降為0.7V。整理ppt(1)UA=0VUB=0VVD1、VD2均正向?qū)║O＝0.7V(2)UA=3VUB=3VVD1、VD2均正向?qū)║O＝3.7V二極管的應用舉例整理ppt(3)UA=0VUB=3VVD1正向?qū)╒D2截止UO＝0.7V二極管VD1兩端電位差大而優(yōu)先導通(4)UA=3VUB=0VVD2正向?qū)╒D1截止UO＝0.7V二極管VD2優(yōu)先導通二極管的應用舉例整理ppt如何判斷二極管是否導通：判斷二極管工作狀態(tài)時，可先將二極管斷開，然后比較兩極電位。如果處于正偏，則二極管導通；否則截止。電位差大的優(yōu)先導通。二極管的應用舉例整理ppt例2.寫出圖示各電路的輸出電壓值，設(shè)二極管導通電壓UD=0.7V。UO1=1.3VUO2=0VUO3=-1.3V二極管的應用舉例整理ppt例3.

ui=2sin

t(V)，畫出輸出電壓uo的波形

。ui較小，宜采用恒壓降模型0.7v

<

ui<0.7vu1、u2均截止uO=uiuO=0.7vui0.7vu2導通u1截止ui<

0.7vu1導通u2截止uO=0.7v二極管的應用舉例整理pptOtuO/v0.7Otui

/v20.7二極管的應用舉例整理ppt3.當溫度升高時，PN結(jié)的反向飽和電流將增加還是減??？2.PN結(jié)導通后，正向電流（擴散電流）的方向：從P區(qū)到N區(qū)還是從區(qū)N到P區(qū)？反向電流的方向？1.對PN結(jié)加正向偏置，即P區(qū)的電位____于N區(qū)的電位，PN結(jié)處于_____狀態(tài)；加反向偏置，即P區(qū)的電位____于N區(qū)的電位，PN結(jié)處于_____狀態(tài)。練習整理ppt4.ui=5sin

t(V)，畫出輸出電壓uo的波形

。二極管是理想的。++--uiuoRD1D22V2V練習整理ppt

穩(wěn)壓二極管是應用在反向擊穿區(qū)的特殊二極管反偏電壓≥UZ

反向擊穿＋UZ－電路符號：UIIZminIZmaxUZIZ穩(wěn)壓誤差曲線越陡，電壓越穩(wěn)定。UZ1.2.5穩(wěn)壓二極管整理ppt穩(wěn)壓原理：根據(jù)電路圖可知UI↑→UO↑→UZ↑→IZ↑→IR↑→UR↑→UO↓IR1.2.5穩(wěn)壓二極管整理ppt使用穩(wěn)壓管注意事項：在工作時反接，并串入一只電阻。電阻的作用一是起限流作用，保護穩(wěn)壓管；其次是當輸入電壓或負載電流變化時，通過該電阻上電壓降的變化，取出誤差信號以調(diào)節(jié)穩(wěn)壓管的工作電流，從而起到穩(wěn)壓作用。1.2.5穩(wěn)壓二極管整理ppt限流電阻R的選擇：(2)在Ui最低和IL最大時，流過穩(wěn)壓管的電流最小，這時應保證IZ不小于穩(wěn)壓管最小電流值。(1)在Ui最高和IL最小時，流過穩(wěn)壓管的電流最大，此時電流不能高于穩(wěn)壓管最大穩(wěn)定電流。限流電阻R的選擇范圍為：Rmin<R<RmaxIL1.2.5穩(wěn)壓二極管整理ppt1、如圖，已知UZ=10V，負載電壓UL（）

（Ａ）5Ｖ

（Ｂ）10Ｖ

（Ｃ）15Ｖ

（Ｄ）20ＶAVS20V15kΩ5kΩUL

穩(wěn)壓管的工作條件（１）必須工作在反向擊穿狀態(tài)。（２）電路中應有限流電阻，以保證反向電流不超過允許范圍。練習整理ppt2、已知ui=6sinωt，UZ=3V，畫輸出波形。VSuiuo6ui/Vωt3uoωt3OO練習整理ppt1.2.6其它類型二極管一、發(fā)光二極管有正向電流流過時，發(fā)出一定波長范圍的光，目前的發(fā)光管可以從紅外到可見波段的光，它的電特性與一般二極管類似。整理ppt1.2.6其它類型二極管整理ppt反向電流隨光照度的增加而增大。1.2.6其它類型二極管二、光電二極管整理ppt1.2.6其它類型二極管整理ppt1.3晶體三極管1.3.1

晶體管的結(jié)構(gòu)及類型1.3.2

晶體管的電流放大作用1.3.3

晶體管的共射特性曲線1.3.4

晶體管的主要參數(shù)整理ppt

半導體三極管，也叫晶體三極管。由于工作時，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運行，因此，還被稱為雙極型三極管(BipolarJunctionTransistor，簡稱BJT)

1.3.1晶體管的結(jié)構(gòu)及類型三極管的分類：按照頻率：高頻管和低頻管。按結(jié)構(gòu)：NPN型和PNP型；按功率大小：大功率管<500mW

中功率管0.5-1mW

小功率管>1mW;

按所用半導體材料：硅管和鍺管;

整理ppt1.3.1晶體管的結(jié)構(gòu)及類型常見三極管的外形結(jié)構(gòu)：小功率管中功率管大功率管整理ppt1.3.1晶體管的結(jié)構(gòu)及類型一、三極管的結(jié)構(gòu)NPN型電路符號:三極管是由兩個PN結(jié)和三塊摻雜半導體組成。--

發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)

發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電極

發(fā)射極基極NPNbece-emitterb-basec-collectorECBibicie雙極型三極管的符號中，發(fā)射極的箭頭代表發(fā)射極電流的實際方向。整理ppt兩個結(jié)、三個區(qū)、三個極--

發(fā)射區(qū)

集電區(qū)基區(qū)

發(fā)射結(jié)集電結(jié)

集電極

發(fā)射極基極NPNbec1.3.1晶體管的結(jié)構(gòu)及類型面積大多子濃度高多子濃度很低，且很薄整理pptPNP型：-

發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)

發(fā)射結(jié)

集電結(jié)

集電極

發(fā)射極基極PNPbec--ECB電路符號:ibicie1.3.1晶體管的結(jié)構(gòu)及類型整理ppt1.三極管放大的條件內(nèi)部條件發(fā)射區(qū)摻雜濃度高基區(qū)薄且摻雜濃度低集電區(qū)面積大外部條件發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏2.滿足放大條件的三種電路uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共發(fā)射極共集電極共基極1.3.2晶體管的電流放大作用一、晶極管的工作原理整理ppt三極管放大的外部條件：BECNNPEBRBECRC發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏PNP發(fā)射結(jié)正偏VB<VE集電結(jié)反偏VC<VB從電位的角度看：

NPN

發(fā)射結(jié)正偏VB>VE集電結(jié)反偏VC>VB

1.3.2晶體管的電流放大作用整理ppt1.3.2晶體管的電流放大作用二、晶體管內(nèi)部載流子的運動少數(shù)載流子的運動基區(qū)空穴的擴散

因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量電子從發(fā)射區(qū)擴散到基區(qū)因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少數(shù)擴散到基區(qū)的電子與空穴復合因集電區(qū)面積大，在外電場作用下大部分擴散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū)

擴散運動形成發(fā)射極電流IE，復合運動形成基極電流IB，漂移運動形成集電極電流IC。IBICIE整理ppt1.3.2晶體管的電流放大作用三、晶體管的電流分配關(guān)系IE－擴散運動形成的電流IB－復合運動形成的電流IC－漂移運動形成的電流IBIcIE整理ppt1.3.2晶體管的電流放大作用四、晶體管的共射電流放大系數(shù)穿透電流集電結(jié)反向電流直流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般

>>1為共基電流傳輸系數(shù)，它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般

=0.90.995。IB的改變控制了IC的變化，體現(xiàn)了三極管的電流控制功能。整理ppt發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端共發(fā)射極電路輸入回路輸出回路

測量晶體管特性的實驗線路ICEBmAAVUCEUBERBIBECV++––––++1.3.3晶體管的共射特性曲線整理ppt輸入特性曲線：

iB=f(uBE)

uCE=常數(shù)（1）uCE=0V時，相當于兩個PN結(jié)并聯(lián)。（2）當uCE=1V時，集電結(jié)已進入反偏狀態(tài)，開始收集電子，所以基區(qū)復合減少，在同一uBE

電壓下，iB

減小。特性曲線將向右稍微移動一些。死區(qū)電壓硅0.5V鍺0.1V導通壓降硅0.7V鍺0.2V1.3.3晶體管的共射特性曲線一、輸入特性曲線1.3.3晶體管的共射特性曲線（3）uCE≥1V再增加時，曲線右移很不明顯。 整理ppt輸出特性曲線：iC=f(uCE)iB=常數(shù)

現(xiàn)以iB=60uA一條加以說明。（1）當uCE=0V時，因集電極無收集作用，iC=0。（2）uCE

↑→IC

↑

。

（3）當uCE

＞1V后，收集電子的能力足夠強。這時，發(fā)射到基區(qū)的電子都被集電極收集，形成iC。所以uCE再增加，iC基本保持不變。同理，可作出iB=其他值的曲線。

1.3.3晶體管的共射特性曲線二、輸出特性曲線（2）uCE

↑→IC

↑

。整理ppt飽和區(qū)—此時發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏。截止區(qū)—發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。放大區(qū)—發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。1.3.3晶體管的共射特性曲線狀態(tài)uBEiCuCE截止＜UonICEOVCC放大≥UonβiB≥uBE飽和≥Uon＜βiB≤uBE飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)整理ppt1.3.4晶體管的主要參數(shù)一、直流參數(shù)1.電流放大系數(shù)iCE△=20uA(mA)B=40uAICu=0(V)=80uAI△BBBIBiIBI=100uACBI=60uAi一般取20~200之間（1）共發(fā)射極電流放大系數(shù)：共基和共射直流電流放大系數(shù)定義分別為：

共基和共射交流電流放大系數(shù)分別定義為：整理ppt

（1）集電極基極間反向飽和電流ICBO

發(fā)射極開路時，在其集電結(jié)上加反向電壓，得到反向電流。它實際上就是一個PN結(jié)的反向電流。

鍺管：ICBO為微安數(shù)量級，硅管：ICBO為納安數(shù)量級。++ICBOecbICEO1.3.4晶體管的主要參數(shù)2.極間反向電流整理ppt

（2）集電極發(fā)射極間的穿透電流ICEO

基極開路時，集電極到發(fā)射極間的電流—穿透電流++ICBOecbICEO1.3.4晶體管的主要參數(shù)整理pptIc增加時，要下降。使值明顯減小時的Ic的值即為ICM。（2）集電極最大允許電流ICM（1）集電極最大允許功耗PCM

決定于晶體管的溫升。對于確定型號的管子，PCM是常數(shù)。PCM

（3）反向擊穿電壓U（BR）CEO—基極開路時集電極與發(fā)射極之間允許的反向擊穿電壓。U（BR）CEOICM1.3.4晶體管的主要參數(shù)U（BR）CBO—發(fā)射極開路時集電極與基極之間的反向擊穿電壓。二、極限參數(shù)整理ppt1.3.5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10℃，ICBO增加約一倍。反之，當溫度降低時ICBO減少。硅管的ICBO比鍺管的小得多。

ICBO是由少數(shù)載流子的漂移運動所形成的電流，受溫度的影響大。溫度ICBOICBO越小越好。

ICEO受溫度的影響大。溫度ICEO，所以IC也相應增加。三極管的溫度特性較差。

ICEO越小越好。整理ppt

溫度升高時正向特性左移，反之右移溫度升高將導致IC

增大iCuCEOiB20℃60℃溫度對輸出特性的影響1.3.5溫度對晶體管特性及參數(shù)的影響二、溫度對輸入特性的影響60402000.40.8I/mAU/V溫度對輸入特性的影響20℃60℃三、溫度對輸出特性的影響整理ppt2.為使NPN型管和PNP型管工作在放大狀態(tài)，應分別在外部加什么樣的電壓？練習1.為什么說BJT是電流控制型器件？3.有三只晶體管，分別為鍺管β＝150，ICBO＝2μA；硅管β＝100，ICBO＝1μA；硅管β＝40，ICEO＝41μA；試從β和溫度穩(wěn)定性選擇一只最佳的管子。整理ppt解：①β值大，但ICBO也大，溫度穩(wěn)定性較差；

②β值較大，ICBO＝1μA，ICEO＝101μA；③β值較小，ICEO＝41μA，ICBO＝1μA。、ICBO相等，但的β較大，故較好。練習整理ppt4.

由晶體管各管腳電位判定晶體管屬性。（1）

A:1VB：0.3VC:3V（2）A:－0.2VB:0VC:－3V如何區(qū)分硅管和鍺管如何區(qū)分NPN、PNP管如何區(qū)分三個極練習步驟：

1.區(qū)分硅管、鍺管，并確定C極（以相近兩個電極的電壓差為依據(jù)，UBE硅＝0.7V／UBE鍺＝0.2V～0.3V）

2.區(qū)分NPN、PNP管（NPN：VC最高；PNP：VC最低

）

3.區(qū)分三極（NPN：VC>VB>VE

PNP：VC<UB<VE）整理ppt練習解：（1）硅管、NPN管

A：基極；B:發(fā)射極；C:集電極（2）鍺管、PNP管

A：基極；B:發(fā)射極；C:集電極整理ppt5.

測量某NPN型BJT各電極對地的電壓值如下，試判別管子工作在什么區(qū)域？（1）

VC

＝6V

VB

＝0.7V

VE

＝0V（2）VC

＝6V

VB

＝4V

VE

＝3.6V（3）VC

＝3.6V

VB

＝4V

VE

＝3.3V解：正偏反偏反偏集電結(jié)正偏正偏反偏發(fā)射結(jié)飽和放大截止（1）放大區(qū)（2）截止區(qū)（3）飽和區(qū)練習整理ppt6.下圖所示各晶體管處于放大工作狀態(tài)，已知各電極直流電位。試確定晶體管的類型（NPN/PNP、硅/鍺），并說明x、y、z代表的電極。練習整理ppt提示：（1）晶體管工作于放大狀態(tài)的條件：NPN管：VC>VB>VE，PNP管：VE>VB>VC；（2）導通電壓：硅管|UBE|=0.7v，鍺管|UBE|=0.2~0.3v練習整理ppt11.3V0V12V3.7V3V12V15V14.8V12V11.8V15V12V7.測得放大電路的四只晶體管的直流電位如圖所示，在圓圈中畫出管子，并分別說明是NPN還是PNP，是硅管還是鍺管？練習整理ppt8.圖所示電路中，晶體管為硅管，UCE（sat）=0.3v。求：當UI=0v、UI=1v和UI=2v時UO=?

解：(1)UI=0v時，UBE<Uon，晶體管截止，IC=IB=0，

UO=uCC=12v。練習整理ppt(3)UI=2v時：(2)UI=1v時：練習整理ppt1.4場效應管1.4.1

結(jié)型場效應管1.4.2

絕緣柵型場效應管1.4.3

場效應管的主要參數(shù)1.4.4

場效應管與晶體管的比較整理pptN溝道P溝道增強型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道FET場效應管JFET結(jié)型MOSFET絕緣柵型①是利用輸入回路的電場效應控制輸出回路的電流的一種半導體器件；②僅靠半導體中的多數(shù)載流子導電（單極型晶體管）；③輸入阻抗高（107－1012），噪聲低，熱穩(wěn)定性好，抗輻射能力強，功耗小。(FieldEffectTransistor)—FET(JunctionFieldEffectTransistor)1.4場效應管一、場效應管特點二、場效應管分類整理pptN溝道JFETP溝道JFETSGD符號SGD符號柵極源極漏極1.4.1結(jié)型場效應管（JFET）一、JFET結(jié)構(gòu)與符號整理pptN溝道JFET管外部工作條件UDS>0UGS<0P+P+NGSD

+

UGSUDS+-(保證柵源PN結(jié)反偏)(以形成漏極電流)1.4.1結(jié)型場效應管（JFET）二、JFET管工作原理整理ppt

UGS對溝道寬度的影響|UGS|

耗盡層寬度若|UGS|

繼續(xù)溝道全夾斷若UDS=0NGSD

+

UGSP+P+N型溝道寬度

溝道電阻此時UGS

的值稱為夾斷電壓UGS(off)1.4.1結(jié)型場效應管（JFET）整理ppt由圖UGD=UGS-UDS

UDS→ID線性

若UDS→則UGD→近漏端溝道→

溝道電阻增大。此時溝道電阻→ID變慢

UDS對溝道的控制（假設(shè)UGS一定）NGSD

+UGSP+P+UDS+-UDS=0ID=01.4.1結(jié)型場效應管（JFET）整理ppt

當UDS增加到使UGD=UGS(off)時→A點出現(xiàn)預夾斷

若UDS繼續(xù)→A點下移→出現(xiàn)夾斷區(qū)因此預夾斷后：UDS→ID基本維持不變。NGSD

+UGSP+P+UDS+-ANGSD

+UGSP+P+UDS+-A1.4.1結(jié)型場效應管（JFET）整理ppt③

uGS和uDS同時作用時當

UGS(off)

<uGS<0時，形成導電溝道，對于同樣的uDS，

iD的值比uGS=0時的值要小。在預夾斷處,uGD=uGS-uDS=UGS(off)

。

當uGD=uGS-

uDS<UGS(off)

時，即uDS>uGS-

uGS(off)>0，導電溝道夾斷，iD不隨uDS變化

；

但uGS

越小，即|uGS|越大，溝道電阻越大，對同樣的uDS，iD的值越小。所以，此時可以通過改變uGS

控制iD的大小，iD與uDS

幾乎無關(guān)，可以近似看成受uGS

控制的電流源。由于漏極電流受柵-源電壓的控制，所以場效應管為電壓控制型元件。NGSD

+UGSP+P+UDS+-A1.4.1結(jié)型場效應管（JFET）整理ppt綜上分析可知

溝道中只有一種類型的多數(shù)載流子參與導電，

所以場效應管也稱為單極型三極管。JFET是電壓控制電流器件，iD受uGS控制預夾斷前iD與uDS呈近似線性關(guān)系；預夾斷后,iD趨于飽和。JFET柵極與溝道間的PN結(jié)是反向偏置的，因

此iG0，輸入電阻很高。1.4.1結(jié)型場效應管（JFET）整理ppt2.轉(zhuǎn)移特性1.輸出特性UGS(off)iDiD夾斷電壓uGD=UGS(off)時稱為預夾斷1.4.1結(jié)型場效應管（JFET）三、JFET特性曲線三個區(qū)：可變電阻區(qū)恒流區(qū)夾斷區(qū)整理ppt

結(jié)型場效應管的缺點：1.柵源極間的電阻雖然可達107以上，但在某些場合仍嫌不夠高。3.柵源極間的PN結(jié)加正向電壓時，將出現(xiàn)較大的柵極電流。絕緣柵場效應管可以很好地解決這些問題。2.在高溫下，PN結(jié)的反向電流增大，柵源極間的電阻會顯著下降。1.4.1結(jié)型場效應管（JFET）整理ppt一、增強型N溝道MOSFET(MentalOxideSemi—FET)1.結(jié)構(gòu)與符號P型襯底(摻雜濃度低)N+N+用擴散的方法制作兩個N區(qū)在硅片表面生一層薄SiO2絕緣層SD用金屬鋁引出源極S和漏極DG在絕緣層上噴金屬鋁引出柵極GB耗盡層S—源極SourceG—柵極Gate

D—漏極DrainSGDB1.4.2絕緣柵型場效應管（MOSFET）整理ppt2.N溝道增強型MOS管的工作原理1)uDS=0時，

uGS

對溝道的控制作用

當uDS=0且uGS>0時，因SiO2的存在，iG=0。但g極為金屬鋁，因外加正向偏置電壓而聚集正電荷，從而排斥P型襯底靠近g極一側(cè)的空穴，使之剩下不能移動的負離子區(qū)，形成耗盡層(0<UGS<UGS(th))

。

當uGS=0時，漏-源之間是兩個背靠背的PN結(jié)，不存在導電溝道，無論uDS

為多少，iD=0。1.4.2絕緣柵型場效應管（MOSFET）整理ppt

(uGS

UGS(th))

當uGS進一步增加時，一方面耗盡層增寬，另一方面襯底的自由電子被吸引到耗盡層與絕緣層之間，形成一個N型薄層，稱之為反型層，構(gòu)成了漏-源之間的導電溝道（也稱感生溝道），如圖所示。

使溝道剛剛形成的柵-源電壓稱之為開啟電壓UGS(th)。uGS越大，反型層越寬，導電溝道電阻越小。1.4.2絕緣柵型場效應管（MOSFET）整理ppt1)uGS

對導電溝道的影響

(uDS=0)a.

當UGS=0

，DS間為兩個背對背的PN結(jié)；b.

當0<UGS<UGS(th)(開啟電壓)時，GB間的垂直電場吸引P區(qū)中電子形成離子區(qū)(耗盡層)；c.

當uGS

UGS(th)

時，襯底中電子被吸引到表面，形成導電溝道。uGS

越大溝道越厚。1.4.2絕緣柵型場效應管（MOSFET）整理ppt2)uDS

對

iD的影響(uGS>UGS(th))

DS間的電位差使溝道呈楔形，uDS，靠近漏極端的溝道厚度變薄---梯形。預夾斷(UGD=

UGS(th))：漏極附近反型層消失。預夾斷發(fā)生之前：uDSiD。預夾斷發(fā)生之后：uDSiD不變。（進入飽和區(qū)）1.4.2絕緣柵型場效應管（MOSFET）整理ppt3.輸出特性曲線可變電阻區(qū)uDS<uGSUGS(th)uDSiD

，直到預夾斷飽和(放大區(qū))uDS，iD

不變uDS加在耗盡層上，溝道電阻不變截止區(qū)uGS

UGS(th)

全夾斷iD=0

iD/mAuDS/vuGS=2v4v6v8v截止區(qū)

飽和區(qū)可變電阻區(qū)放大區(qū)恒流區(qū)O1.4.2絕緣柵型場效應管（MOSFET）整理ppt4.轉(zhuǎn)移特性曲線2464321uGS/viD/mAUDS=10vUGS(th)當uGS>UGS(th)

時：uGS=2UGS(th)時的

iD值開啟電壓O1.4.2絕緣柵型場效應管（MOSFET）整理ppt二、耗盡型N溝道MOSFET

與N溝道增強型MOS管不同的是，N溝道耗盡型MOS管的絕緣層中參入了大量的正離子，所以，即使在uGS=0時，耗盡層與絕緣層之間仍然可以形成反型層，只要在漏-源之間加正向電壓，就會產(chǎn)生iD。SGDB1.4.2絕緣柵型場效應管（MOSFET）整理ppt

若uDS為定值，而uGS>0，uGS

iD；若uGS<0，uGS

iD，當uGS減小到一定值時，反型層消失，導電溝道被夾斷，iD=0。此時的uGS稱為夾斷電壓uGS(off)。uGS

uGS(off)

時，全夾斷。若uGS>uGS(off)，且為定值，則iD隨uDS

的變化與N溝道增強型MOS管的相同。但因uGS(off)<0，所以uGS在正、負方向一定范圍內(nèi)都可以實現(xiàn)對iD的控制。1.4.2絕緣柵型場效應管（MOSFET）整理ppt二、耗盡型N溝道MOSFET輸出特性uGS/viD/mA轉(zhuǎn)移特性IDSSUGS(off)夾斷電壓飽和漏極電流當uGS

UGS(off)

時，uDS/viD/mAuGS=4v2v0v2vOO轉(zhuǎn)移特性曲線與輸出特性曲線1.4.2絕緣柵型場效應管（MOSFET）整理ppt三、P溝道MOSFET增強型耗盡型SGDBSGDB1.4.2絕緣柵型場效應管（MOSFET）整理pptN溝道增強型SGDBiDP溝道增強型SGDBiD2–2OuGS/viD/mAUGS(th)SGDBiDN溝道耗盡型iDSGDBP溝道耗盡型UGS(off)IDSSuGS/viD/mA–5O5FET