1、常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 1-11-1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識 1-21-2半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 1-31-3雙極型晶體管雙極型晶體管 1-41-4場效應(yīng)管場效應(yīng)管1-11-1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識一、本征半導(dǎo)體一、本征半導(dǎo)體 純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。1.1.半導(dǎo)體半導(dǎo)體 導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。 大多數(shù)半導(dǎo)體器件所用的主要材料是大多數(shù)半導(dǎo)體器件所用的主要材料是硅（硅（SiSi）和鍺（）和鍺（GeGe）。2.2.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)原子

2、結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)1-11-1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)原子原子規(guī)則規(guī)則排列排列形成形成共價鍵共價鍵1-11-1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識3.3.本征激發(fā)和兩種載流子本征激發(fā)和兩種載流子1 1）本征激發(fā)本征激發(fā) 共價鍵共價鍵T=0K T=0K 無載流子無載流子 束縛價電子束縛價電子 部分價電子部分價電子 自由電子自由電子光、熱作用光、熱作用 擺脫共價鍵擺脫共價鍵 獲得足夠能量獲得足夠能量 空位空位稱空穴稱空穴本征激發(fā)本征激發(fā)：指半導(dǎo)體在加熱或光照作用下，：指半導(dǎo)體在加熱或光照作用下，產(chǎn)生電子產(chǎn)生電子空穴對空穴對的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 1-11-1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識2 2）載流

3、子載流子 電場作用電場作用自由電子自由電子 定向運動定向運動 形成電子電流形成電子電流 電場作用電場作用空穴空穴 填補填補空空穴的價電子作定向運動穴的價電子作定向運動 形成形成空空穴電流穴電流兩種載流子：帶負(fù)電荷的自由電子兩種載流子：帶負(fù)電荷的自由電子 電場電場 電子電流電子電流 極性相反極性相反 電流方向同電流方向同 帶正電荷的帶正電荷的空空穴穴 空穴電流空穴電流 運動方向相反運動方向相反1-11-1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識4.4.本征半導(dǎo)體中載流子的濃度本征半導(dǎo)體中載流子的濃度復(fù)合復(fù)合：運動中的電子重新被共價鍵束縛起來，：運動中的電子重新被共價鍵束縛起來，電子空穴對消失電子空穴對消失。

4、 本征激發(fā)本征激發(fā) T T一定一定 復(fù)合復(fù)合 動態(tài)平衡動態(tài)平衡 ni=pi=K1T3/2e-EGO/(2kT)本征半導(dǎo)體特點：本征半導(dǎo)體特點：1 1）導(dǎo)電能力弱）導(dǎo)電能力弱 2 2）熱不穩(wěn)定性）熱不穩(wěn)定性 熱敏元件、光敏元件熱敏元件、光敏元件1-11-1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識二、雜質(zhì)半導(dǎo)體二、雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)元素，成為雜質(zhì)半導(dǎo)體。在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)元素，成為雜質(zhì)半導(dǎo)體。1.N1.N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入在本征半導(dǎo)體中摻入少量少量五價五價元素原子，稱為元素原子，稱為電子半導(dǎo)體或電子半導(dǎo)體或N N型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。多數(shù)載流子：電子多數(shù)載流子：電

5、子少數(shù)載流子：空穴少數(shù)載流子：空穴 np1-11-1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識2.P2.P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入在本征半導(dǎo)體中摻入少量少量三價三價元素原子，稱為元素原子，稱為空空穴半導(dǎo)體或穴半導(dǎo)體或P P型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。多數(shù)載流子：多數(shù)載流子：空空穴穴少數(shù)載流子：電子少數(shù)載流子：電子 pn 1-11-1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識三、三、PNPN結(jié)結(jié) 將將P P型半導(dǎo)體與型半導(dǎo)體與N N型半導(dǎo)體制作在同一塊硅片上，型半導(dǎo)體制作在同一塊硅片上，在它們的交界面就形成在它們的交界面就形成PNPN結(jié)。結(jié)。1. PN1. PN結(jié)的形成結(jié)的形成漂移運動：漂移運動： 載流子在電場作用下的

6、定向運動。載流子在電場作用下的定向運動。擴散運動：擴散運動： 由于濃度差引起的非平衡載流子的運動。由于濃度差引起的非平衡載流子的運動。1-11-1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識 多子擴散多子擴散 形成空間電荷區(qū)形成空間電荷區(qū) 建立內(nèi)電場建立內(nèi)電場 少子漂移少子漂移 方向相反方向相反動態(tài)平衡動態(tài)平衡I j = 01-11-1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識2. PN2. PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦? 1）PNPN結(jié)外加結(jié)外加正向正向電壓時電壓時處于處于導(dǎo)通導(dǎo)通狀態(tài)狀態(tài) 外電場與內(nèi)電場外電場與內(nèi)電場的方向相反，空間電的方向相反，空間電荷區(qū)變窄，內(nèi)電場被荷區(qū)變窄，內(nèi)電場被削弱，多子擴散得到削弱，多子

7、擴散得到加強，少子漂移將被加強，少子漂移將被削弱，擴散電流大大削弱，擴散電流大大超過漂移電流，最后超過漂移電流，最后形成較大的正向電流。形成較大的正向電流。 1-11-1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識2 2）PNPN結(jié)外加結(jié)外加反向反向電壓時電壓時處于處于截止截止?fàn)顟B(tài)狀態(tài)外電場與內(nèi)電場方向一致，空間電外電場與內(nèi)電場方向一致，空間電荷區(qū)變寬內(nèi)電場增強，不利于多子荷區(qū)變寬內(nèi)電場增強，不利于多子的擴散，有利于少子的漂移。在電的擴散，有利于少子的漂移。在電路中形成了基于少子漂移的反向電路中形成了基于少子漂移的反向電流。由于少子數(shù)量很少，因此反向流。由于少子數(shù)量很少，因此反向電流很小。電流很小。 結(jié)論：結(jié)

8、具有單向?qū)щ娦?，結(jié)論：結(jié)具有單向?qū)щ娦裕凑珜?dǎo)通，反偏截止。即正偏導(dǎo)通，反偏截止。1-11-1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識3. PN3. PN結(jié)的電流方程結(jié)的電流方程) 1e (IsikTqu) 1e (IsiTUu令: u uT T=kT/q=kT/q 稱溫度電壓當(dāng)量T=300K時， u uT T=26mV =26mV 1-11-1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識4. PN4. PN結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性u0，正向特性:uUT,指數(shù)特性u0，反向特性:u-UT，i-Is TUuIsei u UBR ，擊穿特性:齊納擊穿、雪崩擊穿1-11-1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識4. PN4. PN結(jié)的

9、電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng)1 1）. . 勢壘電容（勢壘電容（C Cb b) )1-11-1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識2 2）. . 擴散電容擴散電容 (C(Cd d) )C Cj j=C=Cb b+C+Cd d1-21-2半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管一、二極管的構(gòu)成及類型一、二極管的構(gòu)成及類型1.1.構(gòu)成構(gòu)成PNPN結(jié)結(jié)+ +管殼管殼+ +引線引線1-21-2半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管2.2.類型類型1-21-2半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管二、二極管的伏安特性二、二極管的伏安特性1.1.二極管和二極管和PNPN結(jié)伏安特性的區(qū)別結(jié)伏安特性的區(qū)別開啟電壓開啟電壓 U Uonon2.2.溫度對二極管伏安特性的影

10、響溫度對二極管伏安特性的影響1-21-2半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管三、二極管的主要參數(shù)三、二極管的主要參數(shù)1.1.最大整流電流最大整流電流I IF F2.2.最高反向工作電壓最高反向工作電壓U UR R3.3.反向電流反向電流I IR R4.4.最高工作頻率最高工作頻率f fM M1-21-2半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管四、二極管的等效電路四、二極管的等效電路1. 1. 由伏安特性折線化得到的等效電路由伏安特性折線化得到的等效電路1-21-2半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管2. 2. 二極管的二極管的微變等效微變等效電路電路1-21-2半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管五、五、 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管 穩(wěn)壓管是一種穩(wěn)壓

11、管是一種特殊的面接觸型半特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管。導(dǎo)體硅二極管。 1.1.穩(wěn)壓管的伏安特性穩(wěn)壓管的伏安特性 1-21-2半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管2.2.穩(wěn)壓管的主要參數(shù)穩(wěn)壓管的主要參數(shù)1).1).穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓 UzUz2).2).穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流 IzIz3 3）. .額定功耗額定功耗 P PZMZM4 4）. .動態(tài)電阻動態(tài)電阻r rz z5 5）. .溫度系數(shù)溫度系數(shù) 1-31-3雙極型晶體管雙極型晶體管一、晶體管的結(jié)構(gòu)及類型一、晶體管的結(jié)構(gòu)及類型雙極型晶體管（雙極型晶體管（BJTBJT）又稱晶體三極管、半導(dǎo)體三極管，簡稱）又稱晶體三極管、半導(dǎo)體三極管，簡稱晶體管。晶體管。1-31

12、-3雙極型晶體管雙極型晶體管一、晶體管的結(jié)構(gòu)及類型一、晶體管的結(jié)構(gòu)及類型晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖晶體管的符號晶體管的符號構(gòu)成：三個區(qū)、三個極、兩個結(jié)構(gòu)成：三個區(qū)、三個極、兩個結(jié)1-31-3雙極型晶體管雙極型晶體管二、晶體管的電流放大作用二、晶體管的電流放大作用1-31-3雙極型晶體管雙極型晶體管1.1.晶體管內(nèi)部載流子的運動晶體管內(nèi)部載流子的運動1).1).發(fā)射結(jié)加正向電壓，擴散運動形成發(fā)射極電流發(fā)射結(jié)加正向電壓，擴散運動形成發(fā)射極電流I IE E2 2）擴散到基區(qū)的自由電子與孔穴的復(fù)合運動形成基極電流）擴散到基區(qū)的自由電子與孔穴的復(fù)合運動形成基極電流I IB B3 3）集電結(jié)加反

13、向電壓，漂移運動形成集電極電流）集電結(jié)加反向電壓，漂移運動形成集電極電流I IC C2 2、晶體管的電流分配關(guān)系、晶體管的電流分配關(guān)系IE=IEN+IEP=ICN+IBN+ICBOIC=ICN+ICBOIB=IBN+IEP-ICBO =IB，-ICBO又：IE=IC+IB1-31-3雙極型晶體管雙極型晶體管3 3、晶體管的共射電流放大系數(shù)、晶體管的共射電流放大系數(shù)1）定義：BCNII共射共射直流直流電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)CEOBCBOBCIII )1 (IIBCIIBEI )1 (I2）定義：BCii共射共射交流交流電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)容易證明：容易證明：1-31-3雙極型晶體管雙極型晶

14、體管3）定義：ECNII共基共基直流直流電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)CBOECIII14）定義：ECii共基共基交流交流電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)容易證明：容易證明：1或或1-31-3雙極型晶體管雙極型晶體管三、晶體管的共射特性曲線三、晶體管的共射特性曲線1.1.輸入特性曲線輸入特性曲線常數(shù)CEuBEB)u(fi1-31-3雙極型晶體管雙極型晶體管三、晶體管的共射特性曲線三、晶體管的共射特性曲線1.1.輸出特性曲線輸出特性曲線常數(shù)BICEC)u(fi1-31-3雙極型晶體管雙極型晶體管1.1.輸出特性曲線輸出特性曲線1 1）. .截止區(qū)截止區(qū)0IuuuuBBECEonBE且2 2）. .放大區(qū)放大區(qū)

15、BCBCBECEonBEIi,Iiuuuu且3 3）. .飽和區(qū)飽和區(qū)BCCCEBECEonBEIiiuuuuu，且1-31-3雙極型晶體管雙極型晶體管四、晶體管的主要參數(shù)四、晶體管的主要參數(shù)1.1.直流參數(shù)直流參數(shù)1 1）共射直流電流放大系數(shù)）共射直流電流放大系數(shù)BCBCEOCIIIII2 2）共基直流電流放大系數(shù)）共基直流電流放大系數(shù)ECII3 3）極間反向電流）極間反向電流集基極反向截止電流集基極反向截止電流I ICBOCBO 集射極反向截止電流集射極反向截止電流I ICEOCEO 2.2.交流參數(shù)交流參數(shù)1 1）共射交流電流放大系數(shù)）共射交流電流放大系數(shù) 常數(shù)CEUBCii2 2）共基

16、交流電流放大系數(shù)）共基交流電流放大系數(shù)常數(shù)CBUECii3 3）特征頻率）特征頻率f fF FTf11-31-3雙極型晶體管雙極型晶體管3.3.極限參數(shù)極限參數(shù)1 1）最大集電極耗散功率）最大集電極耗散功率 P PCMCM 2 2）最大集電極電流）最大集電極電流 I ICMCM 3 3）極間反向擊穿電壓）極間反向擊穿電壓集基極反向擊穿電壓集基極反向擊穿電壓 U UCBOCBO 集射極反向擊穿電壓集射極反向擊穿電壓 U UCEOCEO射基極反向擊穿電壓射基極反向擊穿電壓 U UEBOEBO 1-31-3雙極型晶體管雙極型晶體管五、溫度對晶體管特性及參數(shù)的影響五、溫度對晶體管特性及參數(shù)的影響1.1

17、.溫度對溫度對I ICBOCBO的影響：的影響： 溫度每升高溫度每升高10100 0C, IC, ICBOCBO增加約一倍。增加約一倍。2.2.溫度對輸入特性的影響溫度對輸入特性的影響 3.3.溫度對輸出特性的影響溫度對輸出特性的影響 1-41-4場效應(yīng)管場效應(yīng)管 場效應(yīng)管場效應(yīng)管(FET)(FET)是利用輸入回路的是利用輸入回路的電場效應(yīng)電場效應(yīng)來控制輸來控制輸出回路電流的一種出回路電流的一種半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體器件。 它僅靠半導(dǎo)體它僅靠半導(dǎo)體中的中的多數(shù)載流子導(dǎo)多數(shù)載流子導(dǎo)電電，又稱單極型晶，又稱單極型晶體管。體管。一、類型及符號一、類型及符號 N N溝道溝道1.1.結(jié)型結(jié)型 P P溝道溝道

18、 N N溝道溝道 增強型增強型 P P溝道溝道2.2.絕緣珊型絕緣珊型 N N溝道溝道 耗盡型耗盡型 P P溝道溝道1-41-4場效應(yīng)管場效應(yīng)管二、二、 特性曲線與電流方程特性曲線與電流方程(NJFET)(NJFET)1.1.漏極特性曲線漏極特性曲線常數(shù)DSUDSD)u(fi1 1）可變電阻區(qū)：預(yù)夾斷前（）可變電阻區(qū)：預(yù)夾斷前（U UDSDSUUUGSGS-U-UGS(off)GS(off) )特點：特點： a)a) b) U b) UDSDSIID D 幾乎不變（略增）幾乎不變（略增）DGSIU3 3）夾斷區(qū)：夾斷后（）夾斷區(qū)：夾斷后（U UGSGSUUGS(off)GS(off) )特點：特點： i iD D=0 =0 1-41-4場效應(yīng)管場效應(yīng)管2.2.轉(zhuǎn)移特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線常數(shù)DSUGSD)u(fi3.3.電流方程電流方程2)off(GSGSDSSD)Uu1 (Ii( U( U