半导体器件基础知识.pptx

第2章半导体器件基础半导体器件是构成各种电路的基础半导体器件是构成各种电路的基础2.1 半导体的基本知识半导体的基本知识半导体的特点半导体的特点导电能力介于导体与绝缘体之间导电能力介于导体与绝缘体之间受到外界光和热的刺激时受到外界光和热的刺激时,导电能力会有导电能力会有显著变化显著变化在纯净半导体中加入微量元素导电能力会在纯净半导体中加入微量元素导电能力会有显著变化有显著变化2.1 半导体的基本知识半导体的基本知识n2.1.1 本征半导体本征半导体本征半导体本征半导体:纯净的半导体纯净的半导体载流子载流子:自由运动的带电粒子自由运动的带电粒子共价键共价键:相邻原子共有价电子所形成的束缚相邻原子共有价电子所形成的束缚硅硅(锗锗)的原子结构的原子结构简化简化模型模型惯性核惯性核硅硅(锗锗)的共价键结构的共价键结构价电子价电子自自由由电电子子(束缚电子束缚电子)空空穴穴空穴空穴空穴可在共空穴可在共价键内移动价键内移动本征激发：本征激发：本征激发：本征激发：本征激发：本征激发：复复复复 合：合：合：合：自自由由电电子子和和空空穴穴在在运运动动中中相相遇遇重重新新结结合合成对消失的过程。成对消失的过程。漂漂漂漂 移：移：移：移：自由电子和空穴在电场作用下的定向运动。自由电子和空穴在电场作用下的定向运动。在室温或光照下价电子获得足够能量摆在室温或光照下价电子获得足够能量摆脱共价键的束缚成为自由电子，并在共价键脱共价键的束缚成为自由电子，并在共价键中留下一个空位中留下一个空位(空穴空穴)的过程。的过程。两种载流子两种载流子电子电子(自由电子自由电子)空穴空穴(带正电带正电)两种载流子的运动两种载流子的运动自由电子自由电子(在共价键以外在共价键以外)的运动的运动空穴空穴(在共价键以内在共价键以内)的运动的运动 结论结论：1.本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少；本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少；2.半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电；半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电；3.本征半导体导电能力弱，并与温度有关本征半导体导电能力弱，并与温度有关。2.1.2 杂质半导体杂质半导体1.N 型半导体型半导体N 型型+5+4+4+4+4+4磷原子磷原子(施主原子施主原子)自由电子自由电子电子电子为为多多数载流数载流子子空穴空穴为为少少数载流数载流子子载流子数载流子数 电子数电子数P 型型+3+4+4+4+4+4硼原子硼原子(受主杂质受主杂质)空穴空穴空穴空穴 多子多子电子电子 少子少子载流子数载流子数 空穴数空穴数2.P 型半导体型半导体2.1.3 PN 结及其单向导电性结及其单向导电性1.PN 结结(PN Junction)的形成的形成载流子的载流子的浓度差浓度差引起多子的引起多子的扩散扩散复合使交界面复合使交界面形成空间电荷区形成空间电荷区(耗尽层耗尽层)空间电荷区特点空间电荷区特点:无载流子，无载流子，阻止扩散进行，阻止扩散进行，利于少子的漂移。利于少子的漂移。内建电场内建电场P区区N区区扩散和漂移达到扩散和漂移达到动态平衡动态平衡扩散电流扩散电流 等于漂移电流，等于漂移电流，总电流总电流 I=0。P 区区N 区区内电场内电场外电场外电场外电场使多子向外电场使多子向 PN 结移动结移动,中和部分离子中和部分离子使空间电荷区变窄。使空间电荷区变窄。IF限流电阻限流电阻扩散运动加强形成正向电流扩散运动加强形成正向电流 IFIF=I多子多子 I少子少子 I多子多子2.PN 结的结的单向单向导电性导电性(1)外加外加正向正向电压电压(正向偏置正向偏置)forward bias(2)外加外加反向反向电压电压(反向偏置反向偏置)reverse bias P 区区N 区区内电场内电场外电场外电场外电场使少子背离外电场使少子背离 PN 结移动，结移动，空间电荷区变宽。空间电荷区变宽。IRPN 结的结的单向导电性单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大正偏导通，呈小电阻，电流较大;反偏截止，电阻很大，电流近似为零反偏截止，电阻很大，电流近似为零。漂移运动加强形成反向电流漂移运动加强形成反向电流 IRIR=I少子少子 02.2.1 晶体二极管的结构、符号、类型晶体二极管的结构、符号、类型构成：构成：PN 结结+引线引线+管壳管壳=二极管二极管(Diode)符号：符号：A(anode)C(cathode)分类：分类：按材料分按材料分硅二极管硅二极管锗二极管锗二极管按结构分按结构分点接触型点接触型面接触型面接触型平面型平面型2.2 晶体二极管晶体二极管点接触型点接触型正极正极引线引线触丝触丝N 型锗片型锗片外壳外壳负极负极引线引线负极引线负极引线 面接触型面接触型N型锗型锗PN 结结 正极引线正极引线铝合金铝合金小球小球底座底座金锑金锑合金合金正极正极引线引线负极负极引线引线集成电路中平面型集成电路中平面型PNP 型支持衬底型支持衬底2.2.2 晶体二极管的伏安特性晶体二极管的伏安特性1.PN 结的伏安特性结的伏安特性反向饱反向饱和电流和电流温度的温度的电压当量电压当量电子电量电子电量玻尔兹曼玻尔兹曼常数常数当当 T=300(27 C)：UT =26 mV二极管的伏安特性二极管的伏安特性OuD/ViD/mA正向特性正向特性Uth死区死区电压电压iD=0Uth=0.5 V 0.1 V(硅管硅管)(锗管锗管)U UthiD 急剧上升急剧上升0 U Uth UD(on)=(0.6 0.8)V硅管硅管 0.7 V(0.2 0.4)V锗管锗管 0.3 V反向特性反向特性ISU(BR)反反向向击击穿穿U(BR)U 0 iD=IS U(BR)反向电流急剧增大反向电流急剧增大(反向击穿反向击穿)反向击穿类型：反向击穿类型：电击穿电击穿热击穿热击穿反向击穿原因反向击穿原因：齐纳击穿齐纳击穿：(Zener)反向电场太强，将电子强行拉出共价键。反向电场太强，将电子强行拉出共价键。(击穿电压击穿电压 6 V，正，正温度系数温度系数)击穿电压在击穿电压在 6 V 左右时，温度系数趋近零。左右时，温度系数趋近零。硅管的伏安特性硅管的伏安特性锗管的伏安特性锗管的伏安特性604020 0.02 0.040 0.4 0.82550iD/mAuD/ViD/mAuD/V0.20.4 25 50510150.010.020温度对二极管特性的影响温度对二极管特性的影响604020 0.0200.42550iD/mAuD/V20 C90 CT 升高时，升高时，UD(on)以以(2 2.5)mV/C 下降下降2.电路模型电路模型（1）理想模型（开关模型）理想模型（开关模型）特性特性uDiD符号及符号及等效模型等效模型SS正偏导通，正偏导通，uD=0；反偏截止，；反偏截止，iD=0 U(BR)=（2）简化模型（恒压模型）简化模型（恒压模型）uDiDUD(on)uD=UD(on)0.7 V(Si)0.3 V(Ge)2.2.3 晶体二极管的主要参数晶体二极管的主要参数1.IF 最大整流电流最大整流电流(最大正向最大正向平均平均电流电流)2.URM 最高反向工作电压最高反向工作电压，为为 U(BR)/2 3.IR 反向电流反向电流(越小单向导电性越好越小单向导电性越好)4.fM 最高工作频率最高工作频率(超过时单向导电性变差超过时单向导电性变差)iDuDU(BR)I FURMO*影响工作频率的原因影响工作频率的原因 PN 结的电容效应结的电容效应 结论：结论：1.低频低频时，因结电容很小，对时，因结电容很小，对 PN 结影响很小。结影响很小。高频高频时，因容抗增大，使时，因容抗增大，使结电容分流结电容分流，导致导致单向单向 导电性变差。导电性变差。2.结面积小时结电容小，工作频率高。结面积小时结电容小，工作频率高。n半导体二极管的型号半导体二极管的型号n 国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：n 2 A P 9n 用数字代表同类型器件的不同型号用数字代表同类型器件的不同型号n 用字母代表器件的类型，用字母代表器件的类型，P代表普通管代表普通管n 用字母代表器件的材料，用字母代表器件的材料，A代表代表N型型Gen B代表代表P型型Ge，C代表代表N型型Si，D代表代表P型型Sin 2代表二极管，代表二极管，3代表三极管代表三极管2.2.4 晶体二极管的温度特性晶体二极管的温度特性 硅硅二二极极管管温温度度每每增增加加88，反反向向电电流流将将约约增增加加一一倍倍；锗锗二二极极管管温温度度每每增增加加1212，反反向向电电流流大约增加一倍。大约增加一倍。温温度度升升高高时时，二二极极管管的的正正向向压压降降将将减减小小，每每增增加加11，正正向向压压降降VF(Vd)VF(Vd)大大约约减减小小2 2 mVmV，即具有负的温度系数。即具有负的温度系数。2.2.6 晶体二极管的应用晶体二极管的应用 整流 检波 开关 稳压 限幅 钳位例：例：ui=2 sin t(V)，分析二极管的限幅作用。，分析二极管的限幅作用。ui 0.7 VD1、D2 均截止均截止uO=uiuO=0.7 Vui 0.7 VD2 导通导通 D截止截止ui 0.7 VD1 导通导通 D2 截止截止 uO=0.7 V1.限幅：限幅：利用二极管限制输出电压幅度利用二极管限制输出电压幅度OtuO/V0.7Otui/V2 0.7练习：已知练习：已知 ui=4 sin t(V)，二极管为理想，二极管为理想二极管，画出二极管，画出uo的波形。的波形。2.钳位：钳位：利用二极管将信号利用二极管将信号“钳制钳制”在不同的直流电位在不同的直流电位utut2.2.6 稳压、发光、光电、变容二极管简介稳压、发光、光电、变容二极管简介伏安特性伏安特性符号符号工作条件：工作条件：反向击穿反向击穿iZ/mAuZ/VO UZ IZmin IZmax UZ IZ IZ1、稳压二极管、稳压二极管主要参数主要参数1）稳定电压稳定电压 UZ 流过规定电流时稳压管流过规定电流时稳压管 两端的反向电压值。两端的反向电压值。2）稳定电流稳定电流 IZ 越大稳压效果越好，越大稳压效果越好，小于小于 Imin 时不稳压。时不稳压。3）最大工作电流最大工作电流 IZM 最大耗散功率最大耗散功率 PZMP ZM=UZ IZM4）动态电阻动态电阻 rZrZ=UZ/IZ 越小稳压效果越好。越小稳压效果越好。几几 几十几十 符号和特性符号和特性工作条件：工作条件：正向偏置正向偏置一般工作电流几十一般工作电流几十 mA，导通电压导通电压(1 2)V符号符号u/Vi /mAO2特性特性2、发光二极管发光二极管 LED(Light Emitting Diode)实物照片实物照片3.光敏二极管光敏二极管1符号和特性符号和特性符号符号特性特性uiO暗电流暗电流E=200 lxE=400 lx工作条件：工作条件：反向偏置反向偏置2.主要参数主要参数电学参数：电学参数：暗电流，光电流，最高工作范围暗电流，光电流，最高工作范围光学参数：光学参数：光谱范围，灵敏度，峰值波长光谱范围，灵敏度，峰值波长实物照片实物照片4.变容二极管变容二极管特点特点：结电容随反向电压的增加而减少：结电容随反向电压的增加而减少符号符号应用应用：高频技术中应用较多：高频技术中应用较多C(pF)-V(V)主要参数主要参数电学参数：电学参数：I FM，U(BR)，IR光学参数：光学参数：峰值波长峰值波长 P，亮度亮度 L，光通量光通量 发光类型：发光类型：可见光：可见光：红、黄、绿红、黄、绿显示类型：显示类型：普通普通 LED，不可见光：不可见光：红外光红外光点阵点阵 LED七段七段 LED,2.3半导体三极管半导体三极管2.3.1 BJT的结构及类型的结构及类型2.3.2 BJT的电流放大作用的电流放大作用2.3.3 BJT的特性曲线的特性曲线2.3.4 BJT的主要参数的主要参数2.3.5 温度对温度对BJT的特性及参数的影响的特性及参数的影响(Semiconductor Transistor)2.3.1 BJT的结构及类型的结构及类型一、结构与符号一、结构与符号NNP发射极发射极 E基极基极 B集电极集电极 C发射结发射结集电结集电结 基区基区 发射区发射区 集电区集电区emitterbasecollectorNPN 型型PPNEBCPNP 型型ECBECB二、分类二、分类按材料分：按材料分：硅管、锗管硅管、锗管按功率分：按功率分：小功率管小功率管 1 W中功率管中功率管 0.5 1 W半导体器件型号与符号的意义（半导体器件型号与符号的意义（GB-249-74GB-249-74）u第二位：A表示锗PNP管、B表示锗NPN管、C表示硅PNP管、D表示硅NPN管u第三位：X表示低频小功率管、D表示低频大功率管、G表示高频小功率管、A表示高频小功率管、K表示开关管。u场效应器件、半导体特殊器件、复合管、PIN管、激光器件的型号命名只有第三、四、五部分第一部分 阿拉伯数字器件的电极数目 第二部分 汉语拼音字母器件的材料和极性 第三部分 汉语拼音字母 器件的类型 第四部分 阿拉伯数字 序号 第五部分 汉语拼音字母 规格号 三、应用三、应用开关：开关：硅利用饱和截止状态作为一个可以控硅利用饱和截止状态作为一个可以控制的无触点开关。制的无触点开关。放大放大工作在放大状态，用作信号放大。工作在放大状态，用作信号放大。2.3.2 晶体三极管的电流分配及放大作用晶体三极管的电流分配及放大作用1.三极管处于放大状态的工作条件三极管处于放大状态的工作条件内部内部条件条件发射区掺杂浓度高发射区掺杂浓度高基区薄且掺杂浓度低基区薄且掺杂浓度低集电结面积大集电结面积大外部外部条件条件发射结正偏发射结正偏集电结反偏集电结反偏2.三极管在电路中的的三极管在电路中的的3种接法种接法uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共发射极共发射极共集电极共集电极共基极共基极3.晶体三极管的电流分配及放大作用晶体三极管的电流分配及放大作用1)发射区向基区注入多子发射区向基区注入多子电子电子，形成发射极电流形成发射极电流 IE。I CN多数向多数向 BC 结方向扩散形成结方向扩散形成 ICN。IE少数与空穴复合，形成少数与空穴复合，形成 IBN。I BN基区空基区空穴来源穴来源基极电源提供基极电源提供(IB)集电区少子漂移集电区少子漂移(ICBO)I CBOIB即：即：IB=IBN ICBO 2)电子到达基区后电子到达基区后(基区空穴运动因浓度低而忽略基区空穴运动因浓度低而忽略)I CNIEI BNI CBOIB 3)集电区收集扩散过集电区收集扩散过 来的载流子形成集来的载流子形成集 电极电流电极电流 ICICI C=ICN +ICBO 4.三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系定义：定义：其值的大小约为其值的大小约为0.90.90.990.99。IE=IC+IB三极管的电流分配关系三极管的电流分配关系2.3.3 晶体三极管的伏安特性与等效电路晶体三极管的伏安特性与等效电路1、输入特性、输入特性输入输入回路回路输出输出回路回路与二极管特性相似与二极管特性相似O特性基本特性基本重合重合(电流分配关系确定电流分配关系确定)特性右移特性右移(因集电结开始吸引电子因集电结开始吸引电子)导通电压导通电压 UBE(on)硅管：硅管：(0.6 0.8)V锗管：锗管：(0.2 0.4)V取取 0.7 V取取 0.3 V2、输出特性、输出特性iC/mAuCE/V50 A40 A30 A20 A10 AIB=0O 2 4 6 8 4321（1）截止区：）截止区：IB 0 IC=ICEO 0条件：条件：两个结反偏两个结反偏截止区截止区ICEOiC/mAuCE/V50 A40 A30 A20 A10 AIB=0O 2 4 6 8 4321（2）饱和区：饱和区：uCE u BEuCB=uCE u BE 0条件：条件：两个结正偏两个结正偏特点：特点：IC IB临界饱和时：临界饱和时：uCE=uBE深度饱和时：深度饱和时：0.3 V(硅管硅管)UCE(SAT)=0.1 V(锗管锗管)放大区放大区截止区截止区饱饱和和区区ICEOiC/mAuCE/V50 A40 A30 A20 A10 AIB=0O 2 4 6 8 4321（3）放大区：放大区：放大区放大区截止区截止区条件：条件：发射结正偏发射结正偏 集电结反偏集电结反偏特点：特点：水平、等间隔水平、等间隔ICEO补充：补充：判断三极管工作状态的三种方法。判断三极管工作状态的三种方法。发射结集电极截止截止放大放大饱和饱和反偏或零偏正偏正偏反偏反偏正偏或零偏1)三极管结偏置的判定方法三极管结偏置的判定方法结结偏置偏置工作状态工作状态2)三极管电流关系判定法三极管电流关系判定法IBICIE截止截止放大放大饱和饱和00IBIBS(临界饱和基极电流)0 IB IB0IB+IC=(1+)IE(1+)IE各极电流各极电流电流关系电流关系工作状态工作状态3)三极管电位判定法三极管电位判定法VBVC截止截止放大放大饱和饱和Uon(=0.5)0.70.7VCCVCES VC VBVE NPN管 VCVB U(BR)CEO U(BR)EBO*2.3.4 温度对温度对BJT特性曲线的影响特性曲线的影响1.温度升高，输入特性曲线温度升高，输入特性曲线向左移。向左移。温度每升高温度每升高 1 C，UBE (2 2.5)mV。温度每升高温度每升高 10 C，ICBO 约增大约增大 1 倍。倍。OT2 T12.温度升高，输出特性曲线温度升高，输出特性曲线向上移。向上移。iCuCE T1iB=0T2 iB=0iB=0温度每升高温度每升高 1 C，(0.5 1)%。输出特性曲线间距增大。输出特性曲线间距增大。O2.4场效应管场效应管 引言引言2.4.1 场效应管的结构、类型场效应管的结构、类型2.4.3 场效应管的特性曲线场效应管的特性曲线2.4.2 场效应管的工作原理场效应管的工作原理2.4.4 场效应管的符号表示及主要参数场效应管的符号表示及主要参数引引 言言场效应管场效应管 FET(Field Effect Transistor)类型：类型：结型结型 JFET(Junction Field Effect Transistor)绝缘栅型绝缘栅型 IGFET(Insulated Gate FET)特点：特点：1.单极性器件单极性器件(每个每个FETFET中只有中只有一种载流子导电一种载流子导电)3.工艺简单、易集成、功耗小、工艺简单、易集成、功耗小、体积小、成本低体积小、成本低2.输入电阻高输入电阻高 (107 1015 ，IGFET 可高达可高达 1015 )N 沟道沟道 JFETP 沟道沟道 JFET2.4.1 场效应管的结构、类型场效应管的结构、类型1）UGS 对沟道的控制作用对沟道的控制作用当当UGS0(一定一定),则漏源电流则漏源电流iDS电电流将受流将受UGS的控制的控制,|UGS|增大增大,iDS减少减少.2.4.2 场效应管的工作原理场效应管的工作原理2）UDS 对沟道的控制作用对沟道的控制作用uGS 0，uDS 0 此时此时 uGD=VP；沟道楔型沟道楔型耗尽层刚相碰时称耗尽层刚相碰时称预夹断。预夹断。当当 uDS ，预夹断预夹断点点下移。下移。预夹断预夹断uGS=0uGS 改变时改变时预夹断预夹断预夹断轨迹预夹断轨迹预夹点预夹点N沟道沟道JFET的输出特性的输出特性输出特性曲线：输出特性曲线：iD=f(uDS)uGS=const结论结论:1.FFET栅极、沟道之间的栅极、沟道之间的PN结反向偏置的，结反向偏置的，iG几乎为零，几乎为零，输入电阻较高输入电阻较高2.JFET是电压控制电流器件，是电压控制电流器件，iD受受UGS控制控制3.预夹断前，预夹断前，iD与与UDS呈近似线性关系；预夹断后；呈近似线性关系；预夹断后；iD趋于趋于饱和饱和 四个区：四个区：（a）可变电阻区（预夹断前）可变电阻区（预夹断前）。（b）恒流区也称饱和）恒流区也称饱和 区（预夹断区（预夹断 后）。后）。（c）夹断区（截止区）。）夹断区（截止区）。（d）击穿区。）击穿区。可变电阻区可变电阻区恒流区恒流区截止区截止区击穿区击穿区VP P当当 VP uGS 0 时时,uGSiDIDSSuDSiDuGS=3 V 2 V 1 V0 V 3 VOO转移特性曲线转移特性曲线：iD=f(uGS)uDS=const2.4.3 场效应管的特性曲线场效应管的特性曲线增强型增强型N 沟道沟道SGDBiD增强型增强型P 沟道沟道SGDBiD2 2 OuGS/ViD/mAVTSGDBiD耗尽耗尽型型N 沟道沟道iDSGDB耗尽耗尽型型P 沟道沟道VPIDSSuGS/ViD/mA 5 O51.1.场效应管的符号表示场效应管的符号表示2.4.4 场效应管的符号表示及主要参数场效应管的符号表示及主要参数O uDS/ViD/mA5 V2 V0 V2 VuGS=2 V0 V 2 V 5 VN 沟道结沟道结型型SGDiDSGDiDP 沟道结沟道结型型uGS/ViD/mA5 5 OIDSSVPO uDS/ViD/mA5 V2 V0 VuGS=0 V 2 V 5 V2.2.场效应管的主要参数场效应管的主要参数（1）开启电压）开启电压 VT(增强型增强型)夹断电压夹断电压 VP(耗尽型耗尽型)指指 uDS=某值，使漏极某值，使漏极 电流电流 iD 为某一小电流时为某一小电流时 的的 uGS 值。值。VTVP（2）饱和饱和漏极电流漏极电流 IDSS耗尽型场效应管，当耗尽型场效应管，当 uGS=0 时所对应的漏极电流。时所对应的漏极电流。IDSSuGS/ViD/mAOUGS(th)UGS(off)（3）直流输入电阻直流输入电阻 RGS指漏源间短路时，栅、源间加指漏源间短路时，栅、源间加 反向电压呈现的直流电阻。反向电压呈现的直流电阻。JFET：RGS 107 MOSFET：RGS=109 1015IDSSuGS/ViD/mAO（4）低频跨导）低频跨导 gm 反映了反映了uGS 对对 iD 的控制能力，的控制能力，单位单位 S(西门子西门子)。一般为几。一般为几毫西毫西(mS)uGS/ViD/mAQOPDM=uDS iD，受温度限制。，受温度限制。（5）漏源漏源动态电阻动态电阻 rds6.最大漏极功耗最大漏极功耗 PDM一、两种半导体和两种载流子一、两种半导体和两种载流子两种载流两种载流子的运动子的运动电子电子 自由电子自由电子空穴空穴 价电子价电子两两 种种半导体半导体N 型型 (多电子多电子)P 型型 (多空穴多空穴)二、二、二、二、二极管二极管1.1.特性特性特性特性 单向单向导电导电导电导电正向电阻小正向电阻小(理想为理想为 0)，反向电阻大反向电阻大()。第第2 2章章 小小 结结iDO uDU(BR)I FURM2.2.主要参数主要参数主要参数主要参数正向正向 最大平均电流最大平均电流 IF反向反向 最大反向工作电压最大反向工作电压 U(BR)(超过则击穿超过则击穿)反向饱和电流反向饱和电流 IR (IS)(受温度影响受温度影响)IS3.二极管的等效模型二极管的等效模型理想模型理想模型 (大信号状态采用大信号状态采用)uDiD正偏导通正偏导通 电压降为零电压降为零 相当于理想开关闭合相当于理想开关闭合反偏截止反偏截止 电流为零电流为零 相当于理想开关断开相当于理想开关断开恒压降模型恒压降模型UD(on)正偏电压正偏电压 UD(on)时导通时导通 等效为恒压源等效为恒压源UD(on)否则截止，相当于二极管支路断开否则截止，相当于二极管支路断开UD(on)=(0.6 0.8)V估算时取估算时取 0.7 V硅管：硅管：锗管：锗管：(0.2 0.4)V0.3 V折线近似模型折线近似模型相当于有内阻的恒压源相当于有内阻的恒压源 UD(on)4.二极管的分析方法二极管的分析方法图解法图解法微变等效电路法微变等效电路法5.特殊二极管特殊二极管工作条件工作条件主要用途主要用途稳压二极管稳压二极管反反 偏偏稳稳 压压发光二极管发光二极管正正 偏偏发发 光光光敏二极管光敏二极管反反 偏偏光电转换光电转换三、两种半导体放大器件三、两种半导体放大器件双极型半导体三极管双极型半导体三极管(晶体三极管晶体三极管 BJT)单极型半导体三极管单极型半导体三极管(场效应管场效应管 FET)两种载流子导电两种载流子导电多数载流子导电多数载流子导电晶体三极管晶体三极管1.形式与结构形式与结构NPNPNP三区、三极、两结三区、三极、两结2.特点特点基极电流控制集电极电流并实现基极电流控制集电极电流并实现放大放大放放大大条条件件内因：发射区载流子浓度高、内因：发射区载流子浓度高、基区薄、集电区面积大基区薄、集电区面积大外因：外因：发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏3.电流关系电流关系IE=IC+IBIC=IB+ICEO IE=(1+)IB+ICEOIE=IC+IBIC=IB IE=(1+)IB 4.特性特性iC/mAuCE /V100 A80 A60 A40 A20 AIB=0O 3 6 9 124321O0.4 0.8iB/AuBE/V60402080死区电压死区电压(Uth)：0.5 V(硅管硅管)0.1 V(锗管锗管)工作电压工作电压(UBE(on)：0.6 0.8 V 取取 0.7 V(硅管硅管)0.2 0.4 V 取取 0.3 V(锗管锗管)饱饱和和区区截止区截止区iC/mAuCE /V100 A80 A60 A40 A20 AIB=0O 3 6 9 124321放大区放大区饱饱和和区区截止区截止区放大区特点：放大区特点：1)iB 决定决定 iC2)曲线水平表示恒流曲线水平表示恒流3)曲线间隔表示受控曲线间隔表示受控5.参数参数特性参数特性参数电流放大倍数电流放大倍数 =/(1 )=/(1+)极间反向电流极间反向电流ICBOICEO极限参数极限参数ICMPCMU(BR)CEOuCEOICEOiCICMU(BR)CEOPCM安安 全全 工工 作作 区区=(1+)ICBO场效应管场效应管1.分类分类按导电沟道分按导电沟道分 N 沟道沟道P 沟道沟道按结构分按结构分 绝缘栅型绝缘栅型(MOS)结型结型按特性分按特性分 增强型增强型耗尽型耗尽型uGS=0 时，时，iD=0uGS=0 时，时，iD 0增强型增强型耗尽型耗尽型(耗尽型耗尽型)2.特点特点栅源电压改变沟道宽度从而控制漏极电流栅源电压改变沟道宽度从而控制漏极电流输入电阻高，工艺简单，易集成输入电阻高，工艺简单，易集成由于由于 FET 无栅极电流，故采用无栅极电流，故采用转移特性转移特性和和输出特性输出特性描述描述3.特性特性BJT与与 FET 的比较参见的比较参见 表表1.12 第第 51页页不同类型不同类型 FET 转移特性比较转移特性比较结型结型N 沟道沟道uGS/ViD/mAO增强型增强型耗尽型耗尽型MOS 管管(耗尽型耗尽型)IDSS开启电压开启电压VT夹断电压夹断电压VPIDO 是是 uGS=2UT 时的时的 iD 值值四、晶体管电路的基本问题和分析方法四、晶体管电路的基本问题和分析方法三种工作状态三种工作状态状态状态电流关系电流关系 条条 件件放大放大I C=IB发射结正偏发射结正偏集电结反偏集电结反偏饱和饱和 I C IB两个结正偏两个结正偏ICS=IBS 集电结零偏集电结零偏临界临界截止截止IB U(th)则则导通导通以以 NPN为为 例：例：UBE U(th)则则截止截止