微電子概論半導(dǎo)體分立器件第1頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四前言我們將講解半導(dǎo)體器件-二極管，三極管（晶體管），MOS管的物理學(xué)原理和電學(xué)的基本特性，實(shí)際上這些特性和這些器件的物理學(xué)結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。我們還要學(xué)習(xí)半導(dǎo)體器件的工藝步驟、工藝流程和工藝原理，這也將加深我們對(duì)半導(dǎo)體器件的理解。第2頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第一章.半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)半導(dǎo)體及其基本特性什么是半導(dǎo)體？金屬：電導(dǎo)率106～104(W?cm-1)；半導(dǎo)體：電導(dǎo)率104~10-10(W?cm-1)，含禁帶；絕緣體：電導(dǎo)率<10-10(W?cm-1)，禁帶較寬；半導(dǎo)體的特點(diǎn)：電導(dǎo)率隨溫度上升而指數(shù)上升；雜質(zhì)的種類和數(shù)量決定其電導(dǎo)率；可以實(shí)現(xiàn)非均勻摻雜；光輻照、高能電子注入、電場(chǎng)和磁場(chǎng)等影響其電導(dǎo)率；第3頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.常見半導(dǎo)體材料及其結(jié)構(gòu)單一元素半導(dǎo)體(IV族)：硅（Si）、鍺(Ge)硅：地球上含量最豐富的元素之一，微電子產(chǎn)業(yè)用量最大、也是最重要的半導(dǎo)體材料；化合物半導(dǎo)體：III族元素和V族構(gòu)成的III-V族化合物，如，GaAs(砷化鎵)，InSb(銻化銦)，GaP(磷化鎵)，InP(磷化銦)等，廣泛用于光電器件、半導(dǎo)體激光器和微波器件。第4頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.硅半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)原子結(jié)合形式：共價(jià)鍵；形成的晶體結(jié)構(gòu)：構(gòu)成一個(gè)正四面體，具有金剛石晶體結(jié)構(gòu)；硅(原子序數(shù)14)的物理化學(xué)性質(zhì)主要由最外層四個(gè)電子（稱為價(jià)電子）決定。每個(gè)硅原子近鄰有四個(gè)硅原子，每?jī)蓚€(gè)相鄰原子之間有一對(duì)電子，它們與兩個(gè)原子核都有吸引作用，稱為共價(jià)鍵。硅的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)

金剛石結(jié)構(gòu)第5頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3.半導(dǎo)體摻雜電子擺脫共價(jià)鍵所需的能量，在一般情況下，是靠晶體內(nèi)部原子本身的熱運(yùn)動(dòng)提供的。常溫下，硅里面由于熱運(yùn)動(dòng)激發(fā)價(jià)健上電子而產(chǎn)生的電子和空穴很少，它們對(duì)硅的導(dǎo)電性的影響是十分微小的。室溫下半導(dǎo)體的導(dǎo)電性主要由摻入半導(dǎo)體中的微量的雜質(zhì)（簡(jiǎn)稱摻雜）來(lái)決定，這是半導(dǎo)體能夠制造各種器件的重要原因。第6頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四施主(Donor)摻雜摻入在半導(dǎo)體中的雜質(zhì)原子，能夠向半導(dǎo)體中提供導(dǎo)電的電子而本身成為帶正電的離子。這種雜質(zhì)稱為施主雜質(zhì)。如在Si中摻入V族的P和As。當(dāng)半導(dǎo)體中摻入施主雜質(zhì)，并主要靠施主提供的電子導(dǎo)電，這種靠電子導(dǎo)電的半導(dǎo)體稱為N型半導(dǎo)體。第7頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四受主(Acceptor)摻雜摻入到半導(dǎo)體中的雜質(zhì)原子，能夠向半導(dǎo)體中提供導(dǎo)電的空穴而本身成為帶負(fù)電的離子。這種雜質(zhì)稱為受主雜質(zhì)。如在Si中摻入III族的硼(B)元素。當(dāng)半導(dǎo)體中摻有施主雜質(zhì)時(shí)，主要靠受主提供的空穴導(dǎo)電，這種依靠空穴導(dǎo)電的半導(dǎo)體叫做P型半導(dǎo)體。第8頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四半導(dǎo)體摻雜當(dāng)一塊半導(dǎo)體中同時(shí)含有施主和受主雜質(zhì)時(shí)，受主和施主在導(dǎo)電性上會(huì)相互抵銷，這種現(xiàn)象叫做雜質(zhì)的“補(bǔ)償”。在有補(bǔ)償?shù)那闆r下，決定導(dǎo)電能力的是施主和受主濃度之差。當(dāng)施主數(shù)量超過(guò)受主時(shí)，半導(dǎo)體就是N型的；反之，受主數(shù)量超過(guò)施主，則是P型的。雜質(zhì)補(bǔ)償單位體積（通常指每立方厘米）雜質(zhì)的數(shù)量稱為雜質(zhì)濃度；雜質(zhì)濃度分為電子濃度n和空穴濃度p。第9頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4.半導(dǎo)體電阻率和遷移率電阻率/電導(dǎo)率定義：r---電阻率(W?cm)；s---電導(dǎo)率(S,W-1?cm-1);微分形式：由或者第10頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四遷移率電子平均漂移速度；在dt時(shí)間內(nèi)通過(guò)A平面的電荷數(shù)量dQ為：電流密度j為：與相比，可以得到平均漂移速度： 與電場(chǎng)成正比；m

被稱為遷移率。AB電子濃度n第11頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四遷移率遷移率是反映半導(dǎo)體中的載流子導(dǎo)電能力的重要參數(shù)，它決定了半導(dǎo)體器件的工作速度。電導(dǎo)率s=nqm遷移率硅（Si）鍺（Ge）砷化鎵（GaAs）mn(cm2/V?s)135039008500mp(cm2/V?s)4801900400常溫300K下，常用半導(dǎo)體材料的遷移率第12頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.半導(dǎo)體的能帶電子的微觀運(yùn)動(dòng)服從量子力學(xué)規(guī)律。其基本特點(diǎn)包含以下兩種運(yùn)動(dòng)形式：電子做穩(wěn)恒的運(yùn)動(dòng)，具有完全確定的能量。這種穩(wěn)恒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱為量子態(tài)。相應(yīng)的能量稱為能級(jí)。在一定條件下，電于可以發(fā)生從一個(gè)量子志轉(zhuǎn)移到另一個(gè)量子態(tài)的突變。這種突變稱為量子躍遷。第13頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四半導(dǎo)體的能帶半導(dǎo)體晶體中的電子的能量既不像自由電子哪樣連續(xù)，也不象孤立原子哪樣是一個(gè)個(gè)分立的能級(jí)，而是形成能帶，每一帶內(nèi)包含了大量的，能量很近的能級(jí)。能帶之間的間隙叫禁帶，一個(gè)能帶到另一個(gè)能帶之間的能量差稱為禁帶寬度。第14頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四價(jià)帶：0K條件下被電子填充的能量最高的能帶導(dǎo)帶：0K條件下未被電子填充的能量最低的能帶禁帶：導(dǎo)帶底與價(jià)帶頂之間能帶帶隙：導(dǎo)帶底與價(jià)帶頂之間的能量差半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)導(dǎo)帶價(jià)帶Eg第15頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四電子和空穴的產(chǎn)生電子擺脫共價(jià)鍵而形成一對(duì)電子和空穴的過(guò)程，在能帶圖上看，就是一個(gè)價(jià)電子從價(jià)帶到導(dǎo)帶的量子躍遷過(guò)程。其結(jié)果是在導(dǎo)帶中增加了一個(gè)電子而在價(jià)帶中則出現(xiàn)了一個(gè)空的能級(jí)（空穴）。半導(dǎo)體中的導(dǎo)電電子就是處于導(dǎo)帶中的電子，空穴的導(dǎo)電性反映的仍是價(jià)帶中電子的導(dǎo)電作用。電子能量增加空穴能量增加第16頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四雜質(zhì)能級(jí)

半導(dǎo)體中的雜質(zhì)原子可以使電子在其周圍運(yùn)動(dòng)而形成量子態(tài)。雜質(zhì)量子態(tài)的能級(jí)處在禁帶之中。摻雜就是在禁帶中引入能級(jí)。

施主雜質(zhì)引入施主能級(jí)第17頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四雜質(zhì)能級(jí)受主雜質(zhì)引入受主能級(jí)淺能級(jí)：離導(dǎo)帶或者價(jià)帶很近，電離能很??；深能級(jí)：離導(dǎo)帶或者價(jià)帶較遠(yuǎn)，電離能較大；第18頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四雜質(zhì)補(bǔ)償由于導(dǎo)帶和施主能級(jí)高于價(jià)帶和受主能級(jí)，導(dǎo)帶和施主能級(jí)上的電子總是先填充能量低的空能級(jí)，即空的受主或價(jià)帶能級(jí)；當(dāng)同時(shí)存在施主摻雜和受主摻雜時(shí)，半導(dǎo)體的載流子個(gè)數(shù)是施主摻雜濃度和受主摻雜濃度之差：ND

–NA(ND>NA)或者NA-ND(NA>ND)第19頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四6.半導(dǎo)體中的載流子載流子：能夠自由移動(dòng)的電子和空穴；如果共價(jià)鍵中的電子獲得足夠的能量，它就可以擺脫共價(jià)鍵的束縛，成為可以自由運(yùn)動(dòng)的電子。這時(shí)在原來(lái)的共價(jià)鍵上就留下了一個(gè)缺位，因?yàn)猷忔I上的電子隨時(shí)可以跳過(guò)來(lái)填補(bǔ)這個(gè)缺位，從而使缺位轉(zhuǎn)移到鄰鍵上去，所以，缺位也是可以移動(dòng)的。這種可以自由移動(dòng)的空位被稱為空穴。半導(dǎo)體就是靠著電子和空穴的移動(dòng)來(lái)導(dǎo)電的。

電子和空穴統(tǒng)稱為載流子。電子：Electron空穴：Hole第20頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四本征半導(dǎo)體：沒(méi)有摻雜的半導(dǎo)體；本征載流子：本征半導(dǎo)體中的載流子，完全依靠電子-空穴對(duì)的產(chǎn)生；本征載流子濃度：電子濃度n,

空穴濃度p熱平衡狀態(tài)：n=p=ni

且n?p=ni2ni與禁帶寬度和溫度有關(guān)，溫度一定時(shí)為常數(shù)。半導(dǎo)體中的載流子第21頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四半導(dǎo)體中的載流子非本征半導(dǎo)體的載流子在非本征情形:熱平衡時(shí):N型半導(dǎo)體：n大于pP型半導(dǎo)體：p大于n第22頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四多子：多數(shù)載流子

n型半導(dǎo)體：電子

p型半導(dǎo)體：空穴少子：少數(shù)載流子

n型半導(dǎo)體：空穴

p型半導(dǎo)體：電子半導(dǎo)體中的載流子第23頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四電中性條件:正負(fù)電荷之和為0p+ND–n–NA=0施主和受主可以相互補(bǔ)償p=n+Na–Ndn=p+Nd–Na非本征半導(dǎo)體載流子在摻雜的半導(dǎo)體中，多子和少子濃度是通過(guò)多子和少子平衡的基本公式np=ni2和電中性條件來(lái)確定。第24頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四非本征半導(dǎo)體載流子濃度（雜質(zhì)濃度>>ni，所以可以忽略少子濃度）：n型半導(dǎo)體：電子nND

空穴pni2/NDp型半導(dǎo)體：空穴pNA

電子nni2/NA本征載流子濃度：

n=p=ni

且n?p=ni2非本征半導(dǎo)體載流子濃度第25頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

過(guò)剩載流子（非平衡載流子）由于受外界因素如光、電的作用，半導(dǎo)體中載流子的分布偏離了平衡態(tài)分布，稱這些偏離平衡分布的載流子為過(guò)剩載流子公式不成立載流子的產(chǎn)生和復(fù)合：電子和空穴增加和消失的過(guò)程電子空穴對(duì)：電子和空穴成對(duì)產(chǎn)生或復(fù)合第26頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四漂移電流遷移率電阻率單位電場(chǎng)作用下載流子獲得平均速度反映了載流子在電場(chǎng)作用下輸運(yùn)能力載流子的漂移運(yùn)動(dòng)：載流子在電場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)影響遷移率的因素第27頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四影響遷移率的因素：有效質(zhì)量m*平均弛豫時(shí)間t（散射〕體現(xiàn)在：溫度和摻雜濃度對(duì)遷移率的影響。影響t長(zhǎng)短的因素：半導(dǎo)體中載流子的散射機(jī)制；晶格散射（熱運(yùn)動(dòng)引起）電離雜質(zhì)散射（與摻雜濃度有關(guān)第28頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四擴(kuò)散電流：電子擴(kuò)散電流：空穴擴(kuò)散電流：愛(ài)因斯坦關(guān)系:

載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)：載流子在化學(xué)勢(shì)作用下的運(yùn)動(dòng)Dn為電子擴(kuò)散系數(shù)Dp為空穴擴(kuò)散系數(shù)第29頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四過(guò)剩載流子的擴(kuò)散和復(fù)合漂移-擴(kuò)散模型中半導(dǎo)體載流子的輸運(yùn)方程：過(guò)剩載流子的擴(kuò)散過(guò)程擴(kuò)散長(zhǎng)度Ln和Lp:L=(D)1/2擴(kuò)散項(xiàng)漂移項(xiàng)第30頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四思考半導(dǎo)體、N型半導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體、本征半導(dǎo)體、非本征半導(dǎo)體載流子、電子、空穴、平衡載流子、非平衡載流子、過(guò)剩載流子能帶、導(dǎo)帶、價(jià)帶、禁帶摻雜、施主、受主載流子的輸運(yùn)、漂移、擴(kuò)散、產(chǎn)生、復(fù)合第31頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第二章PN結(jié)1.PN結(jié)的結(jié)構(gòu)IC中的PN結(jié)PN結(jié)第32頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四PN結(jié)最顯著的特點(diǎn)是具有整流特性，它只允許電流沿一個(gè)方向流動(dòng)，不允許反向流動(dòng)。2.PN結(jié)的單向?qū)щ娦阅躊區(qū)為正、N區(qū)為負(fù)時(shí)，PN結(jié)為正向偏置P區(qū)為負(fù)、N區(qū)為正時(shí)，PN結(jié)為反向偏置第33頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四正向偏置的PN結(jié)，電流隨電壓的增加而迅速增加。反向偏置的PN，電流很小基本可以忽略不計(jì)。第34頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3.平衡PN結(jié)空間電荷區(qū)－耗盡層空間電荷區(qū)為高阻區(qū)，因?yàn)槿鄙佥d流子NP空間電荷區(qū)XMXNXP自建電場(chǎng)載流子漂移(電流)和擴(kuò)散(電流)過(guò)程保持平衡(相等)，形成自建場(chǎng)和自建勢(shì)第35頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四PN結(jié)空間電荷區(qū)（耗盡區(qū)）形成的原因：載流子的漂移和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)耗盡區(qū)載流子分布第36頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第37頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四平衡PN結(jié)的能帶：費(fèi)米能級(jí)EF：反映了電子的填充水平某一個(gè)能級(jí)被電子占據(jù)的幾率為：E=EF時(shí)，能級(jí)被占據(jù)的幾率為1/2本征費(fèi)米能級(jí)位于禁帶中央如果沒(méi)有外加偏壓，費(fèi)米能級(jí)處處相等第38頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四自建勢(shì)qVbi平衡時(shí)的能帶結(jié)構(gòu)自建場(chǎng)和自建勢(shì)：(勢(shì)壘、接觸電勢(shì)差)PN兩邊摻雜濃度越高，接觸電勢(shì)差越大；禁帶寬度越大，ni越小，接觸電勢(shì)差越大；第39頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4.PN結(jié)的正向特性正向偏置時(shí)的能帶圖正向偏置時(shí)，擴(kuò)散大于漂移，PN結(jié)的正向注入效應(yīng)。N區(qū)P區(qū)空穴：擴(kuò)散移動(dòng)的非平衡載流子形成正向電流：電子：P區(qū)N區(qū)擴(kuò)散擴(kuò)散漂移漂移第40頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四正向的PN結(jié)電流輸運(yùn)過(guò)程電流傳輸與轉(zhuǎn)換（載流子的擴(kuò)散和復(fù)合過(guò)程〕：N區(qū)電子在電場(chǎng)作用下漂移向XN，越過(guò)空間電荷區(qū)，經(jīng)過(guò)XP注入P區(qū)，成為非平衡少子，并以擴(kuò)散形式向XP’運(yùn)動(dòng)；在此過(guò)程中電子不斷與右面過(guò)來(lái)的空穴復(fù)合，直到XP’處注入電子全部被復(fù)合，此時(shí)完全是空穴導(dǎo)電。但在任何一個(gè)截面處，電子和空穴電流之和相等。第41頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第42頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.PN結(jié)的反向特性N區(qū)P區(qū)空穴：電子：P區(qū)N區(qū)擴(kuò)散擴(kuò)散漂移漂移漂移載流子形成反向電流：反向偏置時(shí)的能帶圖反向偏置時(shí)，漂移大于擴(kuò)散，PN結(jié)的反向抽取作用。反向偏置的PN結(jié)電流公式與正向的相同，只是這里的V是負(fù)值。第43頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四反向PN結(jié)的電流輸運(yùn)N區(qū)中離XN為擴(kuò)散長(zhǎng)度的區(qū)域內(nèi)，XN’～XN區(qū)域產(chǎn)生的少子(空穴)有機(jī)會(huì)擴(kuò)散到邊界，在反向PN結(jié)的抽取作用下被拉到P區(qū)，成為多子漂移電流。同樣P區(qū)的電子也類似。反向抽取使邊界處的少子濃度減小，并隨反向偏壓的增大而很快趨于零，而邊界處少子的濃度變化最大不超過(guò)平衡時(shí)的少子濃度，所以PN結(jié)反偏時(shí)，電流隨電壓增大而很快趨于飽和。第44頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四6.PN結(jié)擊穿PN結(jié)反偏時(shí)，電流很小，但當(dāng)電壓超過(guò)臨界電壓時(shí)，電流會(huì)突然增大。這一臨界電壓稱為PN結(jié)的擊穿電壓。PN結(jié)的正向偏壓一般為0.7V，而它的反向擊穿電壓一般可達(dá)幾十伏，擊穿電壓與PN結(jié)的結(jié)構(gòu)及P區(qū)和P區(qū)的摻雜濃度有關(guān)。普通PN的電壓電流特性第45頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四PN結(jié)擊穿雪崩擊穿:PN結(jié)反偏電壓增大時(shí)，空間電荷區(qū)電場(chǎng)增強(qiáng)，通過(guò)空間電荷區(qū)的電子和空穴在電場(chǎng)作用下獲得足夠大的能量，當(dāng)與晶格原子碰撞時(shí)可以使?jié)M帶的電子激發(fā)到導(dǎo)帶，形成電子-空穴對(duì)，這種現(xiàn)象成為“碰撞電離”。新的電子-空穴對(duì)又在電場(chǎng)作用下獲得足夠的能量，通過(guò)碰撞電離又產(chǎn)生更多的電子-空穴對(duì)，當(dāng)反偏電壓大到一定值后，載流子碰撞電離的倍增象雪崩一樣，非常猛烈，使電流急劇增加，從而發(fā)生擊穿。這種擊穿是不可恢復(fù)的。齊納/隧穿擊穿：電子的隧道穿透效應(yīng)在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下迅速增加的結(jié)果。第46頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四PN結(jié)電容：PN結(jié)空間電荷區(qū)的電荷以及兩側(cè)的載流子隨外加偏壓變化，因而PN結(jié)有電容效應(yīng)。7PN結(jié)電容（勢(shì)壘電容）Xm為空間電荷區(qū)寬度，它不是一個(gè)常數(shù)，它是隨電壓V變化的。反偏電壓固定 反偏電壓減小 反偏電壓增大第47頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四8PN結(jié)特性總結(jié)單向?qū)щ娦裕赫蚱梅聪蚱谜驅(qū)ǎ⑷胄?yīng)，少數(shù)載流子擴(kuò)散電流反向截止，抽取效應(yīng)，少數(shù)載流子擴(kuò)散電流正向?qū)妷篤bi~0.7V(Si)反向擊穿電壓Vrb在集成電路中，PN結(jié)不僅作為有元器件使用（整流、穩(wěn)壓等），也可以作為元件之間的電絕緣（稱為PN結(jié)隔離）。PN結(jié)應(yīng)用第48頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四IC中的PN結(jié)PN結(jié)第49頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第三章雙極晶體管第50頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四引言雙極型半導(dǎo)體三極管（亦稱為晶體管）一般有三個(gè)電極（即三個(gè)引出腳），按工作性質(zhì)亦分為高、低頻晶體三極管；大功率、中功率和小功率晶體三極管；用作信號(hào)放大用的三極管和用做開關(guān)的三極管。按材料分有鍺半導(dǎo)體三極管和硅半導(dǎo)體三極管，由于硅三極管工作穩(wěn)定性較好，所以現(xiàn)在大部分三極管都是用硅材料做的。下面是一些三極管的外型。大功率低頻三極管中功率低頻三極管小功率高頻三極管返回第51頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四學(xué)習(xí)要點(diǎn)本節(jié)學(xué)習(xí)要點(diǎn)和要求雙極型晶體管半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)晶體三極管常用參數(shù)的意義晶體三極管的放大原理共射電路輸入特性曲線的意義共射電路輸出特性曲線的意義返回第52頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四半導(dǎo)體三極管特性主頁(yè)一、晶體管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介二、晶體管的電流分配和放大作用三、晶體管的特性曲線結(jié)束四、半導(dǎo)體三極管(BJT)的主要參數(shù)雙極型晶體管主頁(yè)返回第53頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四晶體管的特性

一、晶體管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

1.晶體管的兩種結(jié)構(gòu)一、晶體管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

1.晶體管一般由NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)組成

1、雙極型晶體管(BJT)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介繼續(xù)第54頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.晶體管的三個(gè)區(qū)一、晶體管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介繼續(xù)2.晶體管有三個(gè)區(qū):N集電區(qū)NP基區(qū)e發(fā)射極b基極c集電極發(fā)射區(qū)管芯結(jié)構(gòu)剖面圖

基區(qū)(P):很薄,空穴濃度較小——引出基極b.

發(fā)射區(qū)(N):與基區(qū)的接觸面較小——引出發(fā)射極e.

集電區(qū)(N):與基區(qū)的接觸面較大——引出集電極c.

1.晶體管一般由NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)組成

以NPN型晶體管為例。第55頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四發(fā)射極的電路符號(hào)繼續(xù)一、晶體管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

基區(qū)(P):很薄,空穴濃度較小——引出基極b.

發(fā)射區(qū)(N):與基區(qū)的接觸面較小——引出發(fā)射極e.

集電區(qū)(N):與基區(qū)的接觸面較大——引出集電極c.

1.晶體管一般由NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)組成

注意：發(fā)射極的符號(hào)帶箭頭。PNP型ECBECBNPN型半導(dǎo)體三極管電路符號(hào)2.晶體管有三個(gè)區(qū):第56頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3.晶體管的兩個(gè)PN結(jié)一、晶體管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

1.晶體管一般由NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)組成

繼續(xù)本頁(yè)完P(guān)NP型ECBECBNPN型半導(dǎo)體三極管電路符號(hào)

NPN與PNP管具有幾乎等同的特性，只不過(guò)各電極端的電壓極性和電流流向不同而已。2.晶體管有三個(gè)區(qū):

很顯然，三極管有兩個(gè)PN結(jié)，發(fā)射區(qū)與基區(qū)間的稱為發(fā)射結(jié)，集電區(qū)與基區(qū)間的叫集電結(jié)。

第57頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、晶體管的電流分配和放大作用

1.晶體管正常工作時(shí)各極電壓的連接及作用NNP空穴電子ecbIBIEICICBOIENIEPIBN電流方向

1.晶體管各PN結(jié)電壓連接的一般特性繼續(xù)

顧名思義：發(fā)射區(qū)的作用是發(fā)射電子,集電區(qū)的作用是收集電子,下面以NPN型三極管為例分析載流子(即電子和空穴)在晶體管內(nèi)部的傳輸情況。二、晶體管的電流分配與放大作用發(fā)射結(jié)集電結(jié)發(fā)射極集電極基極

發(fā)射結(jié)必須處于正向偏置——目的削弱發(fā)射結(jié)

集電結(jié)必須處于反向偏置——目的增強(qiáng)集電結(jié)VEEVCC+－+－ICN連接BJT各極間電壓的一般特性晶體管的電流分配晶體管的放大作用2、晶體管的電流分配與放大作用第58頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四動(dòng)畫演示NNP空穴電子ecbIBIEICICBOIENIEPIBN電流方向繼續(xù)VEEVCCVCC+－+ICN發(fā)射結(jié)必須處于正向偏置——目的削弱發(fā)射結(jié)集電結(jié)必須處于反向偏置——目的增強(qiáng)集電結(jié)二、晶體管的電流分配與放大作用

分析集電結(jié)電場(chǎng)方向知,反向偏置有利于收集在基區(qū)的電子

1.晶體管各PN結(jié)電壓連接的一般特性

發(fā)射結(jié)變薄有利于發(fā)射區(qū)的電子向基區(qū)擴(kuò)散連接BJT各極間電壓的一般特性晶體管的電流分配晶體管的放大作用第59頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、晶體管的電流分配與放大作用2.晶體管的電流分配

發(fā)射極電流的組成NNP空穴電子ecbIBIEICICBOIENIEPIBN電流方向2.晶體管的電流分配

發(fā)射極電流IE:主要由發(fā)射區(qū)的電子擴(kuò)散(IEN)而成,亦有極少數(shù)的由基區(qū)向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散的空穴電流(IEP)。繼續(xù)IE=IEN+IEPIENVEEVCCVCC+－+ICN注意電流方向：電流方向與電子移動(dòng)方向相反,與空穴移動(dòng)方向相同。

1.晶體管各PN結(jié)電壓連接的一般特性晶體管的電流分配晶體管的放大作用第60頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第61頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、晶體管的電流分配與放大作用基極電流的形成NNP空穴電子ecbIBIEICICBOIENIEPIBN電流方向繼續(xù)本頁(yè)完

基極電流IB:基極電流主要由基區(qū)的空穴與從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子復(fù)合而成。同時(shí)電源VEE又不斷地從基區(qū)中把電子拉走,維持基區(qū)有一定數(shù)量的空穴。VEEVCCVCC+－+ICN2.晶體管的電流分配

1.晶體管各PN結(jié)電壓連接的一般特性由于基區(qū)有少量空穴,所以從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子在基區(qū)會(huì)被復(fù)合掉一些,形成基極電流。晶體管的電流分配晶體管的放大作用第62頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四集極電流的形成二、晶體管的電流分配與放大作用NNP空穴電子ecbIBIEICICBOIENIEPIBN電流方向繼續(xù)本頁(yè)完

集電極電流IC:集電極電流主要由集電結(jié)收集從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散至基區(qū)的電子而成(ICN)。亦有由于基區(qū)和集電區(qū)的少子漂移作用而產(chǎn)生的很小的反向飽和電流ICBO。VEEVCCIC=ICN+ICBOICNVCC+－+ICN由于基區(qū)空穴的復(fù)合作用,集電區(qū)收集的電子數(shù)會(huì)比發(fā)射區(qū)擴(kuò)散的電子數(shù)要小一些,即集電極電流IC比發(fā)射極電流IE要小一些。2.晶體管的電流分配

1.晶體管各PN結(jié)電壓連接的一般特性晶體管的電流分配晶體管的放大作用第63頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第64頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、晶體管的電流分配與放大作用IE=IB+ICNNP空穴電子ecbIBIEICICBOIENIEPIBN電流方向繼續(xù)本頁(yè)完

由電路分析的內(nèi)容可知,三個(gè)電極之間的電流關(guān)系為：VEEVCCIE=IB+ICRbVEEVCCRLIB發(fā)射極與基極之間為正向偏置+－+－IE=IB+IC集電極與基極之間為反向偏置ICVCC+－+2.晶體管的電流分配

1.晶體管各PN結(jié)電壓連接的一般特性三極管的三個(gè)極不管如何連接,這個(gè)關(guān)系是不會(huì)改變的。以后畫電路時(shí)三極管就不再使用結(jié)構(gòu)圖而用電路符號(hào)圖了。晶體管的電流分配晶體管的放大作用第65頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、晶體管的電流分配與放大作用①系數(shù)的意義NNP空穴電子ecbIBIEICICBOIENIEPIBN電流方向繼續(xù)本頁(yè)完

①為了表示集電極收集發(fā)射區(qū)發(fā)射電子的能力,通常使用一個(gè)常數(shù)hfb()表示VEEVCChfb==iC／iE

RbVEEVCCRLIB+－+－IE=IB+ICICVCC+－+2.晶體管的電流分配

1.晶體管各PN結(jié)電壓連接的一般特性

iC和iE是表示通過(guò)三極管集電極和發(fā)射極電流的瞬時(shí)值.晶體管的電流分配晶體管的放大作用第66頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四②系數(shù)的意義NNP空穴電子ecbIBIEICICBOIENIEPIBN電流方向繼續(xù)本頁(yè)完

②為了表示集電極電流是基極電流的倍數(shù),通常使用一個(gè)常數(shù)hfe()表示VEEVCCRbVEEVCCRLIB+－+－IE=IB+ICICVCC+－+hfe==iC／iB

hfe()稱為共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)

二、晶體管的電流分配與放大作用2.晶體管的電流分配

1.晶體管各PN結(jié)電壓連接的一般特性晶體管的電流分配晶體管的放大作用第67頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四③與之間的關(guān)系NNP空穴電子ecbIBIEICICBOIENIEPIBN電流方向繼續(xù)本頁(yè)完

③hfb()與hfe()之間的關(guān)系VEEVCCRbVEEVCCRLIB+－+－IE=IB+ICIC

=

1－

VCC+－+二、晶體管的電流分配與放大作用聯(lián)立下面三式可求出此關(guān)系式：iC=iBiC=iEiE=iC+iB

請(qǐng)同學(xué)們自己推導(dǎo)2.晶體管的電流分配

1.晶體管各PN結(jié)電壓連接的一般特性晶體管的電流分配晶體管的放大作用第68頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3.放大作用繼續(xù)本頁(yè)完二、晶體管的電流分配與放大作用3.放大作用三極管的放大作用實(shí)際上是使微小的信號(hào)(如微小變化的電壓、微小變化的電流）轉(zhuǎn)換成較大變化的信號(hào)。要使三極管有放大作用,必須與一些阻容元件按一定的方式連接成電路,稱為放大電路。最基本的放大電路是共射極放大電路。2.晶體管的電流分配

1.晶體管各PN結(jié)電壓連接的一般特性晶體管的放大作用第69頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(1)共射電路的組成繼續(xù)本頁(yè)完viVBBVCCRL1K+－+－ceb輸入與輸出回路共用發(fā)射極，所以稱為共發(fā)射極放大電路。二、晶體管的電流分配與放大作用=49基極與發(fā)射極間組成輸入回路3.放大作用(1)共射極放大電路集電極與發(fā)射極間組成輸出回路晶體管共射極放大電路的組成共射極電路的電壓放大原理三極管的放大作用實(shí)際上是使微小的信號(hào)(如微小變化的電壓、微小變化的電流）轉(zhuǎn)換成較大變化的信號(hào)。要使三極管有放大作用,必須與一些阻容元件按一定的方式連接成電路,稱為放大電路。最基本的放大電路是共射極放大電路。第70頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、晶體管的電流分配與放大作用三個(gè)交變電流3.放大作用繼續(xù)本頁(yè)完(1)共射極放大電路viVBBVCCiB=IB+iB

iC=IC+iC

vOiE=IE+iE

+－+－+－cebRL1K=49共射極電路的電壓放大原理(2)共射電路的電壓放大輸出電路同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)變化的電流。輸入信號(hào)電壓在輸入回路上產(chǎn)生一個(gè)變化的電流。三極管的放大作用實(shí)際上是使微小的信號(hào)(如微小變化的電壓、微小變化的電流）轉(zhuǎn)換成較大變化的信號(hào)。要使三極管有放大作用,必須與一些阻容元件按一定的方式連接成電路,稱為放大電路。最基本的放大電路是共射極放大電路。變化的電流在負(fù)載電阻上產(chǎn)生一個(gè)變化電壓。第71頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三極管的放大作用實(shí)際上是使微小的信號(hào)(如微小變化的電壓、微小變化的電流）轉(zhuǎn)換成較大變化的信號(hào)。要使三極管有放大作用,必須與一些阻容元件按一定的方式連接成電路,稱為放大電路。最基本的放大電路是共射極放大電路。二、晶體管的電流分配與放大作用3.放大作用(1)共射極放大電路(2)放大作用繼續(xù)本頁(yè)完這個(gè)放大電路的電壓放大倍數(shù)為viVBBVCCiB=IB+iB

iC=IC+iC

vOiE=IE+iE

+－+－+－ceb(2)共射電路的電壓放大=49RL1K設(shè)輸入信號(hào)電壓變化vi=20mV,產(chǎn)生基極電流的變化量為iB=20A輸出電流變化量為iC=iB=49×20A=980A=0.98mA變化的電流在負(fù)載電阻上產(chǎn)生的電壓變化量為vO=-iCRL

=-0.98mA×1k=-0.98V共射極電路的電壓放大原理AV=vo/vi=-0.98V/20mV=-49第72頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、晶體管的特性曲線

1.共射極電路的特性曲線輸入特性曲線就是研究三極管be之間輸入電流IB隨輸入電壓VBE的變化規(guī)律。三、晶體管的特性曲線1.共射電路的特性曲線繼續(xù)(1)輸入特性VBBVCCIBICIE+－+－ceb三極管由于有三個(gè)極，放大電路由兩個(gè)回路組成,所以其特性曲線有兩組，一組為輸入特性曲線，另一組為輸出特性曲線。VCEVBE共射電路輸入特性曲線共射電路輸出特性曲線3、型晶體管的特性曲線第73頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(1)輸入特性曲線:輸入特性的意義輸入特性曲線就是研究三極管be之間輸入電流IB隨輸入電壓VBE的變化規(guī)律。三、晶體管的特性曲線(1)輸入特性VBBVCC+－+－ceb輸入特性曲線的作法VCE=常數(shù)繼續(xù)VBE/VIB/AIB=f(VBE)|此式的意義是：令三極管ce間電壓VCE保持不變，研究be間電流IBE隨電壓VBE的變化規(guī)律.1.共射電路的特性曲線

共射電路輸入特性曲線共射電路輸出特性曲線IBICIEVCEVBE0第74頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、晶體管的特性曲線(1)輸入特性(1)輸入特性曲線：vCE=0V時(shí)先令VCC=0即VCE=0VBBVCC+－+－ceb繼續(xù)令VBB從0開始增加即VBE從0開始增加。VCE=0V1.共射電路的特性曲線

共射電路輸入特性曲線共射電路輸出特性曲線IBICIEVBE/VIB/A0VCEVBE輸入特性曲線的作法VCE=常數(shù)IB=f(VBE)|

此式的意義是：令三極管ce間電壓VCE保持不變，研究be間電流IBE隨電壓VBE的變化規(guī)律.VCE=0V時(shí)的輸入特性曲線。第75頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、晶體管的特性曲線(1)輸入特性(1)輸入特性曲線：vCE=0.5V時(shí)然后增大VCC使VCE0.5VVBBVCC+－+－ceb繼續(xù)再令VBB從0開始增加即VBE從0開始增加。VCE=0V0.5VVCE=0.5V1.共射電路的特性曲線

共射電路輸入特性曲線共射電路輸出特性曲線IBICIEVBE/VIB/A0VCEVBE輸入特性曲線的作法VCE=常數(shù)IB=f(VBE)|

此式的意義是：令三極管ce間電壓VCE保持不變，研究be間電流IBE隨電壓VBE的變化規(guī)律.VCE=0V時(shí)的輸入特性曲線。VCE=0.5V時(shí)的輸入特性曲線。第76頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、晶體管的特性曲線(1)輸入特性(1)輸入特性曲線:vCE=1V時(shí)繼續(xù)增大VCC使VCE1VVBBVCC+－+－ceb繼續(xù)再令VBB從0開始增加即VBE從0開始增加。VCE=0V1VVCE=0.5VVCE=1V1.共射電路的特性曲線

共射電路輸入特性曲線共射電路輸出特性曲線IBICIEVBE/VIB/A0VCEVBE輸入特性曲線的作法VCE=常數(shù)IB=f(VBE)|

此式的意義是：令三極管ce間電壓VCE保持不變，研究be間電流IBE隨電壓VBE的變化規(guī)律.VCE=1V時(shí)的輸入特性曲線。第77頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、晶體管的特性曲線(1)輸入特性(1)輸入特性曲線:vCE>1V時(shí)VBBVCC+－+－ceb繼續(xù)本頁(yè)完VCE=0V>1VVCE=0.5VVCE=1V1.共射電路的特性曲線

共射電路輸入特性曲線共射電路輸出特性曲線IBICIEVBE/VIB/A0VCEVBE輸入特性曲線的作法VCE=常數(shù)IB=f(VBE)|

此式的意義是：令三極管ce間電壓VCE保持不變，研究be間電流IBE隨電壓VBE的變化規(guī)律.當(dāng)VCE超過(guò)1V后輸入特性曲線基本與VCE=1V的曲線重合。第78頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、晶體管的特性曲線(1)輸入特性(1)輸入特性曲線綜述VBBVCC+－+－ceb繼續(xù)本頁(yè)完>1VVCE=1V1.共射電路的特性曲線

共射電路輸入特性曲線共射電路輸出特性曲線IBICIEVBE/VIB/A0VCEVBE輸入特性曲線的作法VCE=常數(shù)IB=f(VBE)|此式的意義是：令三極管ce間電壓VCE保持不變，研究be間電流IBE隨電壓VBE的變化規(guī)律.三極管正常使用時(shí)VCE一般都超過(guò)1V，所以三極管的輸入特性曲線一般只畫出這一根曲線。第79頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、晶體管的特性曲線(1)輸入特性(2)輸出特性曲線

輸出特性曲線的意義、畫法動(dòng)畫顯示(2)輸出特性VBBVCC+－+－ceb輸出特性曲線的作法IB=常數(shù)繼續(xù)本頁(yè)完輸出特性曲線就是研究三極管ce之間集電極電流IC隨ce間電壓VCE的變化規(guī)律。

此式的意義是：令三極管be間電流IB保持不變，研究ce間電流IC

隨電壓VCE的變化規(guī)律.IC=f(VCE)|共射電路輸出特性曲線作法演示1.共射電路的特性曲線

共射電路輸出特性曲線IBICIEVCEVBE第80頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、晶體管的特性曲線(1)輸入特性(2)輸出特性繪輸出特性曲線的過(guò)程繼續(xù)本頁(yè)完VCE/VIC/mAO先把IB調(diào)至某一固定值并保持不變。然后再調(diào)節(jié)電源電壓使VCE改變，觀察IC的變化，記錄下來(lái)。VBBVCCIBICIE+－+－cebVCEVBE某一固定IB時(shí)的輸出曲線共射電路輸出特性曲線作法演示1.共射電路的特性曲線

共射電路輸出特性曲線輸出特性曲線的作法IB=常數(shù)此式的意義是：令三極管be間電流IB保持不變，研究ce間電流IC

隨電壓VCE的變化規(guī)律.IC=f(VCE)|根據(jù)記錄可繪出IC隨VE變化的伏安特性曲線,此曲線稱為輸出特性曲線。第81頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、晶體管的特性曲線(1)輸入特性(2)輸出特性繪輸出特性曲線的過(guò)程繼續(xù)本頁(yè)完VCE/VIC/mAO再把IB調(diào)至稍小的另一固定值IB1并保持不變。仍舊調(diào)節(jié)電源電壓使VCE改變，觀察IC的變化,記錄下來(lái)。IB1IB2共射電路輸出特性曲線作法演示重復(fù)此過(guò)程可繪出一組輸出特性曲線1.共射電路的特性曲線

共射電路輸出特性曲線VBBVCCIBICIE+－+－cebVCEVBE輸出特性曲線的作法IB=常數(shù)此式的意義是：令三極管be間電流IB保持不變，研究ce間電流IC

隨電壓VCE的變化規(guī)律.IC=f(VCE)|根據(jù)記錄可繪出IC隨VCE變化的另一根輸出特性曲線。某一固定IB時(shí)的輸出曲線第82頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、晶體管的特性曲線(1)輸入特性(2)輸出特性輸出特性曲線的特點(diǎn)某一固定IB時(shí)的輸出曲線IB1繼續(xù)本頁(yè)完VCE/VIC/mAOIB2共射電路輸出特性曲線作法演示VCEQQICQIBQ1.共射電路的特性曲線

共射電路輸出特性曲線VBBVCCIBICIE+－+－cebVCEVBE剛開始時(shí),每一根輸出特性曲線都很陡,表明IC隨

VCE的

增

大而急劇增大。輸出特性曲線的作法IB=常數(shù)

此式的意義是：令三極管be間電流IB保持不變，研究ce間電流IC

隨電壓VCE的變化規(guī)律.IC=f(VCE)|當(dāng)VCE增至一定數(shù)值時(shí)(一般小于1V)輸出特性曲線變得較為平坦段,表明IC基本不隨VCE而變化。輸出特性曲線是由一簇間隔基本均勻,比較平坦的平行直線組成的，每一根曲線上的一點(diǎn)都對(duì)應(yīng)一組IBE、VCE和IC。第83頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、晶體管的特性曲線(1)輸入特性(2)輸出特性利用輸出特性曲線求電流放大倍數(shù)IB1VCE/VIC/mAOIB2繼續(xù)本頁(yè)完取任意兩條曲線的平坦段，讀出其基極電流之差。hfe==ICIB=iCiBIB=IB1-IB2ICIC1IC2共射電路輸出特性曲線作法演示從輸出特性曲線可以求出三極管的交流電流放大系數(shù)hfe()(即輸出電流的變化IC量是輸入電流變化量IB的多少倍)。下面介紹求的方法。1.共射電路的特性曲線

共射電路輸出特性曲線VBBVCCIBICIE+－+－cebVCEVBE再讀出這兩條曲線對(duì)應(yīng)的集電極電流之差。第84頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四四、半導(dǎo)體三極管(BJT)的主要參數(shù)

1.與NNP空穴電子ecbIBIEICICBOIENIEPIBN電流方向四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)

1.電流放大系數(shù)hfe()和hfb()繼續(xù)本頁(yè)完VEEVCCRbVEEVCCRLIB+－+－IE=IB+ICICVCC+－+

①直流和交流

②直流和交流

電流放大系數(shù)(hfe)與極間反向電流ICBO、ICEO頻率參數(shù)fhfe、fhfb、fT4、晶體管的主要參數(shù)極限參數(shù)ICM、VBR、PCM第85頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四極間反向電流ICBO、ICEO頻率參數(shù)fhfe、fhfb、fT極限參數(shù)ICM、VBR、PCM四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)2.極間反向電流

集基反向ICBO

穿透電流ICEONNP空穴電子ecbIBIEICICBOIENIEPIBN電流方向2.極間反向電流繼續(xù)本頁(yè)完VEEVCCRbVEEVCCRLIB+－+－IE=IB+ICICVCC+－+

①集電極-基極反向飽和電流ICBO

②集電極-發(fā)射極反向飽和電流ICEO(習(xí)慣稱為穿透電流)

1.電流放大系數(shù)hfe()和hfb()第86頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)3.頻率參數(shù)(1)共發(fā)射極截止頻率fhfe三極管的放大倍數(shù)hfe和hfb在一定的頻率范圍內(nèi)是不變的，但當(dāng)頻率增加到一定大小后，由于PN結(jié)電容的存在，都將隨著頻率的升高而下降，頻率參數(shù)就是表征電流放大倍數(shù)隨頻率變化而變化的參數(shù)。3.頻率參數(shù)

(1)共發(fā)射極截止頻率fhfe繼續(xù)共發(fā)射極截止頻率fhfe

:設(shè)三極管在低頻時(shí)的共射電流放大倍數(shù)為hfe0

(此時(shí)為最大值),當(dāng)工作頻率升高至使三極管的hfe下降至0.707hfe0

時(shí)所對(duì)應(yīng)的工作頻率，稱為共發(fā)射極截止頻率fhfe

。本頁(yè)完頻率參數(shù)fhfe、fhfb、fT極限參數(shù)ICM、VBR、PCMfhfef0|hfe|0.707|hfe0|由曲線知，hfe在較低頻率段是不變，數(shù)值為hfe0，但當(dāng)頻率高于某一數(shù)值后，hfe開始下降。|hfe0|這個(gè)頻率fhfe

就稱為共射極截止頻率。在工程上一般認(rèn)為此時(shí)三極管已經(jīng)沒(méi)有放大能力，所以三極管是不能在此頻率的范圍外工作的。···第87頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)3.頻率參數(shù)(1)共發(fā)射極截止頻率fhfe共射電流放大倍數(shù)與頻率的關(guān)系為討論曲線的來(lái)源繼續(xù)本頁(yè)完頻率參數(shù)fhfe、fhfb、fT極限參數(shù)ICM、VBR、PCMf0fhfefhfe=·|hfe0|·1+j因?yàn)閔fe是相量，所以必須寫成復(fù)變量形式，其模(即電流放大倍數(shù)的數(shù)值)為(f/fhfe

)2|hfe

|

=·|hfe0|·1+由此可繪出如右圖所示的共射電流放大倍數(shù)隨頻率變化的曲線。共發(fā)射極截止頻率fhfe

:設(shè)三極管在低頻時(shí)的共射電流放大倍數(shù)為hfe0

(此時(shí)為最大值),當(dāng)工作頻率升高至使三極管的hfe下降至0.707hfe0

時(shí)所對(duì)應(yīng)的工作頻率，稱為共發(fā)射極截止頻率fhfe

。fhfe|hfe|0.707|hfe0||hfe0|···第88頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)3.頻率參數(shù)

(2)共基極截止頻率fhfb(2)共基極截止頻率fhfb繼續(xù)同理,共基極截止頻率fhfb

:設(shè)三極管在低頻時(shí)的共基電流放大倍數(shù)為hfb0(此時(shí)為最大值),當(dāng)工作頻率升高至使三極管的hfb下降至0.707hfb0

時(shí)所對(duì)應(yīng)的工作頻率，稱為共基極截止頻率fhfb

。本頁(yè)完頻率參數(shù)fhfe、fhfb、fT極限參數(shù)ICM、VBR、PCMfhfbf0|hfb|0.707|hfb0||hfb0|(1)共發(fā)射極截止頻率fhfe

共基極截止頻率fhfb遠(yuǎn)大于共發(fā)射極截止頻率fhfe

，其關(guān)系式如下：fhfb

=(1+|hfe0|·)fhfe

在正常情形下hfeo>>1,所以有fhfb

>>fhfe

所以在高頻段和寬頻帶的放大器中，多使用共基電路。

···如在電視機(jī)的第一級(jí)與天線相連的高頻接收器（俗稱高頻頭）中，基本上都使用共基極電路。因?yàn)殡娨曅盘?hào)的頻率都比較高。

第89頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)3.頻率參數(shù)

(2)共基極截止頻率fhfb(3)特征頻率fT繼續(xù)當(dāng)共射極電流放大倍數(shù)hfe下降到等于1時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率，稱為特征頻率fT

。本頁(yè)完頻率參數(shù)fhfe、fhfb、fT極限參數(shù)ICM、VBR、PCMfTf0|hfe|1|hfe0|(1)共發(fā)射極截止頻率fhfe

(3)特征頻率fT··第90頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)4.極限參數(shù)(1)集電極最大允許電流ICM所謂三極管的極限參數(shù)就是三極管工作時(shí)不允許超過(guò)的一些指標(biāo),使用中若超過(guò)這些參數(shù)三極管就不能正常工作甚至?xí)p壞。4.極限參數(shù)

(1)集電極最大允許電流ICM繼續(xù)

ICM是指集電極電流增大使下降到額定值的2/3時(shí),所達(dá)到的集電極電流值.

使用中若超過(guò)此值,晶體管的就會(huì)達(dá)不到要求,長(zhǎng)時(shí)間工作還可能會(huì)損壞管子。本頁(yè)完極限參數(shù)ICM、VBR、PCM第91頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(2)反向擊穿電壓

①V(BR)CEO(2)反向擊穿電壓V(BR)

V(BR)CEO是指基極開路時(shí)集電極與發(fā)射極間的反向擊穿電壓.V(BR)CEO①集發(fā)間的反向擊穿電壓V(BR)CEO繼續(xù)本頁(yè)完四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)(1)集電極最大允許電流ICMc基極開路ebVCCV(BR)CEO使用中若超過(guò)此值,晶體管的集電結(jié)就會(huì)出現(xiàn)雪崩擊穿。4.極限參數(shù)極限參數(shù)ICM、VBR、PCM第92頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(2)反向擊穿電壓V(BR)①集發(fā)間的反向擊穿電壓V(BR)CEO②V(BR)EBO

V(BR)EBO是指集電極開路時(shí)發(fā)射極與基極間的反向擊穿電壓.

使用中若超過(guò)此值,晶體管的發(fā)電結(jié)就可能會(huì)擊穿。V(BR)CEO②發(fā)基間的反向擊穿電壓V(BR)EBO繼續(xù)本頁(yè)完+－晶體管工作在放大狀態(tài)時(shí)發(fā)基極一般是處于正向偏置+－但在某些場(chǎng)合(如作電子開關(guān)使用時(shí)),發(fā)基極會(huì)處于反向偏置,這時(shí)就要考慮V(BR)EBO四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)(1)集電極最大允許電流ICM4.極限參數(shù)極限參數(shù)ICM、VBR、PCM第93頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(2)反向擊穿電壓V(BR)①集發(fā)間的反向擊穿電壓V(BR)CEO②發(fā)基間的反向擊穿電壓V(BR)EBO③V(BR)CBO

V(BR)CBO是指發(fā)射極開路時(shí)集電極與基極間的反向擊穿電壓,其數(shù)值較高.

使用中若超過(guò)此值,晶體管的集電結(jié)就可能會(huì)產(chǎn)生雪崩擊穿。V(BR)CEO繼續(xù)本頁(yè)完+－晶體管工作在放大狀態(tài)時(shí)發(fā)基極處于正向偏置(電壓較小),③集基間的反向擊穿電壓V(BR)CBO+－+－集發(fā)處于反偏(電壓較大),所以集基間是處于反偏狀態(tài)的。四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)(1)集電極最大允許電流ICM4.極限參數(shù)極限參數(shù)ICM、VBR、PCM第94頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(2)反向擊穿電壓V(BR)(3)集電極最大允許功率損耗PCM

PCM是指集電結(jié)上允許損耗功率的最大值.

集電結(jié)上有電流和電壓,會(huì)產(chǎn)生一定的熱功率,熱功率達(dá)到一定的數(shù)值后產(chǎn)生的熱量會(huì)損壞集電結(jié),PCM就是規(guī)定了晶體管在使用中的熱功率不能超過(guò)此值。V(BR)CEO繼續(xù)(3)集電極最大允許功率損耗PCM確定了PCM后,晶體管在使用過(guò)程中流過(guò)集電結(jié)的電流iC和電壓vCE的乘積不能超過(guò)此值。即PCM≥iCvCE

晶體管在使用過(guò)程中集電結(jié)的功率PC<PCM=iCvCE,則晶體管是安全的,若超過(guò)此值晶體管就可能會(huì)損壞。

根據(jù)PCM=iCvCE

,在輸出特性曲線上作一曲線(屬反比例曲線）,曲線外是不安全區(qū),曲線內(nèi)是安全區(qū)。不安全區(qū)四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)(1)集電極最大允許電流ICM4.極限參數(shù)極限參數(shù)ICM、VBR、PCM第95頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(2)反向擊穿電壓V(BR)(3)集電極最大允許功率損耗PCM確定了PCM后,晶體管在使用過(guò)程中流過(guò)集電結(jié)的電流iC和電壓vCE的乘積不能超過(guò)此值。

即PCM≥iCvCE晶體管在使用過(guò)程中集電結(jié)的功率PC<PCM=iCvCE,則晶體管是安全的,若超過(guò)此值晶體管就可能會(huì)損壞。

根據(jù)PCM=iCvCE

,在輸出特性曲線上作一曲線(屬反比例曲線）,曲線外是不安全區(qū),曲線內(nèi)是安全區(qū)。晶體管工作安全區(qū)(結(jié)束頁(yè))很顯然,由ICM、V(BR)CEO和PCM三條曲線所包圍的區(qū)域才是晶體管工作的安全區(qū).

在此區(qū)域內(nèi)晶體管的三個(gè)參數(shù)都不超出其極限參數(shù)。V(BR)CEO繼續(xù)本頁(yè)完不安全區(qū)安全區(qū)四、半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)(1)集電極最大允許電流ICM4.極限參數(shù)極限參數(shù)ICM、VBR、PCM本節(jié)學(xué)習(xí)完畢，單擊返回,返回學(xué)習(xí)主頁(yè)，單擊結(jié)束,結(jié)束學(xué)習(xí)。返回半導(dǎo)體三極管特性主頁(yè)結(jié)束結(jié)束第96頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四半導(dǎo)體三極管(BJT)的參數(shù)共射極電流放大系數(shù)IBRbVEEVCCRL+－+－IEIC直流電流放大系數(shù)hFE()

三極管通過(guò)直流電時(shí)：hFE==IC

IB三極管通過(guò)變化信號(hào)時(shí)：IE、IC、IB均是直流電晶體管(BJT)的hFE

、hfe(或?qū)憺椤?交流電流放大系數(shù)hfe()

學(xué)習(xí)過(guò)程中只需單擊此按鈕，即可返回入口處。第97頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四半導(dǎo)體三極管(BJT)的參數(shù)

IBRbVEEVCCRL+－+－IEIChfe==IC

IBiE、iC、iB均是變化的電流返回晶體管(BJT)的hFE

、hfe(或?qū)憺椤?共射極電流放大系數(shù)直流電流放大系數(shù)hFE()

三極管通過(guò)直流電時(shí)：hFE==IC

IB三極管通過(guò)變化信號(hào)時(shí)：交流電流放大系數(shù)hfe()

第98頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四半導(dǎo)體三極管(BJT)的參數(shù)共基極電流放大系數(shù)直流

和交流三極管通過(guò)直流電時(shí)：

hFB==IC

IE三極管通過(guò)變化信號(hào)時(shí)：IBRbVEEVCCRL+－+－IEICIE、IC、IB均是直流電晶體管(BJT)的hFB

、hfb(或?qū)憺椤?第99頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四半導(dǎo)體三極管(BJT)的參數(shù)

hfb=

=iC

iE

IBRbVEEVCCRL+－+－IEICiE、iC、iB均是變化的電流三極管通過(guò)變化信號(hào)時(shí)：返回共基極電流放大系數(shù)直流

和交流三極管通過(guò)直流電時(shí)：

hFB==IC

IE晶體管(BJT)的hFB

、hfb(或?qū)憺椤?第100頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四集基反向飽和電流ICBO晶體管(BJT)的集-基反向飽和電流ICBO集-基反向飽和電流ICBO

ICBO就是當(dāng)發(fā)射極開路,在cb間加上一個(gè)反向電壓時(shí)產(chǎn)生的電流。

ICBO很小,與VCC變化無(wú)關(guān),在一定的溫度下是一個(gè)常量,所以稱為飽和電流。c發(fā)射極開路ebVCCICBO但I(xiàn)CBO受溫度變化的影響很顯著。

ICBO小,三極管的質(zhì)量好,ICBO大則管子的質(zhì)量不好。硅管的ICBO遠(yuǎn)比鍺管的小,所以硅管工作狀態(tài)較穩(wěn)定。返回第101頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四穿透電流ICEO晶體管(BJT)的集-發(fā)反向飽和電流ICEO集-發(fā)反向飽和電流ICEO

ICEO就是當(dāng)基極開路,在ce間加上一個(gè)反向電壓時(shí)產(chǎn)生的集電極電流。

ICEO也是很小的,但比ICBO大倍，其值在一定的溫度下也是一個(gè)常量,所以稱為飽和電流。c基極開路ebVCCICEO

ICEO受溫度變化的影響也很顯著。

ICEO小,三極管的質(zhì)量好,ICEO大則管子的質(zhì)量不好。硅管的ICEO遠(yuǎn)比鍺管的小,所以硅管工作狀態(tài)較穩(wěn)定。返回第102頁(yè)，共130頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第四章