模電-第1章半導(dǎo)體器件

1、第1章 半導(dǎo)體器件第第1 1章章 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件1.1 1.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)1.2 1.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管1.3 1.3 晶體三極管晶體三極管1.4 1.4 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管 第1章 半導(dǎo)體器件1.1 1.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)一、本征半導(dǎo)體一、本征半導(dǎo)體二、雜質(zhì)半導(dǎo)體二、雜質(zhì)半導(dǎo)體三、三、PNPN結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦越Y(jié)的形成及其單向?qū)щ娦运摹⑺?、PNPN結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng)第1章 半導(dǎo)體器件一、本征半導(dǎo)體一、本征半導(dǎo)體 導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體是純凈的晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。本

2、征半導(dǎo)體是純凈的晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。1 1、什么是半導(dǎo)體？什么是本征半導(dǎo)體？、什么是半導(dǎo)體？什么是本征半導(dǎo)體？ 導(dǎo)體鐵、鋁、銅等金屬元素等低價(jià)元素，其最外層電子在外電場(chǎng)作用下很導(dǎo)體鐵、鋁、銅等金屬元素等低價(jià)元素，其最外層電子在外電場(chǎng)作用下很容易產(chǎn)生定向移動(dòng)，形成電流。容易產(chǎn)生定向移動(dòng)，形成電流。 絕緣體惰性氣體、橡膠等，其原子的最外層電子受原子核的束縛力很強(qiáng)，絕緣體惰性氣體、橡膠等，其原子的最外層電子受原子核的束縛力很強(qiáng)，只有在外電場(chǎng)強(qiáng)到一定程度時(shí)才可能導(dǎo)電。只有在外電場(chǎng)強(qiáng)到一定程度時(shí)才可能導(dǎo)電。 半導(dǎo)體硅（半導(dǎo)體硅（Si）、鍺（）、鍺（Ge），均為四價(jià)元素，它們?cè)拥淖钔鈱与娮邮埽?，均為四價(jià)元

3、素，它們?cè)拥淖钔鈱与娮邮茉雍说氖`力介于導(dǎo)體與絕緣體之間。原子核的束縛力介于導(dǎo)體與絕緣體之間。無(wú)雜質(zhì)無(wú)雜質(zhì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)第1章 半導(dǎo)體器件2 2、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)由于熱運(yùn)動(dòng)，具有足夠能量的價(jià)電子由于熱運(yùn)動(dòng)，具有足夠能量的價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的束縛而成為自由電子掙脫共價(jià)鍵的束縛而成為自由電子自由電子的產(chǎn)生使共價(jià)鍵中留有一個(gè)自由電子的產(chǎn)生使共價(jià)鍵中留有一個(gè)空位置，稱為空穴空位置，稱為空穴 自由電子與空穴相碰同時(shí)消失，稱為自由電子與空穴相碰同時(shí)消失，稱為復(fù)合復(fù)合。共價(jià)鍵共價(jià)鍵 一定溫度下，自由電子與空穴對(duì)的濃度一定；溫度升高，熱運(yùn)動(dòng)加劇，掙一定溫度下，自由電子與空穴對(duì)的濃度一

4、定；溫度升高，熱運(yùn)動(dòng)加劇，掙脫共價(jià)鍵的電子增多，自由電子與空穴對(duì)的濃度加大。脫共價(jià)鍵的電子增多，自由電子與空穴對(duì)的濃度加大。 在一定溫度下，在一定溫度下，本征激發(fā)本征激發(fā)所產(chǎn)生的自由電子與空穴對(duì)，與所產(chǎn)生的自由電子與空穴對(duì)，與復(fù)合復(fù)合的自由電子的自由電子與空穴對(duì)數(shù)目相等，故達(dá)到與空穴對(duì)數(shù)目相等，故達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡。第1章 半導(dǎo)體器件兩種載流子兩種載流子 外加電場(chǎng)時(shí)，帶負(fù)電的自由電子和帶正外加電場(chǎng)時(shí)，帶負(fù)電的自由電子和帶正電的空穴均參與導(dǎo)電，且運(yùn)動(dòng)方向相反。由電的空穴均參與導(dǎo)電，且運(yùn)動(dòng)方向相反。由于載流子數(shù)目很少，故導(dǎo)電性很差。于載流子數(shù)目很少，故導(dǎo)電性很差。為什么要將半導(dǎo)體變成導(dǎo)電性很差的

5、本征半導(dǎo)體？為什么要將半導(dǎo)體變成導(dǎo)電性很差的本征半導(dǎo)體？3 3、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子運(yùn)載電荷的粒子稱為載流子。運(yùn)載電荷的粒子稱為載流子。 溫度升高，熱運(yùn)動(dòng)加劇，載流子濃度溫度升高，熱運(yùn)動(dòng)加劇，載流子濃度增大，導(dǎo)電性增強(qiáng)。增大，導(dǎo)電性增強(qiáng)。 熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫度0K時(shí)不導(dǎo)電。時(shí)不導(dǎo)電。 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能很差，且與環(huán)境溫度密切相關(guān)。半導(dǎo)體材料性能對(duì)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能很差，且與環(huán)境溫度密切相關(guān)。半導(dǎo)體材料性能對(duì)溫度的這種敏感性，既可用來(lái)制作熱敏器件，又是造成半導(dǎo)體器件溫度穩(wěn)定溫度的這種敏感性，既可用來(lái)制作熱敏器件，又是造成半導(dǎo)體器件溫度穩(wěn)定性差的原因。性差的原因。

6、第1章 半導(dǎo)體器件二、雜質(zhì)半導(dǎo)體二、雜質(zhì)半導(dǎo)體 1.N1.N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體5磷（磷（P） 雜質(zhì)半導(dǎo)體主要靠多數(shù)載流子導(dǎo)電。雜質(zhì)半導(dǎo)體主要靠多數(shù)載流子導(dǎo)電。摻入雜質(zhì)越多，多子濃度越高，導(dǎo)電性摻入雜質(zhì)越多，多子濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性可控。越強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性可控。多數(shù)載流子多數(shù)載流子 空穴比未加雜質(zhì)時(shí)的數(shù)目多了？少了？空穴比未加雜質(zhì)時(shí)的數(shù)目多了？少了？為什么？為什么？第1章 半導(dǎo)體器件2.P2.P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體3硼（硼（B）多數(shù)載流子多數(shù)載流子 P型半導(dǎo)體主要靠空穴導(dǎo)電，摻入雜質(zhì)越型半導(dǎo)體主要靠空穴導(dǎo)電，摻入雜質(zhì)越多，空穴濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)，多，空穴濃度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)， 在雜質(zhì)半導(dǎo)體

7、中，溫度變化時(shí)，載流子在雜質(zhì)半導(dǎo)體中，溫度變化時(shí)，載流子的數(shù)目變化嗎？少子與多子變化的數(shù)目相同的數(shù)目變化嗎？少子與多子變化的數(shù)目相同嗎？少子與多子濃度的變化相同嗎？嗎？少子與多子濃度的變化相同嗎？第1章 半導(dǎo)體器件三、三、PNPN結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦越Y(jié)的形成及其單向?qū)щ娦?物質(zhì)因濃度差而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。氣物質(zhì)因濃度差而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。氣體、液體、固體均有之。體、液體、固體均有之。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)P區(qū)空穴濃度區(qū)空穴濃度遠(yuǎn)高于遠(yuǎn)高于N區(qū)。區(qū)。N區(qū)自由電子濃區(qū)自由電子濃度遠(yuǎn)高于度遠(yuǎn)高于P區(qū)。區(qū)。 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使靠近接觸面擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使靠近接觸面P區(qū)的空穴濃度降低、靠近接觸面區(qū)的空穴濃度降低

8、、靠近接觸面N區(qū)的自由電子濃區(qū)的自由電子濃度降低，產(chǎn)生內(nèi)電場(chǎng)。度降低，產(chǎn)生內(nèi)電場(chǎng)。第1章 半導(dǎo)體器件PN PN 結(jié)的形成結(jié)的形成 因電場(chǎng)作用所產(chǎn)生的運(yùn)因電場(chǎng)作用所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。 在無(wú)外電場(chǎng)和其它激發(fā)作用下，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，在無(wú)外電場(chǎng)和其它激發(fā)作用下，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，就形成了達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，就形成了PN結(jié)。結(jié)。 絕大部分空間電荷區(qū)內(nèi)自由電子和空穴都非常少，在分析絕大部分空間電荷區(qū)內(nèi)自由電子和空穴都非常少，在分析PN結(jié)特性時(shí)忽略載流結(jié)特性時(shí)忽略載流子的作用，而只考慮離子區(qū)的電荷，這種方法稱為子的作用，而只考慮離子

9、區(qū)的電荷，這種方法稱為“耗盡層近似耗盡層近似”，故也稱空間電，故也稱空間電荷區(qū)為耗盡層。荷區(qū)為耗盡層。漂移運(yùn)動(dòng)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)的交界面缺少多數(shù)載流子，形成內(nèi)電場(chǎng)，從而阻止擴(kuò)區(qū)的交界面缺少多數(shù)載流子，形成內(nèi)電場(chǎng)，從而阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行。內(nèi)電場(chǎng)使空穴從散運(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)。第1章 半導(dǎo)體器件PN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)散運(yùn)動(dòng)加劇，由于耗盡層變窄，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加劇，由于外電源的作用，形成擴(kuò)散電流，外電源的作用，形成擴(kuò)散電流，PNPN結(jié)結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。處于導(dǎo)通狀態(tài)。P

10、N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)，有利于耗盡層變寬，阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，有利于漂移運(yùn)動(dòng)，形成漂移電流。由于電流很漂移運(yùn)動(dòng)，形成漂移電流。由于電流很小，故可近似認(rèn)為其截止。小，故可近似認(rèn)為其截止。PN PN 結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦员匾獑?？必要嗎？?章 半導(dǎo)體器件四、四、PN PN 結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng)1.1.勢(shì)壘電容勢(shì)壘電容 PN結(jié)外加電壓變化時(shí)，空間電荷區(qū)的寬度將發(fā)生變化，有電荷的積結(jié)外加電壓變化時(shí)，空間電荷區(qū)的寬度將發(fā)生變化，有電荷的積累和釋放的過(guò)程，與電容的充放電相同，其等效電容稱為勢(shì)壘電容累和釋放的過(guò)程，與電容的充放電相同，其等效電容稱為勢(shì)壘電容Cb

11、。2.2.擴(kuò)散電容擴(kuò)散電容 PN結(jié)外加的正向電壓變化時(shí)，在擴(kuò)散路程中載流子的濃度及其梯度結(jié)外加的正向電壓變化時(shí)，在擴(kuò)散路程中載流子的濃度及其梯度均有變化，也有電荷的積累和釋放的過(guò)程，其等效電容稱為擴(kuò)散電容均有變化，也有電荷的積累和釋放的過(guò)程，其等效電容稱為擴(kuò)散電容Cd。dbjCCC結(jié)電容：結(jié)電容： 結(jié)電容不是常量！若結(jié)電容不是常量！若PN結(jié)外加電壓頻率高到一定程度，則失去單向?qū)ЫY(jié)外加電壓頻率高到一定程度，則失去單向?qū)щ娦?！電性！?章 半導(dǎo)體器件問(wèn)題問(wèn)題 為什么將自然界導(dǎo)電性能中等的半導(dǎo)體材料制為什么將自然界導(dǎo)電性能中等的半導(dǎo)體材料制成本征半導(dǎo)體，導(dǎo)電性能極差，又將其摻雜，成本征半導(dǎo)體，導(dǎo)電性

12、能極差，又將其摻雜，改善導(dǎo)電性能？改善導(dǎo)電性能？ 為什么半導(dǎo)體器件的溫度穩(wěn)定性差？是多子還為什么半導(dǎo)體器件的溫度穩(wěn)定性差？是多子還是少子是影響溫度穩(wěn)定性的主要因素？是少子是影響溫度穩(wěn)定性的主要因素？ 為什么半導(dǎo)體器件有最高工作頻率？為什么半導(dǎo)體器件有最高工作頻率？第1章 半導(dǎo)體器件1.2 1.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管一、二極管的組成一、二極管的組成二、二極管的伏安特性及電流方程二、二極管的伏安特性及電流方程三、二極管的等效電路三、二極管的等效電路四、二極管的主要參數(shù)四、二極管的主要參數(shù)五、穩(wěn)壓二極管五、穩(wěn)壓二極管第1章 半導(dǎo)體器件 一、二極管的組成一、二極管的組成將將PN結(jié)封裝，引出兩個(gè)電

13、極，就構(gòu)成了二極管。結(jié)封裝，引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成了二極管。小功率小功率二極管二極管大功率大功率二極管二極管穩(wěn)壓穩(wěn)壓二極管二極管發(fā)光發(fā)光二極管二極管第1章 半導(dǎo)體器件點(diǎn)接觸型：結(jié)面積小，點(diǎn)接觸型：結(jié)面積小，結(jié)電容小，故結(jié)允許結(jié)電容小，故結(jié)允許的電流小，最高工作的電流小，最高工作頻率高。頻率高。面接觸型：結(jié)面積大，面接觸型：結(jié)面積大，結(jié)電容大，故結(jié)允許結(jié)電容大，故結(jié)允許的電流大，最高工作的電流大，最高工作頻率低。頻率低。平面型：結(jié)面積可小、平面型：結(jié)面積可小、可大，小的工作頻率可大，小的工作頻率高，大的結(jié)允許的電高，大的結(jié)允許的電流大。流大。第1章 半導(dǎo)體器件 二、二極管的伏安特性及電流方程二、二

14、極管的伏安特性及電流方程材料材料開(kāi)啟電壓開(kāi)啟電壓導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓反向飽和電流反向飽和電流硅硅Si0.5V0.50.8V1A以下鍺鍺Ge0.1V0.10.3V幾十A)(ufi 開(kāi)啟開(kāi)啟電壓電壓反向飽和反向飽和電流電流擊穿電壓擊穿電壓mV)26( ) 1e (TSTUIiUu常溫下溫度的溫度的電壓當(dāng)量電壓當(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。第1章 半導(dǎo)體器件從二極管的伏安特性可以反映出：從二極管的伏安特性可以反映出： 1.1.單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦訲eSTUuIiUu，則若正向電壓) 1e (TSUuIi2. 伏安特性受溫度影響伏安特性受溫度影響T

15、（）在電流不變情況下管壓降在電流不變情況下管壓降u 反向飽和電流反向飽和電流IS，U(BR) T（）正向特性左移正向特性左移，反向特性下移，反向特性下移正向特性為指數(shù)正向特性為指數(shù)曲線曲線反向特性為橫軸的平行線反向特性為橫軸的平行線增大增大1倍倍/10STIiUu，則若反向電壓第1章 半導(dǎo)體器件三、二極管的等效電路三、二極管的等效電路理想理想二極管二極管近似分析近似分析中最常用中最常用理想開(kāi)關(guān)理想開(kāi)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)導(dǎo)通時(shí)i與與u成線性關(guān)系成線性關(guān)系應(yīng)根據(jù)不同情況選擇不同的等效電路！應(yīng)根據(jù)不同情況選擇不同的等效電路！1. 1.

16、 將伏安特性折線化將伏安特性折線化？100V？5V？1V？第1章 半導(dǎo)體器件2. 2. 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)，則可將二極管等效為一個(gè)電阻，當(dāng)二極管在靜態(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。稱為動(dòng)態(tài)電阻，也就是微變等效電路。ui=0時(shí)直流電源作用時(shí)直流電源作用小信號(hào)作用小信號(hào)作用靜態(tài)電流靜態(tài)電流第1章 半導(dǎo)體器件四、二極管的主要參數(shù)四、二極管的主要參數(shù) 最大整流電流最大整流電流IF：最大平均值：最大平均值 最大反向工作電壓最大反向工作電壓

17、UR：最大瞬時(shí)值：最大瞬時(shí)值 反向電流反向電流 IR：即：即IS 最高工作頻率最高工作頻率fM：因：因PN結(jié)有電容效應(yīng)結(jié)有電容效應(yīng)第1章 半導(dǎo)體器件討論：解決兩個(gè)問(wèn)題討論：解決兩個(gè)問(wèn)題 如何判斷二極管的工作狀態(tài)？如何判斷二極管的工作狀態(tài)？ 什么情況下應(yīng)選用二極管的什么等效電路？什么情況下應(yīng)選用二極管的什么等效電路？uD=ViDRQIDUDRuViDDV與與uD可比，則需圖解：可比，則需圖解：實(shí)測(cè)特性實(shí)測(cè)特性 對(duì)于對(duì)于V和和ui，二極管，二極管的模型有的模型有什么不同？什么不同？第1章 半導(dǎo)體器件五、穩(wěn)壓二極管五、穩(wěn)壓二極管1.1.伏安特性伏安特性進(jìn)入穩(wěn)壓區(qū)的最小電流進(jìn)入穩(wěn)壓區(qū)的最小電流不至于損

18、壞的最大電流不至于損壞的最大電流 由一個(gè)由一個(gè)PN結(jié)組成，結(jié)組成，反向擊穿后在一定的反向擊穿后在一定的電流范圍內(nèi)端電壓基電流范圍內(nèi)端電壓基本不變，為穩(wěn)定電壓。本不變，為穩(wěn)定電壓。2.2.主要參數(shù)主要參數(shù)穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓UZ、穩(wěn)定電流、穩(wěn)定電流IZ最大功耗最大功耗PZM IZM UZ動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻rzUZ /IZ 若穩(wěn)壓管的電流太小則不穩(wěn)壓，若穩(wěn)壓管的電流太大則會(huì)因功耗過(guò)大而損壞，若穩(wěn)壓管的電流太小則不穩(wěn)壓，若穩(wěn)壓管的電流太大則會(huì)因功耗過(guò)大而損壞，因而穩(wěn)壓管電路中必需有限制穩(wěn)壓管電流的限流電阻！因而穩(wěn)壓管電路中必需有限制穩(wěn)壓管電流的限流電阻！限流電阻限流電阻斜率？斜率？第1章 半導(dǎo)體器件1.3

19、 1.3 晶體三極管晶體三極管一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)二、晶體管的放大原理二、晶體管的放大原理三、晶體管的共射輸入特性和輸出特性三、晶體管的共射輸入特性和輸出特性四、溫度對(duì)晶體管特性的影響四、溫度對(duì)晶體管特性的影響五、主要參數(shù)五、主要參數(shù)第1章 半導(dǎo)體器件一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)多子濃度高多子濃度高多子濃度很多子濃度很低，且很薄低，且很薄面積大面積大晶體管有三個(gè)極、三個(gè)區(qū)、兩個(gè)晶體管有三個(gè)極、三個(gè)區(qū)、兩個(gè)PN結(jié)結(jié)小功率管小功率管中功率管中功率管大功率管大功率管第1章 半導(dǎo)體器件二、晶體管的放大原理二、晶體管的放大原理（集電結(jié)反偏），即（發(fā)射結(jié)正偏）放大的

20、條件BECECBonBE0uuuUu 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流IE，復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成基極電流，復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成基極電流IB，漂移運(yùn)動(dòng)形，漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流成集電極電流IC。少數(shù)載流少數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng)子的運(yùn)動(dòng)因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量電子從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)電子從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少數(shù)擴(kuò)散到基區(qū)的電子與空穴復(fù)合數(shù)擴(kuò)散到基區(qū)的電子與空穴復(fù)合因集電區(qū)面積大，在外電場(chǎng)作用下大因集電區(qū)面積大，在外電場(chǎng)作用下大部分?jǐn)U散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū)部分?jǐn)U散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū)基區(qū)空穴基區(qū)空穴的擴(kuò)散的擴(kuò)散第1章 半導(dǎo)體器件

21、電流分配：電流分配：I IE EI IB BI IC C I IE E擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的電流擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的電流 I IB B復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成的電流復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成的電流 I IC C漂移運(yùn)動(dòng)形成的電流漂移運(yùn)動(dòng)形成的電流CBOCEOBCBC)(1 IIiiII穿透電流穿透電流集電結(jié)反向電流集電結(jié)反向電流直流電流放大系數(shù)直流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)為什么基極開(kāi)路集電極回路會(huì)有穿為什么基極開(kāi)路集電極回路會(huì)有穿透電流？透電流？第1章 半導(dǎo)體器件三、晶體管的共射輸入特性和輸出特性三、晶體管的共射輸入特性和輸出特性CE)(BEBUufi 為什么為什么UCE增大曲線右移？增大曲線右移？ 對(duì)于小功率晶

22、體管，對(duì)于小功率晶體管，UCE大于大于1V的一條輸入特性曲線可以取代的一條輸入特性曲線可以取代UCE大于大于1V的所有輸入特性曲線。的所有輸入特性曲線。為什么像為什么像PN結(jié)的伏安特性？結(jié)的伏安特性？為什么為什么UCE增大到一定值曲線右移就不明增大到一定值曲線右移就不明顯了？顯了？1.1.輸入特性輸入特性第1章 半導(dǎo)體器件2.2.輸出特性輸出特性B)(CECIufi 是常數(shù)嗎？什么是理想晶體管？什么情況下是常數(shù)嗎？什么是理想晶體管？什么情況下 ?對(duì)應(yīng)于一個(gè)對(duì)應(yīng)于一個(gè)IB就有一條就有一條iC隨隨uCE變化的曲線。變化的曲線。 為什么為什么uCE較小時(shí)較小時(shí)iC隨隨uCE變變化很大？為什么進(jìn)入放大

23、狀態(tài)化很大？為什么進(jìn)入放大狀態(tài)曲線幾乎是橫軸的平行線？曲線幾乎是橫軸的平行線？飽和區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)BiCi常量CEBCUii第1章 半導(dǎo)體器件晶體管的三個(gè)工作區(qū)域晶體管的三個(gè)工作區(qū)域 晶體管工作在放大狀態(tài)時(shí)，輸出回路的電流晶體管工作在放大狀態(tài)時(shí)，輸出回路的電流 iC幾乎僅僅決定于輸入幾乎僅僅決定于輸入回路的電流回路的電流 iB，即可將輸出回路等效為電流，即可將輸出回路等效為電流 iB 控制的電流源控制的電流源iC 。狀態(tài)狀態(tài)uBEiCuCE截止截止UonICEOVCC放大放大 UoniB uBE飽和飽和 UoniB uBE第1章 半導(dǎo)體器件四、溫度對(duì)晶體管特性的影響四、溫度對(duì)晶

24、體管特性的影響B(tài)EBBBECEO )(uiiuIT不變時(shí)，即不變時(shí)第1章 半導(dǎo)體器件五、主要參數(shù)五、主要參數(shù) 直流參數(shù)直流參數(shù)： 、 、ICBO、 ICEOc-e間擊穿電壓間擊穿電壓最大集電極最大集電極電流電流最大集電極耗散功率，最大集電極耗散功率，PCMiCuCE安全工作區(qū)安全工作區(qū) 交流參數(shù)：交流參數(shù)：、fT（使1的信號(hào)頻率） 極限參數(shù)極限參數(shù)：ICM、PCM、U(BR)CEOECII1ECii第1章 半導(dǎo)體器件討論一討論一由圖示特性求出由圖示特性求出PCM、ICM、U （BR）CEO 、。CECCMuiP2.7CEBCUiiuCE=1V時(shí)的時(shí)的iC就是就是ICMU（BR）CEO第1章 半

25、導(dǎo)體器件1.4 1.4 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管一、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管一、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管二、絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管二、絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管三、場(chǎng)效應(yīng)管的分類三、場(chǎng)效應(yīng)管的分類第1章 半導(dǎo)體器件場(chǎng)效應(yīng)管（以場(chǎng)效應(yīng)管（以N N溝道為例）溝道為例） 場(chǎng)效應(yīng)管有三個(gè)極：源極（場(chǎng)效應(yīng)管有三個(gè)極：源極（s）、柵極（、柵極（g）、漏極（）、漏極（d），對(duì)應(yīng)于晶體管的），對(duì)應(yīng)于晶體管的e、b、c；有；有三個(gè)工作區(qū)域：三個(gè)工作區(qū)域：夾斷夾斷區(qū)、恒流區(qū)、可變電阻區(qū)，對(duì)應(yīng)于區(qū)、恒流區(qū)、可變電阻區(qū)，對(duì)應(yīng)于晶體晶體管的截止區(qū)、管的截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)。放大區(qū)、飽和區(qū)。一、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管一、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管符號(hào)符號(hào)結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖柵極柵極漏極漏極

26、源極源極導(dǎo)電溝道導(dǎo)電溝道單極型管單極型管噪聲小、抗輻射能力強(qiáng)、低電壓工作噪聲小、抗輻射能力強(qiáng)、低電壓工作第1章 半導(dǎo)體器件柵柵- -源電壓對(duì)導(dǎo)電溝道寬度的控制作用源電壓對(duì)導(dǎo)電溝道寬度的控制作用溝道最寬溝道最寬溝道變窄溝道變窄溝道消失稱溝道消失稱為夾斷為夾斷 uGS可以控制導(dǎo)電溝道的寬度。為什么可以控制導(dǎo)電溝道的寬度。為什么g-s必須加負(fù)電壓？必須加負(fù)電壓？UGS（off）第1章 半導(dǎo)體器件漏漏- -源電壓對(duì)漏極電流的影響源電壓對(duì)漏極電流的影響uGSUGS（off）且不變，且不變，VDD增大，增大，iD增大。增大。預(yù)夾斷預(yù)夾斷uGDUGS（off） VDD的增大，幾乎全部用來(lái)克服溝道的電阻，的增

27、大，幾乎全部用來(lái)克服溝道的電阻，iD幾乎不變，進(jìn)入恒流區(qū)，幾乎不變，進(jìn)入恒流區(qū)，iD幾乎僅僅決定于幾乎僅僅決定于uGS。場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件是什么？場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件是什么？uGDUGS（off）uGDUGS（off）第1章 半導(dǎo)體器件常量DS)(GSDUufi夾斷夾斷電壓電壓漏極飽漏極飽和電流和電流轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，因而場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，因而uGSUGS（off）且且uGDUGS（off）。uDGUGS（off）GS(off)GSDSUuu2GS(off)GSDSSD)1 (UuIi在恒流區(qū)時(shí)第1章 半導(dǎo)體器件常量GS)(DSDUufig-s電壓控制電壓控制d-s的等效電阻的等效電阻輸出特性輸出特性常量DSGSDmUuig預(yù)夾斷軌跡，預(yù)夾斷軌跡，uGDUGS（off）可可變變電電阻阻區(qū)區(qū)恒恒流流區(qū)區(qū)iD幾乎僅決幾乎僅決定于定于uGS擊擊穿穿區(qū)區(qū)夾斷區(qū)（截止區(qū)）夾斷區(qū)（截止區(qū)）夾斷電壓夾斷電壓IDSSiD 不同型號(hào)的管子不同型號(hào)的管子UGS（off）、IDSS將不同將不同低頻跨導(dǎo)：低頻跨導(dǎo)：第1章 半導(dǎo)體器件二、絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管二、絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管 uGS增大，反型層（導(dǎo)電溝道）將變厚變長(zhǎng)。當(dāng)反型層將兩個(gè)增大，反型層（導(dǎo)電溝道）將變厚變長(zhǎng)。當(dāng)反型層將兩個(gè)N區(qū)相接時(shí)，形成導(dǎo)電溝道