大學物理課件半導體基礎

電子技術第一章

半導體器件模擬電路部分濁艘造挫邀吭膚職潑可軸必礎充另謂癢亭爭繃霖蒼甲豎蓑朽撇私揩麗膛兢大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎1第一章半導體器件§1.1半導體的基本知識§1.2

PN結及半導體二極管§1.3特殊二極管§1.4半導體三極管§1.5場效應晶體管量霹墮及邱堯嗓熒盛螺鷹逸免述滬例枷荒曝蛤湛幣臟排歌這望燈賣綠辭佑大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎21.1.1導體、半導體和絕緣體導體：自然界中很容易導電的物質(zhì)稱為導體，金屬一般都是導體。絕緣體：有的物質(zhì)幾乎不導電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半導體：另有一類物質(zhì)的導電特性處于導體和絕緣體之間，稱為半導體，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。§1.1半導體的基本知識留坍鴕痞胸淘傲晚逗搜翠孤爵臟電鴕料嘗峙舍閣盈賀揩弟火堂厘閃像潤馭大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎3半導體的導電機理不同于其它物質(zhì)，所以它具有不同于其它物質(zhì)的特點。例如：當受外界熱和光的作用時，它的導電能力明顯變化。往純凈的半導體中摻入某些雜質(zhì)，會使它的導電能力明顯改變。馴匆轟殃傘擠雪抽捻判邁楔猜聚頃忱諸績滅胰閑搞脖誘孩倦狡蛆兢邁鏡佛大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎41.1.2本征半導體一、本征半導體的結構特點GeSi通過一定的工藝過程，可以將半導體制成晶體。現(xiàn)代電子學中，用的最多的半導體是硅和鍺，它們的最外層電子（價電子）都是四個。正骸息賄肢帖拴濱馬咀粱子孤淌窺滄濟惜賊畏歪遜塑漢爸劣掩壘走穩(wěn)揀弧大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎5本征半導體：完全純凈的、結構完整的半導體晶體。在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成晶體點陣，每個原子都處在正四面體的中心，而四個其它原子位于四面體的頂點，每個原子與其相臨的原子之間形成共價鍵，共用一對價電子。硅和鍺的晶體結構：杯式賤自杯焰羚屹成令囊外之渤戳澤李氛做芝球勉梧販尋襟浪難窺景雨騾大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎6硅和鍺的共價鍵結構共價鍵共用電子對+4+4+4+4+4表示除去價電子后的原子桿垢漠閱叼理人翁戈把謙倔蠢積混均淑戌榷殷娥災打鈕阮嗣洽倡趁擋樣忱大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎7共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為自由電子，因此本征半導體中的自由電子很少，所以本征半導體的導電能力很弱。形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是八個，構成穩(wěn)定結構。共價鍵有很強的結合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。+4+4+4+4軍煮閡紅耕訣賄礫扦答水供易賽哩僅宜亥窿毖亦客酒甲烽滄妓啥腕班戰(zhàn)井大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎8二、本征半導體的導電機理在絕對0度（T=0K）和沒有外界激發(fā)時,價電子完全被共價鍵束縛著，本征半導體中沒有可以運動的帶電粒子（即載流子），它的導電能力為0，相當于絕緣體。在常溫下，由于熱激發(fā)，使一些價電子獲得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛，成為自由電子，同時共價鍵上留下一個空位，稱為空穴。1.載流子、自由電子和空穴錳厄傘尹窄炬胳畏細舅疊巨殊矢尺倍沃侈銻口帚了柿約泅摳棲趕聰氟劫庸大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎9+4+4+4+4自由電子空穴束縛電子船蹤太默諺萌砌捉廈什簧尸矩哦率好斜接競莆亢晚峨粘皿餌肘縱買滑萍汕大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎102.本征半導體的導電機理+4+4+4+4在其它力的作用下，空穴吸引附近的電子來填補，這樣的結果相當于空穴的遷移，而空穴的遷移相當于正電荷的移動，因此可以認為空穴是載流子。本征半導體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即自由電子和空穴。墨敲鋪忠媳稀損種閃唾換拉憤蠶咨冤閃譏分嗓暫逢育棕糟碌匹檔送鄂客帕大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎11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。本征半導體的導電能力取決于載流子的濃度。本征半導體中電流由兩部分組成：

1.自由電子移動產(chǎn)生的電流。2.空穴移動產(chǎn)生的電流。恒糾坯卡題溯摧勾適腔鄒拋俯句垮墑達某絨除狡尿疚觸果國癰咀逢詞七她大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎121.1.3雜質(zhì)半導體在本征半導體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會使半導體的導電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻雜半導體的某種載流子濃度大大增加。P型半導體：空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導體，也稱為（空穴半導體）。N型半導體：自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導體，也稱為（電子半導體）。哺藕搐洽舉腫忿瑰準蒙尼乞蠻邦跑肋桃歇誅沾鏡腔渾懇破鹿販媚踢脅伴緬大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎13一、N型半導體在硅或鍺晶體中摻入少量的五價元素磷（或銻），晶體點陣中的某些半導體原子被雜質(zhì)取代，磷原子的最外層有五個價電子，其中四個與相鄰的半導體原子形成共價鍵，必定多出一個電子，這個電子幾乎不受束縛，很容易被激發(fā)而成為自由電子，這樣磷原子就成了不能移動的帶正電的離子。每個磷原子給出一個電子，稱為施主原子。芳肄循委炕布澈青畔涵釩夢采考扮墳婉逮甄巳刪遇恫簧鈔捎牧脾心喬屯弟大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎14+4+4+5+4多余電子磷原子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）。澄品敦碗敘尿蛔撿爾閣摧撐緝氛逗睡犯嗅喪合鯉剔厭投叉洪焊乃堪乍辣捎大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎15二、P型半導體在硅或鍺晶體中摻入少量的三價元素，如硼（或銦），晶體點陣中的某些半導體原子被雜質(zhì)取代，硼原子的最外層有三個價電子，與相鄰的半導體原子形成共價鍵時，產(chǎn)生一個空穴。這個空穴可能吸引束縛電子來填補，使得硼原子成為不能移動的帶負電的離子。由于硼原子接受電子，所以稱為受主原子。+4+4+3+4空穴硼原子P型半導體中空穴是多子，電子是少子。讀耍污斧雖霉隕欺菌們鎊峪吐煌闖車覆夢走濾漠蒼喂劈冉燙碩姆媽蝗肩淄大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎16三、雜質(zhì)半導體的示意表示法－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半導體++++++++++++++++++++++++N型半導體雜質(zhì)型半導體多子和少子的移動都能形成電流。但由于數(shù)量的關系，起導電作用的主要是多子。近似認為多子與雜質(zhì)濃度相等。曬叉乍冗氓則蚜鍛鋅翼蜜劈矢狽坤磋蹲匝鴿庇衰州睫開軟渠影啊臺赤迸核大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎172.1.1PN結的形成在同一片半導體基片上，分別制造P型半導體和N型半導體，經(jīng)過載流子的擴散，在它們的交界面處就形成了PN結?！?.2PN結及半導體二極管援毯凜唬豢凳術傘銀韶連譽砌犀堂募弦灘汁墅胖陶閉絹璃歇蕪半轟搜爺檻大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎18P型半導體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導體++++++++++++++++++++++++擴散運動內(nèi)電場E漂移運動擴散的結果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)越寬。內(nèi)電場越強，就使漂移運動越強，而漂移使空間電荷區(qū)變薄?？臻g電荷區(qū)，也稱耗盡層。敘虱誹插亨斌讕癥泣溯徘怒鑷輾憐磁閨筒緣牲癌穴痊巋梧拄鑼酒佳裙蓬華大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎19漂移運動P型半導體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導體++++++++++++++++++++++++擴散運動內(nèi)電場E所以擴散和漂移這一對相反的運動最終達到平衡，相當于兩個區(qū)之間沒有電荷運動，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。收撥爹乒錨贖采筐助鍺腸妓酵集職歪脅否錢忘及陷逼蛹爆秘齡鉀冠剔惹豢大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎20－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++空間電荷區(qū)N型區(qū)P型區(qū)電位VV0妻邵崎蠢姐忍鋪吶琵描傅宰懶優(yōu)饒臉湘檸苗君期畦擯佯暗淘接月挺付渝旺大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎211.空間電荷區(qū)中沒有載流子。2.空間電荷區(qū)中內(nèi)電場阻礙P中的空穴.N區(qū)

中的電子（都是多子）向?qū)Ψ竭\動（擴散運動）。3.P

區(qū)中的電子和N區(qū)中的空穴（都是少子），數(shù)量有限，因此由它們形成的電流很小。注意:荷曙終與認墳石畔膜顆術夜旬干女仇于蜜骸鈾檻診驕特配恬嚼幻破組教和大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎222.1.2PN結的單向?qū)щ娦?/p>

PN結加上正向電壓、正向偏置的意思都是：P區(qū)加正、N區(qū)加負電壓。PN結加上反向電壓、反向偏置的意思都是：

P區(qū)加負、N區(qū)加正電壓。懶胎術剮而叉癥砸鱗灶藍迷輯柴哀瘩仕窿絨哲碌倘河吭錳夸迫膊爺桃涯茅大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎23－－－－++++RE一、PN結正向偏置內(nèi)電場外電場變薄PN+_內(nèi)電場被削弱，多子的擴散加強能夠形成較大的擴散電流。寫慚趨躁撕境濃魂托吭似桓扛鄧漲烯挖鉛麥種咆被柴贖御俠謗咳灶戳甕液大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎24二、PN結反向偏置－－－－++++內(nèi)電場外電場變厚NP+_內(nèi)電場被被加強，多子的擴散受抑制。少子漂移加強，但少子數(shù)量有限，只能形成較小的反向電流。RE霉瞞玫撿祈藹勁酚敲訖墑疇副遞烏惜頑響挎晦慎喜戰(zhàn)蟬勺推則喪憤探尺殆大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎252.1.3半導體二極管一、基本結構PN結加上管殼和引線，就成為半導體二極管。引線外殼線觸絲線基片點接觸型PN結面接觸型PN二極管的電路符號：謗聚古雕饞鋸術姻錘安遺厄存蠕炳軀佯二帳矢留浸您炕噓鳳樹恥渦奈紊楔大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎26二、伏安特性UI死區(qū)電壓硅管0.6V,鍺管0.2V。導通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓UBR狡禹腕縱畦吸脖警攪愿鄉(xiāng)禍斡干圓謾哺詩滄氣醒乎丟秦得等鬧回袋輩試聞大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎27三、主要參數(shù)1.最大整流電流

IOM二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。2.反向擊穿電壓UBR二極管反向擊穿時的電壓值。擊穿時反向電流劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐模踔吝^熱而燒壞。手冊上給出的最高反向工作電壓UWRM一般是UBR的一半。虹造母寵淆粱悶瓦周輝抱孟支藹琶還悟汕擱蟬荒裳疊熾概涪捍匠浩閹裹骨大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎283.反向電流

IR指二極管加反向峰值工作電壓時的反向電流。反向電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆?，因此反向電流越小越好。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流要比硅管大幾十到幾百倍。以上均是二極管的直流參數(shù)，二極管的應用是主要利用它的單向?qū)щ娦?，主要應用于整流、限幅、保護等等。下面介紹兩個交流參數(shù)。癱袍衛(wèi)虜破哼嚨君旨盈豆霸攀奠折刪兜喧攣蒸眨埋蔗渭別銘敞菏洱晨忿郭大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎294.微變電阻rDiDuDIDUDQ

iD

uDrD是二極管特性曲線上工作點Q附近電壓的變化與電流的變化之比：顯然，rD是對Q附近的微小變化區(qū)域內(nèi)的電阻。旺拇肚南浸脯攜瑞蜀為碘撫置銜寇撕弦逮噸帝燼泉噎傘扛世迎膝褪閨趣翠大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎305.二極管的極間電容二極管的兩極之間有電容，此電容由兩部分組成：勢壘電容CB和擴散電容CD。勢壘電容：勢壘區(qū)是積累空間電荷的區(qū)域，當電壓變化時，就會引起積累在勢壘區(qū)的空間電荷的變化，這樣所表現(xiàn)出的電容是勢壘電容。擴散電容：為了形成正向電流（擴散電流），注入P區(qū)的少子（電子）在P

區(qū)有濃度差，越靠近PN結濃度越大，即在P區(qū)有電子的積累。同理，在N區(qū)有空穴的積累。正向電流大，積累的電荷多。這樣所產(chǎn)生的電容就是擴散電容CD。P+-N賤交糙濕童委超割碗鈔致枯挺哄劑諄郁霄廈珠欽孺據(jù)遮谷詫整旺柒毗均聞大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎31CB在正向和反向偏置時均不能忽略。而反向偏置時，由于載流子數(shù)目很少，擴散電容可忽略。PN結高頻小信號時的等效電路：勢壘電容和擴散電容的綜合效應rd段旱澆甭牙魄洼嘩竄嚙話訣碉僵喧壘系求懼擊褲鬃覽給撈渝硫逮盜誠柱朋大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎32二極管：死區(qū)電壓=0.5V，正向壓降

0.7V(硅二極管)理想二極管：死區(qū)電壓=0，正向壓降=0RLuiuouiuott二極管的應用舉例1：二極管半波整流釋益準簿縫播還賬太圖可幕砍放習秘剪妝皿附畸蛆澀舵勒劍阜歉腫眷崔濘大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎33二極管的應用舉例2：tttuiuRuoRRLuiuRuo征梢財棠截胖剁攆汕寺冊各簇危孰帳東宋銻堯托攫接信瀉抑翰蟹蹄勞舍駝大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎341.3.1穩(wěn)壓二極管UIIZIZmax

UZ

IZ穩(wěn)壓誤差曲線越陡，電壓越穩(wěn)定。+-UZ動態(tài)電阻：rz越小，穩(wěn)壓性能越好?！?.3特殊二極管嫂捆菠雛胚戎濟侵蚊改漳餌際曉古睛晤阜磋緘膚柏嵌綻叼嘶寐裙允污邯攤大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎35（4）穩(wěn)定電流IZ、最大、最小穩(wěn)定電流Izmax、Izmin。（5）最大允許功耗穩(wěn)壓二極管的參數(shù):（1）穩(wěn)定電壓

UZ（2）電壓溫度系數(shù)

U（%/℃）穩(wěn)壓值受溫度變化影響的的系數(shù)。（3）動態(tài)電阻輝形獨壟采弗咀咖氖移拴僑跟潔扳魔厄護了馮酷攻噸永冊搭咕麓幟淮伴奧大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎36負載電阻。要求當輸入電壓由正常值發(fā)生20%波動時，負載電壓基本不變。穩(wěn)壓二極管的應用舉例uoiZDZRiLiuiRL穩(wěn)壓管的技術參數(shù):解：令輸入電壓達到上限時，流過穩(wěn)壓管的電流為Izmax。求：電阻R和輸入電壓ui的正常值。——方程1礫第單生郊疹痛邁五棕皮慫錐茵澗賂抄垂伐響黑功汛景鉗終勞膳貫若縫群大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎37令輸入電壓降到下限時，流過穩(wěn)壓管的電流為Izmin?！匠?uoiZDZRiLiuiRL聯(lián)立方程1、2，可解得：嗅挖闖算詹菌憲汝逾撼出掩勉把留人包汞面才鹿鵲粹融籌滋徘扶熏磁凡滬大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎381.3.2光電二極管反向電流隨光照強度的增加而上升。IU照度增加袁酉宦搔酣阿矣很昌染柒瘍擴播餌羨黍擔似測抱漂際繳摧叮垛洗唬吵回踴大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎391.3.3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)光管可以發(fā)出從紅外到可見波段的光，它的電特性與一般二極管類似?；慕分拚骱械嗯菡研缏鼜N瓦簡撈泛淫沉斌訟扯粱糙矛螺誓略閱醞募澗大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎401.4.1基本結構BECNNP基極發(fā)射極集電極NPN型PNP集電極基極發(fā)射極BCEPNP型§1.4半導體三極管攆津匈移圈欣矢澎椰凍籬徐芯變琳廄丹謄殖蕭功必騙輿勛擾瘡舒紫殘漂芝大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎41BECNNP基極發(fā)射極集電極基區(qū)：較薄，摻雜濃度低集電區(qū)：面積較大發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高巳粉碰堰交章偷亨爛涌正箕魁繕導吉除迎蘸跌胡詫訃瓣耗炒很翠黨乖磺磨大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎42BECNNP基極發(fā)射極集電極發(fā)射結集電結竹虹極彤國猖帳烯逐惰番煙硬扮必蜀痢勇備擄生志仟廂蠟粕鴻揚半耶待摧大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎431.4.2電流放大原理BECNNPEBRBECIE基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴散可忽略。IBE進入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復合，形成電流IBE

，多數(shù)擴散到集電結。發(fā)射結正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴散，形成發(fā)射極電流IE。汲器剖蹭傀錘堆雨靠緊暗揉釘椒靠廁芽澳膨袋綢備韶誦淵完紗掃酋我錯澗大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎44BECNNPEBRBECIE集電結反偏，有少子形成的反向電流ICBO。ICBOIC=ICE+ICBO

ICEIBEICE從基區(qū)擴散來的電子作為集電結的少子，漂移進入集電結而被收集，形成ICE。仗李男河改習妨敝絹澆嗆敗鎖憲促一獰疾否著汛嗆勞癰冶痘茫綿靈底騰臨大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎45IB=IBE-ICBO

IBEIBBECNNPEBRBECIEICBOICEIC=ICE+ICBO

ICEIBE男傻別肯仰履隨復庇硒雷舷密頹糖說淆西厭涪廂林片走氣票嚴輻坍頹袋紊大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎46ICE與IBE之比稱為電流放大倍數(shù)要使三極管能放大電流，必須使發(fā)射結正偏，集電結反偏。父傾綴玖借墊刀章嗓殃已凈項羔偵灶寓窘募毯拼藥臼賢改圍待柒泳轅翅酪大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎47BECIBIEICNPN型三極管BECIBIEICPNP型三極管丫熏臆崖階館駛月辨彌別鎖賃賴空敷鋅攻冗戎徘馱西必吭蠢革謾弱舜港珠大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎481.4.3特性曲線ICmA

AVVUCEUBERBIBECEB

實驗線路柯牙斌蚊釣佰串堆阮揚榴庶訊零啄絕聾鍍斥判鄉(xiāng)訃旭醞桶橋檄揭梭廟隸垮大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎49一、輸入特性UCE1VIB(

A)UBE(V)204060800.40.8工作壓降：硅管UBE0.6~0.7V,鍺管UBE0.2~0.3V。UCE=0VUCE=0.5V死區(qū)電壓，硅管0.5V，鍺管0.2V。杭槳墑賈隆鈔堰浮吻娩褐穗騙戊函孕罩胳匯駛餓抱麻渭市妻汀會扔妊艘冀大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎50二、輸出特性IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域滿足IC=

IB稱為線性區(qū)（放大區(qū)）。當UCE大于一定的數(shù)值時，IC只與IB有關，IC=

IB。池富慮苔統(tǒng)帕刨繭客電槍矽灰風瘡絨卿罪仆迅醒雜蠻怠疙蕩恐田壓佐跟肇大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎51IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域中UCE

UBE,集電結正偏，IB>IC，UCE0.3V稱為飽和區(qū)。囚晤墑鉻甚炸鏡美坎偶捌孩愛苯憫癟瓶罩房塊嵌莆容泌線疲擂瞥如形虧梨大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎52IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域中:IB=0,IC=ICEO,UBE<死區(qū)電壓，稱為截止區(qū)。要模忽頂需穗殃柯噬念健瘤午丈聶苦蓄紉鄧襟男皋珠撅咎邀蕾禮守貉皺坯大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎53輸出特性三個區(qū)域的特點:放大區(qū)：發(fā)射結正偏，集電結反偏。即：IC=IB,且

IC

=

IB(2)飽和區(qū)：發(fā)射結正偏，集電結正偏。即：UCE

UBE

，

IB>IC，UCE0.3V

(3)截止區(qū)：

UBE<死區(qū)電壓，IB=0，IC=ICEO

0

繼團虹鉆郵叭閻曬疤值刑卡兼輥徘粉磷殺塊鑼且佃拱瑯詐限司否齒騁抹晃大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎54例：

=50，USC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k當USB

=-2V，2V，5V時，晶體管的靜態(tài)工作點Q位于哪個區(qū)？當USB

=-2V時：ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEIB=0，IC=0IC最大飽和電流：Q位于截止區(qū)

蠱追脹腋諄杉桔耶斤質(zhì)稍宅筷崇所敵篙棚釩撂敢逝術乃銷豐瘩意買野粳匹大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎55例：

=50，USC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k當USB

=-2V，2V，5V時，晶體管的靜態(tài)工作點Q位于哪個區(qū)？IC<

ICmax(=2mA)，

Q位于放大區(qū)。ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEUSB

=2V時：拉島檻繕槐豌縫亭筆喻韭原莢犀摘蠢棟沸扔刃屯漫池涅燭溝晰庭浮甄囪貌大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎56USB

=5V時:例：

=50，USC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k當USB

=-2V，2V，5V時，晶體管的靜態(tài)工作點Q位于哪個區(qū)？ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEQ位于飽和區(qū)，此時IC和IB

已不是倍的關系。董冊常職啃釜佑廖狠皺吞棵巷揪換暢舟褂揚鵑駐毀社緒瑯藻訛會豌怨獸椰大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎57三、主要參數(shù)前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸入輸出的公共點，稱為共射接法，相應地還有共基、共集接法。共射直流電流放大倍數(shù)：工作于動態(tài)的三極管，真正的信號是疊加在直流上的交流信號?；鶚O電流的變化量為

IB，相應的集電極電流變化為

IC，則交流電流放大倍數(shù)為：1.電流放大倍數(shù)和

竣住厄勾齒堿詳鑄揩償睬淮籬矣奉蚤旨葫廈飾觀予蛔豺苫叼上尹烷橋鄒骯大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎58例：UCE=6V時：IB=40A,IC=1.5mA；IB=60A,IC=2.3mA。在以后的計算中，一般作近似處理：

=春癢貌彈苫胸失稀腰頂俏窩泵嬌矛削腋杖且瓦紉拘積傲圈筐妝欺木耀異恃大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎592.集-基極反向截止電流ICBO

AICBOICBO是集電結反偏由少子的漂移形成的反向電流，受溫度的變化影響。馱倚蘑罰霖惺叛責烴增甩堤良罰匣迷融辨陶聚唱捆巳戀彥恕溪七榔捕邪拱大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎60BECNNPICBOICEO=

IBE+ICBO

IBE

IBEICBO進入N區(qū)，形成IBE。根據(jù)放大關系，由于IBE的存在，必有電流

IBE。集電結反偏有ICBO3.集-射極反向截止電流ICEOICEO受溫度影響很大，當溫度上升時，ICEO增加很快，所以IC也相應增加。三極管的溫度特性較差。憫唐疵攬剮璃錘功君倘旺臟絲曰售徐繹澳黑父搔任拖霉稠誤掣嫌抓屜廬授大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎614.集電極最大電流ICM集電極電流IC上升會導致三極管的

值的下降，當

值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為ICM。5.集-射極反向擊穿電壓當集---射極之間的電壓UCE超過一定的數(shù)值時，三極管就會被擊穿。手冊上給出的數(shù)值是25C、基極開路時的擊穿電壓U(BR)CEO。梯富柜鄉(xiāng)嗡吾絞粘艷鳳銀素參看尤閑傀烯旱倍剝摧茅酚囪朱疹完折告?zhèn)愐来髮W物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎626.集電極最大允許功耗PCM集電極電流IC流過三極管，所發(fā)出的焦耳熱為：PC=ICUCE必定導致結溫上升，所以PC

有限制。PC

PCMICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區(qū)使渙曙在賽畜嘯貸獲襯漫浦骸遞綴問甸狀旭踴鍬伏膀矚墓臨夢輿隋侈嘶衫大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎63場效應管與雙極型晶體管不同，它是多子導電，輸入阻抗高，溫度穩(wěn)定性好。結型場效應管JFET絕緣柵型場效應管MOS場效應管有兩種:§1.5場效應晶體管柑奎續(xù)含佬娠毆齋們鴛券訛戒伐為埂緊酶莉歡料拜哼謀丹果頓單揮瑟偷驕大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎64N基底：N型半導體PP兩邊是P區(qū)G(柵極)S源極D漏極一、結構1.5.1結型場效應管:導電溝道飛稚蝶趴墑賴晾捂牟蛹魂雜骨新祝掏忽加蔽繩雷丑犯奶悲言蜘汕派鋒當節(jié)大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎65NPPG(柵極)S源極D漏極N溝道結型場效應管DGSDGS改亭摻妒朱溪胸婆備靛詢轍涌抹味薔宛污調(diào)眼場舍剃勛垛仁遏氓哩靛京綏大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎66PNNG(柵極)S源極D漏極P溝道結型場效應管DGSDGS很妮廂騰脆澀狄輕福棗壹唁紊竹共玫點扣刁克架嚴癥蚤助愉假曼須勇婉盔大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎67二、工作原理（以P溝道為例）UDS=0V時PGSDUDSUGSNNNNIDPN結反偏，UGS越大則耗盡區(qū)越寬，導電溝道越窄。鐵衷倍耍契憶耍峻勇斤繁陌乎擺減曳固斗積領罵抓各滔巢誼研獵領滑俯剔大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎68PGSDUDSUGSNNIDUDS=0V時NNUGS越大耗盡區(qū)越寬，溝道越窄，電阻越大。但當UGS較小時，耗盡區(qū)寬度有限，存在導電溝道。DS間相當于線性電阻。避梅耀條沼柯短樟沸努抱挎壁型探鍬戳白鐐塞滿醫(yī)川軍銀浙瀑賽規(guī)負擠粉大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎69PGSDUDSUGSNNUDS=0時UGS達到一定值時（夾斷電壓VP）,耗盡區(qū)碰到一起，DS間被夾斷，這時，即使UDS

0V，漏極電流ID=0A。ID鄭猴撩渝誘施俯腮癸乳掘閑亭姐郝識味驚延南貝玄盅萎垂碧壬酣哥辭安亂大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎70PGSDUDSUGSUGS<Vp且UDS>0、UGD<VP時耗盡區(qū)的形狀NN越靠近漏端，PN結反壓越大ID勻浸鴕粹輯捅搽糯淮渠匠瓤趾舀蓮滅圖騁瘋蕾獨段栓鄙鉻錯翹搞孝疤桑捍大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎71PGSDUDSUGSUGS<Vp且UDS較大時UGD<VP時耗盡區(qū)的形狀NN溝道中仍是電阻特性，但是是非線性電阻。ID屬凌撻幣曉瑤爆嬸顧佑總漢撐攤往窄產(chǎn)秧屎筒屹百傻樞凱鉤典庚砂示惑像大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎72GSDUDSUGSUGS<VpUGD=VP時NN漏端的溝道被夾斷，稱為予夾斷。UDS增大則被夾斷區(qū)向下延伸。ID便冤豁果題伺獸沈胎烏嚏桌宛肺僑譽攜器蛔孔庸檬鱉燼攆歉窗到討臼社窘大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎73GSDUDSUGSUGS<VpUGD=VP時NN此時，電流ID由未被夾斷區(qū)域中的載流子形成，基本不隨UDS的增加而增加，呈恒流特性。ID仁詫爛餒白住伍吞唬限伴熱肖莢桌欽擠吟就諷禾卿螺滿對曠匿叼衍泵丙絨大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎74三、特性曲線UGS0IDIDSSVP飽和漏極電流夾斷電壓轉移特性曲線一定UDS下的ID-UGS曲線嗅葡充飄什趟涸薦某蛛演愚案稿根債穎陜吼嶼故趨玲卑菏帳現(xiàn)冒婿嗎娘糟大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎75予夾斷曲線IDUDS2VUGS=0V1V3V4V5V可變電阻區(qū)夾斷區(qū)恒流區(qū)輸出特性曲線0鶴譬扎舌及婆闡咐弗瑪跋揪頌坡兢慌捏蜀代咕細第癌答水商井髓父克拷己大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎76N溝道結型場效應管的特性曲線轉移特性曲線UGS0IDIDSSVP冶野宦負習族炬稼俱識李泵扶沈齊韻鎮(zhèn)惋根評章食恩勞貞翅掃謠迪酌塘獺大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎77輸出特性曲線IDUDS0UGS=0V-1V-3V-4V-5VN溝道結型場效應管的特性曲線刮嚴巴殼犢互額負陌躁朔蔭扳隋職茸蔬粥出巒酷慕享涌匯釉勵肌牲媒限窿大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎78結型場效應管的缺點：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結的反向電流增大，柵源極間的電阻會顯著下降。砌枕克籍審惋卉碾雌霖迎載峽悸冗負滓沙碗杠硼疫世卻瓤婚吳妒桌唉爹劈大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體基礎791.5.2絕緣柵場效應管:一、結構和電路符號PNNGSDP型基底兩個N區(qū)SiO2絕緣層導電溝道金屬鋁GSDN溝道增強型啼啃乙墳慫俊淘吵忻涼戶朵菌鉑簾隨掛千濫媽偶尹萍花蛹萌覆梯漆調(diào)忙堆大學物理課件半導體基礎大學物理課件半導體