常用半導(dǎo)體器件第

1

章第一節(jié)半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)

第二節(jié)半導(dǎo)體二極管

第三節(jié)雙極型半導(dǎo)體三極管

第四節(jié)場(chǎng)效晶體管

第五節(jié)晶閘管

第1章小結(jié)技能訓(xùn)練1元器件的識(shí)別與檢測(cè)常用半導(dǎo)體器件第1章第一節(jié)半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)第二節(jié)常用半導(dǎo)體器件第

1

章第一節(jié)

半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)一、本征半導(dǎo)體二、雜質(zhì)半導(dǎo)體三、PN結(jié)(SemiconductorDiode)常用半導(dǎo)體器件第1章第一節(jié)半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)一、本征半第一章常用半導(dǎo)體器件

常用的導(dǎo)體一般為銀、銅、鋁等物體；絕緣體為橡膠、塑料、膠木等；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。

用來(lái)制造半導(dǎo)體器件的材料主要是硅(Si)、鍺(Ge)和砷化鎵(GaAs)等。

半導(dǎo)體材料進(jìn)行特殊加工，使其成為性能可控，即可用來(lái)制造構(gòu)成電子電路的基本元件—半導(dǎo)體器件。

自然界中的物質(zhì)根據(jù)導(dǎo)電能力的不同分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。第一章常用半導(dǎo)體器件常用的導(dǎo)體一般為銀、銅一、本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體

—純凈的半導(dǎo)體。如硅、鍺單晶體。載流子—自由運(yùn)動(dòng)的帶電粒子。半導(dǎo)體中的載流子有兩種，自由電子和空穴。共價(jià)鍵—相鄰原子共有價(jià)電子所形成的束縛。+4+4+4+4硅(鍺)的原子結(jié)構(gòu)Si284Ge28184簡(jiǎn)化模型+4慣性核硅(鍺)的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)價(jià)電子自由電子(束縛電子)空穴空穴空穴可在共價(jià)鍵內(nèi)移動(dòng)第一章常用半導(dǎo)體器件一、本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體—純凈的半導(dǎo)體。如硅、鍺單晶體本征激發(fā)：復(fù)合：自由電子和空穴在運(yùn)動(dòng)中相遇重新結(jié)合成對(duì)消失的過(guò)程。漂移：自由電子和空穴在電場(chǎng)作用下的定向運(yùn)動(dòng)。在室溫或光照下價(jià)電子獲得足夠能量擺脫共價(jià)鍵的束縛成為自由電子，并在共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位(空穴)的過(guò)程。第一章常用半導(dǎo)體器件本征激發(fā)：復(fù)合：自由電子和空穴在運(yùn)動(dòng)中相遇重兩種載流子電子(自由電子)空穴兩種載流子的運(yùn)動(dòng)自由電子(在共價(jià)鍵以外)的運(yùn)動(dòng)空穴(在共價(jià)鍵以內(nèi))的運(yùn)動(dòng)

結(jié)論：1.本征半導(dǎo)體中電子和空穴成對(duì)出現(xiàn)，且數(shù)量少；

2.半導(dǎo)體中有電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電；

3.本征半導(dǎo)體導(dǎo)電能力弱，并與溫度有關(guān)。第一章常用半導(dǎo)體器件兩種載流子電子(自由電子)空穴兩種載流子的運(yùn)動(dòng)自由電子(在共二、雜質(zhì)半導(dǎo)體（一）N型半導(dǎo)體N型+5+4+4+4+4+4磷原子自由電子電子為多數(shù)載流子空穴為少數(shù)載流子載流子數(shù)

電子數(shù)第一章常用半導(dǎo)體器件

在本征半導(dǎo)體中摻入微量雜質(zhì)元素，摻雜后的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體?？煞譃镹型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。施主離子施主原子二、雜質(zhì)半導(dǎo)體（一）N型半導(dǎo)體N型+5+4+4+4+4+受主離子+3+4+4+4+4+4（二）P型半導(dǎo)體P型空穴硼原子空穴—

多子電子—

少子載流子數(shù)

空穴數(shù)受主原子注意:

雜質(zhì)半導(dǎo)體中載流子雖有多少之分，由于還有不能移動(dòng)的雜質(zhì)離子，因而整個(gè)半導(dǎo)體仍呈電中性。受主+3+4+4+4+4+4（二）P型半導(dǎo)體P型空穴硼原三、

PN結(jié)（一）PN結(jié)的形成1.載流子的濃度差引起多子的擴(kuò)散2.復(fù)合使交界面形成空間電荷區(qū)(耗盡層)

空間電荷區(qū)特點(diǎn):無(wú)載流子，阻止擴(kuò)散進(jìn)行，利于少子的漂移。3.擴(kuò)散和漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡擴(kuò)散電流等于漂移電流，

總電流I=0。內(nèi)建電場(chǎng)第一章常用半導(dǎo)體器件三、PN結(jié)（一）PN結(jié)的形成1.載流子的濃度差引起多（二）PN結(jié)的單向?qū)щ娦?.外加正向電壓(正向偏置)P區(qū)N區(qū)內(nèi)電場(chǎng)+

UR外電場(chǎng)外電場(chǎng)使多子向PN結(jié)移動(dòng),中和部分離子使空間電荷區(qū)變窄。IF限流電阻擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)形成正向電流IF。IF=I多子I少子

I多子2.外加反向電壓(反向偏置)P

區(qū)N

區(qū)

+UR內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)外電場(chǎng)使少子背離PN結(jié)移動(dòng)，空間電荷區(qū)變寬。IRPN結(jié)的單向?qū)щ娦裕赫珜?dǎo)通，呈小電阻，電流較大;

反偏截止，電阻很大，電流近似為零。漂移運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)形成反向電流IRIR=I少子

0第一章常用半導(dǎo)體器件（二）PN結(jié)的單向?qū)щ娦?.外加正向電壓(正向偏置)P第二節(jié)半導(dǎo)體二極管一、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)二、二極管的伏安特性三、二極管的主要參數(shù)第一章常用半導(dǎo)體器件四、二極管電路的分析方法五、特殊二極管第二節(jié)半導(dǎo)體二極管一、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)二、二極管的伏一、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)構(gòu)成：PN結(jié)+引線+管殼=二極管符號(hào)：V分類：按材料分硅二極管鍺二極管按結(jié)構(gòu)分點(diǎn)接觸型面接觸型點(diǎn)接觸型正極引線觸絲N型鍺片外殼負(fù)極引線負(fù)極引線

面接觸型N型鍺PN結(jié)

正極引線鋁合金小球底座金銻合金平面型正極

引線負(fù)極

引線集成電路中平面型PNP型支持襯底第一章常用半導(dǎo)體器件一、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)構(gòu)成：PN結(jié)+引線+管殼模擬電子技術(shù)第一章課件二、二極管的伏安特性O(shè)uD/ViD/mA正向特性Uth死區(qū)電壓iD

=0Uth=

0.5V

0.1V(硅管)(鍺管)UUthiD急劇上升0U

Uth

UD(on)

=(0.60.8)V硅管0.7V(0.10.3)V鍺管0.2V反向特性ISU(BR)反向擊穿U(BR)

U0iD=IS<0.1A(硅)

幾十A(鍺)U<

U(BR)反向電流急劇增大(反向擊穿)第一章常用半導(dǎo)體器件二、二極管的伏安特性O(shè)uD/ViD/mA正向特性Uth死反向擊穿類型：電擊穿熱擊穿特別注意：

溫度對(duì)二極管的特性有顯著影響。當(dāng)溫度升高時(shí)，正向特性曲線向左移，反向特性曲線向下移。變化規(guī)律是：在室溫附近，溫度每升高1℃，正向壓降約減小2～2.5mV，溫度每升高10℃，反向電流約增大一倍?！狿N結(jié)未損壞，斷電即恢復(fù)?！狿N結(jié)燒毀。第一章常用半導(dǎo)體器件反向擊穿類型：電擊穿熱擊穿特別注意：溫度對(duì)溫度對(duì)二極管特性的影響604020–0.0200.4–25–50iD

/mAuD/V20C90CT

升高時(shí)，UD(on)以(22.5)mV/C下降第一章常用半導(dǎo)體器件溫度對(duì)二極管特性的影響604020–0.0200.4–25硅管的伏安特性鍺管的伏安特性604020–0.02–0.0400.40.8–25–50iD

/mAuD/ViD

/mAuD

/V0.20.4–25–5051015–0.01–0.020第一章常用半導(dǎo)體器件硅管的伏安特性鍺管的伏安特性604020–0.02–0.三、二極管的主要參數(shù)1.

IF—

最大整流電流(最大正向平均電流)2.

URM—

最高反向工作電壓，為U(BR)/23.

IR

—

反向電流(越小單向?qū)щ娦栽胶?4.

CB、CD—

結(jié)電容(CB勢(shì)壘電容，CD擴(kuò)散電容)iDuDU(BR)IFURMO第一章常用半導(dǎo)體器件5.

fM—

最高工作頻率(超過(guò)時(shí)單向?qū)щ娦宰儾?三、二極管的主要參數(shù)1.IF—最大整流電流(最大正影響工作頻率的原因—PN結(jié)的電容效應(yīng)

結(jié)論：1.低頻時(shí)，因結(jié)電容很小，對(duì)PN結(jié)影響很小。高頻時(shí)，因容抗減小，使結(jié)電容分流，導(dǎo)致單向?qū)щ娦宰儾睢?.結(jié)面積小時(shí)結(jié)電容小，工作頻率高。第一章常用半導(dǎo)體器件影響工作頻率的原因—PN結(jié)的電容效應(yīng)第一章常用半導(dǎo)體第一章常用半導(dǎo)體器件四、二極管電路的分析方法1、理想模型特性u(píng)DiD符號(hào)及等效模型SS2、恒壓降模型uDiDUD(on)uD=UD(on)0.7V(Si)0.2V(Ge)UD(on)3、二極管的折線近似模型uDiDUD(on)UI斜率1/rDrDUD(on)第一章常用半導(dǎo)體器件四、二極管電路的分析方法1、理想模型特【例1-1】二極管電路如圖（a）所示，其輸入電壓uI(t)的波形如圖(b)所示。第一章常用半導(dǎo)體器件（1）當(dāng)二極管為理想模型時(shí)，試?yán)L出uO(t)的波形。200ΩVuo(t)200ΩuI(t)3V(a)uI(t)(b)55Vt/ms當(dāng)uI(t)<3V,uO(t)=3V;

當(dāng)uI(t)≥3V,當(dāng)uI(t)=5V,uO(t)≥4V。

uO(t)≥1/2×uI(t)+1.5V;

uI(t)(c)55Vt/ms4V3Vuo(t)【例1-1】二極管電路如圖（a）所示，其輸入電壓uI(t)的第一章常用半導(dǎo)體器件（2）當(dāng)二極管為恒壓模型時(shí)(Uon=0.7V)，試?yán)L出uO(t)的波形。uI(t)(b)55Vt/ms當(dāng)uI(t)<3.7V,uO(t)=3V;

當(dāng)uI(t)≥3.7V,當(dāng)uI(t)=5V,uO(t)=3.65V。

uO(t)≥1/2×uI(t)+1.15V;

uo(t)(c)55Vt/ms4V3V3.7V3.65Vuo(t)200ΩV200ΩuI(t)3V(a)Uon第一章常用半導(dǎo)體器件（2）當(dāng)二極管為恒壓模型時(shí)(Uon=0第一章常用半導(dǎo)體器件（3）當(dāng)二極管為折線模型時(shí)(Uon=0.7V,rD=25Ω)，試?yán)L出uO(t)的波形。uI(t)(b)55Vt/ms當(dāng)uI(t)<3.7V,uO(t)=3V;

當(dāng)uI(t)≥3.7V,當(dāng)uI(t)=5V,uO(t)=3.61V。

uO(t)≥0.47uI(t)+1.26V;

uo(t)(c)55Vt/ms4V3V3.7V3.61Vuo(t)VUon200Ω200ΩuI(t)3V(a)rD第一章常用半導(dǎo)體器件（3）當(dāng)二極管為折線模型時(shí)(Uon=0五、特殊二極管第一章常用半導(dǎo)體器件（一）穩(wěn)壓二極管一、伏安特性符號(hào)iZ/mAuZ/VOUZIZminIZmaxUZIZIZ二、主要參數(shù)1.

穩(wěn)定電壓UZ

流過(guò)規(guī)定電流時(shí)穩(wěn)壓管兩端的反向電壓值。2.穩(wěn)定電流IZ

越大穩(wěn)壓效果越好，小于IZmin時(shí)不穩(wěn)壓。3.動(dòng)態(tài)電阻rZ幾幾十rZ=UZ/IZ

越小穩(wěn)壓效果越好。4.

最大工作電流IZM和最大耗散功率PZMPZM=UZIZmax五、特殊二極管第一章常用半導(dǎo)體器件（一）穩(wěn)壓二極管一、伏第一章常用半導(dǎo)體器件5.穩(wěn)定電壓溫度系數(shù)一般，UZ<4V，穩(wěn)壓管具有負(fù)溫度系數(shù)；UZ>7V，穩(wěn)壓管具有正溫度系數(shù)；4V<UZ<7V，溫度系數(shù)很小。aa是表示溫度每變化1oC時(shí)穩(wěn)壓值的變化量。第一章常用半導(dǎo)體器件5.穩(wěn)定電壓溫度系數(shù)一般，UZ<第一章常用半導(dǎo)體器件例1-2

分析簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路的工作原理;已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ=6V,最小穩(wěn)定電流IZmin=5mA,最大穩(wěn)定電流IZmax=25mA,負(fù)載電阻RL=600Ω,計(jì)算限流電阻R的取值范圍。UIUORRLILIRIZIR=IZ+ILUO=UI

–IRR當(dāng)UI波動(dòng)時(shí)(RL不變)當(dāng)RL變化時(shí)(UI不變)反之,也可維持UO穩(wěn)定

。第一章常用半導(dǎo)體器件例1-2分析簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路的工作原為保證穩(wěn)壓管正常工作，無(wú)論如何都要滿足IZmin＜IZ＜IZmax第一章常用半導(dǎo)體器件即：則有：經(jīng)整理可得

：對(duì)于限流電阻R的取值必須滿足：

Rmin＜R＜Rmax

為保證穩(wěn)壓管正常工作，無(wú)論如何都要滿足IZmin＜IZ＜IZ第一章常用半導(dǎo)體器件（二）發(fā)光二極管1.符號(hào)和特性符號(hào)u/Vi

/mAO2工作條件：正向偏置一般工作電流幾十mA，導(dǎo)通電壓(12)V。2.發(fā)光類型：可見(jiàn)光：紅、黃、綠不可見(jiàn)光：紅外光特別注意:

發(fā)光二極管的導(dǎo)通壓降大于1V，一般紅色發(fā)光二極管約為1.6～1.8V，黃色約為2.0～2.2V，綠色約為2.2～2.4V，工作時(shí)必須串接限流電阻。第一章常用半導(dǎo)體器件（二）發(fā)光二極管1.符號(hào)和特性符號(hào)第1章半導(dǎo)體二極管第1章半導(dǎo)體二極管第一章常用半導(dǎo)體器件（三）光電二極管符號(hào)uiO暗電流E=200lxE=400lx特性工作條件：反向偏置2.主要參數(shù):暗電流，光電流，最高工作范圍光學(xué)參數(shù)：光譜范圍，靈敏度，峰值波長(zhǎng)等實(shí)物照片（四）變?nèi)荻O管

變?nèi)荻O管是利用PN結(jié)反偏時(shí)勢(shì)壘電容大小隨外加電壓而變化的特性制成的。它主要用在高頻電路中作自動(dòng)調(diào)諧、調(diào)頻、調(diào)相等。第一章常用半導(dǎo)體器件（三）光電二極管符號(hào)uiO暗電流E2.1雙極型半導(dǎo)體三極管一、雙極型半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)和工作原理二、晶體三極管的特性曲線三、三極管的主要參數(shù)四、光電三極管2.1雙極型半導(dǎo)體三極管一、雙極型半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)和工作一、雙極型半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)和工作原理（一）雙極型半導(dǎo)體三極管（BJT）結(jié)構(gòu)NNP發(fā)射極E基極B集電極C發(fā)射結(jié)集電結(jié)—基區(qū)—發(fā)射區(qū)—集電區(qū)emitterbasecollectorNPN型PPNEBCPNP型分類：按材料分：硅管、鍺管按結(jié)構(gòu)分：

NPN、PNP按使用頻率分：

低頻管、高頻管按功率分：小功率管<500mW中功率管0.51W大功率管>1WECBECB第一章常用半導(dǎo)體器件一、雙極型半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)和工作原理（一）雙極型半導(dǎo)體三極雙極型半導(dǎo)體三極管的實(shí)物圖第一章常用半導(dǎo)體器件金屬封裝小功率管

塑封小功率管

塑封大功率管金屬封裝大功率管雙極型半導(dǎo)體三極管的實(shí)物圖第一章常用半導(dǎo)體器件金屬封裝（二）工作原理三極管放大的條件內(nèi)部條件發(fā)射區(qū)摻雜濃度高基區(qū)薄且摻雜濃度低集電結(jié)面積大外部條件發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏外加電源與管子的連接方式VCCRCICecbVBBRbIBUBEUCEIEVCCRCICecbVBBRbIBUBEUCEIENPN型管的連接方式PNP型管的連接方式第一章常用半導(dǎo)體器件（二）工作原理三極管放大的條件內(nèi)部發(fā)射區(qū)摻雜濃度高基區(qū)薄且摻滿足放大條件的三種電路uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共發(fā)射極電路共集電極電路共基極電路實(shí)現(xiàn)電路uiuoRBRCuouiRCRE第一章常用半導(dǎo)體器件滿足放大條件的三種電路uiuoCEBECBuiuoECBui三極管內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程(以NPN型為例)1)

在VBB提供的正偏電壓作用下,發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入多子電子，形成發(fā)射極電流

IE。ICN多數(shù)向BC結(jié)方向擴(kuò)散形成ICN。IE少數(shù)與空穴復(fù)合，形成IBN。IBNI

CBOIBIC2)電子到達(dá)基區(qū)后(基區(qū)空穴運(yùn)動(dòng)因濃度低而忽略)第一章常用半導(dǎo)體器件ICN≈ICIBN≈IB基區(qū)空穴來(lái)源基極電源提供(IB)集電區(qū)少子漂移(ICBO)IB三個(gè)電極的電流關(guān)系:IE=IC+IB直流電流放大系數(shù):三極管內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程(以NPN型為例)1)在VBB提二、晶體三極管的特性曲線（一）輸入特性輸入回路輸出回路與二極管特性相似RCVCCiBIERB+uBE+uCEVBBCEBiC+++iBRB+uBEVBB+O特性基本重合(電流分配關(guān)系確定)特性右移(因集電結(jié)開(kāi)始吸引電子)導(dǎo)通電壓UBE(on)硅管：(0.60.8)V鍺管：

(0.20.3)V取0.7V取0.2VVBB+RB第一章常用半導(dǎo)體器件二、晶體三極管的特性曲線（一）輸入特性輸入輸出與二極管特性相（二）輸出特性iC

/mAuCE

/V100μA80μA60μA40μA20μAiB=0O24684321截止區(qū)：

iB0

iC=ICEO0條件：兩個(gè)結(jié)反偏2.放大區(qū)：3.飽和區(qū)：uCE

u

BEuCB=uCE

u

BE

0條件：兩個(gè)結(jié)正偏特點(diǎn)：iC

iB臨界飽和時(shí)：uCE

=uBE深度飽和時(shí)：0.3V(硅管)uCE=U(CES)=0.1V(鍺管)放大區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)條件：發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏特點(diǎn)：水平、等間隔ICEO第一章常用半導(dǎo)體器件（二）輸出特性iC/mAuCE/V100μAO（三）溫度對(duì)三極管特性曲線的影響1.溫度升高，輸入特性曲線向左移。溫度每升高1C，UBE

(22.5)mV。溫度每升高10C，ICBO

約增大1倍。2.溫度升高，輸出特性曲線向上移。OT1T2>iCuCET1iB=0T2>iB=0iB=0溫度每升高1C，

(0.51)%。輸出特性曲線間距增大。O第一章常用半導(dǎo)體器件（三）溫度對(duì)三極管特性曲線的影響1.溫度升高，輸入特性曲三、三極管的主要參數(shù)1、電流放大系數(shù)（1）共發(fā)射極電流放大系數(shù)iC

/mAuCE

/V50μA40μA30μA20μA10μAIB=0O24684321—直流電流放大系數(shù)

—交流電流放大系數(shù)一般為幾十幾百（2）共基極電流放大系數(shù)1一般在0.98以上。

Q2、極間反向飽和電流CB極間反向飽和電流

ICBO，CE極間反向飽和電流ICEO。第一章常用半導(dǎo)體器件三、三極管的主要參數(shù)1、電流放大系數(shù)（1）共發(fā)射極電流放大3、極限參數(shù)1.ICM

—集電極最大允許電流，超過(guò)時(shí)

值明顯降低。U(BR)CBO

—發(fā)射極開(kāi)路時(shí)C、B極間反向擊穿電壓。2.PCM—集電極最大允許功率損耗PC=iC

uCE。3.U(BR)CEO

—基極開(kāi)路時(shí)C、E極間反向擊穿電壓。U(BR)EBO

—集電極極開(kāi)路時(shí)E、B極間反向擊穿電壓。U(BR)CBO>U(BR)CEO>U(BR)EBOiCICMU(BR)CEOuCEPCMOICEO安全工作區(qū)第一章常用半導(dǎo)體器件四、光電三極管

光電三極管的工作原理是將光照后產(chǎn)生的電信號(hào)又進(jìn)行了放大，用光的強(qiáng)度來(lái)控制集電極電流的大小。

符號(hào)：ce3、極限參數(shù)1.ICM—集電極最大允許電流，超過(guò)時(shí)第四節(jié)場(chǎng)效應(yīng)管一、結(jié)型場(chǎng)效晶體管三、場(chǎng)效晶體管的主要參數(shù)二、絕緣柵場(chǎng)效晶體管第一章常用半導(dǎo)體器件第四節(jié)場(chǎng)效應(yīng)管一、結(jié)型場(chǎng)效晶體管三、場(chǎng)效晶體管的主要參場(chǎng)效晶體管FET

(FieldEffectTransistor)類型：結(jié)型JFET

(JunctionFieldEffectTransistor)絕緣柵型IGFET(InsulatedGateFET)特點(diǎn)：1.單極性器件(一種載流子導(dǎo)電)3.工藝簡(jiǎn)單、易集成、功耗小、體積小、成本低、噪聲低、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。2.輸入電阻高(1081015，IGFET可高達(dá)1015)第一章常用半導(dǎo)體器件場(chǎng)效晶體管FET(FieldEffectTran一、結(jié)型場(chǎng)效晶體管（一）結(jié)構(gòu)與符號(hào)N溝道JFETP溝道JFET第一章常用半導(dǎo)體器件有三個(gè)電極：柵極（G）、源極（S）、漏極（D）。一、結(jié)型場(chǎng)效晶體管（一）結(jié)構(gòu)與符號(hào)N溝道JFETP（二）工作原理uGS

0，uDS

>0

此時(shí)

uGD=UP；

溝道楔型耗盡層剛相碰時(shí)稱預(yù)夾斷。預(yù)夾斷當(dāng)uDS

，預(yù)夾斷點(diǎn)下移。（三）轉(zhuǎn)移特性和輸出特性當(dāng)UP

uGS0時(shí),uGSiDIDSSuDSiDuGS=–3V–2V–1V0V–3V第一章常用半導(dǎo)體器件UPOO工作狀態(tài)可變電阻區(qū)飽和區(qū)（恒流區(qū)）擊穿區(qū)（二）工作原理uGS0，uDS>0此時(shí)uG（一）N溝道增強(qiáng)型二、絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管（IGFET）1.結(jié)構(gòu)與符號(hào)P型襯底(摻雜濃度低)N+N+用擴(kuò)散的方法制作兩個(gè)N區(qū)在硅片表面生一層薄SiO2絕緣層SD用金屬鋁引出源極S和漏極DG在絕緣層上噴金屬鋁引出柵極GB耗盡層S—源極SourceG—柵極Gate

D—漏極DrainSGDB第一章常用半導(dǎo)體器件（一）N溝道增強(qiáng)型二、絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管（IGFET）1.2.工作原理（1）uGS

對(duì)iD的控制作用a.

當(dāng)uGS=0

，D、S間為兩個(gè)背對(duì)背的PN結(jié)；b.

當(dāng)0<uGS<UT(開(kāi)啟電壓)時(shí)，G、B間的垂直電場(chǎng)吸引

P區(qū)中電子形成離子區(qū)(耗盡層)；c.

當(dāng)uGS

UT

時(shí)，襯底中電子被吸引到表面，形成導(dǎo)電溝道。uGS

越大溝道越厚。反型層(溝道)第一章常用半導(dǎo)體器件2.工作原理（1）uGS對(duì)iD的控制作用a.當(dāng)(2)uDS

對(duì)

iD的影響(uGS>UT)

D、S間的電位差使溝道呈楔形，uDS，靠近漏極端的溝道厚度變薄。預(yù)夾斷(UGD=

UT)：漏極附近反型層消失。預(yù)夾斷發(fā)生之前：uDSiD。預(yù)夾斷發(fā)生之后：uDSiD不變。第一章常用半導(dǎo)體器件(2)uDS對(duì)iD的影響(uGS>UT)D、S3.特性曲線2464321uGS/ViD/mAUDS=10VUT當(dāng)uGS>UT

時(shí)：uGS=2UT時(shí)的

iD值輸出特性曲線可變電阻區(qū)uDS<uGSUTuDSiD

，直到預(yù)夾斷飽和(放大區(qū))uDS，iD

不變uDS加在耗盡層上，溝道電阻不變截止區(qū)uGS

UT

全夾斷iD=0

開(kāi)啟電壓iD/mAuDS/VuGS=2V4V6V8V截止區(qū)

飽和區(qū)可變電阻區(qū)放大區(qū)恒流區(qū)OO第一章常用半導(dǎo)體器件轉(zhuǎn)移特性曲線3.特性曲線2464uGS/ViD/mAUD（二）N溝道耗盡型MOSFETSGDBSio2

絕緣層中摻入正離子在uGS=0時(shí)已形成溝道；在DS間加正電壓時(shí)形成iD，uGS

UP（夾斷電壓）

時(shí)，全夾斷。輸出特性u(píng)GS/ViD/mA轉(zhuǎn)移特性IDSSUP夾斷電壓飽和漏極電流當(dāng)uGS

UP

時(shí)，uDS/ViD/mAuGS=0.4V0.2V0V0.2VOO第一章常用半導(dǎo)體器件（二）N溝道耗盡型MOSFETSGDBSio2絕緣層(三)P溝道MOSFET增強(qiáng)型耗盡型SGDBSGDB第一章常用半導(dǎo)體器件(三)P溝道MOSFET增強(qiáng)型耗盡型SGDBSGDB第一N溝道增強(qiáng)型SGDBiDP溝道增強(qiáng)型SGDBiD2–2OuGS/ViD/mAOuDS/ViD/mA–2V–4V–6V–8VuGS=8V6V4V2VSGDBiDN溝道耗盡型iDSGDBP溝道耗盡型IDSSuGS/ViD/mA–5O5OuDS/ViD/mA5V2V0V–2VuGS=2V0V–2V–5VN溝道結(jié)型SGDiDSGDiDP溝道結(jié)型uGS/ViD/mA5–5OIDSSUPOuDS/ViD/mA5V2V0VuGS=0V–2V–5VFET符號(hào)、特性的比較第一章常用半導(dǎo)體器件UTUPN溝道增強(qiáng)型SGDBiDP溝道增強(qiáng)型SGDBiD2–三、場(chǎng)效晶體管的主要參數(shù)1.開(kāi)啟電壓UT(增強(qiáng)型)

夾斷電壓

UP(耗盡型)

指uDS=某值，使漏極電流iD為某一小電流時(shí)的uGS

值。UTUP2.飽和漏極電流

IDSS耗盡型場(chǎng)效晶體管，當(dāng)uGS=0時(shí)所對(duì)應(yīng)的漏極電流。3.直流輸入電阻

RGS指漏源間短路時(shí)，柵、源間加反向電壓呈現(xiàn)的直流電阻。JFET：RGS>107

MOSFET：RGS=109

1015IDSSuGS/ViD/mAO第一章常用半導(dǎo)體器件（一）直流參數(shù)三、場(chǎng)效晶體管的主要參數(shù)1.開(kāi)啟電壓UT(增強(qiáng)型)1.低頻跨導(dǎo)

gm反映了uGS對(duì)iD的控制能力，單位S(西門子)。一般為幾毫西

(mS)PDM=uDSiD，受溫度限制。2.輸出電阻

rd6.最大漏極功耗

PDMuGS/ViD/mAQO第一章常用半導(dǎo)體器件（二）交流參數(shù)3.極間電容CGS、CGDCGS是柵源極間的電容，CGD是柵漏極間的電容。4.最大漏源電壓U(BR)DS5.最大柵源電壓U(BR)GS1.低頻跨導(dǎo)gm反映了uGS對(duì)iD的控制能力，P第五節(jié)晶閘管一、結(jié)構(gòu)和等效模型三、晶閘管的伏安和主要參數(shù)二、工作原理第一章常用半導(dǎo)體器件第五節(jié)晶閘管一、結(jié)構(gòu)和等效模型三、晶閘管的伏安和主要參晶閘管又稱硅可元件(SCR)用途：?jiǎn)蜗蛐碗p向型特點(diǎn)：1.體積小、重量輕、容量大、響應(yīng)速度快、控制靈活、壽命長(zhǎng)及維護(hù)方便。2.通過(guò)弱電流或低伏電壓控制強(qiáng)電流和高電壓。第一章常用半導(dǎo)體器件常用于可控整流、逆變、調(diào)壓等電路，也可作為無(wú)觸點(diǎn)功率開(kāi)關(guān)。類型可關(guān)斷型晶閘管又稱硅可元件(SCR)用途：?jiǎn)蜗蛐碗p向型特點(diǎn)：1.體幾種晶閘管實(shí)物圖第一章常用半導(dǎo)體器件一、結(jié)構(gòu)和等效模型幾種晶閘管實(shí)物圖第一章常用半導(dǎo)體器件一、結(jié)構(gòu)和等效模型第一章常用半導(dǎo)體器件1.晶閘管結(jié)構(gòu)J2N1P1P2N2A(陽(yáng)極)G(控制極)J1K(陰極)J3V2N2K(陰極)N1P2A(陽(yáng)極)N1P1P2G(控制極)V1結(jié)構(gòu)四層半導(dǎo)體材料(P型和N型交替組成)三個(gè)PN結(jié)(J1、J2、J3)引出三個(gè)電極(陽(yáng)極A、陰極K、控制極G)第一章常用半導(dǎo)體器件1.晶閘管結(jié)構(gòu)J2N1P1P2N2A(2.等效電路第一章常用半導(dǎo)體器件A(陽(yáng)極)N1P1P2G(控制極)V1V2N2K(陰極)N1P2結(jié)構(gòu)分解圖GKAV1V2等效電路電路符號(hào)KAG2.等效電路第一章常用半導(dǎo)體器件A(陽(yáng)極)N1P1P2二、工作原理第一章常用半導(dǎo)體器件KAGRVAAVGGSIC1AV1V2KGVAAVGGSRUGKβ2IB2β1β2IB2IB2IG_+實(shí)際電路等效電路a.S閉合時(shí)控制極在電壓UGK的作用下，產(chǎn)生V2管的基極電流為IB2，即觸發(fā)電流IG，其集電極電流為IB2；

b.V1基極電流IB1＝β2IB2，

V1集電極電流IC1=β2IB2；IC1作為V2管的基極電流再一次進(jìn)行上述放大過(guò)程，形成正反饋;

c.

晶閘管很快處于導(dǎo)通狀態(tài)，這一過(guò)程稱為觸發(fā)導(dǎo)通。

d.晶閘管一旦導(dǎo)通，即使開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，管子內(nèi)部的正反饋始終維持導(dǎo)通狀態(tài)，即控制極就失去控制作用。二、工作原理第一章常用半導(dǎo)體器件KAGRVAAVGGSI(一)晶闡管的伏安特性第一章常用半導(dǎo)體器件三、晶闡管的伏安特性和主要參數(shù)0uAK(V)iA(A)DUBOIG2>IG1>IG0=0IHBCUFIRUBRA0A2A1A0a.觸發(fā)電流iG＝0時(shí)，uAK增大，初始陽(yáng)極電流較小，稱為正向漏電流，晶閘管不導(dǎo)通，處于正向阻斷狀態(tài)(簡(jiǎn)稱斷態(tài))。b.

增大uAK，J2結(jié)擊穿，i(A)增加，狀態(tài)變?yōu)橥☉B(tài)。這時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓峰值稱為正向轉(zhuǎn)折電壓UBO

。c.管子導(dǎo)通后，正向管壓降突然降低為UF。d.若uAK減小，iA沿BC段減小,到B點(diǎn)時(shí)，為最小維持電流IH。如果iA<IH，晶閘管則由通態(tài)轉(zhuǎn)為斷態(tài)。e.uAK加正向電壓，iG≠0，iG越大，管子轉(zhuǎn)為通態(tài)所需的轉(zhuǎn)折電壓越小。f.uAK加反向電壓時(shí)，在電壓較小時(shí)，Jl和J3處于反偏，J2為正偏，晶閘管流過(guò)很小反向漏電流IR，為反向阻斷狀態(tài)。g.當(dāng)反向電壓增加到D點(diǎn)時(shí)，反向電流突然增加，管子擊穿損壞，這時(shí)的電壓稱為反向擊穿電壓UBR。(一)晶闡管的伏安特性第一章常用半導(dǎo)體器件三、晶闡管的(二)晶闡管的主要參數(shù)第一章常用半導(dǎo)體器件三、晶闡管的伏安特性和主要參數(shù)1.額定正向平均電流IF2.維持電流IH3.觸發(fā)電壓UG和觸發(fā)電流IG

4.正向重復(fù)峰值電壓UDRM5.反向重復(fù)峰值電壓URRM

UDRM=UBO-100VURRM=UBR-100VUG=1~5(V)IG=幾十~幾百(mA)IH100VUBRURRMUDRMUBO100VDIG2>IG1>IG0=0IRA0A2A1A00uAK(V)iA(A)BCUF(二)晶闡管的主要參數(shù)第一章常用半導(dǎo)體器件三、晶闡管的小結(jié)第1

章小結(jié)第1章一、兩種半導(dǎo)體和兩種載流子兩種載流子的運(yùn)動(dòng)電子—自由電子空穴—價(jià)電子兩種半導(dǎo)體N型(多子為電子)P型(多子為空穴)二、二極管1.特性—單向?qū)щ娬螂娮栊?理想為0)，反向電阻大()。iDO

uDU(BR)IFURM2.主要參數(shù)正向—最大平均電流IF反向—最大反向工作電壓U(BR)(超過(guò)則擊穿)反向飽和電流IR(IS)(受溫度影響)第1章小結(jié)IS一、兩種半導(dǎo)體和兩種載流子兩種載流電子—自由電子空穴—價(jià)3.二極管的等效模型理想模型(大信號(hào)狀態(tài)采用)uDiD正偏導(dǎo)通電壓降為零相當(dāng)于理想開(kāi)關(guān)閉合反偏截止電流為零相當(dāng)于理想開(kāi)關(guān)斷開(kāi)恒壓降模型UD(on)正偏電壓UD(on)

時(shí)導(dǎo)通等效為恒壓源UD(on)否則截止，相當(dāng)于二極管支路斷開(kāi)UD(on)=(0.60.8)V估算時(shí)取0.7V硅管：鍺管：(0.10.3)V0.2V第1章小結(jié)3.二極管的等效模型理想模型(大信號(hào)狀態(tài)采用)uDi4.特殊二極管工作條件主要用途穩(wěn)壓二極管反偏穩(wěn)壓發(fā)光二極管正偏發(fā)光光敏二極管反偏光電轉(zhuǎn)換第1章小結(jié)折線近似模型相當(dāng)于有內(nèi)阻的恒壓源UD(on)折線斜率的倒數(shù)為恒壓源的內(nèi)阻rD。4.特殊二極管工作條件主要用途穩(wěn)壓二極管反偏穩(wěn)三、兩種半導(dǎo)體放大器件雙極型半導(dǎo)體三極管(晶體三極管

BJT)單極型半導(dǎo)體三極管(場(chǎng)效晶體管

FET)兩種載流子導(dǎo)電多數(shù)載流子導(dǎo)電晶體三極管1.形式與結(jié)構(gòu)NPNPNP三區(qū)、三極、兩結(jié)2.特點(diǎn)基極電流控制集電極電流并實(shí)現(xiàn)放大放大條件內(nèi)因：發(fā)射區(qū)載流子濃度高、基區(qū)薄、集電區(qū)面積大外因：發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏3.電流關(guān)系IE=IC+IBIC=

IB+ICEO

IE=(1+)

IB+ICEOIE=IC+IBIC=

IB

IE=(1+)

IB

第1章小結(jié)三、兩種半導(dǎo)體放大器件雙極型半導(dǎo)體三極管(晶體三極管BJT4.特性iC

/mAuCE

/V100μA80μA60μA40μA20μAIB=0O369124321O0.40.8iB

/AuBE/V60402080死區(qū)電壓(Uth)：0.5V(硅管)0.1V(鍺管)工作電壓(UBE(on))

：0.60.8V取0.7V

(硅管)0.20.3V取0.3V

(鍺管)放大區(qū)飽和區(qū)截止區(qū)放大區(qū)特點(diǎn)：1)iB決定iC2)曲線水平表示恒流3)曲線間隔表示受控第1章小結(jié)4.特性iC/mAuCE/V100μAO5.參數(shù)特性參數(shù)電流放大倍數(shù)

=/(1)=/(1+

)極間反向電流ICBOICEO極限參數(shù)ICMPCMU(BR)CEOuCEOICEOiCICMU(BR)CEOPCM安全工作區(qū)=(1+)ICBO第1章小結(jié)5.參數(shù)特性參數(shù)電流放大倍數(shù)=/(1場(chǎng)效晶體管1.分類按導(dǎo)電溝道分N溝道P溝道按結(jié)構(gòu)分絕緣柵型(MOS)結(jié)型按特性分增強(qiáng)型耗盡型uGS=0時(shí)，iD

=0uGS=0時(shí)，iD

0增強(qiáng)型耗盡型(耗盡型)2.特點(diǎn)柵源電壓改變溝道寬度從而控制漏極電流輸入電阻高，工藝簡(jiǎn)單，易集成第1章小結(jié)場(chǎng)效晶體管1.分類按導(dǎo)電N溝道P溝道按結(jié)構(gòu)分絕緣柵型由于FET無(wú)柵極電流，故采用轉(zhuǎn)移特性和輸出特性描述不同類型FET轉(zhuǎn)移特性比較3.特性不同類型FET的特性比較參見(jiàn)ch22第6頁(yè)結(jié)型N溝道uGS/ViD/mAO增強(qiáng)型耗盡型MOS管(耗盡型)IDSS開(kāi)啟電壓UGS(th)夾斷電壓UGS(off)IDO

是uGS=2UGS(th)時(shí)的iD值第1章小結(jié)由于FET無(wú)柵極電流，故采用轉(zhuǎn)移特性和輸出特性描述不同類四、晶體管電路的基本問(wèn)題和分析方法三種工作狀態(tài)狀態(tài)電流關(guān)系

條件放大I

C=

IB發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏飽和

IC

IB兩個(gè)結(jié)正偏I(xiàn)CS=

IBS集電結(jié)零偏臨界截止IB<0,IC=0兩個(gè)結(jié)反偏判斷導(dǎo)通還是截止：UBE>U(th)

則導(dǎo)通以NPN為例：UBE<U(th)

則截止判斷飽和還是放大：1.電位判別法NPN管UC>UB>UE放大UE<UC

UB飽和PNP管UC<UB<UE放大UE>UC

U

B飽和2.電流判別法IB>IBS

則飽和IB<IBS則放大第1章小結(jié)四、晶體管電路的基本問(wèn)題和分析方法三種工作狀態(tài)狀態(tài)電流關(guān)系五、晶閘管電路第1章小結(jié)類型單向型雙向型可關(guān)斷型結(jié)構(gòu)四層半導(dǎo)體材料(P型和N型交替組成)三個(gè)PN結(jié)(J1、J2、J3)引出三個(gè)電極(陽(yáng)極A、陰極K、控制極G)GKAV1V2等效電路電路符號(hào)KAG五、晶閘管電路第1章小結(jié)類型單向型雙向型可關(guān)斷型結(jié)第1章小結(jié)晶闡管的主要參數(shù)1.額定正向平均電流IF2.維持電流IH3.觸發(fā)電壓UG和觸發(fā)電流IG

4.正向重復(fù)峰值電壓UDRM

5.反向重復(fù)峰值電壓URRM

UDRM

=UBO-100VURRM

=UBR-100VUG

=1~5(V)IG

=幾十~幾百(mA)

在控制極加上正向電壓觸發(fā)時(shí)導(dǎo)通，一旦晶閘管導(dǎo)通后，控制極就失去控制作用。晶閘管導(dǎo)通條件：第1章小結(jié)晶闡管的主要參數(shù)1.額定正向平均電流IF第一章常用半導(dǎo)體器件一、實(shí)訓(xùn)目的熟悉元器件的外形及引腳識(shí)別方法。熟悉元器件的類別、型號(hào)及主要性能參數(shù)。掌握用萬(wàn)用表判別半導(dǎo)體器件好壞的方法。掌握用晶體管特性圖示儀測(cè)量器件的方法。技能訓(xùn)練1

元器件的識(shí)別與檢測(cè)第一章常用半導(dǎo)體器件一、實(shí)訓(xùn)目的熟悉元器件的外形及引腳識(shí)別第一章常用半導(dǎo)體器件二、實(shí)訓(xùn)器材1.萬(wàn)用表一塊;2.晶體管特性圖示儀一臺(tái);4.不同規(guī)格、類型的半導(dǎo)體二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、晶閘管若干。3.半導(dǎo)體器件手冊(cè)一本；第一章常用半導(dǎo)體器件二、實(shí)訓(xùn)器材1.萬(wàn)用表1.普通二極管測(cè)試用R1k或R10k擋進(jìn)行測(cè)量。紅表筆是(表內(nèi)電源)負(fù)極，黑表筆是正極。測(cè)量時(shí)手不要接觸引腳。管腳及優(yōu)劣的判斷一般硅管正向電阻為幾千歐，鍺管正向電阻為幾百歐。正反向電阻相差不大為劣質(zhì)管。正反向電阻都是無(wú)窮大或零則二極管內(nèi)部斷路或短路。1k000第一章常用半導(dǎo)體器件(一)

用萬(wàn)用表檢測(cè)元器件三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟01.普通二極管測(cè)試用R1k或R10k2.穩(wěn)壓管的測(cè)試第一章常用半導(dǎo)體器件3.發(fā)光二極管的測(cè)試用R10k擋進(jìn)行測(cè)量。如果正向電阻為無(wú)窮大——穩(wěn)壓管內(nèi)部斷路；如果反向電阻為零——穩(wěn)壓管內(nèi)部擊穿短路；如果正、反向電阻相差太小——穩(wěn)壓管性能變差或失效。用R10k擋進(jìn)行測(cè)量。如果正向電阻小于50Ω，反向電阻大于200kΩ——發(fā)光二極管正常。如果正、反向電阻為無(wú)窮大——發(fā)光二極管損壞。2.穩(wěn)壓管的測(cè)試第一章常用半導(dǎo)體器件3.發(fā)光二極管的測(cè)4.雙極型三極管的測(cè)試及性能判斷管腳判斷EBCEBCEBCBEC第一章常用半導(dǎo)體器件4.雙極型三極管的測(cè)試及性能判斷管腳判斷EBCEBCEBC萬(wàn)用表檢測(cè)晶體三極管的方法①根據(jù)外觀判斷極性；③用萬(wàn)用表電阻擋測(cè)量三極管的好壞，PN結(jié)正偏時(shí)電阻值較小(幾千歐以下)，反偏時(shí)電阻值較大(幾百千歐以上)

。②插入三極管擋(hFE)，測(cè)量值或判斷管型及管腳；第一章常用半導(dǎo)體器件萬(wàn)用表檢測(cè)晶體三極管的方法①根據(jù)外觀判斷極性；③用萬(wàn)用表電阻指針式萬(wàn)用表在R1k或R×10擋進(jìn)行測(cè)量。紅表筆是(表內(nèi))負(fù)極，黑表筆是(表內(nèi))正極。注意事項(xiàng)：測(cè)量時(shí)手不要接觸引腳。第一章常用半導(dǎo)體器件1kBEC01kBEC0指針式萬(wàn)用表在R1k或R×10擋進(jìn)行測(cè)量。紅表筆第一章常用半導(dǎo)體器件基極B的判斷：當(dāng)黑（紅）表筆接觸某一極，紅（黑）表筆分別接觸另兩個(gè)極時(shí)，萬(wàn)用表指示為低阻，則該極為基極，該管為NPN（PNP）。C、E極的判斷：基極確定后，測(cè)除B以外的另兩個(gè)電極間的電阻，得到一個(gè)值后，再將紅、黑表筆對(duì)調(diào)測(cè)一次，又得到一個(gè)電阻值，在阻值較小的一次中，紅表筆所接電極為集電極C，黑表筆所接電極為發(fā)射極E。第一章常用半導(dǎo)體器件基極B的判斷：C、E極的判斷：第一章常用半導(dǎo)體器件晶體三極管穿透電流ICEO的檢測(cè)通過(guò)測(cè)量C、E間的電阻來(lái)估計(jì)穿透電流

ICEO的大小。1k0

一般情況下，中、小功率鍺管C、E間的電阻>10k；大功率鍺管C、E間的電阻>1.5k；硅管C、E間的電阻>100k（在R10k擋測(cè)量）。PNPNPN1k0第一章常用半導(dǎo)體器件晶體三極管穿透電流ICEO的檢測(cè)通過(guò)測(cè)晶體三極管放大能力的檢測(cè)第一章常用半導(dǎo)體器件1k硅管：100k鍺管：20k0PNP1k硅管：100k鍺管：20k0NPN指針偏轉(zhuǎn)角度越大，則放大能力越強(qiáng)晶體三極管放大能力的檢測(cè)第一章常用半導(dǎo)體器件1k硅管：1第一章常用半導(dǎo)體器件5.結(jié)型場(chǎng)效晶體管的測(cè)試P溝道N溝道1kGSD01kGSD01kGSD01kGSD0第一章常用半導(dǎo)體器件5.結(jié)型場(chǎng)效晶體管的測(cè)試P溝道N溝道第一章常用半導(dǎo)體器件6.用萬(wàn)用表檢測(cè)單向晶閘管電極判斷若兩次測(cè)出的阻值都很大，應(yīng)改變黑表電極再測(cè)。100GKA0100GKA0第一章常用半導(dǎo)體器件6.用萬(wàn)用表檢測(cè)單向晶閘管電極判斷若常用半導(dǎo)體器件第

1

章第一節(jié)半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)

第二節(jié)半導(dǎo)體二極管

第三節(jié)雙極型半導(dǎo)體三極管

第四節(jié)場(chǎng)效晶體管

第五節(jié)晶閘管

第1章小結(jié)技能訓(xùn)練1元器件的識(shí)別與檢測(cè)常用半導(dǎo)體器件第1章第一節(jié)半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)第二節(jié)常用半導(dǎo)體器件第

1

章第一節(jié)

半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)一、本征半導(dǎo)體二、雜質(zhì)半導(dǎo)體三、PN結(jié)(SemiconductorDiode)常用半導(dǎo)體器件第1章第一節(jié)半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)一、本征半第一章常用半導(dǎo)體器件

常用的導(dǎo)體一般為銀、銅、鋁等物體；絕緣體為橡膠、塑料、膠木等；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。

用來(lái)制造半導(dǎo)體器件的材料主要是硅(Si)、鍺(Ge)和砷化鎵(GaAs)等。

半導(dǎo)體材料進(jìn)行特殊加工，使其成為性能可控，即可用來(lái)制造構(gòu)成電子電路的基本元件—半導(dǎo)體器件。

自然界中的物質(zhì)根據(jù)導(dǎo)電能力的不同分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。第一章常用半導(dǎo)體器件常用的導(dǎo)體一般為銀、銅一、本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體

—純凈的半導(dǎo)體。如硅、鍺單晶體。載流子—自由運(yùn)動(dòng)的帶電粒子。半導(dǎo)體中的載流子有兩種，自由電子和空穴。共價(jià)鍵—相鄰原子共有價(jià)電子所形成的束縛。+4+4+4+4硅(鍺)的原子結(jié)構(gòu)Si284Ge28184簡(jiǎn)化模型+4慣性核硅(鍺)的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)價(jià)電子自由電子(束縛電子)空穴空穴空穴可在共價(jià)鍵內(nèi)移動(dòng)第一章常用半導(dǎo)體器件一、本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體—純凈的半導(dǎo)體。如硅、鍺單晶體本征激發(fā)：復(fù)合：自由電子和空穴在運(yùn)動(dòng)中相遇重新結(jié)合成對(duì)消失的過(guò)程。漂移：自由電子和空穴在電場(chǎng)作用下的定向運(yùn)動(dòng)。在室溫或光照下價(jià)電子獲得足夠能量擺脫共價(jià)鍵的束縛成為自由電子，并在共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位(空穴)的過(guò)程。第一章常用半導(dǎo)體器件本征激發(fā)：復(fù)合：自由電子和空穴在運(yùn)動(dòng)中相遇重兩種載流子電子(自由電子)空穴兩種載流子的運(yùn)動(dòng)自由電子(在共價(jià)鍵以外)的運(yùn)動(dòng)空穴(在共價(jià)鍵以內(nèi))的運(yùn)動(dòng)

結(jié)論：1.本征半導(dǎo)體中電子和空穴成對(duì)出現(xiàn)，且數(shù)量少；

2.半導(dǎo)體中有電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電；

3.本征半導(dǎo)體導(dǎo)電能力弱，并與溫度有關(guān)。第一章常用半導(dǎo)體器件兩種載流子電子(自由電子)空穴兩種載流子的運(yùn)動(dòng)自由電子(在共二、雜質(zhì)半導(dǎo)體（一）N型半導(dǎo)體N型+5+4+4+4+4+4磷原子自由電子電子為多數(shù)載流子空穴為少數(shù)載流子載流子數(shù)

電子數(shù)第一章常用半導(dǎo)體器件

在本征半導(dǎo)體中摻入微量雜質(zhì)元素，摻雜后的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體?？煞譃镹型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。施主離子施主原子二、雜質(zhì)半導(dǎo)體（一）N型半導(dǎo)體N型+5+4+4+4+4+受主離子+3+4+4+4+4+4（二）P型半導(dǎo)體P型空穴硼原子空穴—

多子電子—

少子載流子數(shù)

空穴數(shù)受主原子注意:

雜質(zhì)半導(dǎo)體中載流子雖有多少之分，由于還有不能移動(dòng)的雜質(zhì)離子，因而整個(gè)半導(dǎo)體仍呈電中性。受主+3+4+4+4+4+4（二）P型半導(dǎo)體P型空穴硼原三、

PN結(jié)（一）PN結(jié)的形成1.載流子的濃度差引起多子的擴(kuò)散2.復(fù)合使交界面形成空間電荷區(qū)(耗盡層)

空間電荷區(qū)特點(diǎn):無(wú)載流子，阻止擴(kuò)散進(jìn)行，利于少子的漂移。3.擴(kuò)散和漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡擴(kuò)散電流等于漂移電流，

總電流I=0。內(nèi)建電場(chǎng)第一章常用半導(dǎo)體器件三、PN結(jié)（一）PN結(jié)的形成1.載流子的濃度差引起多（二）PN結(jié)的單向?qū)щ娦?.外加正向電壓(正向偏置)P區(qū)N區(qū)內(nèi)電場(chǎng)+

UR外電場(chǎng)外電場(chǎng)使多子向PN結(jié)移動(dòng),中和部分離子使空間電荷區(qū)變窄。IF限流電阻擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)形成正向電流IF。IF=I多子I少子

I多子2.外加反向電壓(反向偏置)P

區(qū)N

區(qū)

+UR內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)外電場(chǎng)使少子背離PN結(jié)移動(dòng)，空間電荷區(qū)變寬。IRPN結(jié)的單向?qū)щ娦裕赫珜?dǎo)通，呈小電阻，電流較大;

反偏截止，電阻很大，電流近似為零。漂移運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)形成反向電流IRIR=I少子

0第一章常用半導(dǎo)體器件（二）PN結(jié)的單向?qū)щ娦?.外加正向電壓(正向偏置)P第二節(jié)半導(dǎo)體二極管一、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)二、二極管的伏安特性三、二極管的主要參數(shù)第一章常用半導(dǎo)體器件四、二極管電路的分析方法五、特殊二極管第二節(jié)半導(dǎo)體二極管一、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)二、二極管的伏一、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)構(gòu)成：PN結(jié)+引線+管殼=二極管符號(hào)：V分類：按材料分硅二極管鍺二極管按結(jié)構(gòu)分點(diǎn)接觸型面接觸型點(diǎn)接觸型正極引線觸絲N型鍺片外殼負(fù)極引線負(fù)極引線

面接觸型N型鍺PN結(jié)

正極引線鋁合金小球底座金銻合金平面型正極

引線負(fù)極

引線集成電路中平面型PNP型支持襯底第一章常用半導(dǎo)體器件一、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)構(gòu)成：PN結(jié)+引線+管殼模擬電子技術(shù)第一章課件二、二極管的伏安特性O(shè)uD/ViD/mA正向特性Uth死區(qū)電壓iD

=0Uth=

0.5V

0.1V(硅管)(鍺管)UUthiD急劇上升0U

Uth

UD(on)

=(0.60.8)V硅管0.7V(0.10.3)V鍺管0.2V反向特性ISU(BR)反向擊穿U(BR)

U0iD=IS<0.1A(硅)

幾十A(鍺)U<

U(BR)反向電流急劇增大(反向擊穿)第一章常用半導(dǎo)體器件二、二極管的伏安特性O(shè)uD/ViD/mA正向特性Uth死反向擊穿類型：電擊穿熱擊穿特別注意：

溫度對(duì)二極管的特性有顯著影響。當(dāng)溫度升高時(shí)，正向特性曲線向左移，反向特性曲線向下移。變化規(guī)律是：在室溫附近，溫度每升高1℃，正向壓降約減小2～2.5mV，溫度每升高10℃，反向電流約增大一倍?！狿N結(jié)未損壞，斷電即恢復(fù)?！狿N結(jié)燒毀。第一章常用半導(dǎo)體器件反向擊穿類型：電擊穿熱擊穿特別注意：溫度對(duì)溫度對(duì)二極管特性的影響604020–0.0200.4–25–50iD

/mAuD/V20C90CT

升高時(shí)，UD(on)以(22.5)mV/C下降第一章常用半導(dǎo)體器件溫度對(duì)二極管特性的影響604020–0.0200.4–25硅管的伏安特性鍺管的伏安特性604020–0.02–0.0400.40.8–25–50iD

/mAuD/ViD

/mAuD

/V0.20.4–25–5051015–0.01–0.020第一章常用半導(dǎo)體器件硅管的伏安特性鍺管的伏安特性604020–0.02–0.三、二極管的主要參數(shù)1.

IF—

最大整流電流(最大正向平均電流)2.

URM—

最高反向工作電壓，為U(BR)/23.

IR

—

反向電流(越小單向?qū)щ娦栽胶?4.

CB、CD—

結(jié)電容(CB勢(shì)壘電容，CD擴(kuò)散電容)iDuDU(BR)IFURMO第一章常用半導(dǎo)體器件5.

fM—

最高工作頻率(超過(guò)時(shí)單向?qū)щ娦宰儾?三、二極管的主要參數(shù)1.IF—最大整流電流(最大正影響工作頻率的原因—PN結(jié)的電容效應(yīng)

結(jié)論：1.低頻時(shí)，因結(jié)電容很小，對(duì)PN結(jié)影響很小。高頻時(shí)，因容抗減小，使結(jié)電容分流，導(dǎo)致單向?qū)щ娦宰儾睢?.結(jié)面積小時(shí)結(jié)電容小，工作頻率高。第一章常用半導(dǎo)體器件影響工作頻率的原因—PN結(jié)的電容效應(yīng)第一章常用半導(dǎo)體第一章常用半導(dǎo)體器件四、二極管電路的分析方法1、理想模型特性u(píng)DiD符號(hào)及等效模型SS2、恒壓降模型uDiDUD(on)uD=UD(on)0.7V(Si)0.2V(Ge)UD(on)3、二極管的折線近似模型uDiDUD(on)UI斜率1/rDrDUD(on)第一章常用半導(dǎo)體器件四、二極管電路的分析方法1、理想模型特【例1-1】二極管電路如圖（a）所示，其輸入電壓uI(t)的波形如圖(b)所示。第一章常用半導(dǎo)體器件（1）當(dāng)二極管為理想模型時(shí)，試?yán)L出uO(t)的波形。200ΩVuo(t)200ΩuI(t)3V(a)uI(t)(b)55Vt/ms當(dāng)uI(t)<3V,uO(t)=3V;

當(dāng)uI(t)≥3V,當(dāng)uI(t)=5V,uO(t)≥4V。

uO(t)≥1/2×uI(t)+1.5V;

uI(t)(c)55Vt/ms4V3Vuo(t)【例1-1】二極管電路如圖（a）所示，其輸入電壓uI(t)的第一章常用半導(dǎo)體器件（2）當(dāng)二極管為恒壓模型時(shí)(Uon=0.7V)，試?yán)L出uO(t)的波形。uI(t)(b)55Vt/ms當(dāng)uI(t)<3.7V,uO(t)=3V;

當(dāng)uI(t)≥3.7V,當(dāng)uI(t)=5V,uO(t)=3.65V。

uO(t)≥1/2×uI(t)+1.15V;

uo(t)(c)55Vt/ms4V3V3.7V3.65Vuo(t)200ΩV200ΩuI(t)3V(a)Uon第一章常用半導(dǎo)體器件（2）當(dāng)二極管為恒壓模型時(shí)(Uon=0第一章常用半導(dǎo)體器件（3）當(dāng)二極管為折線模型時(shí)(Uon=0.7V,rD=25Ω)，試?yán)L出uO(t)的波形。uI(t)(b)55Vt/ms當(dāng)uI(t)<3.7V,uO(t)=3V;

當(dāng)uI(t)≥3.7V,當(dāng)uI(t)=5V,uO(t)=3.61V。

uO(t)≥0.47uI(t)+1.26V;

uo(t)(c)55Vt/ms4V3V3.7V3.61Vuo(t)VUon200Ω200ΩuI(t)3V(a)rD第一章常用半導(dǎo)體器件（3）當(dāng)二極管為折線模型時(shí)(Uon=0五、特殊二極管第一章常用半導(dǎo)體器件（一）穩(wěn)壓二極管一、伏安特性符號(hào)iZ/mAuZ/VOUZIZminIZmaxUZIZIZ二、主要參數(shù)1.

穩(wěn)定電壓UZ

流過(guò)規(guī)定電流時(shí)穩(wěn)壓管兩端的反向電壓值。2.穩(wěn)定電流IZ

越大穩(wěn)壓效果越好，小于IZmin時(shí)不穩(wěn)壓。3.動(dòng)態(tài)電阻rZ幾幾十rZ=UZ/IZ

越小穩(wěn)壓效果越好。4.

最大工作電流IZM和最大耗散功率PZMPZM=UZIZmax五、特殊二極管第一章常用半導(dǎo)體器件（一）穩(wěn)壓二極管一、伏第一章常用半導(dǎo)體器件5.穩(wěn)定電壓溫度系數(shù)一般，UZ<4V，穩(wěn)壓管具有負(fù)溫度系數(shù)；UZ>7V，穩(wěn)壓管具有正溫度系數(shù)；4V<UZ<7V，溫度系數(shù)很小。aa是表示溫度每變化1oC時(shí)穩(wěn)壓值的變化量。第一章常用半導(dǎo)體器件5.穩(wěn)定電壓溫度系數(shù)一般，UZ<第一章常用半導(dǎo)體器件例1-2

分析簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路的工作原理;已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ=6V,最小穩(wěn)定電流IZmin=5mA,最大穩(wěn)定電流IZmax=25mA,負(fù)載電阻RL=600Ω,計(jì)算限流電阻R的取值范圍。UIUORRLILIRIZIR=IZ+ILUO=UI

–IRR當(dāng)UI波動(dòng)時(shí)(RL不變)當(dāng)RL變化時(shí)(UI不變)反之,也可維持UO穩(wěn)定

。第一章常用半導(dǎo)體器件例1-2分析簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路的工作原為保證