半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)習(xí)題PPT課件

1、PN 結(jié)的形成結(jié)的形成 因電場(chǎng)作用所產(chǎn)因電場(chǎng)作用所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為漂移生的運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。 參與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)的載流子數(shù)目相同，達(dá)到動(dòng)態(tài)參與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)的載流子數(shù)目相同，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，就形成了平衡，就形成了PN結(jié)。結(jié)。漂移運(yùn)動(dòng) 由于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使由于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使P區(qū)與區(qū)與N區(qū)的交界面形成空間電荷區(qū)，從而區(qū)的交界面形成空間電荷區(qū)，從而形成內(nèi)建電場(chǎng)阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行。內(nèi)電場(chǎng)使空穴從形成內(nèi)建電場(chǎng)阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行。內(nèi)電場(chǎng)使空穴從N區(qū)向區(qū)向P區(qū)、自由電子從區(qū)、自由電子從P區(qū)向區(qū)向N 區(qū)運(yùn)動(dòng)。區(qū)運(yùn)動(dòng)。PNPN結(jié)回顧結(jié)回顧第1頁/共53頁P(yáng)N結(jié)加正向電壓導(dǎo)通：結(jié)加正向電壓導(dǎo)通： 耗盡層變窄，擴(kuò)散

2、運(yùn)動(dòng)加耗盡層變窄，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加劇，由于外電源的作用，形劇，由于外電源的作用，形成擴(kuò)散電流，成擴(kuò)散電流，PNPN結(jié)處于導(dǎo)通結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。狀態(tài)。PN結(jié)加反向電壓截止：結(jié)加反向電壓截止： 耗盡層變寬，阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，耗盡層變寬，阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，有利于漂移運(yùn)動(dòng)，形成漂移電有利于漂移運(yùn)動(dòng)，形成漂移電流。由于電流很小，故可近似流。由于電流很小，故可近似認(rèn)為其截止。認(rèn)為其截止。PN 結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦员匾獑幔康?頁/共53頁 二極管的伏安特性及電流方程二極管的伏安特性及電流方程材料材料導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓反向飽和電流反向飽和電流硅硅Si0.50.8V1A以下鍺鍺Ge0.10.3V幾十A)(ufi 開啟電壓

3、反向飽和電流擊穿電壓mV)26( ) 1e (TSTUIiUu常溫下溫度的電壓當(dāng)量二極管的電流與其端電壓的關(guān)系稱為伏安特性。二極管的電流與其端電壓的關(guān)系稱為伏安特性。二極管回顧二極管回顧第3頁/共53頁二極管的等效電路二極管的等效電路理想二極管近似分析中最常用理想開關(guān)理想開關(guān)導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通時(shí) UD0截止時(shí)截止時(shí)IS0導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通時(shí)UDUon截止時(shí)截止時(shí)IS0導(dǎo)通時(shí)i與u成線性關(guān)系1. 將伏安特性折線化第4頁/共53頁 微變等效電路微變等效電路DTDDdIUiur根據(jù)電流方程，Q越高，越高，rd越小。越小。 當(dāng)二極管在當(dāng)二極管在靜態(tài)基礎(chǔ)上靜態(tài)基礎(chǔ)上有一動(dòng)態(tài)信號(hào)作用時(shí)，則可將二極有一動(dòng)態(tài)信號(hào)作用時(shí)，則可

4、將二極管等效為一個(gè)電阻，稱為動(dòng)態(tài)電阻，也就是微變等效電路。管等效為一個(gè)電阻，稱為動(dòng)態(tài)電阻，也就是微變等效電路。小信號(hào)作用靜態(tài)電流第5頁/共53頁i=5sint(V)，二極管導(dǎo)通電壓UD=0.7V。試畫出ui與uo的波形，并標(biāo)出幅值。ui=3.7V,D1導(dǎo)通3.7-3.7ui0)2.uBEUon時(shí) (1) 若 ，即 （集電結(jié)反偏），則晶體管處于放 大狀態(tài)。CBUU (2)若基極電流 ，則晶體管處于飽和狀態(tài)。 其中IB為基極電流，ICS為集電極飽和電流。BICSBSIIUCEBEU晶體管截止； 晶體管導(dǎo)通若uBEUon, 1.第17頁/共53頁三極管工作狀態(tài)的判斷（分析方法）三極管工作狀態(tài)的判斷（

5、分析方法）二、PNP型晶體管(Uon0)晶體管截止； 2.uBEUon若uBE|IBS|,晶體管飽和 |IB|UGS（off）uGDuGSUGS(off) 0uGDUGS(off)恒流區(qū)： 0uGSUGS(off) uGDUGS(off)P溝道溝道：夾斷區(qū)： uGSUGS(off)可變電阻區(qū)： 0uGSUGS(off) 0uGDUGS(off)恒流區(qū)：0 uGSUGS(off)P49，圖第28頁/共53頁2. 2. 絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管SiO2絕緣層襯底襯底耗盡層空穴高摻雜反型層增強(qiáng)型增強(qiáng)型NMOS管管大到一定值才開啟uGS（th）場(chǎng)效應(yīng)管知識(shí)回顧場(chǎng)效應(yīng)管知識(shí)回顧第29頁/共53頁

6、增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOS管管uDS對(duì)對(duì)iD的影響的影響( (uGSuGS（th）,且不變) ) iD隨隨uDS的增的增大而增大，可大而增大，可變電阻區(qū)變電阻區(qū) uGDUGS（th）,預(yù)夾斷預(yù)夾斷 uGDUGS(th) uGDUGS(th)恒流區(qū)： uGSUGS(th) uGDUGS(off) uGDUGS(off)恒流區(qū)： uGSUGS(off) uGDUGS(off)增強(qiáng)型：增強(qiáng)型：耗盡型：耗盡型：第33頁/共53頁夾斷區(qū)： uGS UGS(th) 可變電阻區(qū)： uGSUGS(th) uGDUGS(th)恒流區(qū)： uGSUGS(th)夾斷區(qū)： uGS UGS(off)可變電阻區(qū)： uGSUGS(o

7、ff) uGDUGS(off)恒流區(qū)： uGSUGS(off)增強(qiáng)型：增強(qiáng)型：耗盡型：耗盡型：第34頁/共53頁結(jié)型(N溝道)結(jié)型(P溝道)增強(qiáng)MOS(N溝道)增強(qiáng)MOS(P溝道)耗盡MOS(N溝道)耗盡MOS(P溝道)夾斷區(qū)uGSUGS(off)0uGSUGS(th)uGS UGS(th)uGSUGS(off)0可變電阻區(qū)uGSUGS(off)uGDUGS(off)uGSUGS(off)uGDUGS(th)uGDUGS(th)uGSUGS(th)uGDUGS(off)uGDUGS(off)uGSUGS(off)uGDUGS(off)uGDUGS(off)uGSUGS(off)uGSUGS(t

8、h)uGDUGS(th)uGSUGS(th)uGSUGS(off)uGDUGS(off)uGSUGS(off)恒流區(qū)電位UDUSUGUDUSuGSUGS(off) 0uGDUGS(off)恒流區(qū)： 0uGSUGS(off) uGDUGS(off)P溝道溝道：夾斷區(qū)： uGSUGS(off)可變電阻區(qū)： 0uGSUGS(off) 0uGDUGS(off)恒流區(qū)：0 uGSUGS(off)P49，圖第42頁/共53頁SiO2絕緣層襯底襯底耗盡層空穴高摻雜反型層增強(qiáng)型增強(qiáng)型NMOS管管大到一定值才開啟uGS（th）絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管知識(shí)回顧絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管知識(shí)回顧第43頁/共53頁夾斷區(qū)可變電阻區(qū)橫流

9、區(qū)()GSGS thuu()GSGS thuu()GSGS thuu()GDGS thuu()GDGS thuu增強(qiáng)型NMOS管為例第44頁/共53頁耗盡型耗盡型 MOS管管 耗盡型耗盡型MOS管在管在 uGS0、 uGS 0、 uGS 0時(shí)均可導(dǎo)時(shí)均可導(dǎo)通通,且由于且由于SiO2絕緣層的存在，在絕緣層的存在，在uGS0時(shí)仍保持時(shí)仍保持g-s間電間電阻非常大的特點(diǎn)。阻非常大的特點(diǎn)。加正離子小到一定值才夾斷uGS(off)uGS=0時(shí)就存在導(dǎo)電溝道第45頁/共53頁夾斷區(qū)： uGSUGS(th) 可變電阻區(qū)： uGSUGS(th) uGDUGS(th)恒流區(qū)： uGSUGS(th) uGDUGS

10、(off) uGDUGS(off)恒流區(qū)： uGSUGS(off) uGDUGS(off)增強(qiáng)型：增強(qiáng)型：耗盡型：耗盡型：第46頁/共53頁夾斷區(qū)： uGS UGS(th) 可變電阻區(qū)： uGSUGS(th) uGDUGS(th)恒流區(qū)： uGSUGS(th)夾斷區(qū)： uGS UGS(off)可變電阻區(qū)： uGSUGS(off) uGDUGS(off)恒流區(qū)： uGSUGS(off)增強(qiáng)型：增強(qiáng)型：耗盡型：耗盡型：第47頁/共53頁1.151.15解:(1):由左圖知，uGS(th）=5V。uI=4V時(shí),uGSuGS(th),T截止123.30.6108102DSCCDdGDGSDSuVi RVkmAVuuuVVV uGDuGS(th),T導(dǎo)通?？杉僭O(shè)T工作在恒流區(qū)，iD0.6mA假設(shè)成立，晶體管工作在恒流區(qū)第48頁/共53頁（3）uI=12V時(shí):uGSuGS(th),T導(dǎo)通123.33.8