電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）課件：半導(dǎo)體器件

§4—3?§4—1晶體二極管§4—2?晶體三極管場(chǎng)效應(yīng)管半導(dǎo)體器件§4—1?晶體二極管二極管在實(shí)際中的應(yīng)用一、二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)二極管是由半導(dǎo)體材料硅（Si）、鍺（Ge）及其化合物制成的器件。所謂半導(dǎo)體材料是指導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)，常見(jiàn)的有硅和鍺。二極管的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)a）二極管的結(jié)構(gòu)?b）二極管的圖形符號(hào)二、二極管的工作特點(diǎn)及主要參數(shù)1.二極管的工作特點(diǎn)（1）二極管的單向?qū)щ娦远O管的導(dǎo)電性能實(shí)驗(yàn)a）二極管正向?qū)顟B(tài)?b）二極管反向截止?fàn)顟B(tài)（2）二極管的伏安特性曲線(xiàn)正向電壓很小的范圍稱(chēng)為死區(qū)，相應(yīng)的電壓稱(chēng)為死區(qū)電壓。使二極管開(kāi)始導(dǎo)通的臨界電壓稱(chēng)為開(kāi)啟電壓或門(mén)坎電壓，通常用Uon

表示，硅管的開(kāi)啟電壓Uon

約為0.5?V，而鍺管的開(kāi)啟電壓Uon

為0.1～0.2?V。二極管正向?qū)〞r(shí)，硅管的正向壓降為0.7?V左右，鍺管的正向壓降為0.3?V左右。二極管的伏安特性曲線(xiàn)2.二極管的主要參數(shù)（1）最大整流電流IFM指二極管長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)允許通過(guò)的最大正向平均電流。（2）最高反向工作電壓URM指二極管正常工作時(shí)所允許外加的最高反向電壓。（3）反向電流IR指在規(guī)定的反向電壓（＜UBR）和環(huán)境溫度下的反向電流。二極管的其他分類(lèi)三、二極管的分類(lèi)二極管的其他分類(lèi)§4—2?晶體三極管擴(kuò)音機(jī)實(shí)物及工作原理示意圖a）擴(kuò)音機(jī)?b）擴(kuò)音機(jī)工作原理示意圖一、三極管的結(jié)構(gòu)和外觀識(shí)別1.三極管的結(jié)構(gòu)三極管是一個(gè)三層結(jié)構(gòu)、內(nèi)部具有兩個(gè)PN結(jié)的器件，它的中間層稱(chēng)為基區(qū)，基區(qū)的兩邊分別稱(chēng)為發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，三極管的發(fā)射區(qū)和集電區(qū)是同類(lèi)型的半導(dǎo)體，所以三極管有兩種半導(dǎo)體類(lèi)型。三極管的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)a）NPN型三極管結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)?b）PNP型三極管結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)2.三極管的外觀識(shí)別常見(jiàn)三極管的引腳分布規(guī)律常見(jiàn)三極管的引腳分布規(guī)律二、三極管的分類(lèi)三極管的外形圖三、三極管的工作特點(diǎn)1.三極管的電流分配關(guān)系根據(jù)基爾霍夫電流定律，三極管的發(fā)射極電流等于集電極電流與基極電流之和，即IE?=?IC?+?IB。由于基極電流很小，所以集電極電流與發(fā)射極電流近似相等，即IC≈IE。2.三極管的電流放大作用三極管集電極直流電流IC

與相應(yīng)的基極直流電流IB

之間的比值幾乎是固定不變的，稱(chēng)為共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)，三極管的電流分配關(guān)系a）NPN型?b）PNP型3.三極管的伏安特性曲線(xiàn)（1）輸入特性曲線(xiàn)三極管的輸入特性是指基極電流IB

與發(fā)射結(jié)電壓UBE

之間的關(guān)系。三極管的輸入特性曲線(xiàn)（2）輸出特性曲線(xiàn)三極管的輸出特性曲線(xiàn)是指集電極電流IC與電壓UCE

之間的關(guān)系。三極管的輸出特性曲線(xiàn)四、三極管的主要參數(shù)1.共射電流放大系數(shù)ββ

值是表征三極管電流放大作用的最主要的參數(shù)，一般為20～200，β

值太大時(shí)，工作性能不穩(wěn)定，通常選用β

值為60～100。2.極限參數(shù)（1）集電極最大允許電流ICM集電極電流過(guò)大時(shí)，三極管的β

值要降低，一般規(guī)定β值下降到正常值的2/3時(shí)的集電極電流為最大允許電流。（2）集電極—發(fā)射極反向擊穿電壓U（BR）CEO是指基極開(kāi)路時(shí)，加在集電極和發(fā)射極之間的最大允許電壓。（3）集電極最大允許耗散功率PCMPCM

小于1?W的稱(chēng)為小功率管，大于1?W的稱(chēng)為大功率管?！?—3?場(chǎng)效應(yīng)管一、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管1.結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管有N溝道和P溝道兩種，結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號(hào)如圖所示。場(chǎng)效應(yīng)管外形結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號(hào)

a）N溝道場(chǎng)效應(yīng)管?b）P溝道場(chǎng)效應(yīng)管2.結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的電壓控制作用這種UGS?=?0，ID≠0的工作方式稱(chēng)為耗盡型。使導(dǎo)電溝道完全合攏所需要的柵源電壓UGS

稱(chēng)為夾斷電壓UP。柵源電壓對(duì)溝道的控制作用a）UGS?=?0?b）UGS

＜0二、絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管簡(jiǎn)稱(chēng)MOSFET。絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管圖形符號(hào)a）N溝道場(chǎng)效應(yīng)管圖形符號(hào)?b）P溝道場(chǎng)效應(yīng)管圖形符號(hào)耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的電壓控制作用和結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的電壓控制作用大致相同。

N溝道增強(qiáng)型MOS管導(dǎo)電溝道的形成a）UGS?=?0時(shí)導(dǎo)電溝道未形成?b）UGS?=?UT

時(shí)導(dǎo)電溝道形成三、場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)1.夾斷電壓UP當(dāng)UDS

為某一定值（測(cè)試條件）時(shí)，對(duì)于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和耗盡型MOS管，UP為ID減小到近似為零（1μA、10μA）時(shí)的柵源極電壓UGS

值。2.開(kāi)啟電壓UT當(dāng)UGS

為某一定值（測(cè)試條件）時(shí)，增強(qiáng)型MOS管開(kāi)始導(dǎo)通時(shí)的UGS

就為UT。N溝道的增強(qiáng)型MOS管的UT

為正值，P溝道的增強(qiáng)型MOS管的UT

為負(fù)值。3.飽和漏極電流IDSS對(duì)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和耗盡型MOS管來(lái)說(shuō)，柵源極電壓UGS?=?0時(shí)的漏極電流為IDSS，它反映了場(chǎng)效應(yīng)管輸出的最大漏極電流。4.最大漏源擊穿電壓U（BR）DS它是指漏極與源極之間的最大反向擊穿電壓，即當(dāng)ID

急劇上升時(shí)的UDS

值。5.跨導(dǎo)gm當(dāng)UDS

為某一定值（測(cè)試條件）時(shí)，ID

的微小變化量與UGS

的微小變化量之比，即

。gm

反映了柵源極電壓對(duì)漏極電流的控制能力。四、場(chǎng)效應(yīng)管的使用及注意事項(xiàng)1.場(chǎng)效應(yīng)管在使用中要注意電壓極性。2.為了防止柵極擊穿，要求一切測(cè)試儀器、電烙鐵都必須有外接地線(xiàn)。焊接時(shí)用小功率烙鐵，動(dòng)作要迅速，或切斷電源后利用余熱焊接。焊接時(shí)應(yīng)先焊源極，后焊柵