1、1 半导体器件半导体器件1.1半导体的基本知识半导体的基本知识 1.2 半导体二极管及其应用半导体二极管及其应用1.3 特殊二极管特殊二极管1.4 晶体管晶体管1.5 场效应晶体管场效应晶体管一、基本内容：一、基本内容：1.半导体的基本常识；半导体的基本常识；2.半导体二极管及应用半导体二极管及应用；3.几种特殊二极管；几种特殊二极管；4.场效应晶体管及应用原理场效应晶体管及应用原理；1 1 半导体器件半导体器件1.了解半导体基础知识了解半导体基础知识；2.理解二极管的单向导电性、伏安特性和主要参数理解二极管的单向导电性、伏安特性和主要参数并掌握二极管的应用并掌握二极管的应用；3.了解几种特殊
2、二极管；了解几种特殊二极管；4.4.掌握晶体三极管的基本结构、工作原理、特性曲掌握晶体三极管的基本结构、工作原理、特性曲线、主要参数；线、主要参数；5.5.了解场效应晶体管的结构和工作原理。了解场效应晶体管的结构和工作原理。二、教学要求：二、教学要求：1 半导体器件半导体器件1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识返回主目录1.1.1 半导体及其特性半导体及其特性 导导 体体：在日常生活中和生产实践中很容易导电：在日常生活中和生产实践中很容易导电的一些金属材料。如：铜、铁、银等的一些金属材料。如：铜、铁、银等 绝缘体绝缘体：很不容易导电的，尽管加上很高的电压：很不容易导电的，尽管加上很高的电压
3、，仍然很难产生电流的材料，如：橡皮、塑料、，仍然很难产生电流的材料，如：橡皮、塑料、玻璃、陶瓷等。玻璃、陶瓷等。半导体半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的这一：导电性能介于导体和绝缘体之间的这一类材料。如：类材料。如：硅硅（SiSi）、）、锗锗（GeGe）、）、砷化镓砷化镓 （GaAsGaAs）等。其中硅材料用得最广，它是当前制等。其中硅材料用得最广，它是当前制作集成器件的主要材料，而砷化镓则主要用制作作集成器件的主要材料，而砷化镓则主要用制作高频高速器件的。高频高速器件的。返回主目录1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识半导体的特性：半导体的特性：1.光敏性光敏性 与光照强弱有关。光照强
4、，导电能力增强与光照强弱有关。光照强，导电能力增强2.热敏性热敏性 与温度有关。温度升高，导电能力增强。与温度有关。温度升高，导电能力增强。3.掺杂性掺杂性 加入适当杂质，导电能力显著增强。加入适当杂质，导电能力显著增强。1.1.2 本征半导体本征半导体1.本征半导体本征半导体完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为本征半导体本征半导体。2.本征半导体的结构本征半导体的结构返回主目录1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。的最外层电子（价电
5、子）都是四个。返回主目录1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间形成形成共价键共价键，共用一对价电子。，共用一对价电子。硅和锗的硅和锗的晶体结构：晶体结构：返回主目录1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识硅和锗的共价键结构硅和锗的共价键结构+4+4+4+4共价键共共价键共用电子对用电子对+4+4表示除表示除去价电子去价电子后的原
6、子后的原子返回主目录1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结构。构成稳定结构。+4+4+4+4共价键有很强的结合力，使原子规共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。则排列，形成晶体。共价键中的两个电子被紧紧束缚在共共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为价键中，称为束缚电子束缚电子，常温下束缚，常温下束缚电子很难脱离共价键成为电子很难脱离共价键成为自由电子自由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，因此本征半导体中的自由电子很少，所以本征半导体的导电能力很弱。所以本征半导体的导电能力很弱。返
7、回主目录1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识3.本征半导体中的导电机理本征半导体中的导电机理 电子电子空穴对的产生空穴对的产生 在绝对在绝对0 0度（度（T=0KT=0K）和没有外界激发时和没有外界激发时,价价电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有可以运动的带电粒子，它的导电能力为可以运动的带电粒子，它的导电能力为0 0，相当，相当于绝缘体。于绝缘体。在常温下，由于在常温下，由于热激发热激发，使一些价电子获，使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为得足够的能量而脱离共价键的束缚，成为自由自由电子电子，同时共价键上留下一个空位，称为，同时共
8、价键上留下一个空位，称为空穴空穴。返回主目录1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识电子电子空穴对的产生空穴对的产生返回主目录1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识两种导电方式两种导电方式+4+4+4+4在其它力的作用下，空在其它力的作用下，空穴吸引临近的价电子来穴吸引临近的价电子来填补。这样的结果相当填补。这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的的迁移相当于正电荷的移动，移动，即：空穴电流即：空穴电流在外电场作用下，有两在外电场作用下，有两部分电流：部分电流：1 1、自由电、自由电子定向移动。子定向移动。2 2、空穴、空穴电流电流返回主目录1.1 半导体的
9、基本知识半导体的基本知识说明说明 本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。温度越高，载流子的浓度越高。温度是影响半导温度越高，载流子的浓度越高。温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。大特点。漂移运动：载流子在电场力的作用下的定向运动漂移运动：载流子在电场力的作用下的定向运动 自由电子向电源正极移动，空穴向负极移动。虽自由电子向电源正极移动，空穴向负极移动。虽然电子、空穴的运动方向相反，但在外电路中形然电子、空穴的运动方向相反，但在外电路中形成电流却一致。成电流却一致。返回主目录1.1 半
10、导体的基本知识半导体的基本知识1.1.3 杂质半导体杂质半导体1.N N型半导体型半导体 在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷（或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，锑），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相临的磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相临的半导体原子形成共价键，必定多出一个电子，这个半导体原子形成共价键，必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为自由电子，电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为自由电子，这样磷原子就成了不能移动的带正电的离子。每个这样磷原子就成了不能移动的带正电的
11、离子。每个磷原子给出一个电子，称为磷原子给出一个电子，称为施主原子施主原子。返回主目录1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识返回主目录1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识2.P P型半导体型半导体 在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相临的取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相临的半导体原子形成共价键时，产生一个空穴。这个半导体原子形成共价键时，产生一个空穴。这个空穴可能吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为空穴可能吸引束缚电子来填补
12、，使得硼原子成为不能移动的带负电的离子。由于硼原子接受电子，不能移动的带负电的离子。由于硼原子接受电子，所以称为所以称为受主原子受主原子。返回主目录1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识返回主目录1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识 由上图的杂质半导体结构可知：由上图的杂质半导体结构可知：多数载流子多数载流子 简称多子简称多子 少数载流子少数载流子 简称少子简称少子 在杂质半导体中，由于掺杂的原因，使得本征在杂质半导体中，由于掺杂的原因，使得本征半导体中载流子的热平衡被打破，其中浓度大的称半导体中载流子的热平衡被打破，其中浓度大的称为多数载流子，浓度小的称为少数载流子。为多数载流子，浓度
13、小的称为少数载流子。比如：在比如：在N N型半导体中，自由电子的浓度远大于型半导体中，自由电子的浓度远大于空穴浓度，故自由电子是多子，空穴是少数载流子空穴浓度，故自由电子是多子，空穴是少数载流子而在而在P P型半导体中，空穴的浓度远大于自由电子的型半导体中，空穴的浓度远大于自由电子的浓度，为多数载流子，自由电子则为少子。浓度，为多数载流子，自由电子则为少子。返回主目录1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识结论：结论：1.在杂质半导体中，多子浓度主要取决于掺入杂质的浓在杂质半导体中，多子浓度主要取决于掺入杂质的浓度，掺入杂质越多，多子浓度就越大。而少子由本征激度，掺入杂质越多，多子浓度就越大。
14、而少子由本征激发产生，其浓度主要取决于温度，温度越高，少子浓度发产生，其浓度主要取决于温度，温度越高，少子浓度越大。越大。2.在杂质半导体中，载流子数目比本征半导体多很多，在杂质半导体中，载流子数目比本征半导体多很多，所以相同温度下，它的导电能力也比本征半导体强很多。所以相同温度下，它的导电能力也比本征半导体强很多。由于数量的关系，起导电作用的主要是多子由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近似认为。近似认为多子与杂质浓度相等。多子与杂质浓度相等。3.对于杂质半导体，它既没有失去电子，也没有获得电对于杂质半导体，它既没有失去电子，也没有获得电子，所以呈电中性，对外不带电。子，所以呈电中性，对
15、外不带电。返回主目录1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识1.1.4 PNPN结及其单向导电性结及其单向导电性1.PNPN结的形成结的形成在同一片半导体基片上，分别制造在同一片半导体基片上，分别制造P型型半导体和半导体和N型半导体，经过载流子的扩散，型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了在它们的交界面处就形成了PN结。结。（1 1）多数）多数载流子的载流子的扩散扩散运动运动及空间电荷区的及空间电荷区的产生产生(即即:PN:PN结的产生结的产生)返回主目录1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体+扩散运动(浓度差产生浓度差产生)漂移运动
16、内电场E空间电荷区空间电荷区返回主目录1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识（2 2）内电场的形成及其作用）内电场的形成及其作用 阻挡多子扩散阻挡多子扩散促进少子漂移促进少子漂移P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体+扩散运动内电场E1、内电场越强，就使漂、内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。空间电荷区变薄。2、扩散的结果是使空、扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。间电荷区越宽。返回主目录1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识（3 3）PNPN结形成结形成当漂移运动与扩散运动达到动态平衡时，通过空间电荷区的净电流
17、为零。这时空间电荷区的宽度和内电场的强度不再变化，至此，PN结形成。返回主目录1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识2.PNPN结的单向导电性结的单向导电性（1 1）PNPN结外加正向电压结外加正向电压内电场被削弱，内电场被削弱，多子的扩散加强多子的扩散加强能够形成较大的能够形成较大的扩散电流。扩散电流。返回主目录1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识（2 2）PNPN结外加反向电压结外加反向电压内电场被被加强，内电场被被加强，多子的扩散受抑多子的扩散受抑制。少子漂移加制。少子漂移加强，但少子数量强，但少子数量有限，只能形成有限，只能形成较小的反向电流。较小的反向电流。返回主目录1.1 半
18、导体的基本知识半导体的基本知识PN PN 结的单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流结的单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大较大;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。PN结伏安特性 在在PNPN结的两结的两端加上电压后，端加上电压后，通过管子的电流通过管子的电流I I随管子两端电随管子两端电压压V V变化的曲线变化的曲线-伏安特性。伏安特性。返回主目录1.2 半导体二极管及其应用半导体二极管及其应用1.2.1 半导体二极管的结构半导体二极管的结构在PN结加上电极引线和管壳组成半导体二极管，其符号如图所示，由P区引出的电极为阳极（或称正极），由N区引出的电极为阴
19、极（或称负极），箭头表示正向电流的方向。AK阳极、阳极、P P型材料型材料阴极、阴极、N N型材料型材料返回主目录1.2 半导体二极管及其应用半导体二极管及其应用二极管的分类：按材料：最常用的有硅管和锗管两种。按结构形式：有点接触型、面接触型和硅平面型几种。点接触型点接触型面接触型面接触型硅平面型硅平面型返回主目录1.2 半导体二极管及其应用半导体二极管及其应用返回主目录1.2 半导体二极管及其应用半导体二极管及其应用1.2.2 半导体二极管的伏安特性半导体二极管的伏安特性二极管的伏安特性曲线可用下式表示二极管的伏安特性曲线可用下式表示)1(eTSUuII 式中式中I IS S 为反向饱和电流
20、，为反向饱和电流，u u为二极管两端的为二极管两端的电压降，电压降，U UT T=kT/qkT/q 称为温度的电压当量，称为温度的电压当量，k k为玻为玻耳兹曼常数，耳兹曼常数，q q 为电子电荷量，为电子电荷量，T T 为热力学温度。为热力学温度。对于室温（相当对于室温（相当T T=300 K=300 K），），则有则有U UT T=26 mV=26 mV。返回主目录1.2 半导体二极管及其应用半导体二极管及其应用)1(eTSUuII返回主目录1.2 半导体二极管及其应用半导体二极管及其应用1 1、正向特性、正向特性当当U U0 0即处于正向特性区域。即处于正向特性区域。正向区又分为两段：正
21、向区又分为两段：当当0 0U UU Uthth时，正向电流为时，正向电流为零，零，U Uthth称为死区电压或开启称为死区电压或开启电压。电压。当当U UU Uthth时，开始出现正向电流，并时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。按指数规律增长。硅硅二极管的死区电压二极管的死区电压U Uthth=0.6V-0.8V=0.6V-0.8V左右，左右，锗锗二极管的死区电压二极管的死区电压U Uthth=0.1V-0.3V=0.1V-0.3V左右。左右。返回主目录1.2 半导体二极管及其应用半导体二极管及其应用2 2、反向特性、反向特性当当 U U0 0时，即处于反向特性时，即处于反向特性区域。反向
22、区也分两个区域区域。反向区也分两个区域：当当U UBRBRU U0 0时，反向电流很时，反向电流很小，且基本不随反向电压的小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电变化而变化，此时的反向电流也称流也称反向饱和电流反向饱和电流I IS S 。当当UUUUBRBR时，反向电流急剧增加，时，反向电流急剧增加，U UBRBR称为称为反向击穿电压反向击穿电压 。返回主目录1.2 半导体二极管及其应用半导体二极管及其应用1.2.3 温度对二极管伏安特性的影响温度对二极管伏安特性的影响 温度对二极管的性能有较大的影响，温度升温度对二极管的性能有较大的影响，温度升高时，反向电流将呈指数规律增加，如硅二极
23、管高时，反向电流将呈指数规律增加，如硅二极管温度每增加温度每增加88，反向电流将约增加一倍；锗二，反向电流将约增加一倍；锗二极管温度每增加极管温度每增加1212，反向电流大约增加一倍。，反向电流大约增加一倍。另外，温度升高时，二极管的正向压降将减另外，温度升高时，二极管的正向压降将减小，每增加小，每增加11，正向压降，正向压降U UF F(U UD D)大约减小大约减小2mV2mV，即具有负的温度系数。即具有负的温度系数。返回主目录1.2 半导体二极管及其应用半导体二极管及其应用1.2.4 半导体二极管的主要参数半导体二极管的主要参数 1.1.最大整流电流最大整流电流I IFF二极管长期连续工
24、二极管长期连续工作时，允许通过二作时，允许通过二极管的最大整流极管的最大整流电流的平均值。电流的平均值。2.最高反向工作电压最高反向工作电压UR-二极管运行时允许施加的二极管运行时允许施加的最大反向电压称为最高反向工作最大反向电压称为最高反向工作电压。电压。为安全计，在实际为安全计，在实际工作时，最大反向工作电压工作时，最大反向工作电压U UR R一般只按反向击穿电压一般只按反向击穿电压U UBRBR的一半计算。的一半计算。返回主目录1.2 半导体二极管及其应用半导体二极管及其应用3.3.反向电流反向电流I IR R 硅二极管的反向电流一般在纳安硅二极管的反向电流一般在纳安(nAnA)级；锗级
25、；锗二极管在微安二极管在微安(A)A)级。级。4.4.最高工作频率最高工作频率f fM M 指二极管工作的上限频率。它主要取决于指二极管工作的上限频率。它主要取决于PNPN结的结电容的大小，使用时，如果信号频率超过结的结电容的大小，使用时，如果信号频率超过此值，二极管的单向导电性将变差，甚至不复存此值，二极管的单向导电性将变差，甚至不复存在。在。返回主目录1.2 半导体二极管及其应用半导体二极管及其应用1.2.5 半导体二极管的应用举例半导体二极管的应用举例例例1.2.1 在图a、b所示电路中，已知ui=10sint(V)，E=6V，R=1k，二极管为理想二极管，试分别画出传输特性曲线uo=f
26、(ui)和输出电压uo的波形。返回主目录1.2 半导体二极管及其应用半导体二极管及其应用例例1.2.3 电路如图所示，二极管VD1和VD2为理想二极管，当输入端A、B的电位分别为+1V和+3V时，判断图中各二极管是导通还是截止，并求输出端Y点的电位。二极管导通或截止的判定方法是：先将二极管断开，然后计算二极管两端的电压，如果外加的是正向电压则二极管导通，外加的是反向电压则二极管截止。返回主目录1.3 特殊二极管特殊二极管1.3.1 稳压二极管稳压二极管1.1.稳压管的稳压作用稳压管的稳压作用稳压二极管是应用在反稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊硅二极向击穿区的特殊硅二极管。稳压二极管的伏安管。
27、稳压二极管的伏安特性曲线与硅二极管的特性曲线与硅二极管的伏安特性曲线完全一样伏安特性曲线完全一样(b)(b)符号符号(a)(a)返回主目录1.3 特殊二极管特殊二极管1.3.2 稳压管的主要参数稳压管的主要参数 (1)(1)稳定电压稳定电压U UZ Z 在规定的稳压管反向工作电流在规定的稳压管反向工作电流I IZ Z下，所对应的下，所对应的反向工作电压。反向工作电压。(2)(2)最大稳定工作电流最大稳定工作电流I IZmaxZmax 和最小稳定工作和最小稳定工作I IZminZmin 稳压管的最大稳定工作电流取决于最大耗稳压管的最大稳定工作电流取决于最大耗散功率，即散功率，即P PZmaxZm
28、ax =U UZ ZI IZmaxZmax 。而。而I Izminzmin对应对应V VZminZmin。若若I IZ ZI IZminZmin则不能稳压。则不能稳压。返回主目录1.3 特殊二极管特殊二极管(3)(3)最大耗散功率最大耗散功率 P PZMZM 稳压管的最大功率损耗取决于稳压管的最大功率损耗取决于PNPN结的面积和散热等条件。反结的面积和散热等条件。反向工作时向工作时PNPN结的功率损耗为结的功率损耗为 P PZ Z=U UZ Z I IZ Z，由由 P PZMZM和和U UZ Z可以决定可以决定I IZmaxZmax。(2)(2)动态电阻动态电阻r rZ Z 其概念与一般二极管
29、的动态电阻相同，只不过稳压二极管其概念与一般二极管的动态电阻相同，只不过稳压二极管的动态电阻是从它的反向特性上求取的。的动态电阻是从它的反向特性上求取的。r rZ Z愈小，反映愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡。稳压管的击穿特性愈陡。r rZ Z=U UZ Z/I IZ Z返回主目录1.3 特殊二极管特殊二极管 (5)(5)稳定电压的温度系数稳定电压的温度系数稳定电压的温度系数越小，稳压管的温度稳定性越好稳定电压的温度系数越小，稳压管的温度稳定性越好 3.3.稳压管稳压电路稳压管稳压电路(c)(c)稳压二极管在工作时应反接，并串入一稳压二极管在工作时应反接，并串入一只电阻。电阻的作用一是起限流作用
30、，只电阻。电阻的作用一是起限流作用，以保护稳压管；其次是当输入电压或负以保护稳压管；其次是当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压管的工变化，取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。作电流，从而起到稳压作用。返回主目录1.3 特殊二极管特殊二极管1.3.2 发光二极管发光二极管有正向电流流过时，有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，发出一定波长范围的光，目前的发光管可以发出目前的发光管可以发出从红外到可见波段的光，从红外到可见波段的光，它的电特性与一般二极它的电特性与一般二极管类似。常用作显示器管类似。常用作
31、显示器件。件。返回主目录1.3 特殊二极管特殊二极管1.3.3 光敏二极管光敏二极管光敏二极管也称光电二极管，与发光二极管不光敏二极管也称光电二极管，与发光二极管不同，它是将光信号变成电信号的半导体器件。同，它是将光信号变成电信号的半导体器件。反向电流随光照强度的增加而上升。反向电流随光照强度的增加而上升。IV照度增加照度增加返回主目录1.4 晶体管晶体管1.4.1 晶体管的基本结构和分类晶体管的基本结构和分类晶体管，即晶体型三极管，又称半导体三极管，它的放大作用和开关作用使其成为组成各种放大电路和电子电路的核心器件。因晶体管中有两种带有不同极性的载流子参与导电，所以也称为双极型晶体管（Bip
32、olar Junction Transistor，缩写是BJT）。晶体管是采用一定工艺在同一块半导体材料上，掺杂形成三个区以及两个PN结而制成的，因杂质半导体有P型、N型两种，所以由两个N区夹一个P区结构的晶体管称为NPN型，由两个P区夹一个N区结构的晶体管称为PNP型。返回主目录1.4 晶体管晶体管NNP发射极发射极 E基极基极 B集电极集电极 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emitterbasecollectorNPN 型型PPNEBCPNP 型型ECBECBE的箭头方向为发射结加正向电压时电流的方向的箭头方向为发射结加正向电压时电流的方向返回主目录1.4
33、 晶体管晶体管BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极1）基区：）基区：最薄，掺杂最薄，掺杂浓度最低浓度最低3）集电）集电区：面积区：面积较大较大2）发射区：掺）发射区：掺杂浓度最高杂浓度最高晶体管的结构特点晶体管的结构特点返回主目录1.4 晶体管晶体管晶体管的分类：晶体管的分类：（1 1）按材料分：硅管、锗管）按材料分：硅管、锗管（4 4）按功率分：）按功率分：小功率管小功率管 1 W中功率管中功率管 0.5 1 W（3 3）按频率分：低频管、高频管）按频率分：低频管、高频管（5 5）按特殊要求分：开关管、低噪声管、高反压管）按特殊要求分：开关管、低噪声管、高反压管返回主目录1.4 晶体
34、管晶体管晶体管的图片：晶体管的图片：返回主目录1.4 晶体管晶体管1.4.2 晶体管的放大作用和电流分配原理晶体管的放大作用和电流分配原理1.1.晶体管的三种组态晶体管的三种组态uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共发射极共发射极共集电极共集电极共基极共基极2.2.晶体管放大作用的内部条件和外部条件晶体管放大作用的内部条件和外部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返回主目录1.4 晶体管晶体管3.3.晶体管内部载流子的传输过程晶体管内部载流子的传输过程(1)
35、(1)发射区向基区注入多子电子，发射区向基区注入多子电子，形成发射极电流形成发射极电流I IE E。基区空基区空穴来源穴来源 基极电源提供基极电源提供(IB)集电区少子漂移集电区少子漂移(ICBO)IBN IB+ICBOIB=IBN ICBO（2 2）电子在基区扩散与复合）电子在基区扩散与复合多数向多数向 BC 结方向扩散形成结方向扩散形成 ICN。少数与空穴复合，形成少数与空穴复合，形成 IBN。返回主目录1.4 晶体管晶体管（3 3）集电区收集扩散过来的载流子形成集电极）集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流电流 I IC CI C=ICN +ICBO 4.4.晶体管的电流分配关系晶体管
36、的电流分配关系IB=I BN ICBO IC=ICN +ICBOIE=ICN+IBN=IC+IB返回主目录1.4 晶体管晶体管电流的放大作用电流的放大作用当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：BNCNII CEOBCBOBC)1(IIIII 穿透电流穿透电流CBOBCBOCIIII 直流放大系数直流放大系数BCII返回主目录1.4 晶体管晶体管IE=IC+IBCEOBCIII BCEIII BC II BE)1(II CEOBE)1(III 定义：定义：BCII
37、为交流放大系数为交流放大系数一般的一般的，返回主目录1.4 晶体管晶体管1.输入特性输入特性常数常数 CE)(BEBuufi与二极管特性相似与二极管特性相似返回主目录1.4 晶体管晶体管0CE 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 UBE(on)硅管：硅管：(0.6 0.8)V锗管：锗管：(0.2 0.3)V取取 0.7 V取取 0.2 V返回主目录1.4 晶体管晶体管2.输出特性输出特性常数常数 B)(CECiufiiC/mAuCE/V50 A40 A30 A20 A10 AI
38、B=0O 2 4 6 8 4321（1 1）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截止区截止区ICEO特点：分三个区特点：分三个区CEOBCIII 返回主目录1.4 晶体管晶体管iC/mAuCE/V50 A40 A30 A20 A10 AIB=0O 2 4 6 8 4321（2）放大区：）放大区：CEOBCIII 放大区放大区截止区截止区条件：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ICEOBI返回主目录1.4 晶体管晶体管iC/mAuCE/V50 A40 A30 A20 A10 AIB=0O 2 4 6 8
39、 4321（3）饱和区：）饱和区：uCE u BEuCB=uCE u BE 0条件：条件：两个结正偏两个结正偏特点：特点：IC IB临界饱和时：临界饱和时：uCE=uBE深度饱和时：深度饱和时：0.3 V(硅管硅管)UCE(SAT)=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ICEOIc的大小取决于的大小取决于Ec和和Rc，RcEcIcs返回主目录1.4 晶体管晶体管1.4.4 晶体管的主要参数晶体管的主要参数1.电流放大系数电流放大系数iC/mAuCE /V50 A40 A30 A20 A10 AIB=0O 2 4 6 8 4321 直流电流放大系数直流电流放大系数BCCBO
40、BCBOCBNCNIIIIIIII 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Q82A1030A1045.263 80108.0A1010A10)65.145.2(63 返回主目录1.4 晶体管晶体管2.2.极间反向电流极间反向电流（1 1）CBCB极间反向饱和电流极间反向饱和电流I ICBOCBO，决定了晶体管工作，决定了晶体管工作 的温度稳定性的温度稳定性（2 2）CECE 极间反向饱和电流极间反向饱和电流 I ICEOCEO，受温度影响大，受温度影响大3.极限参数极限参数iCICMU(BR)CEOuCEPCMOICEO安安全全 工工 作作 区区返回主目录1.
41、4 晶体管晶体管（1 1）I ICMCM 集电极最大允许电流，超过时集电极最大允许电流，超过时 值明显降低。值明显降低。（2 2）P PCMCM 集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗PC=iC uCE。（3 3）U U(BR)CEO(BR)CEO 基极开路时基极开路时 C C、E E 极间反向击穿极间反向击穿电压。电压。返回主目录1.4 晶体管晶体管1.1.温度升高，输入特性曲线向左移。温度升高，输入特性曲线向左移。温度每升高温度每升高 1 C，UBE (2 2.5)mV。温度每升高温度每升高 10 C，ICBO 约增大约增大 1 倍。倍。BEuBiOT2 T11.4.5 温度对温度对
42、晶体管参数晶体管参数返回主目录1.4 晶体管晶体管2.2.温度升高，输出特性曲线向上移。温度升高，输出特性曲线向上移。iCuCE T1iB=0T2 iB=0iB=0温度每升高温度每升高 1 C，(0.5 1)%。输出特性曲线间距增大。输出特性曲线间距增大。O返回主目录1.4 晶体管晶体管1.4.6 复合复合晶体管晶体管复合晶体管是把晶体管的管脚适当的连起来使之等效为一个晶体管 返回主目录1.5 场效应晶体管场效应晶体管1.5.1 增强型绝缘栅场效应晶体管的结构增强型绝缘栅场效应晶体管的结构绝缘栅型场效应管多采用金属铝作栅极，用绝缘栅型场效应管多采用金属铝作栅极，用SiO2SiO2作作为栅极与半
43、导体之间的绝缘层，这种管子称为金属为栅极与半导体之间的绝缘层，这种管子称为金属（MetalMetal）-氧化物（氧化物（OxideOxide）-半导体（半导体（SemiconductorSemiconductor）场效应管）场效应管 返回主目录1.5 场效应晶体管场效应晶体管1.5.2 增强型绝缘栅场效应晶体管的工作原理增强型绝缘栅场效应晶体管的工作原理1.1.导电沟道的形成。导电沟道的形成。2.2.栅缘电压对漏极电流的控制作用。栅缘电压对漏极电流的控制作用。3.3.漏源电压对漏极电流的影响。漏源电压对漏极电流的影响。返回主目录1.5 场效应晶体管场效应晶体管1.5.3 增强型绝缘栅场效应晶体管的伏安特性增强型绝缘栅场效应晶体管的伏安特性2.2.转移特性转移特性1 1.输出特性输出特性返回主目录1.5 场效应晶体管场效应晶体管1.5.4 增强型绝缘栅场效应晶体管的主要参数增强型绝缘栅场效应晶体管的主要参数2.2.直流输入电阻直流输入电阻1 1.开启电压开启电压3.3.低频跨导低频跨导4.4.最大漏源电压最大漏源电压5.5.最大栅源电压最大栅源电压6.6.最大耗散功率最大耗散功率
