工学第1章半导体器件.pptx

第一章 半导体器件1.1 1.1 半导体物理基础知识半导体物理基础知识一、半导体的结构特点一、半导体的结构特点二、半导体的分类二、半导体的分类三、三、PNPN结结本征半导体本征半导体杂质半导体杂质半导体PNPN结的形成结的形成PNPN结的单向导电性结的单向导电性第一章 半导体器件1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管一、半导体二极管的结构特点一、半导体二极管的结构特点二、半导体二极管的伏安特性二、半导体二极管的伏安特性正向特性正向特性反向特性反向特性三、二极管的电路模型三、二极管的电路模型四、含二极管电路的分析四、含二极管电路的分析五、二极管的主要参数五、二极管的主要参数六、稳压二极管六、稳压二极管第一章 半导体器件1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管一、半导体三极管的结构特点一、半导体三极管的结构特点三、半导体三极管的伏安特性三、半导体三极管的伏安特性输入伏安特性输入伏安特性输出伏安特性输出伏安特性二、三极管的电流放大原理二、三极管的电流放大原理四、三极管的主要参数四、三极管的主要参数NPNNPN型型PNPPNP型型第一章 半导体器件1.4 1.4 场效应管场效应管一、一、场效应场效应管的管的结构结构特点与特点与分类分类二、二、场效应场效应管的管的工作原理工作原理三、三、场效应场效应管的管的伏安特性伏安特性与与参数参数end半导体的结构（1）u半导体：半导体：导电性能介于导体与绝缘体之间的材料导电性能介于导体与绝缘体之间的材料 称为半导体材料。称为半导体材料。典型的半导体有典型的半导体有硅硅SiSi和和锗锗GeGe以及以及砷化镓砷化镓GaAsGaAs等。等。自然界的物体根据其导电能力自然界的物体根据其导电能力(电阻率电阻率)的不的不同，可划分为导体、绝缘体和半导体。同，可划分为导体、绝缘体和半导体。u半导体材料半导体材料 Semiconductor MaterialsSemiconductor Materials 半导体的导电机理不同于其它物质，所半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。比如：以它具有不同于其它物质的特点。比如：当受外界热和光的作用时，它的导当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。电能力明显变化。往纯净的半导体中掺入某些杂质，往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。会使它的导电能力明显改变。现代电子学中，用的最多的半导体是硅和现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。GeSi半导体的结构半导体的结构（2）u 半导体的共价键结构半导体的共价键结构硅晶体的空间排列硅晶体的空间排列硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构 半导体在常温下几乎不导电半导体在常温下几乎不导电end本征半导体本征半导体本征半导体(Intrinsic Semiconductors)(Intrinsic Semiconductors)化化学学成成分分纯纯净净的的半半导导体体。它它在在物物理理结结构构上上呈呈单单晶晶体形态。体形态。电子空穴对电子空穴对由热激发而产生的自由电子和空穴对。由热激发而产生的自由电子和空穴对。本征激发：本征激发：当外界给半导体施加能量时，一些共价键当外界给半导体施加能量时，一些共价键中的电子会脱离共价键的束缚成为中的电子会脱离共价键的束缚成为自由电子自由电子，而在原，而在原来的位置上产生一个来的位置上产生一个空穴空穴(hole)。这种现象称为。这种现象称为本征本征激发激发。自由电子空穴电子空穴对电子空穴对电子空穴对可参与导电可参与导电+4+4+4+4本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理自由电子自由电子空穴空穴束缚电子束缚电子本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理+4+4+4+4在非电场力的作用下，在非电场力的作用下，空穴吸引临近的电子空穴吸引临近的电子来填补，这样的结果来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此正电荷的移动，因此可以认为空穴是载流可以认为空穴是载流子。子。本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理本征半导体中存在数量相等的两种载流本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即子，即自由电子自由电子和和空穴空穴。温度越高，载流子的浓度越高。因此本征温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素，这是半导体的性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。一大特点。本征半导体的导电能力取决于载流子的本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。浓度。end杂质半导体（1）u 杂质半导体杂质半导体(Extrinsic Semiconductors)(Extrinsic Semiconductors)在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是主要是三价三价或或五价五价元素。掺入杂质的本征半导体元素。掺入杂质的本征半导体称为称为杂质半导体杂质半导体。N N型半导体型半导体掺入掺入五价五价杂质元素（如磷）的半导体。杂质元素（如磷）的半导体。P P型半导体型半导体掺入掺入三价三价杂质元素（如硼）的半导体。杂质元素（如硼）的半导体。杂质半导体（2）u N N型半导体型半导体 因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价电子形成共价键，而多余的一个半导体原子中的价电子形成共价键，而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子。价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子。在在N N型半导体中型半导体中自由电子自由电子是是多数载流子多数载流子(多子多子），），它主要由杂质原子提供；它主要由杂质原子提供；空穴空穴是是少数载流子少数载流子（少子少子）,由热激发形成。由热激发形成。提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子正离子，因此五价杂质原子也称为，因此五价杂质原子也称为施主原子施主原子。电子空穴对电子杂质半导体（3）uP P型半导体型半导体 因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一个价电子而在共价键中留下一个空穴。少一个价电子而在共价键中留下一个空穴。在在P P型半导体中型半导体中空穴空穴是是多数载流子，多数载流子，它主要由掺杂它主要由掺杂形成；形成；自由自由电子电子是是少数载流子，少数载流子，由热激发形成。由热激发形成。空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质三价杂质 因而也称为因而也称为受主原子受主原子。空穴电子空穴对总总 结结1 1、N N型半导体中电子是多子，其中大部分是掺杂提供型半导体中电子是多子，其中大部分是掺杂提供的电子，本征半导体中受激产生的电子只占少数。的电子，本征半导体中受激产生的电子只占少数。N N型半导体中空穴是少子，少子的迁移也能形成电型半导体中空穴是少子，少子的迁移也能形成电流，由于数量的关系，起导电作用的主要是多子流，由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近似认为多子与杂质浓度相等。近似认为多子与杂质浓度相等。2 2、P P型半导体中空穴是多子，电子是少子型半导体中空穴是多子，电子是少子。杂质半导体的示意表示法杂质半导体的示意表示法P P型半导体型半导体+N N型半导体型半导体endPN结的性质 PNPN结的形成结的形成 在在N N型半导体和型半导体和P P型半型半导体的结合面上形成如下导体的结合面上形成如下物理过程物理过程:因浓度差因浓度差空间电荷区空间电荷区形成形成内电场内电场 内电场促使内电场促使少子漂移少子漂移 内电场阻止内电场阻止多子扩散多子扩散 多子的多子的扩散扩散和少子的和少子的漂移漂移达到达到动态平衡动态平衡，PNPN结形成。结形成。多子的多子的扩散扩散运动运动由由杂质离子形成杂质离子形成 空间电荷区空间电荷区 P区N区空间电荷区内电场endPN结的性质PNPN结的单向导电性（结的单向导电性（1 1）当外加电压使当外加电压使PNPN结中结中P P区的电位高于区的电位高于N N区的电位，称为加区的电位，称为加正正向电压向电压，简称，简称正偏正偏(Forward Bias)(Forward Bias)uPNPN结加结加正向正向电压时电压时（Forward-Based PN Junction)Forward-Based PN Junction)特点特点：低电阻：低电阻 大的正向扩散电流大的正向扩散电流 PN结的伏安特性结的伏安特性PN结加正向电压时的导电情况结加正向电压时的导电情况外电场PN结的性质-PNPN结的单向导电性（结的单向导电性（2 2）PN结的伏安特性结的伏安特性 当外加电压使当外加电压使PNPN结中结中P P区的电位低于区的电位低于N N区的电位，称为区的电位，称为加加反向电压反向电压，简称，简称反偏反偏(Reverse Bais)(Reverse Bais)。u PNPN结加结加反向反向电压时电压时(Reverse-Based PN Junction)(Reverse-Based PN Junction)特点特点：高电阻高电阻 很小的反向漂移电流很小的反向漂移电流PN结加反向电压时的导电情况结加反向电压时的导电情况外电场PN结的性质PNPN结的单向导电性（结的单向导电性（3 3）PNPN结加正向电压时，呈现低电阻，结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；具有较大的正向扩散电流；PNPN结加反向电压时，呈现高电阻，结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。具有很小的反向漂移电流。由此可以得出结论：由此可以得出结论：PNPN结具有单结具有单向导电性。向导电性。end半导体二极管(Diode)结构（1）在在PNPN结上加上引线和封装，就成为一个二极结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分管。二极管按结构分有点接触型有点接触型、面接触型面接触型和和平平面型面型三大类。三大类。(1)点接触型二极管点接触型二极管 PN结面积小，结电结面积小，结电容小，用于检波和变频等容小，用于检波和变频等高频电路。高频电路。(a)(a)点接触型点接触型 二极管的结构示意图二极管的结构示意图半导体二极管结构（2）(3)平面型二极管平面型二极管 往往用于集成电路制造往往用于集成电路制造艺中。艺中。PN 结面积可大可小，结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。用于高频整流和开关电路中。(2)面接触型二极管面接触型二极管 PN结面积大，用结面积大，用于工频大电流整流电路。于工频大电流整流电路。(4)二极管的代表符号二极管的代表符号半导体二极管结构（3）半导体二极管结构（4）半导体二极管结构（5）end二极管的伏安特性（1）其中：其中：PN结的伏安特性结的伏安特性I IS S 反向饱和电流反向饱和电流V VT T 温度的电压当量温度的电压当量且在常温下（且在常温下（T T=300K=300K）二极管的二极管的伏安特性伏安特性曲线可用下式表示曲线可用下式表示Current-Voltage RelationshipCurrent-Voltage Relationship二极管的伏安特性（2）当当PNPN结的反向电压增加到结的反向电压增加到一定数值时，反向电流突然一定数值时，反向电流突然快速增加，此现象称为快速增加，此现象称为PNPN结结的的反向击穿反向击穿(电击穿电击穿)。热击穿热击穿不可逆不可逆 雪崩击穿雪崩击穿 齐纳击穿齐纳击穿 电击穿电击穿可逆可逆二极管的伏安特性（3）硅二极管硅二极管2CP102CP10的的V V-I I 特性特性锗二极管锗二极管2AP152AP15的的V V-I I 特性特性正向特性正向特性反向特性反向特性反向击穿特性反向击穿特性实际二极管器件实际二极管器件的几个典型值：的几个典型值：起始电压起始电压：硅管：硅管0.5V0.5V左右、锗管左右、锗管0.1V0.1V左右左右导通压降导通压降：硅管：硅管0.7V0.7V左右、锗管左右、锗管0.3V0.3V左右左右反向饱和电流反向饱和电流：硅管几十：硅管几十uAuA、锗管几百、锗管几百uAuAend二极管的模型 1.理想模型理想模型3.折线模型折线模型 2.恒压降模型恒压降模型特点：起始电压特点：起始电压=0 正向导通压降正向导通压降=0 0 反向饱和电流反向饱和电流=0 0特点：正向导通压降特点：正向导通压降 =起始电压起始电压 =0.7V0.7V或或0.3V0.3V 反向饱和电流反向饱和电流=0 0特点：正向导通压降特点：正向导通压降 =起始电压起始电压 =0.5V0.5V或或0.1V0.1V 反向饱和电流反向饱和电流=0 0 4.微变等效模型微变等效模型iDvDIDVDQ iD vDDDDivr =rD是对是对Q Q附近的微小变化量的电阻附近的微小变化量的电阻。rD二极管的模型end二极管电路分析举例（1）含二极管电路的分析方法确定确定二极二极管的管的工作工作状态状态 根据工根据工作状态用作状态用不同的模不同的模型型代替二代替二极管极管在等效后在等效后的的线性线性电电路中作相路中作相应的分析应的分析若二极管工作在若二极管工作在截止截止状态则可等效为状态则可等效为断开断开的开关的开关若二极管工作在若二极管工作在导通导通状态则可等效为状态则可等效为导通导通的开关的开关U UONONID或电压为或电压为U UONON的的电压源电压源二极管电路分析举例（2）如何判断二极管的工作状态如何判断二极管的工作状态？步骤步骤1 1、假设假设二极管截止，即将二极管断开。二极管截止，即将二极管断开。2 2、计算二极管两端的电压、计算二极管两端的电压 U UD D=V=V阳阳-V-V阴阴3 3、判断：若、判断：若 U UD D00，则二极管工作于，则二极管工作于导通导通状态状态 若若 U UD D00=50 U UD2D2=0-=0-（-5-5）=50=50则则D D1 1、D D2 2处于导通状态，处于导通状态，电路可等效为电路可等效为所以，所以，U U0 0=0=0D1D2U0R5V二极管电路分析举例（4）（2 2）当）当U UA A=U=UB B=3V=3V时时设D D1 1、D D2 2截止，则等效电路为截止，则等效电路为由电路，有由电路，有 U UD1D1=3-=3-（-5-5）=80=80 U UD2D2=3-=3-（-5-5）=80=80则则D D1 1、D D2 2处于导通状态，处于导通状态，电路可等效为电路可等效为所以，所以，U U0 0=3V=3VUD1UD2D1D2U0R5V3V3VD1D2U0R5V3V3V（3 3）当）当U UA A=3V=3V，U UB B=0=0时时设D D1 1、D D2 2截止，则等效电路为截止，则等效电路为由电路，有由电路，有 U UD1D1=3-=3-（-5-5）=80=80 U UD2D2=0-=0-（-5-5）=50=50则则D D1 1、D D2 2处于导通状态，处于导通状态，电路可等效为电路可等效为所以，所以，U U0 0=3V=3VUD1UD2D1D2U0R5V3VD1D2U0R5V3V出现矛盾！即出现矛盾！即D D1 1、D D2 2不可能不可能同时导通！同时导通！合理的情况是：合理的情况是：D D1 1导通，导通，D D2 2截止截止。D1D2U0R5V3V二极管电路分析举例（5）二极管电路分析举例（6）（4 4）当）当U UA A=0=0，U UB B=3V=3V时时所以，所以，U U0 0=3V=3V同理可得：同理可得：D D1 1截止，截止，D D2 2导通导通。D1D2U0R5V3Vend例例2 2：二极管：起始电压：二极管：起始电压=0.5V=0.5V，正向压降，正向压降0.7V(0.7V(硅二极管硅二极管)理想二极管理想二极管：起始电压：起始电压=0=0，正向压降，正向压降=0 =0 RLuiuouiuott二极管半波整流二极管半波整流二极管电路分析举例（7）指二极管未击穿时的反向电流。反向电流大，指二极管未击穿时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。二极管使用时允许加的最高反向电二极管使用时允许加的最高反向电压值。击穿时反向电流剧增，二极压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向工而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压作电压URM一般是一般是UBR的的1/21/3。二极管的主要参数(1)(1)最大整流电流最大整流电流IF(2)(2)最高反向工作电压最高反向工作电压URM(3)(3)反向饱和电流反向饱和电流IR(4)(4)最高工作频率最高工作频率fMIFURMIRend二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。稳压二极管（Zener Diode)-伏安特性(a)符号符号(b)伏安特性伏安特性 利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压二极管压二极管稳压时工作在反向电击穿状态稳压时工作在反向电击穿状态。正向正向导通导通正向正向截止截止反向反向截止截止反向反向击穿击穿稳压二极管-稳压二极管主要参数稳压二极管主要参数(1)稳定电压稳定电压UZ(2)动态电阻动态电阻rZ 在规定的稳压管反向在规定的稳压管反向工作电流工作电流IZ下，所对应的下，所对应的反向工作电压。反向工作电压。rZ=UZ/IZ(4)最大耗散功率最大耗散功率 PZM(3)稳定电流稳定电流IZ,最大稳定电流最大稳定电流 IZmax和最小稳定电流和最小稳定电流 IZmin稳压二极管-稳压电路分析稳压电路分析正常稳压时正常稳压时 VO=UZ#稳压条件是什么？稳压条件是什么？稳压条件是什么？稳压条件是什么？IZmin IZ IZmax#不加不加不加不加R R可以吗？可以吗？可以吗？可以吗？#上述电路上述电路上述电路上述电路V VI I为正弦波，且幅值为正弦波，且幅值为正弦波，且幅值为正弦波，且幅值大于大于大于大于U UZ Z ,V VOO的波形是怎样的？的波形是怎样的？的波形是怎样的？的波形是怎样的？例例：稳压二极管的应用：稳压二极管的应用RLuiuORDZiiziLUZ稳压二极管技术数据为：稳压值稳压二极管技术数据为：稳压值UZ=10V，Izmax=12mA，Izmin=2mA，负载电阻负载电阻RL=2k，输入电压输入电压ui=12V，限流电阻，限流电阻R=200 ,判断电路能否稳压？若判断电路能否稳压？若负载电阻负载电阻变化范围为变化范围为1.5 k 4 k ，是否还能稳压？，是否还能稳压？RLuiuORDZiiziLUZUZW=10V ui=12VR=200 Izmax=12mAIzmin=2mARL=2k (1.5 k 4 k)iL=uo/RL=UZ/RL=10/2=5（mA）i=（ui-UZ）/R=（12-10）/0.2=10（mA）iZ=i-iL=10-5=5（mA）RL=1.5 k ,iL=10/1.5=6.7（mA）,iZ=10-6.7=3.3（mA）RL=4 k ,iL=10/4=2.5（mA）,iZ=10-2.5=7.5（mA）负载变化负载变化,但但i iZ Z仍在仍在12mA12mA和和2mA2mA之间之间,所以稳压管仍所以稳压管仍能起稳压作用能起稳压作用end 半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类型型:NPN型和型和PNP型。型。两种类型的三极管两种类型的三极管发射结发射结(Je)集电结集电结(Jc)基极基极，用B或b表示（Base）发射极发射极，用E或e表示（Emitter）；集电极集电极，用C或c表示（Collector）。发射区发射区集电区集电区基区基区三极管符号三极管符号半导体三极管(Transistor)的结构 结构特点：结构特点：发射区的掺杂浓度最高；发射区的掺杂浓度最高；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。掺杂浓度最低。管芯结构剖面图管芯结构剖面图.内部载流子的传输过程内部载流子的传输过程 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。过载流子传输体现出来的。外部条件：外部条件：发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。发射区：发射载流子发射区：发射载流子集电区：收集载流子集电区：收集载流子基区：传送和控制载流子基区：传送和控制载流子 三极管的电流分配与放大（1）TRCUCCRbUBB三极管的电流分配与放大（2）三极管电流放大实验电路三极管电流放大实验电路三极管的电流分配与放大（3）RbUBBNPNINBIPEINERcUCCINCICBOIEICIB三极管的电流放大原理三极管的电流放大原理E结加正偏电压C结加反偏电压由图可得各电流之间的关系：由图可得各电流之间的关系：IE=IC+IB又因为又因为：IC=INC+ICBOIE=INE+IPE =INB+INC+IPEIB=INB+IPE-ICBO定义共发射极定义共发射极直流电流放大系数直流电流放大系数所以有：所以有：称称 -穿透电流穿透电流，它在实际器件中往往它在实际器件中往往很小很小，则：，则：表明了电流放表明了电流放大性能大性能以上看出，三极管内有以上看出，三极管内有两种载流子两种载流子(自由电子和自由电子和空穴空穴)参与导电，故称为参与导电，故称为双极型三极管。或双极型三极管。或BJT(Bipolar Junction Transistor)。三极管的电流分配与放大（4）TRCUCCRbUBBiB=IB+IBiC=IC+ICu动态电流放大动态电流放大+-UiUiIBIC动态动态电压电压定义：共发射极定义：共发射极交流电流放大系数交流电流放大系数结论结论：1 1、三极管在、三极管在E结正偏结正偏、C结反偏结反偏时具有电流放大作用。时具有电流放大作用。2 2、三极管是一个、三极管是一个电流控制电流控制元件，元件，I IC C由由I IB B控制。控制。end三极管的电压放大作用三极管的电压放大作用E 三极管的电流放大作用又可转化为电压三极管的电流放大作用又可转化为电压放大作用。放大作用。E 从共射电路的电压关系看，从共射电路的电压关系看，bebe间正向偏间正向偏置，置，U UBEBE只要有少量变化，就会发生较大的只要有少量变化，就会发生较大的I IB B的变化（的变化（PNPN结的正向特性），通过电流放结的正向特性），通过电流放大作用，又能引起更大的大作用，又能引起更大的I IC C的变化，这个变的变化，这个变化的电流通过集电极电阻化的电流通过集电极电阻R RC C以后，在以后，在R RC C两端两端所产生的电压变化量所产生的电压变化量 ，可能比，可能比UUBEBE大很多大很多倍。倍。半导体三极管的伏安特性（1）TRCUCCRbUBBIBICUBEUCE三极管的伏安特性可分为：三极管的伏安特性可分为：输入伏安特性：输入伏安特性：输出伏安特性：输出伏安特性：由测量结果，可得由测量结果，可得(一一)输入伏安特性曲线输入伏安特性曲线：IB(uA)UBE(V)0402060800.2 0.40.6 0.8UCE=0UCE=0.5VUCE1V结论结论：三极管输入特性：三极管输入特性与二极管相似与二极管相似E 输入特性是指三极管输入回路中，加在基极输入特性是指三极管输入回路中，加在基极和发射极的电压和发射极的电压U UBEBE与由它所产生的基极电流与由它所产生的基极电流I IB B之间的关系。之间的关系。E（1 1）U UCE CE=0=0时相当于集电极与发射极短路，时相当于集电极与发射极短路，此时，此时，I IB B和和U UBEBE的关系就是发射结和集电结两个的关系就是发射结和集电结两个正向二极管并联的伏安特性。正向二极管并联的伏安特性。E 因为此时因为此时J JE E和和J JC C均正偏，均正偏，I IB B是发射区和集电是发射区和集电区分别向基区扩散的电子电流之和。区分别向基区扩散的电子电流之和。输入特性曲线输入特性曲线半导体三极管的伏安特性（2）由测量结果，可得输出伏安特性曲线：由测量结果，可得输出伏安特性曲线：end0UCE(V)IC(mA)11223344556IB=020uA40uA60uA80uA截止区饱和区放大区放大区截止区：截止区：IB0的的区域区域特点特点：IB=0，IC=0等效等效：BEC条件条件：E结反偏结反偏饱和区：饱和区：UCE1V的的区域区域特点特点：UCE=UCES0V，ICIB等效等效：BEC条件条件：E结正偏、结正偏、C结正偏结正偏放大区：放大区：特点特点：IC=IB等效等效：BECIB条件条件：E结正偏、结正偏、C结反偏结反偏结论结论：三极管在不同的控三极管在不同的控制条件下可工作于三种工制条件下可工作于三种工作状态，即：作状态，即：放大放大、截止截止、饱和饱和状态状态。输出特性三个区域的特点输出特性三个区域的特点:(1)放大区：放大区：发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。即：即：IC=IB,且且 IC=IB;(2)饱和区：饱和区：发射结正偏，集电结正偏。发射结正偏，集电结正偏。即：即：UCE UBE，IBIC，UCE 0.3V(3)截止区：截止区：UBE 起始电压，起始电压，IB=0，IC=ICBO 0 当当USB=-2V时：时：ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEIB=0，IC=0IC最大饱和电流：最大饱和电流：Q位于截止区位于截止区 例：例：=50，USC=12V，RB=70k，RC=6k 当当USB=-2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点时，晶体管的静态工作点Q位于哪个区？位于哪个区？例题例题例：例：=50，USC=12V，RB=70k，RC=6k 当当USB=-2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点时，晶体管的静态工作点Q位于哪个区？位于哪个区？IC ICmax(=2mA)，Q位于放大区位于放大区。ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEUSB=2V时：时：例题例题USB=5V时时:ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEQ 位于饱和区，此时位于饱和区，此时IC 和和IB 已不是已不是 倍的关系。倍的关系。例：例：=50，USC=12V，RB=70k，RC=6k 当当USB=-2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点时，晶体管的静态工作点Q位于哪个区？位于哪个区？例题例题半导体三极管的主要参数共射电流放大系数共射电流放大系数共射直流电流放大系数共射直流电流放大系数共射交流电流放大系数共射交流电流放大系数一般在一般在几十几十几百几百之间之间极间反向电流极间反向电流集电极集电极-基极反向饱和电流基极反向饱和电流ICBO集电极集电极-发射极穿透电流发射极穿透电流ICEO受受温度温度影响，硅管影响，硅管ICBOUGS(th)UGD=UGS(th)UGDUGS(th)end场效应管的伏安特性（1）场效应管的特性场效应管的特性转移特性：转移特性：漏极特性漏极特性:漏极特性可分为漏极特性可分为可变电阻区可变电阻区、恒流区恒流区和和夹断区夹断区三个部分。三个部分。预夹断轨迹预夹断轨迹可变可变电阻电阻区区ID(mA)0213424685UDS(V)2V3V4V5VUGS=6V夹断夹断区区恒流区恒流区夹断区：夹断区：特点：特点：ID=0等效：等效：GSD条件：条件：UGSUGS(th)、UDSUGS-UGS(th)恒流区：恒流区：特点：特点：ID=GmUGS等效：等效：GSDGmUGSGSD条件：条件：UGSUGS(th)、UDSUGS-UGS(th)u以以N N沟道增强型沟道增强型MOSMOS管为例管为例直流直流跨导跨导场效应管的伏安特性（2）UDS=6VID(mA)UGS(V)0213424685ID0 转移特性曲线是转移特性曲线是UDS使管子工作于恒流区使管子工作于恒流区时时ID与与UGS的的关系曲线，可近似为：关系曲线，可近似为：其中，其中，ID0是是UGS=2UGS(th)时的时的ID值。值。ID(mA)UDS(V)02134246852V3V4V5V6V场效应管的伏安特性（3）end场效应管的主要参数（4）endu开启电压开启电压U UGS(th)GS(th)：增强型增强型MOSMOS管形成电流管形成电流I ID D所需的最小电压。所需的最小电压。u夹断电压夹断电压U UGS(off)GS(off)：使耗尽型使耗尽型MOSMOS管电流管电流I ID D为零所需的电压。为零所需的电压。u直流输入电阻直流输入电阻R RGSGS：R RGSGS=U=UGSGS/I/IGSGS，一般大于，一般大于10109 9。u低频跨导低频跨导g gm m：表明电压：表明电压U UGSGS对电流对电流I ID D的控制，的控制，定义定义u最大漏极电流最大漏极电流I ID D：指管子工作时允许的最大漏极电流。：指管子工作时允许的最大漏极电流。u漏源击穿电压漏源击穿电压U U(BR)DS(BR)DS：指管子工作时允许的最大漏源指管子工作时允许的最大漏源电压电压U UDSDS。u栅源击穿电压栅源击穿电压U U(BR)GS(BR)GS：指管子工作时允许的最大栅源指管子工作时允许的最大栅源电压电压U UGSGS。u最大耗散功率最大耗散功率P PDMDM：指管子工作时允许的最大消耗功率。：指管子工作时允许的最大消耗功率。