1、常用半导体器件常用半导体器件 第一节第一节半导体的半导体的基础基础知识知识 第二节第二节半导体二极管半导体二极管 第三节第三节双极型半导体三极管双极型半导体三极管 第四节第四节场效晶体管场效晶体管 第五节第五节晶闸管晶闸管 第第 1 章小结章小结技能训练技能训练1 1元器件的识别与检测元器件的识别与检测 常用半导体器件常用半导体器件 一、一、本征半导本征半导体体二、二、杂质半导杂质半导体体三、三、PN PN 结结(Semiconductor Semiconductor DiodeDiode)第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件 常用的导体一般为银、铜、铝等物体；绝缘常用的导体一般为银、铜、
2、铝等物体；绝缘体为橡胶、塑料、胶木等；体为橡胶、塑料、胶木等；导电能力介于导体和导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为绝缘体之间的物质称为半导体半导体。用来制造半导体器件的材料主要是用来制造半导体器件的材料主要是硅硅(Si)(Si)、锗锗(Ge)(Ge)和和砷化镓砷化镓(GaAs)(GaAs)等。等。半导体材料进行特殊加工，使其成为性能可半导体材料进行特殊加工，使其成为性能可控，即可用来制造构成电子电路的基本元件控，即可用来制造构成电子电路的基本元件半半导体器件导体器件。自然界中的物质根据导电能力的不同分为自然界中的物质根据导电能力的不同分为导导体体、绝缘体绝缘体和和半导体半导体。一、一、本征
3、半导体本征半导体本征半导体本征半导体 纯净的半导体。如硅、锗单晶体。纯净的半导体。如硅、锗单晶体。载流子载流子 自由运动的带电粒子。半导体中的载自由运动的带电粒子。半导体中的载流子有两种，自由电子和空穴。流子有两种，自由电子和空穴。共价键共价键 相邻原子共有价电子所形成的束缚。相邻原子共有价电子所形成的束缚。+4+4+4+4+4+4+4+4硅硅(锗锗)的原子结构的原子结构Si Si2 2 8 8 4 4GeGe2 2 8 8 1818 4 4简化简化模型模型+4+4惯性核惯性核硅硅(锗锗)的共价键结构的共价键结构价电子价电子自自由由电电子子(束缚电子束缚电子)空空穴穴空穴空穴空穴可在共空穴可在
4、共价键内移动价键内移动第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件本征激发：本征激发：复复 合：合：自由电子和空穴在运动中相遇重新结合自由电子和空穴在运动中相遇重新结合成对消失的过程。成对消失的过程。漂漂 移：移：自由电子和空穴在电场作用下的定向运自由电子和空穴在电场作用下的定向运动。动。在室温或光照下价电子获得足够能量摆在室温或光照下价电子获得足够能量摆脱共价键的束缚成为自由电子，并在共价键脱共价键的束缚成为自由电子，并在共价键中留下一个空位中留下一个空位(空穴空穴)的过程。的过程。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件两种载流子两种载流子电子电子(自由电子自由电子)空穴空穴两种载流子的运动两
5、种载流子的运动自由电子自由电子(在共价键以外在共价键以外)的运动的运动空穴空穴(在共价键以内在共价键以内)的运动的运动 结论结论：1.1.本征半导体中电子和空穴成对出现，且数量少；本征半导体中电子和空穴成对出现，且数量少；2.2.半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电；半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电；3.3.本征半导体导电能力弱，并与温度有关本征半导体导电能力弱，并与温度有关。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件二、杂质半导体二、杂质半导体（一）（一）N N 型半导体型半导体N N 型型+5+5+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4磷原子磷原子自由电子自由电子电子为电子为多多数载
6、流数载流子子空穴为空穴为少少数载流数载流子子载流子数载流子数 电子数电子数第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件 在本征半导体中掺入微量杂质元素，掺杂后在本征半导体中掺入微量杂质元素，掺杂后的半导体称为的半导体称为杂质半导体杂质半导体。可分为。可分为N N型半导体型半导体和和P P型半导体型半导体。施主施主离子离子施主施主原子原子受主受主离子离子+3+3+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4（二）（二）P P 型半导体型半导体P P 型型空穴空穴硼原子硼原子空穴空穴 多子多子电子电子 少子少子载流子数载流子数 空穴数空穴数受主受主原子原子注意注意:杂质半导体中载流子虽有多少之分，由杂质半导
7、体中载流子虽有多少之分，由于还有不能移动的杂质离子，因而于还有不能移动的杂质离子，因而整个半导体整个半导体仍呈电中性仍呈电中性。三、三、PN PN 结结（一）（一）PN PN 结的形成结的形成1.1.载流子的载流子的浓度差浓度差引起多子的引起多子的扩散扩散2.2.复合使交界面复合使交界面形成空间电荷区形成空间电荷区(耗尽层耗尽层)空间电荷区特点空间电荷区特点:无载流子，无载流子，阻止扩散进行，阻止扩散进行，利于少子的漂移。利于少子的漂移。3.3.扩散和漂移达到扩散和漂移达到动态平衡动态平衡扩散电流扩散电流 等于漂移电流，等于漂移电流，总电流总电流 I I=0=0。内建电场内建电场第一章常用半导
8、体器件第一章常用半导体器件（二）（二）PN PN 结的单向导电性结的单向导电性1.1.外加外加正向正向电压电压(正向偏置正向偏置)P P 区区N N 区区内电场内电场+U UR R外电场外电场外电场使多子向外电场使多子向 PN PN 结移动结移动,中和部分离子中和部分离子使空间电荷区使空间电荷区变窄。变窄。I IF F限流电阻限流电阻扩散运动加强形成正向电流扩散运动加强形成正向电流 I IF F。I IF F=I I多子多子 I I少子少子 I I多子多子2.2.外加外加反向反向电压电压(反向偏置反向偏置)P P 区区N N 区区 +U UR R内电场内电场外电场外电场外电场使少子背离外电场使
9、少子背离 PN PN 结结移动，移动，空间电荷区变宽。空间电荷区变宽。I IR RPN PN 结的单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大结的单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大;反偏截止，电阻很大，电流近似为零。反偏截止，电阻很大，电流近似为零。漂移运动加强形成反向电流漂移运动加强形成反向电流 I IR RI IR R=I I少子少子 0 0第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件一、一、半导体二极管的结构半导体二极管的结构二、二、二极管的伏安特性二极管的伏安特性三、三、二极管的主要参数二极管的主要参数第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件四、四、二极管电路的分析方法二极管电路的分析方
10、法五、五、特殊二极管特殊二极管一、一、半导体二极半导体二极管的结构管的结构构成：构成：PN PN 结结 +引线引线 +管壳管壳 =二极管二极管符号：符号：V V分类：分类：按材料分按材料分硅二硅二极管极管锗二锗二极管极管按结构分按结构分点接点接触型触型面接面接触型触型点接触型点接触型正极正极引线引线触丝触丝N N 型锗片型锗片外壳外壳负极负极引线引线负极引线负极引线 面接触型面接触型N N型锗型锗PN PN 结结 正极引线正极引线铝合金铝合金小球小球底座底座金锑金锑合金合金平面平面型型正极正极引线引线负极负极引线引线集成电路中平面型集成电路中平面型P PN NP P 型支持衬底型支持衬底第一章
11、常用半导体器件第一章常用半导体器件二、二极管的伏二、二极管的伏安特性安特性O Ou uD D/V/Vi iD D/mA/mA正向正向特性特性U Uthth死死区区电电压压i iD D =0 0U Uth th=0.5 V0.5 V 0.1 0.1 V V(硅硅管管)(锗锗管管)U U U Uththi iD D 急剧急剧上升上升0 0 U U U Uthth U UD(on)D(on)=(0.6(0.6 0.8)V0.8)V硅管硅管 0.7 V0.7 V(0.1(0.1 0.3)V0.3)V锗管锗管 0.2 V0.2 V反向反向特性特性I IS SU U(BR)(BR)反向反向击穿击穿U U(
12、BR)(BR)U U 0 0 i iD D=I IS S 0.1 0.1 A A(硅硅)几十几十 A A(锗锗)U U U U(BR)(BR)反向电流急反向电流急剧增大剧增大(反向击反向击穿穿)第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件反向击穿类型：反向击穿类型：电击电击穿穿热击热击穿穿特别注意特别注意：温度对二极管的特性有显著温度对二极管的特性有显著影响。当影响。当温度升高温度升高时，时，正向特性正向特性曲线向左移，反向特性曲线向下曲线向左移，反向特性曲线向下移。移。变化规律是：变化规律是：在室温附近，温在室温附近，温度每升高度每升高11，正向压降约减小正向压降约减小2 22.5mV2.5mV
13、，温度每升高，温度每升高1010，反向电流约反向电流约增大一倍增大一倍。PN PN 结未损坏，断结未损坏，断电即恢复。电即恢复。PN PN 结烧毁。结烧毁。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件温度对二极管特性的温度对二极管特性的影响影响606040402020 0.02 0.020 00.40.425255050i iD D /mA/mAu uD D/V/V2020 C C9090 C CT T 升高时，升高时，U UD(on)D(on)以以 (2 2 2.5)mV/2.5)mV/C C 下降下降第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件硅管的伏安硅管的伏安特性特性锗管的伏安锗管的伏安特性特
14、性606040402020 0.02 0.02 0.04 0.040 0 0.40.4 0.80.825255050i iD D /mA/mAu uD D/V/Vi iD D /mA/mAu uD D /V/V0.20.2 0.40.4 25 25 50 505 5101015150.010.010.020.020 0第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件三、三、二极管的主二极管的主要参数要参数1.1.I IF F 最大整流电流最大整流电流(最大正最大正向平均电流向平均电流)2 2.U URM RM 最高反向工作电最高反向工作电压压，为，为 U U(BR)(BR)/2/2 3 3.I IR
15、R 反向电流反向电流(越小单向导越小单向导电性越好电性越好)4 4.C CB B、C CD D 结电容结电容(C CB B势垒电容，势垒电容，C CD D扩散电容扩散电容)i iD Du uD DU U(BR)(BR)I I F FU URMRMO O第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件5 5.f fM M 最高工作频率最高工作频率(超过时单超过时单向导电性变差向导电性变差)影响工作频率的影响工作频率的原因原因 PN PN 结的电容结的电容效应效应 结论：结论：1.1.低频低频时，因结电容很小，对时，因结电容很小，对 PN PN 结影响很小。结影响很小。高频高频时，因容抗减小，使时，因容抗
16、减小，使结电结电容分流容分流，导致，导致单向单向 导电性变差。导电性变差。2.2.结面积小时结电容小，工作频结面积小时结电容小，工作频率高。率高。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件四、二极管电路的分析方法四、二极管电路的分析方法1 1、理想模、理想模型型特性特性u uD Di iD D符号及符号及等效模型等效模型S SS S2 2、恒压降模型、恒压降模型u uD Di iD DU UD(on)D(on)u uD D=U UD(on)D(on)0.7 V 0.7 V(Si)(Si)0.2 V 0.2 V(Ge)(Ge)U UD(on)D(on)3 3
17、、二极管的折线、二极管的折线近似模型近似模型u uD Di iD DU UD(on)D(on)U U I IIUr D斜率斜率1/1/r rD Dr rD DU UD(oD(on)n)【例例1-11-1】二极管电路如图（二极管电路如图（a a）所示，其输入电压所示，其输入电压u uI I(t)(t)的波形如的波形如图图 (b)(b)所示。所示。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件（1 1）当二极管为理想模型时，试）当二极管为理想模型时，试绘出绘出 u uO O(t)(t)的波形。的波形。200200V Vu uo o(t)(t)200200u uI I(t)(t)3V3V(a)a)u uI
18、 I(t)(t)(b)(b)5 55V5Vt/mst/ms当当u uI I(t)3V,(t)3V,u uO O(t)=3V;(t)=3V;当当u uI I(t)(t)3V,3V,当当u uI I(t)=5V,(t)=5V,u uO O(t)4V(t)4V。u uO O(t)1/2(t)1/2 u uI I(t)+1.5V;(t)+1.5V;u uI I(t)(t)(c)(c)5 55V5Vt/mst/ms4V4V3V3Vu uo o(t)(t)第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件（2 2）当二极管为恒压模型时）当二极管为恒压模型时(U Uonon=0.7V)=0.7V)，试绘出，试绘出 u
19、 uO O(t)(t)的波形。的波形。u uI I(t)(t)(b)(b)5 55V5Vt/mst/ms当当u uI I(t)3.7V,(t)3.7V,u uO O(t)=3V;(t)=3V;当当u uI I(t)(t)3.7V,3.7V,当当u uI I(t)=5V,(t)=5V,u uO O(t)=3.65V(t)=3.65V。u uO O(t)1/2(t)1/2 u uI I(t)+1.15V;(t)+1.15V;u uo o(t)(t)(c)(c)5 55V5Vt/mst/ms4V4V3V3V3.7V3.7V3.65V3.65Vu uo o(t)(t)200200V V200200u
20、uI I(t)(t)3V3V(a)a)U Uonon第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件（3 3）当二极管为折线模型时）当二极管为折线模型时(U Uonon=0.7V,=0.7V,r rD D=25=25)，试绘出，试绘出 u uO O(t)(t)的波形。的波形。u uI I(t)(t)(b)(b)5 55V5Vt/mst/ms当当u uI I(t)3.7V,(t)3.7V,u uO O(t)=3V;(t)=3V;当当u uI I(t)(t)3.7V,3.7V,当当u uI I(t)=5V,(t)=5V,u uO O(t)=3.61V(t)=3.61V。u uO O(t)0.47(t)0.
21、47 u uI I(t)+1.26V;(t)+1.26V;u uo o(t)(t)(c)(c)5 55V5Vt/mst/ms4V4V3V3V3.7V3.7V3.61V3.61Vu uo o(t)(t)V VU Uonon200200200200u uI I(t)(t)3V3V(a)a)r rD D五、特殊五、特殊二极管二极管第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件（一）（一）稳压稳压二极管二极管一、伏安一、伏安特性特性符号符号i iZ Z/mA/mAu uZ Z/V/VO O U UZ Z I IZminZmin I IZmaxZmax U UZ Z I IZ Z I IZ Z二、主要参二、主
22、要参数数1.稳定电压稳定电压 UZ 流过规定电流时稳压管流过规定电流时稳压管 两端的反向电压值。两端的反向电压值。2.2.稳定电流稳定电流 I IZ Z 越大稳压效越大稳压效果越好，果越好，小于小于 I IZmin Zmin 时时不稳压。不稳压。3.3.动态动态电阻电阻 r rZ Z几几 几十几十 r rZ Z=U UZ Z/I IZ Z 越小稳压效果越小稳压效果越好。越好。4.4.最大工作电流最大工作电流 I IZMZM和最大耗散功率和最大耗散功率 P PZMZMP PZM ZM=U UZ Z I IZmaxZmax第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件5.5.稳定电压温度稳定电压温度系数
23、系数%100ZZTUU 一般，一般，U UZ Z 4 V 7 V 7 V，稳压管稳压管具有具有正温度系数正温度系数；4 V 4 V U UZ Z 7 V 7 V，温度系，温度系数数很小很小。是表示温度每变化是表示温度每变化1 1o oC C时稳压值的变化量。时稳压值的变化量。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件例例 1-21-2 分析简单稳压电路的工作分析简单稳压电路的工作原理原理;已知稳压管的稳定电压已知稳压管的稳定电压U UZ Z=6V,=6V,最小稳定电流最小稳定电流I IZminZmin=5mA,=5mA,最最大稳定电流大稳定电流I IZmaxZmax=25mA,=25mA,负载电
24、阻负载电阻R RL L=600=600,计算限流电阻计算限流电阻R R 的取值的取值范围。范围。U UI IU UO OR RR RL LI IL LI IR RI IZ ZI IR R=I IZ Z+I IL LU UO O=U UI I I IR R R R当当 U UI I 波动时波动时(R RL L不变不变)IUOUZIRIOU当当 R RL L 变化时变化时(U UI I 不变不变)IROUZIRIOU反之反之,也可维持也可维持U UO O稳定稳定 。为保证稳压管正常工作，无论如为保证稳压管正常工作，无论如何都要满足何都要满足I IZminZminI IZ ZI IZmaxZmax第
25、一章常用半导体器件第一章常用半导体器件即：即：则则有：有：经整理可经整理可得得 ：ZmaxLZZIZminIRURUUILZZminZIRUIUURLZZmaxZIRUIUURLZZminZImaxRUIUURLZZmaxZIminRUIUUR对于限流电阻对于限流电阻R R的取值必的取值必须满足：须满足：R RminminR RR Rmaxmax 第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件（二）（二）发光发光二极管二极管1.1.符号和符号和特性特性符号符号u u/V/Vi i /mA/mAO O2 2工作条件：工作条件：正正向偏置向偏置一般工作电流几一般工作电流几十十 mAmA，导通电，导通电压
26、压 (1(1 2)V2)V。2.2.发光类型：发光类型：可见光：可见光：红、黄、红、黄、绿绿不可见光：不可见光：红外红外光光特别注意特别注意:发光二极管的导通压降大于发光二极管的导通压降大于1V1V，一般红色发光二极管约为，一般红色发光二极管约为1.61.61.8V1.8V，黄色约为，黄色约为2.02.02.2V2.2V，绿色约为绿色约为2.22.22.4V2.4V，工作时必须，工作时必须串接限流电阻。串接限流电阻。第第 1 1 章章半导体二极管半导体二极管第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件（三）（三）光电光电二极管二极管符符号号u ui iO O暗电暗电流流E E=200 lx=200
27、 lxE E=400 lx=400 lx特性特性工作条工作条件：件：反向偏反向偏置置2.2.主要参主要参数数:暗电流，光电流，最暗电流，光电流，最高工作范围高工作范围光学参光学参数：数：光谱范围，灵敏度，峰值波长等光谱范围，灵敏度，峰值波长等实物照片实物照片（四）（四）变容变容二极管二极管 变容二极管是利用变容二极管是利用PNPN结反偏结反偏时势垒电容大小随外加电压而变时势垒电容大小随外加电压而变化的特性制成的。化的特性制成的。它主要用在高频电路中作自动调谐、调频、调相等。它主要用在高频电路中作自动调谐、调频、调相等。一、双极型半导体三极管的结构和工作原理一、双极型半导体三极管的结构和工作原理
28、二、晶体三极管的特性曲线二、晶体三极管的特性曲线三、三极管的主要参数三、三极管的主要参数四、光电三极管四、光电三极管一、双极型半导体三极管的结构和工作原理一、双极型半导体三极管的结构和工作原理（一）双极型半导体三极管（一）双极型半导体三极管（BJTBJT）结构）结构N NN NP P发射极发射极 E E基极基极 B B集电极集电极 C C发射结发射结集电结集电结 基区基区 发射区发射区 集电区集电区e emittermitterb baseasec collectorollectorNPN NPN 型型P PP PN NE EB BC CPNP PNP 型型分类：分类：按材料分：按材料分：硅管
29、、锗管硅管、锗管按结构分：按结构分：NPNNPN、PNPPNP按使用频率分：按使用频率分：低频管、高频管低频管、高频管按功率分：按功率分：小功率管小功率管 1 1 WWE EC CB BE EC CB B第一章常第一章常用半导体器用半导体器件件双极型半导体三极管的实物图双极型半导体三极管的实物图第一章常第一章常用半导体器用半导体器件件金属封装金属封装小功率管小功率管 塑封塑封小功率管小功率管 塑封塑封大功率管大功率管金属封装金属封装大功率管大功率管（二）工作原理（二）工作原理三极管放大的条件三极管放大的条件内部内部条件条件发射区掺杂浓度高发射区掺杂浓度高基区薄且掺杂浓度低基区薄且掺杂浓度低集电
30、结面积大集电结面积大外部外部条件条件发射结正偏发射结正偏集电结反偏集电结反偏外加电源与管子的连接方式外加电源与管子的连接方式VCCCCRC CIC CecbVBBBBRb bIB BUBEBEUCECEIE EVCCCCRC CIC CecbVBBBBRb bIB BUBEBEUCECEIE ENPNNPN型管的连接方式型管的连接方式PNPPNP型管的连接方式型管的连接方式第一章常第一章常用半导体器用半导体器件件满足放大条件的三种电路满足放大条件的三种电路u ui iu uo oC CE EB BE EC CB Bu ui iu uo oE EC CB Bu ui iu uo o共发射极电路共
31、发射极电路共集电极电路共集电极电路共基极电路共基极电路实现电路实现电路u ui iu uo oR RB BR RC Cu uo ou ui iR RC CR RE E第一章常第一章常用半导体器用半导体器件件三极管内部载流子的传输过程三极管内部载流子的传输过程(以以NPNNPN型为例型为例)1 1)在在VBBBB提供的正偏电压作用下提供的正偏电压作用下,发射区向基区注入多子发射区向基区注入多子电子电子，形成发射极电流形成发射极电流 I IE E。I I CN CN多数向多数向 BC BC 结方向扩散形成结方向扩散形成 I ICNCN。I IE E少数与空穴复合，形成少数与空穴复合，形成 I IB
32、N BN。I I BN BNI I CBOCBOI IB BI IC C2 2)电子到达基区后电子到达基区后(基区空穴运动因浓度低而忽略基区空穴运动因浓度低而忽略)第一章常第一章常用半导体器用半导体器件件I ICNCNI IC CI IBNBNI IB B基区空基区空穴来源穴来源基极电源提供基极电源提供(I IB B)集电区少子漂移集电区少子漂移(I ICBOCBO)I IB B三个电极的电流关系三个电极的电流关系:I IE E=I IC C+I IB B直流电流放大系数直流电流放大系数:BCII二、晶体三极管的特性曲线二、晶体三极管的特性曲线（一）输入特性（一）输入特性输入输入回路回路输出输
33、出回路回路常数常数 CE)(BEBuufi0CE u与二极管特性相似与二极管特性相似R RC CV VCCCCi iB BI IE ER RB B+u uBEBE+u uCECE V VBBBBC CE EB Bi iC C+i iB BR RB B+u uBEBE V VBBBB+BEuBiO O0CE uV 1CE u0CE uV 1CE u特性基本特性基本重合重合(电流分配关系确定电流分配关系确定)特性右移特性右移(因集电结开始吸引电子因集电结开始吸引电子)导通电压导通电压 U UBEBE(onon)硅管：硅管：(0.6 0.6 0.8)0.8)V V锗管：锗管：(0.2(0.2 0.3
34、)0.3)V V取取 0.7 V0.7 V取取 0.2 V0.2 VV VBBBB+R RB B第一章常第一章常用半导体器用半导体器件件（二）输出特性（二）输出特性常数常数 B)(CECiufii iC C /mAmAu uCECE/V/V100 A100 A80 A80 A60 A60 A40 A40 A20 A20 Ai iB B=0=0O O 2 4 6 8 2 4 6 8 4 43 32 21 11.截止区：截止区：iB 0 iC=ICEO 0条件：条件：两个结反偏两个结反偏2.2.放大区：放大区：CEOBCIii3.3.饱和区：饱和区：u uCECE u u BEBEu uCBCB=
35、u uCECE u u BEBE 0 0条件：条件：两个结正偏两个结正偏特点：特点：i iC C i iB B临界饱和时：临界饱和时：u uCECE =u=uBEBE深度饱和时：深度饱和时：0.3 V 0.3 V(硅管硅管)u uCECE=U U(CES)(CES)=0.1 V 0.1 V(锗管锗管)放大区放大区截止区截止区饱饱和和区区条件：条件：发射结正偏发射结正偏 集电结反偏集电结反偏特点：特点：水平、等间隔水平、等间隔I ICEOCEO第一章常第一章常用半导体器用半导体器件件（三）温度对三极管特性曲线的影响（三）温度对三极管特性曲线的影响1.1.温度升高，输入特性曲线温度升高，输入特性曲
36、线向左移。向左移。温度每升高温度每升高 1 1 C C，U UBEBE (2 (2 2.5)mV 2.5)mV。温度每升高温度每升高 1010 C C，I ICBOCBO 约增大约增大 1 1 倍。倍。2.2.温度升高，输出特性曲线温度升高，输出特性曲线向上移。向上移。BEuBiO OT T1 1T T2 2 i iC Cu uCECE T T1 1i iB B=0=0T T2 2 i iB B=0=0i iB B=0=0温度每升高温度每升高 1 1 C C，(0.5(0.5 1)%1)%。输出特性曲线间距增大。输出特性曲线间距增大。O O第一章常第一章常用半导体器用半导体器件件三、三极管的主
37、要参数三、三极管的主要参数1 1、电流放大系数、电流放大系数（1 1）共发射极电流放大系数共发射极电流放大系数i iC C /mAmAu uCECE /V/V50 A50 A40 A40 A30 A30 A20 A20 A10 A10 AI IB B=0=0O O 2 4 6 8 2 4 6 8 4 43 32 21 1 直流电流放大系数直流电流放大系数BCCBOBCBOCBNCNIIIIIIII 交流电流放大系数交流电流放大系数 BiiC一般为几十一般为几十 几百几百（2 2）共基极电流放大系数）共基极电流放大系数 11BCCECIIIII 1 1 一般在一般在 0.98 0.98 以上。以
38、上。Q Q82A1030A1045.263 80108.0A1010A10)65.145.2(63 2 2、极间反向饱和电流、极间反向饱和电流CB CB 极极间反向饱和电流间反向饱和电流 I ICBOCBO，CE CE 极极间反向饱和电流间反向饱和电流 I ICEOCEO。第一章常第一章常用半导体器用半导体器件件988.018080 3 3、极限参数、极限参数1.1.I ICMCM 集电极最大允许电流，超过集电极最大允许电流，超过时时 值明显降低。值明显降低。U U(BRBR)CBOCBO 发射极开路时发射极开路时 C C、B B 极极间间反向击穿电压。反向击穿电压。2.2.P PCM CM
39、集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗P PC C=i iC C u uCECE。3.3.U U(BRBR)CEOCEO 基极开路时基极开路时 C C、E E 极极间间反向击穿电压。反向击穿电压。U U(BRBR)EBOEBO 集电极极开路时集电极极开路时 E E、B B 极极间反向击穿电压。间反向击穿电压。U U(BRBR)CBOCBO U U(BRBR)CEOCEO U U(BRBR)EBOEBOi iC CI ICMCMU U(BR)CEO(BR)CEOu uCECEP PCMCMO OI ICEOCEO安安全全 工工 作作 区区第一章常第一章常用半导体器用半导体器件件四、光电三极
40、管四、光电三极管 光电三极管的工作原理是将光照后产光电三极管的工作原理是将光照后产生的电信号又进行了放大，用光的强度来生的电信号又进行了放大，用光的强度来控制集电极电流的大小。控制集电极电流的大小。符号：符号：c ce e一、一、结型场效晶体管结型场效晶体管三、三、场效晶体管的主要参数场效晶体管的主要参数二、绝缘栅场效晶体管二、绝缘栅场效晶体管第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件场效晶体管场效晶体管 FETFET (F Field ield E Effect ffect T Transistorransistor)类型类型：结型结型 JFETJFET (J Junction unction
41、 F Field ield E Effect ffect T Transistorransistor)绝缘栅型绝缘栅型 IGFETIGFET(I Insulated nsulated G Gate ate FETFET)特点：特点：1.1.单极性器件单极性器件(一种载流一种载流子导电子导电)3.3.工艺简单、易集成、功耗小工艺简单、易集成、功耗小、体积小、成本低、噪声低、体积小、成本低、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强等热稳定性好、抗辐射能力强等优点。优点。2.2.输入电阻高输入电阻高(10108 8 101015 15 ，IGFET IGFET 可高达可高达 101015 15 )第一章常用
42、半导体器件第一章常用半导体器件一、一、结型场结型场效晶体管效晶体管（一）（一）结构与结构与符号符号N N 沟道沟道 JFETJFETP P 沟道沟道 JFETJFET第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件有三个电极：有三个电极：栅极（栅极（G G）、源极（）、源极（S S）、漏极（）、漏极（D D）。）。（二）（二）工工作原理作原理u uGSGS 0 0，u uDSDS 0 0 此时此时 u uGD GD=U UP P；沟道楔型沟道楔型耗尽层刚相碰时称耗尽层刚相碰时称预夹断。预夹断。预夹断预夹断当当 u uDSDS ，预夹断预夹断点点下移。下移。（三）（三）转移特性转移特性和输出特性和输出特
43、性当当 U UP P u uGS GS 0 0 时时,2PGSDSSD)1(UuIiu uGSGSi iD DI IDSSDSSu uDSDSi iD Du uGS GS=3 V3 V 2 V2 V 1 V1 V0 V0 V 3 V3 V第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件U UP PO OO O工作工作状态状态可变电阻区可变电阻区饱和区（恒流区）饱和区（恒流区）击穿区击穿区（一）（一）N N 沟道沟道增强型增强型二、绝缘栅场效应管二、绝缘栅场效应管（IGFETIGFET）1.1.结构与结构与符号符号P P 型衬底型衬底(掺杂浓度低掺杂浓度低)N N+N N+用扩散的用扩散的方法方法制作两
44、个制作两个 N N 区区在硅片表在硅片表面生一层面生一层薄薄 SiOSiO2 2 绝绝缘层缘层S DS D用金属铝用金属铝引出引出源极源极 S S 和和漏极漏极 D DG G在绝缘层在绝缘层上喷金属上喷金属铝引出栅铝引出栅极极 G GB B耗尽层耗尽层S S 源极源极 SourceSourceG G 栅极栅极 GateGate D D 漏极漏极 DrainDrainS SG GD DB B第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件2.2.工作工作原理原理（1 1）u uGSGS 对对i iD D的控制作用的控制作用a.a.当当 u uGS GS=0=0 ，D D、S S 间为两个背间为两个背对背
45、的对背的 PN PN 结；结；b.当当 0 uGS U UT T)D D、S S 间间的电位差使沟的电位差使沟道 呈 楔 形，道 呈 楔 形，u uDSDS，靠近漏，靠近漏极端的沟道厚极端的沟道厚度变薄。度变薄。预夹断预夹断(U UGD GD=U UT T)：漏极附近漏极附近反型层消失。反型层消失。预夹断发生之前：预夹断发生之前：u uDSDS i iD D。预夹断发生之后：预夹断发生之后：u uDSDS i iD D 不变。不变。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件3.3.特性曲特性曲线线DS)(GSDUufi 2 4 62 4 64 43 32 21 1u uGSGS/V/Vi iD
46、D/mA/mAU UDS DS=10 V=10 VU UT T当当 u uGS GS U UT T 时：时：2TGSDOD)1(UuIiu uGS GS=2=2U UT T 时的时的 i iD D 值值输出特性曲输出特性曲线线GS)(DSDUufi 可变电阻区可变电阻区u uDS DS 10 107 7 MOSFETMOSFET：R RGS GS=10=109 9 10101515I IDSDSS Su uGSGS/V/Vi iD D/mA/mAO O第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件（一）直流参数（一）直流参数1.1.低频跨低频跨导导 g gm m 常数常数 DSGSDmUuig反映了
47、反映了u uGS GS 对对 i iD D 的控制能力，的控制能力，单位单位 S S(西门子西门子)。一般为几。一般为几毫毫西西 (mSmS)P PDM DM=u uDSDS i iD D，受温度，受温度限制。限制。2.2.输出电阻输出电阻 r rd d常数GSDDS duiur 6.6.最大漏极功最大漏极功耗耗 P PDMDMu uGSGS/V/Vi iD D/mA/mAQ QO O第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件（二）交流参数（二）交流参数3.3.极间电容极间电容C CGSGS、C CGDGDC CGS GS 是栅源极间的电容，是栅源极间的电容，C CGD GD 是是栅漏极间的电容
48、。栅漏极间的电容。4.4.最大漏源电压最大漏源电压U U(BR)DS(BR)DS5.5.最大栅源电压最大栅源电压U U(BR)GS(BR)GS一、一、结构和等效模型结构和等效模型三、三、晶闸管的伏安和主要参数晶闸管的伏安和主要参数二、工作原理二、工作原理第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件晶闸管又称硅可元件晶闸管又称硅可元件(SCRSCR)用途：用途：单向型单向型双向型双向型特点：特点：1.1.体积小、重量轻、容量大、响应速度快、控制体积小、重量轻、容量大、响应速度快、控制灵活、寿命长及维护方便。灵活、寿命长及维护方便。2.2.通过弱电流或低伏电压控制强电流和高电压通过弱电流或低伏电压控制
49、强电流和高电压。第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件常用于可控整流、逆变、调压等电路，也可作为常用于可控整流、逆变、调压等电路，也可作为无触点功率开关。无触点功率开关。类型类型可关断型可关断型几种晶闸管实物图几种晶闸管实物图第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件一、结构和等效模型一、结构和等效模型第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件1.1.晶闸管结构晶闸管结构J J2 2N N1 1P P1 1P P2 2N N2 2A(阳极)G(控制极)J J1 1K(阴极)J J3 3V V2 2N N2 2K(阴极)N N1 1P P2 2A(阳极)N N1 1P P1 1P P2 2 G(控
50、制极)V V1 1结构结构四层半导体材料四层半导体材料(P(P型和型和N N型交替组成型交替组成)三个三个PNPN结结(J(J1 1、J J2 2、J J3 3)引出三个电极引出三个电极(阳极阳极A A、阴极、阴极K K、控制极、控制极G)G)2.2.等效电路等效电路第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件A(阳极)N N1 1P P1 1P P2 2 G(控制极)V V1 1V V2 2N N2 2K(阴极)N N1 1P P2 2结构分解图结构分解图G GK KA AV V1 1V V2 2等效电路等效电路电路符号电路符号K KA AG G二、二、工作原理工作原理第一章常用半导体器件第一章
