第1章 半導(dǎo)體器件.ppt

1、笫1章 半導(dǎo)體器件,1.1 半導(dǎo)體的特性 1.2 半導(dǎo)體二極管 1.3 場效應(yīng)管（FET） 1.4 雙極型三極管（BJT） 1.5 半導(dǎo)體光電器件 1.6 常用新型半導(dǎo)體器件 1.7 半導(dǎo)體器件應(yīng)用舉例 本章小結(jié),1.1 半導(dǎo)體的特性,1.1.1 本征半導(dǎo)體 1)純凈的不含雜質(zhì)的半導(dǎo)體材料的晶體稱為本征半導(dǎo)體。 2)硅和鍺的最外層 4 個電子受原子核束縛力最小，即稱為價電子。硅和鍺的原子簡化結(jié)構(gòu)如圖1.1（c）所示。 3)硅和鍺晶體價電子受自身的原子核束縛，既有自身的軌道又受相鄰原子核吸引，因此形成兩個相鄰原子共有一對價電子的共價鍵結(jié)構(gòu)，硅和鍺晶體共價鍵結(jié)構(gòu)，如圖1.2 所示。 4)硅或鍺晶體

2、在外界激發(fā)的情況下，如常溫下（300 K），少數(shù)價電子獲得能量，可以打破共價鍵的束縛成為自由電子。同時在價電子原來位置上留下一個空位，稱為“空穴”，如圖1.3 所示為本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴。,下一頁,1.1 半導(dǎo)體的特性,1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體 1. N型半導(dǎo)體 在硅（或鍺）的晶體內(nèi)摻入少量的磷、砷、銻等五價元素，因其有五個價電子，其中四個與周圍的硅（或鍺）原子組成共價鍵，多余一個價電子不受共價鍵的束縛，只要獲得較小的能量就能掙脫磷原子核吸引而成為自由電子，如圖1.4 所示。 2. P型半導(dǎo)體 在硅（或鍺）的晶體中摻入少量的硼、銦、鋁等三價元素，則硼、銦、鋁等原子有三個價電子，它與周圍的

3、硅（或鍺）原子組成共價鍵，因缺少一個價電子便產(chǎn)生一個空穴。在室溫下，硅（或鍺）共價鍵上價電子填補(bǔ)硼原子的空位，則形成空穴移動，如圖1.5 所示。,上一頁,返 回,1.2 半導(dǎo)體二極管,1.2.1 PN 結(jié)及其單向?qū)щ娦?1. PN 結(jié)的形成 當(dāng)把P 型半導(dǎo)體和N 型半導(dǎo)體結(jié)合在一起時，由于濃度差別，N 區(qū)電子載流子向P 區(qū)擴(kuò)散，P 區(qū)空穴載流子向N 區(qū)擴(kuò)散，如圖1.7(a)所示。 2. PN 結(jié)的單向?qū)щ娦?PN 結(jié)兩端外加電壓，平衡狀態(tài)被打破，PN 結(jié)的單向?qū)щ娦猿尸F(xiàn)出來。當(dāng) P 區(qū)接電源正極，N 區(qū)接電源負(fù)極，稱為外加正向電壓，也叫“正向偏置”，如圖1.8所示，外電場方向與內(nèi)電場方向相反，

4、削弱了內(nèi)電場。 當(dāng)N 區(qū)接電源正極，P 區(qū)接電源負(fù)極，稱為外加反向電壓，也叫“反向偏置”，如圖1.9 所示。,下一頁,1.2 半導(dǎo)體二極管,1.2.2 二極管的伏安特性 在圖 1.10 所示結(jié)構(gòu)中，將PN 結(jié)用外殼封裝，P 區(qū)引線為陽極，N 區(qū)引線為陰極，就構(gòu)成半導(dǎo)體二極管。 在圖1.12 所示圖形符號中，二極管的文字符號為VD，箭頭指向?yàn)閷?dǎo)通電流的方向。 二極管按材料分為硅二極管和鍺二極管兩大類，其伏安特性有所不同，如圖1.11 所示二極管伏安特性曲線。該曲線對應(yīng)的函數(shù)式為 1. 正向特性：OA(OA)段稱為死區(qū)，二極管不導(dǎo)通，正向電流幾乎為零。 2. 反向特性：OC(OC)段稱為反向截止區(qū)

5、。 3. 反向擊穿特性：CD(CB)段稱為反向擊穿區(qū)。,下一頁,上一頁,1.2 半導(dǎo)體二極管,1.2.3 二極管的主要參數(shù) 1. 最大整流電流IF 二極管長期正常工作時，允許通過的最大正向平均電流值。 2. 反向擊穿電壓U(BR) 二極管反向擊穿時的反向電壓值。 3. 反向電流IR 二極管在常溫下未被擊穿時的反向電流值。,下一頁,上一頁,1.2 半導(dǎo)體二極管,1.2.4 特殊用途二極管 1. 穩(wěn)壓二極管 利用二極管反向擊穿特性實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓功能的半導(dǎo)體器件稱為穩(wěn)壓二極管。 (1)穩(wěn)壓特性。穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線、符號及穩(wěn)壓管電路，如圖1.13 所示，它的正向特性和普通二極管一樣。 (2)基本參數(shù)。

6、 穩(wěn)定電壓UZ 穩(wěn)定電流IZ 最小穩(wěn)定電流Izmin 最大穩(wěn)定電流IZmax 最大耗散功率PM 動態(tài)電阻RZ,下一頁,上一頁,1.2 半導(dǎo)體二極管,1.2.4 特殊用途二極管 2. 雙向二極管 雙向二極管的結(jié)構(gòu)及圖形符號如圖1.14 所示，由圖可見，雙向二極管屬于三層二端交流半導(dǎo)體器件 3. 變?nèi)荻O管 PN結(jié)電容隨反向電壓的增加而減小，這種結(jié)電容可變的二極管稱為變?nèi)荻O管。其圖形符號及容壓特性曲線如圖1.15 所示。,下一頁,上一頁,1.2 半導(dǎo)體二極管,1.2.5半導(dǎo)體二極管的應(yīng)用 1.整流 利用二極管正偏導(dǎo)通、反偏截止的特性，可將交流電變?yōu)閱畏较蛎}動的直流電，稱之為整流，如圖1.16所示

7、。 2.鉗位 利用二極管正向?qū)ê螅鋬啥穗妷汉苄〉奶匦?，可?gòu)成各種鉗位電路，如圖1.17所示。,下一頁,上一頁,1.2 半導(dǎo)體二極管,1.2.5半導(dǎo)體二極管的應(yīng)用 3.限幅 利用二極管正向?qū)ê头聪蚪刂瓜拗菩盘柕姆?，二極管限幅電路及波形如圖1.18所示。 4.開關(guān) 利用二極管的單向?qū)щ娦詠斫油ɑ驍嚅_電路，可實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字開關(guān)電路，如圖1.19所示。,返 回,上一頁,1.3場效應(yīng)管（FET）,1.3.1絕緣柵型場效應(yīng)管 絕緣柵型場效應(yīng)管由金屬、氧化物和半導(dǎo)體制作，故稱為金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管，或簡稱MOSFET。 1.N溝道增強(qiáng)型MOS場效應(yīng)管（NMOS） （1）結(jié)構(gòu)與符號。N溝道增強(qiáng)型

8、MOS場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)圖、結(jié)構(gòu)剖面圖及電路符號分別如圖1.20（a）、（b）、（c）所示。 （2）工作原理。N溝道增強(qiáng)型MOS場效應(yīng)管在五種條件下的工作情況如圖1.21所示。 （3）特性曲線。N溝道增強(qiáng)型MOS場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線和輸出特性曲線分別如圖1.22（a）、（b）所示。,下一頁,1.3場效應(yīng)管（FET）,1.3.1絕緣柵型場效應(yīng)管 2.N溝道耗盡型MOS場效應(yīng)管 N溝道耗盡型MOS管的結(jié)構(gòu)示意圖及電路圖形符號分別如圖1.23（a）、（b）所示。 N溝道耗盡型MOS場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線和輸出特性曲線分別如圖1.24（a）、（b）所示。 3.P溝道MOS場效應(yīng)管 P溝道MOS管是在N型

9、襯底表面生成的P型反型層作為溝道，P溝道MOS場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)和工作原理同N溝道MOS場效應(yīng)管類似，并且也有增強(qiáng)型和耗盡型兩種。它們的電路符號分別如圖1.25（a）、（b）所示。,下一頁,上一頁,1.3場效應(yīng)管（FET）,1.3.2 MOS場效應(yīng)管的主要參數(shù) 1.直流參數(shù) （1）飽和漏極電流 （2）開啟電壓 （3）夾斷電壓 （4）直流輸入電阻 2.交流參數(shù) （1）低頻跨導(dǎo) （2）極間電容,下一頁,上一頁,1.3場效應(yīng)管（FET）,1.3.2 MOS場效應(yīng)管的主要參數(shù) 3.極限參數(shù) （1）漏源擊穿電壓 （2）柵源擊穿電壓 （3）漏極最大允許耗散功率 （4）常用場效管的主要參數(shù)。常用場效應(yīng)管的主要參

10、數(shù)見表1.1。,下一頁,上一頁,1.3場效應(yīng)管（FET）,1.3.3使用場效應(yīng)管的注意事項 （1）在使用場效應(yīng)管時，要注意柵源電壓 、漏源電壓 、漏源電流 及耗散功率等不能超過額定值。 （2）絕緣柵場效應(yīng)管的柵源兩極不允許懸空，懸空時若有感應(yīng)電荷，就很難泄放，電荷積累會使柵源間電壓升高，很容易使柵源間絕緣層擊穿，造成管子損壞。運(yùn)輸和保存時務(wù)必用金屬導(dǎo)線將三個電極短接起來。在焊接時，電烙鐵的外殼必須有良好的接地（保護(hù)地），并利用烙鐵斷電后的余熱焊接?xùn)艠O，以避免交流感應(yīng)電壓將柵極擊穿，并按S、D、G極的順序焊好后，再去掉各極的金屬短接線。,下一頁,上一頁,1.3場效應(yīng)管（FET）,1.3.3使用場

11、效應(yīng)管的注意事項 （3）結(jié)型場效應(yīng)管的柵源電壓 不能加正向電壓，因?yàn)樗ぷ髟诜聪蚱脿顟B(tài)。 （4）場效應(yīng)管從內(nèi)部結(jié)構(gòu)上看，漏源兩極是對稱的，可以互相調(diào)用，但有些產(chǎn)品在制作時已將襯底和源極在內(nèi)部連接在一起，這時漏源兩極就不能調(diào)換使用了。 （5）注意各極電源電壓的極性不能接錯。,下一頁,上一頁,1.3場效應(yīng)管（FET）,1.3.4結(jié)型場效應(yīng)管（JFET） 結(jié)型場效應(yīng)管屬于耗盡型場效應(yīng)管，它也分為N溝道和P溝道兩種類型。N溝道結(jié)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖及兩種結(jié)型場效應(yīng)管的電路符號如圖1.26所示。 1.結(jié)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu) 在同一塊N型半導(dǎo)體材料的兩側(cè)，利用擴(kuò)散的方法制作出兩個高濃度的P區(qū)（用 表示），

12、形成兩個PN結(jié)，如圖1.26（a）所示。圖1.26（b）所示的電路符號的箭頭表示柵源結(jié)正向偏置時電流由 指向的方向。圖1.26（c）所示電路符號的箭頭表示由P指向 （即指向G電極）的方向。,下一頁,上一頁,1.3場效應(yīng)管（FET）,1.3.4結(jié)型場效應(yīng)管（JFET） 2.結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理 將柵極G懸空，在漏極與源極之間加正向電壓 （即 ），N溝道中的多數(shù)載流子（電子）在電場作用下， 由源極流向漏極，形成漏極電流 （由D流向S）如圖1.27 所示。 （1）由結(jié)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)知，改變兩個PN結(jié)耗盡層的范圍大小就可控制溝道導(dǎo)電的有效面積的大小。因此在柵極和源極之間加上負(fù)電壓（ ）就可以改變溝

13、道的導(dǎo)電能力，如圖1.28所示。 （2）當(dāng) 的值滿足 0固定不變時，在漏源之間加上正電壓，即 0，觀察 的變化對導(dǎo)電溝道和漏極電流 的影響，如圖1.29所示。,下一頁,上一頁,1.3場效應(yīng)管（FET）,1.3.4結(jié)型場效應(yīng)管（JFET） 3.特性曲線 （1）轉(zhuǎn)移特性曲線。 結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）的轉(zhuǎn)移特性曲線是指在漏極和源極之間的電壓 不變時，漏極電流 與柵源間電壓 的關(guān)系曲線，即 轉(zhuǎn)移特性曲線表示柵源之間的電壓 對漏極電流 的控制作用，可用如圖1.30（a）所示的電路來測試N溝道結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線。通過測試，可繪制出其輸入轉(zhuǎn)移特性曲線如圖1.30（b）所示。,下一頁,上一頁,1.3場效

14、應(yīng)管（FET）,1.3.4結(jié)型場效應(yīng)管（JFET） 3.特性曲線 （2）輸出特性曲線。 場效應(yīng)管的輸出特性曲線又稱為漏極特性曲線，它表示在柵源間電壓 為定值時，漏極電流 與漏源間電壓 間的關(guān)系曲線，其表達(dá)式為 用圖1.30（a）所示的電路可以測試出N溝道結(jié)型場效應(yīng)管的輸出特性曲線，如圖1.31所示。 為了便于比較，現(xiàn)將各種場效應(yīng)管的電路符號、特性曲線列于表1.2中。,返 回,上一頁,1.4雙極型三極管（BJT）,1.4.1晶體三極管的結(jié)構(gòu) 我國生產(chǎn)的晶體三極管，最常見的有硅平面管和鍺合金管，如圖1.34所示。 NPN型和PNP型三極管的結(jié)構(gòu)示意圖和電路符號分別如圖1.35（a）、（b）所示。,

15、下一頁,1.4雙極型三極管（BJT）,1.4.2電流分配與放大原理 在圖1.36所示的實(shí)驗(yàn)電路中，將晶體三極管接基極電路和集電極電路兩個電路。由于圖中的發(fā)射極E為公共端，所以這種接法稱為“共發(fā)射極”接法。 1.內(nèi)部載流子的運(yùn)動過程 （1）發(fā)射。 （2）復(fù)合和擴(kuò)散。 （3）收集。 2.三極管電流放大系數(shù),下一頁,上一頁,1.4雙極型三極管（BJT）,1.4.3三極管的特性曲線 三極管共射極特性曲線的逐點(diǎn)測試電路如圖1.36所示。 1.共發(fā)射極輸入特性 共發(fā)射極輸入特性是指在 不變的條件下輸入電流 與基極、發(fā)射極間電壓 的關(guān)系，用函數(shù)式表示為 由圖1.38（a）知，發(fā)射結(jié)與集電結(jié)并聯(lián)，如圖1.38

16、（b）所示。此時，輸入特性曲線與圖1.11所示二極管的伏安特性相似，見式（1.1），呈指數(shù)關(guān)系，即 如圖1.39（a）中 =0的曲線所示。,上一頁,下一頁,1.4雙極型三極管（BJT）,1.4.3三極管的特性曲線 2.共發(fā)射極輸出特性 共發(fā)射極輸出特性是在基極電流 不變時，輸出的集電極電流 與電壓 之間的關(guān)系。用函數(shù)表示為 由上式知，對于每一個 確定的值都有一條曲線 與之對應(yīng)，如果選擇一系列 的值，抽象地有一簇曲線與之對應(yīng)，如圖1.39（b）所示。 從圖1.39（b）中看出，三極管有截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)三個區(qū)域分別與圖1.22（b）中的截止區(qū)、恒流區(qū)和可變電阻區(qū)相對應(yīng)。,上一頁,下一頁,1.

17、4雙極型三極管（BJT）,1.4.4三極管的主要參數(shù) 1.電流放大系數(shù) （1）共射極交流電流放大系數(shù)。所謂共射極接法是指輸入回路和輸出回路的公共端為發(fā)射極，如圖1.40（a）所示。 （2）共射直流電流放大系數(shù) 。 （3）共基極交流電流放大系數(shù)。共基極接法指輸入回路和輸出回路的公共端為基極，如圖1.40（b）所示。 （4）共基極直流電流放大系數(shù) 。,上一頁,下一頁,1.4雙極型三極管（BJT）,1.4.4三極管的主要參數(shù) 2.極限參數(shù) （1）集電極最大允許電流 。 （2）集電極最大允許耗散功率 。 （3）共射截止頻率 。 （4）極間反向擊穿電壓。 3.極間反向飽和電流 （1）集電極與基極之間的反

18、向飽和電流 。 （2）集電極與發(fā)射極之間的穿透電流 。,上一頁,返 回,1.5 半導(dǎo)體光電器件,1.5.1發(fā)光二極管(LED)及液晶器件(LCD) 1.LED 常見的2EF系列的發(fā)光二極管的外形與電路符號分別如圖1.43（a）、（b）所示。光的顏色視做成PN結(jié)的材料發(fā)光的波長而定，如表1.4所示。用LED制作的數(shù)碼管顯示電路如圖1.44所示。LED與各類型燈的功率、效率和工作壽命的比較如表1.5所示。 2.LCD 液晶顯示器件（LCD）是一種薄平板型半導(dǎo)體顯示器件，其驅(qū)動電壓極低、工作電流極小，與CMOS電路結(jié)合起來可以做成微功耗系統(tǒng)。液晶顯示器的兩個電極與控制電壓連接的電路如圖1.45所示。

19、,下一頁,1.5 半導(dǎo)體光電器件,1.5.2光敏二極管 光敏二極管的外形、電路符號和特性曲線分別如圖1.46（a）、（b）、（c）所示。 1.5.3光敏三極管 光敏三極管的外形、電路符號和輸出特性曲線分別如圖1.47（a）、（b）、（c）所示。 光電耦合器就是將一個發(fā)光二極管和一個光敏半導(dǎo)體器件封裝在一個外殼內(nèi)組合而成的轉(zhuǎn)換器件，最常見的情況是由一個發(fā)光二極管和一個光敏三極管組成，如圖1.48(a)所示。 光電斷續(xù)器（又稱光電開關(guān)）的外形如圖1.49所示，它是半導(dǎo)體光敏器件的又一典型應(yīng)用。,上一頁,下一頁,1.5 半導(dǎo)體光電器件,1.5.4激光二極管 激光二極管實(shí)質(zhì)上是一種發(fā)光二極管，但與普通

20、發(fā)光二極管的物理結(jié)構(gòu)不同。砷化鎵激光二極管的結(jié)構(gòu)如圖1.50所示。 1.5.5太陽能電池 太陽能電池又稱“光電池”，是一種直接將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件。N+/P型太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)、光電池符號、連接電路如圖1.51所示。,上一頁,下一頁,1.5 半導(dǎo)體光電器件,1.5.6場致發(fā)光片和發(fā)光線（EL） EL即英文ELECTRO LUMNESENT的簡寫，中文稱場致發(fā)光片（或電致發(fā)光片、冷光片），是一種新型的平板冷光源。EL的主要特性如表1.6所示。 1.EL冷光片的主要特點(diǎn) 功耗低，壽命長，平面固態(tài)發(fā)光源，視覺寬，質(zhì)量輕，豐富的發(fā)光顏色，超薄平整可曲面發(fā)光，防震性能和抗沖擊性能強(qiáng)。加工自由

21、，形狀任意，不會產(chǎn)生紫外線，均勻發(fā)光不傷眼，有霧和煙的場合能見度高，防潮性能好，可在水下發(fā)光，可用變壓器驅(qū)動或IC驅(qū)動，工作電壓30140 V。,上一頁,下一頁,1.5 半導(dǎo)體光電器件,1.5.6場致發(fā)光片和發(fā)光線（EL） 2.EL冷光線 EL冷光線的工作原理與EL冷光片相同，其驅(qū)動電路也相同，兩者的主要區(qū)別在于結(jié)構(gòu)和制造工藝上，EL冷光線是采用軸線構(gòu)造，如圖1.52所示。 3.EL發(fā)光線的主要技術(shù)參數(shù) （1）主要線徑規(guī)格 （2）工作電壓范圍 （3）工作頻率范圍 （4）發(fā)光亮度 （5）功耗 （6）使用壽命 （7）連續(xù)工作溫度/相對濕度 （8）線表面主要顏色,上一頁,返 回,1.6 常用新型半導(dǎo)

22、體器件,1.6.1靜電感應(yīng)晶體管（SIT、BSIT） 1.靜電感應(yīng)晶體管SIT 靜電感應(yīng)晶體管SIT是一種結(jié)型感應(yīng)晶體管，SIT的電路符號與結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.53所示。 2.雙極模式靜電感應(yīng)晶體管BSIT的結(jié)構(gòu) BSIT是從靜電感應(yīng)晶體管（SIT）派生出來的電流控制型器件，它是集場控制型器件FET和電流型控制器件BJT于一體的高壓高速功率半導(dǎo)體器件。 BSIT的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與JFET和SIT對比示意圖如圖1.54所示。,下一頁,1.6 常用新型半導(dǎo)體器件,1.6.1靜電感應(yīng)晶體管（SIT、BSIT） 3.BSIT的輸出特性曲線 CS402型BSIT的典型輸出特性曲線如圖1.55（b）所示，BSIT

23、除了具有BJT電流密度大，通態(tài)電阻大，飽和壓降小等優(yōu)點(diǎn)外，同時還兼有下面四方面優(yōu)點(diǎn)。 （1）頻率特性好，開關(guān)速度快。 （2）在大電流下具有負(fù)的電流溫度系數(shù)，不存在BJT那樣的“二次擊穿”現(xiàn)象，有較大的安全區(qū)。 （3）BSIT在 =0.30.5 V的較低柵壓下，屬于場控制型器件；而在 0.65 V的條件下，與BJT一樣，屬于電流控制型器件。 （4）BSIT的共源極電流放大系數(shù)（又稱 ）隨溫度變化速率小，且呈負(fù)溫度特性。,上一頁,下一頁,1.6 常用新型半導(dǎo)體器件,1.6.2聯(lián)柵晶體管（GAT） 聯(lián)柵晶體管（GAT）又稱作柵輔助晶體管，是一種介于雙極型晶體管BJT和結(jié)型場效應(yīng)管JFET之間的高壓高

24、速功率半導(dǎo)體器。GAT的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其等效電路如圖1.57所示。 GAT的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，在普通BJT的下面加入了一列相隔一定距離的“柵區(qū)”，其作用如下。 （1）大大提高了PN結(jié)的接觸面積。 （2）減小了有效基區(qū)電阻。 （3）在C-E間加高壓時，柵區(qū)對基區(qū)可起到電場屏蔽作用，抑制了集電結(jié)耗盡層在高電壓下向基區(qū)的擴(kuò)展。 （4）減弱了集電極中載流子的雪崩倍增效應(yīng)。 國內(nèi)生產(chǎn)的2SG系列GAT產(chǎn)品的型號、參數(shù)指標(biāo)、封裝形式及適用范圍如表1.8所示。,上一頁,下一頁,1.6 常用新型半導(dǎo)體器件,1.6.3晶閘管 1.逆阻型晶閘管（SCR） 逆阻型晶閘管SCR內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖、符號和外形如圖1.58所示。 反應(yīng)

25、SCR導(dǎo)通條件和關(guān)斷方法的實(shí)驗(yàn)電路如圖1.59所示。SCR的結(jié)構(gòu)分解圖和等效電路如圖1.60所示。SCR的UAK與陽極電流IA的關(guān)系曲線如圖1.61所示。 2.雙向晶閘管（TRIAC） 雙向晶閘管TRIAC的外形、圖形符號和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1.62所示。 TRIAC的伏安特性曲線如圖1.63所示。,上一頁,下一頁,1.6 常用新型半導(dǎo)體器件,1.6.3晶閘管 3.MOS控制晶閘管（MCT） MCT是一種新型的功率半導(dǎo)體器件。 Harris生產(chǎn)的P型非對稱電壓場效應(yīng)控制的MCT（簡稱P-MCT）的結(jié)構(gòu)剖面圖、等效電路和圖形符號如圖1.64所示。 MCT關(guān)斷時需要先減小負(fù)載電流，其關(guān)斷時的伏安負(fù)載曲線

26、如圖1.65所示。,上一頁,下一頁,1.6 常用新型半導(dǎo)體器件,1.6.4單結(jié)晶體管（UJT） 單結(jié)晶體管（UJT）又稱雙基極管，其結(jié)構(gòu)如圖1.66（a）所示。圖（b）電路符號中箭頭指向?yàn)楣ぷ麟娏鞣较颉?UJT的等效電路如圖1.66（c）所示。 測量UJT伏安特性 的實(shí)驗(yàn)電路如圖1.67（a）所示。 在 時，對應(yīng)于圖1.67（b）中的P點(diǎn)，該點(diǎn)的電壓和電流分別稱為峰點(diǎn)電壓UP和峰點(diǎn)電流IP。 常用單結(jié)晶體管UJT的特性參數(shù)如表1.9所示。,上一頁,返 回,1.7 半導(dǎo)體器件應(yīng)用舉例,1.7.1光控微功耗LED樓道燈 光控微功耗LED樓道燈電路與制作實(shí)物分別如圖1.68（a）、（b）所示。 1.

27、7.2延時自動斷電開關(guān) 對于樓道照明燈、電磁閥控制噴頭的淋浴器、洗手器等，希望能延時并自動斷電，以達(dá)到節(jié)能和操作簡便的目的。應(yīng)運(yùn)而生的延時自動斷電開關(guān)如圖1.69所示。 1.7.3光控太陽能草坪燈 光控太陽能草坪燈電路如圖1.70所示。,下一頁,1.7 半導(dǎo)體器件應(yīng)用舉例,1.7.4病員呼叫護(hù)士裝置 適合城市社區(qū)衛(wèi)生院、農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)醫(yī)院使用的病員呼叫護(hù)士裝置如圖1.71所示。 1.7.5低功耗斷線式防盜接觸器 結(jié)構(gòu)簡單小巧，工作穩(wěn)定可靠的低功耗斷線式防盜接觸器，如圖1.72所示。,上一頁,返 回,本章小結(jié),（1）電子電路中常用的半導(dǎo)體器件有普通二極管、穩(wěn)壓二極管、變?nèi)荻O管、場效應(yīng)二極管和雙極型三

28、極管等。 （2）利用一個PN結(jié)，引出兩個電極，經(jīng)過外殼封裝，就構(gòu)成二極管，它的主要特點(diǎn)是具有單向?qū)щ娦浴?（3）場效應(yīng)管（FET）利用柵極與源極之間的電場效應(yīng)來控制漏極電流的，它是一種電壓控制型器件。 （4）雙極型三極管（BJT）有NPN和PNP兩種類型。 （5）在自動控制、電力電子、高頻通信、開頭電源等領(lǐng)域，常常用到SIT（靜電感應(yīng)晶體管）、BSIT（雙極模式感應(yīng)晶體管）、IGBT（絕緣柵雙極晶體管）、GAT（聯(lián)柵晶閘管）、SCR（單向晶閘管）、TRIAC（雙向晶閘管）、MCT（MOS控制晶閘管）、UJT（單結(jié)晶體管）等新型半導(dǎo)體器件。,返 回,圖1.1 硅和鍺的原子結(jié)構(gòu),返 回,圖1.2

29、硅和鍺晶體共價鍵結(jié)構(gòu),返 回,圖1.3 本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴,返 回,圖1.4 N型半導(dǎo)體,返 回,圖1.5 P型半導(dǎo)體,返 回,圖1.7 PN結(jié)的形成,返 回,圖1.8 PN結(jié)加正向電壓時導(dǎo)通,返 回,圖1.9 PN結(jié)加反向電壓時截止,返 回,圖1.10 半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu),返 回,圖1.11 二極管伏安特性曲線,返 回,圖1.12 二極管電路,返 回,圖1.13穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線和符號及穩(wěn)壓管電路,返 回,圖1.14 雙向二極管的結(jié)構(gòu)及圖形符號,返 回,圖1.15 變?nèi)荻O管,返 回,圖1.16 二極管整流電路及波形,返 回,圖1.17 二極管鉗位電路,返 回,圖1.18 二

30、極管限幅電路及波形,返 回,圖1.19 二極管開關(guān)電路,返 回,圖1.20 N溝道增強(qiáng)型MOS管的結(jié)構(gòu)與符號,返 回,圖1.21 N溝道增強(qiáng)型MOS場效應(yīng)管的五種工作情況,返 回,圖1.22 N溝道增強(qiáng)型MOS場效應(yīng)管的特性曲線,返 回,圖1.23 N溝道耗盡型MOS場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖及其電路符號,返 回,圖1.24 N溝道耗盡型MOS場效應(yīng)管的特性曲線,返 回,圖1.25 PMOS場效應(yīng)管的電路符號,返 回,表1.1 常用場效應(yīng)管的主要參數(shù),返 回,圖1.26 結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）的結(jié)構(gòu)示意圖和電路符號,返 回,圖1.27 N溝道JFET電流示意圖,返 回,圖1.28 當(dāng)uDS=0時，uGS對導(dǎo)電溝道導(dǎo)電能力的影響,返 回,圖1.29 當(dāng)UpuGS0時，uDS對導(dǎo)電溝道和iD的影響,返 回,圖1.30 測試電路和特性曲線,返 回,圖1.31 N溝道結(jié)型場效應(yīng)管的輸