1、第一章第一章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 1.1 1.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí) 1.2 1.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 1.3 1.3 晶體三極管晶體三極管 1.4 1.4 場(chǎng)效應(yīng)晶體管場(chǎng)效應(yīng)晶體管導(dǎo)體：導(dǎo)體：自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體導(dǎo)體，金屬一般都是導(dǎo)體。金屬一般都是導(dǎo)體。絕緣體：絕緣體：有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半導(dǎo)體：半導(dǎo)體：另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱為絕緣體之間，稱為半導(dǎo)體半導(dǎo)體，如鍺、硅、，如鍺、硅、

2、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。1.1 半導(dǎo)體的基本知識(shí)半導(dǎo)體的基本知識(shí)1.1.1 1.1.1 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體一、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)GeSi 現(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，它現(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，它們的們的最外層電子（價(jià)電子）最外層電子（價(jià)電子）都是四個(gè)。都是四個(gè)。通過一定的工藝過程，可以將半導(dǎo)體制成通過一定的工藝過程，可以將半導(dǎo)體制成晶體晶體。二二、本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)：本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)： 完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。在硅和鍺晶體中，每個(gè)原子都處在正四面在硅和鍺

3、晶體中，每個(gè)原子都處在正四面體的中心，而四個(gè)其它原子位于四面體的頂點(diǎn)，體的中心，而四個(gè)其它原子位于四面體的頂點(diǎn)，每個(gè)原子與其相臨的原子之間形成每個(gè)原子與其相臨的原子之間形成共價(jià)鍵共價(jià)鍵，共，共用一對(duì)價(jià)電子。用一對(duì)價(jià)電子。硅和鍺的硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)：晶體結(jié)構(gòu)：硅和鍺的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)硅和鍺的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵共共價(jià)鍵共用電子對(duì)用電子對(duì)+4+4+4+4+4 4表示除表示除去價(jià)電子去價(jià)電子后的原子后的原子 共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子被緊緊束縛在共價(jià)鍵中，稱共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子被緊緊束縛在共價(jià)鍵中，稱為為束縛電子束縛電子，常溫下束縛電子，常溫下束縛電子很難很難脫離共價(jià)鍵成為脫離共價(jià)鍵成為自由電子自由電子，因此本征半導(dǎo)體中

4、的自由電子很少，所，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱弱。形成共價(jià)鍵后，每個(gè)原子的最外層電子是形成共價(jià)鍵后，每個(gè)原子的最外層電子是八個(gè)八個(gè)，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。共價(jià)鍵共價(jià)鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成子規(guī)則排列，形成晶體晶體。+4+4+4+4小結(jié)：小結(jié)：半導(dǎo)體半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理不同于其它物質(zhì)，的導(dǎo)電機(jī)理不同于其它物質(zhì)，所以它具有不同于其它物質(zhì)的特點(diǎn)。所以它具有不同于其它物質(zhì)的特點(diǎn)。 當(dāng)受外界當(dāng)受外界熱和光熱和光的作用時(shí)，它的導(dǎo)的作用時(shí)，它的導(dǎo)電能力明顯變化。電能力明顯變化。 往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些往純凈的半

5、導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)雜質(zhì)，會(huì)使它的會(huì)使它的導(dǎo)電能力導(dǎo)電能力明顯改變。明顯改變。三、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子三、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子在絕對(duì)在絕對(duì)0 0度（度（T T=0K=0K）和沒有外界激發(fā)時(shí)）和沒有外界激發(fā)時(shí), ,價(jià)價(jià)電子完全被共價(jià)鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒有可電子完全被共價(jià)鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒有可以運(yùn)動(dòng)的帶電粒子（即以運(yùn)動(dòng)的帶電粒子（即載流子載流子），它的導(dǎo)電能力），它的導(dǎo)電能力為為0 0，相當(dāng)于絕緣體。，相當(dāng)于絕緣體。在常溫下，由于熱激發(fā)，使一些價(jià)電子獲在常溫下，由于熱激發(fā)，使一些價(jià)電子獲得足夠的能量而脫離共價(jià)鍵的束縛，成為得足夠的能量而脫離共價(jià)鍵的束縛，成為自由電自由電子子，同時(shí)共

6、價(jià)鍵上留下一個(gè)空位，稱為，同時(shí)共價(jià)鍵上留下一個(gè)空位，稱為空穴空穴。1.1.載流子、自由電子和空穴載流子、自由電子和空穴+4+4+4+4自由電子自由電子空穴空穴束縛電子束縛電子2.2.本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理+4+4+4+4+4+4+4+4在其它力的作用下，在其它力的作用下，空穴吸引附近的電子空穴吸引附近的電子來填補(bǔ)，這樣的結(jié)果來填補(bǔ)，這樣的結(jié)果相當(dāng)于空穴的相當(dāng)于空穴的遷移遷移，而空穴的遷移相當(dāng)于而空穴的遷移相當(dāng)于正電荷的移動(dòng)，因此正電荷的移動(dòng)，因此可以認(rèn)為空穴也是可以認(rèn)為空穴也是載載流子。流子。本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即自由

7、電子自由電子和和空穴空穴。 溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，溫度溫度是影響半導(dǎo)體是影響半導(dǎo)體性能的一個(gè)重要的性能的一個(gè)重要的外部因素外部因素，這是半導(dǎo)體的，這是半導(dǎo)體的一大特點(diǎn)。一大特點(diǎn)。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。載流子的濃度。本征半導(dǎo)體中本征半導(dǎo)體中電流由兩部分電流由兩部分組成：組成： 1. 1. 自由電子移動(dòng)產(chǎn)生的電流。自由電子移動(dòng)產(chǎn)生的電流。 2. 2. 空穴移動(dòng)產(chǎn)生的電流。空穴移動(dòng)產(chǎn)生的電流。1.1.2 1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的

8、雜質(zhì)，就會(huì)在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因是使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。P P 型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱為（空穴半導(dǎo)體）。稱為（空穴半導(dǎo)體）。N N 型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱為（電子半導(dǎo)體）。也稱為（電子半導(dǎo)體）。一、一、N N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量的在硅或鍺晶體中摻入少量的五價(jià)元素五價(jià)元素磷磷（或銻），（或銻），磷原子磷

9、原子的最外層有的最外層有五個(gè)五個(gè)價(jià)電子，價(jià)電子，其中其中四個(gè)四個(gè)與相鄰的半導(dǎo)體原子形成與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵共價(jià)鍵，必定多出一個(gè)電子，很容易被激發(fā)而成為自必定多出一個(gè)電子，很容易被激發(fā)而成為自由電子，這樣由電子，這樣磷原子磷原子就成了不能移動(dòng)的帶正就成了不能移動(dòng)的帶正電的離子。電的離子。每個(gè)磷原子給出一個(gè)電子每個(gè)磷原子給出一個(gè)電子，稱為，稱為施主原子施主原子。+4+4+4+4+5+5+4+4多余多余電子電子磷原子磷原子N N 型半導(dǎo)體中型半導(dǎo)體中的載流子是什的載流子是什么？么？1.1.由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。2.2.本征半導(dǎo)體中

10、成對(duì)產(chǎn)生的電子和空穴。本征半導(dǎo)體中成對(duì)產(chǎn)生的電子和空穴。 摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電子稱為自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電子稱為多數(shù)載多數(shù)載流子流子（多子）（多子），空穴稱為，空穴稱為少數(shù)載流子少數(shù)載流子（少子）（少子）。二、二、P P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量的三價(jià)元素，如硼在硅或鍺晶體中摻入少量的三價(jià)元素，如硼原子的最外層有三個(gè)價(jià)電子，與相鄰的原子的最外層有三個(gè)價(jià)電子，與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵時(shí)，半導(dǎo)體原子形成共價(jià)鍵時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)空穴。產(chǎn)生一個(gè)空穴。這個(gè)空穴這個(gè)空穴可能吸引束縛

11、電子來填補(bǔ)，可能吸引束縛電子來填補(bǔ)，使得使得硼原子硼原子成為不能移動(dòng)成為不能移動(dòng)的的帶負(fù)電的離子。帶負(fù)電的離子。由于硼由于硼原子接受電子，所以稱為原子接受電子，所以稱為受主原子受主原子。+4+4+4+4+3+3+4+4空穴空穴硼原子硼原子P P 型半導(dǎo)體中空穴是多子，電子是少子型半導(dǎo)體中空穴是多子，電子是少子。三、雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法三、雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法P P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+N N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 雜質(zhì)型半導(dǎo)體雜質(zhì)型半導(dǎo)體多子和少子的移動(dòng)都能形成多子和少子的移動(dòng)都能形成電流。電流。但由于數(shù)量的關(guān)系，但由于數(shù)量的關(guān)系，起導(dǎo)電作用的主起導(dǎo)電作用的主要是多子。要是多子。近似認(rèn)為多子與雜

12、質(zhì)濃度相等。近似認(rèn)為多子與雜質(zhì)濃度相等。一、一、 PNPN 結(jié)的形成結(jié)的形成在在同一片半導(dǎo)體基片同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造上，分別制造P P 型半導(dǎo)型半導(dǎo)體和體和N N 型半導(dǎo)體，經(jīng)過載流子的擴(kuò)散，在它們的型半導(dǎo)體，經(jīng)過載流子的擴(kuò)散，在它們的交界面處就形成了交界面處就形成了PN PN 結(jié)。結(jié)。1.1.3 PN PN 結(jié)結(jié)P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)E E漂移運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散的結(jié)果是使空擴(kuò)散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬間電荷區(qū)逐漸加寬內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，就使漂移

13、內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，就使漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。間電荷區(qū)變薄。空間電荷區(qū)，空間電荷區(qū)，也稱耗盡層。也稱耗盡層。漂移運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)E E所以擴(kuò)散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到平衡，所以擴(kuò)散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到平衡，相當(dāng)于兩個(gè)區(qū)之間沒有電荷運(yùn)動(dòng)，空間電荷區(qū)的厚相當(dāng)于兩個(gè)區(qū)之間沒有電荷運(yùn)動(dòng)，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。度固定不變。+ + + + + + + + + + + + + + + + + +

14、+ + + + + + +空間空間電荷電荷區(qū)區(qū)N N型區(qū)型區(qū)P P型區(qū)型區(qū)電位電位V VV V0 01.1.空間電荷區(qū)中載流子很少，可以忽略。空間電荷區(qū)中載流子很少，可以忽略。2.2.空間電荷區(qū)中內(nèi)電場(chǎng)阻礙空間電荷區(qū)中內(nèi)電場(chǎng)阻礙P P中的空穴、中的空穴、N N區(qū)中的區(qū)中的電子（電子（都是多子都是多子）向?qū)Ψ竭\(yùn)動(dòng)（）向?qū)Ψ竭\(yùn)動(dòng)（擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)）。）。3.3.P P 區(qū)中的電子和區(qū)中的電子和 N N 區(qū)中的空穴（區(qū)中的空穴（都是少子都是少子），），數(shù)量有限，因此由它們形成的電流很小。數(shù)量有限，因此由它們形成的電流很小。注意注意: :二、二、 PNPN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?PN PN 結(jié)結(jié)

15、加上正向電壓加上正向電壓、正向偏置正向偏置的意思都是：的意思都是： P P 區(qū)區(qū)加正、加正、N N 區(qū)加負(fù)電壓。區(qū)加負(fù)電壓。 PN PN 結(jié)結(jié)加上反向電壓加上反向電壓、反向偏置反向偏置的意思都是：的意思都是： P P區(qū)區(qū)加負(fù)、加負(fù)、N N 區(qū)加正電壓。區(qū)加正電壓。+ + + + +R RE E1 1、PN PN 結(jié)正向偏置結(jié)正向偏置內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)外電場(chǎng)變薄變薄P PN N+ +_ _內(nèi)電場(chǎng)被削弱，多子內(nèi)電場(chǎng)被削弱，多子的擴(kuò)散加強(qiáng)能夠形成的擴(kuò)散加強(qiáng)能夠形成較大的擴(kuò)散電流。較大的擴(kuò)散電流。2 2、PN PN 結(jié)反向偏置結(jié)反向偏置+內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)外電場(chǎng)外電場(chǎng)變厚變厚N NP P+_內(nèi)電場(chǎng)被被加強(qiáng)，

16、內(nèi)電場(chǎng)被被加強(qiáng)，多子多子的擴(kuò)散受抑制的擴(kuò)散受抑制。少子漂。少子漂移加強(qiáng)，但移加強(qiáng)，但少子數(shù)量有少子數(shù)量有限限，只能形成，只能形成較小的反較小的反向電流。向電流。R RE E三、三、PNPN結(jié)的電流方程結(jié)的電流方程) 1e(SkTquIiqkTUT 令令則則) 1(STuueIi常溫時(shí)，即常溫時(shí)，即T T=300K=300K時(shí)，時(shí)，U UT T26mV26mV說明說明需要記住這需要記住這個(gè)值個(gè)值iuO)BR(U 由式由式)1(S TuueIi可知，若可知，若PNPN結(jié)正向偏置時(shí)，且結(jié)正向偏置時(shí)，且u uu uT T時(shí)，時(shí)，則則TuueIiS 若若PNPN結(jié)反向偏置時(shí)，且結(jié)反向偏置時(shí)，且| |u

17、u|u uT T時(shí)，則時(shí)，則SIi 于是得于是得PNPN結(jié)的伏安特性如圖所示結(jié)的伏安特性如圖所示說明說明PNPN結(jié)的兩種反向擊穿結(jié)的兩種反向擊穿齊納擊穿齊納擊穿（反向擊穿電壓較低）（反向擊穿電壓較低）（耗盡層較窄）（耗盡層較窄）雪崩擊穿雪崩擊穿（反向擊穿電壓較高）（反向擊穿電壓較高）（耗盡層較寬）（耗盡層較寬） 四、四、PNPN結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性指數(shù)規(guī)律指數(shù)規(guī)律 五、五、PNPN結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng)1. 1. 勢(shì)壘電容勢(shì)壘電容C Cb b應(yīng)用：應(yīng)用：PNPN結(jié)反向偏置結(jié)反向偏置變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管 2. 2. 擴(kuò)散電容擴(kuò)散電容C Cd dPNPN結(jié)處于平衡狀態(tài)時(shí)的少結(jié)處于平衡狀態(tài)時(shí)的

18、少子：子：平衡少子平衡少子PNPN結(jié)正向偏置：結(jié)正向偏置：非平衡少非平衡少子子（P P區(qū)擴(kuò)散到區(qū)擴(kuò)散到N N區(qū)的空穴，區(qū)的空穴，N N區(qū)擴(kuò)散到區(qū)擴(kuò)散到P P區(qū)的自由電子）區(qū)的自由電子）PNPN結(jié)的結(jié)電容結(jié)的結(jié)電容dbjCCC 說明說明因因C Cj j很小，故很小，故低頻低頻時(shí)時(shí)其作用可其作用可忽略忽略不計(jì)。不計(jì)。1.2 1.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)PN PN 結(jié)加上結(jié)加上管殼和引線管殼和引線，就成為半導(dǎo)體二極管。，就成為半導(dǎo)體二極管。引線引線外殼線外殼線觸絲線觸絲線基片基片點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型面接觸型面接觸型P PN N二極管的電路符號(hào)：二極管的電路符號(hào)：二極管的伏安特性：二極

19、管的伏安特性：電流與電壓的關(guān)系電流與電壓的關(guān)系材料材料開啟電壓開啟電壓 導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓 反向飽和電流反向飽和電流硅硅SiSi0.5V0.5V0.50.8V0.50.8V1A1A以下以下鍺鍺GeGe0.1V0.1V0.10.3V0.10.3V幾十幾十AA開啟開啟電壓電壓反向飽反向飽和電流和電流擊穿擊穿電壓電壓) )( (u uf fi i= =mV)mV)2626( ( ）) ) 1 1e e( (T TS ST T= =- -= =U UI Ii iU Uu u常溫下常溫下l二極管與二極管與PNPN結(jié)伏安特性的區(qū)別結(jié)伏安特性的區(qū)別 1 1、二極管存在半導(dǎo)體體電阻和引線電阻，二極管存在半導(dǎo)體體

20、電阻和引線電阻，當(dāng)外加正向電壓時(shí)，在電流相同的情況下，當(dāng)外加正向電壓時(shí)，在電流相同的情況下，二極管的端電壓大于二極管的端電壓大于PNPN結(jié)上的壓降。結(jié)上的壓降。 2 2、由于二極管表面由于二極管表面漏電流漏電流的存在，使得外的存在，使得外加反向電壓時(shí)，二極管的反向電流增大加反向電壓時(shí)，二極管的反向電流增大1.2.31.2.3、二極管的主要參數(shù)、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 F 二極管長期使用時(shí)，允許流過二極管的二極管長期使用時(shí)，允許流過二極管的最大最大正向正向平均電流。平均電流。2. 2. 最高反向工作電壓最高反向工作電壓U UR R 二極管工作時(shí)允許外加的最

21、大反向電壓，超二極管工作時(shí)允許外加的最大反向電壓，超過這個(gè)值時(shí)，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐模踹^這個(gè)值時(shí)，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐模踔烈蚍聪驌舸┒鴵p壞。至因反向擊穿而損壞。手冊(cè)上給出的最高反向手冊(cè)上給出的最高反向工作電壓工作電壓U UR R一般是一般是U UBRBR（擊穿電壓）的一半。（擊穿電壓）的一半。3. 3. 反向電流反向電流 I IR R 指二極管加反向峰值工作電壓時(shí)的反向指二極管加反向峰值工作電壓時(shí)的反向電流電流 ( (是二極管是二極管未擊穿未擊穿時(shí)的反向電流時(shí)的反向電流) ) 。反向。反向電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆睿虼朔措娏鞔螅f明管子的單向?qū)щ娦圆睿虼朔聪螂娏髟叫≡胶谩７?/p>

22、向電流受溫度的影響，向電流越小越好。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流要比硅管大幾十到幾百小，鍺管的反向電流要比硅管大幾十到幾百倍。倍。4. 4. 最高工作頻率最高工作頻率f fMMf fMM是是二極管工作的上限截止頻率。二極管工作的上限截止頻率。原因：原因：結(jié)電容在頻率很高時(shí)，容抗較大，結(jié)電容在頻率很高時(shí)，容抗較大，不能忽略所致。不能忽略所致。 超過此值時(shí)，二極管將不能很好地體超過此值時(shí)，二極管將不能很好地體現(xiàn)單向?qū)щ娦浴，F(xiàn)單向?qū)щ娦浴?.2.41.2.4、二極管的等效電路（等效模型）、二極管的等效電路（等效模

23、型） 1 1、將伏安特性折線化、將伏安特性折線化理想理想二極管二極管近似分析近似分析中中最常用最常用理想開關(guān)理想開關(guān)導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通時(shí) U UD D0 0截止時(shí)截止時(shí)I IS S0 0導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通時(shí)U UDDU Uonon截止時(shí)截止時(shí)I IS S0 0導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通時(shí)i i與與u u成成線性關(guān)系線性關(guān)系QQ點(diǎn)點(diǎn)越高，越高，r rD D越小。越小。當(dāng)二極管靜態(tài)基礎(chǔ)上有一當(dāng)二極管靜態(tài)基礎(chǔ)上有一動(dòng)態(tài)信號(hào)動(dòng)態(tài)信號(hào)作用，將二極作用，將二極管等效為一個(gè)電阻，稱為管等效為一個(gè)電阻，稱為動(dòng)態(tài)電阻。動(dòng)態(tài)電阻。u ui i=0=0時(shí)直流電源作用時(shí)直流電源作用小信號(hào)作用小信號(hào)作用靜態(tài)電流靜態(tài)電流2 2、二極管的微變等效電路、二

24、極管的微變等效電路DTDDdIUiurDD=根據(jù)電流方程，根據(jù)電流方程，一種特殊的一種特殊的面接觸型面接觸型二極管二極管 其特性和普通二極管類似，但它的其特性和普通二極管類似，但它的反向擊穿反向擊穿是可逆的。是可逆的。穩(wěn)壓二極管是利用二極管的穩(wěn)壓二極管是利用二極管的擊穿特性。擊穿特性。在反向在反向擊穿區(qū)，擊穿區(qū)，反向電流變化很大反向電流變化很大的情況下，的情況下，反向電反向電壓變化則很小壓變化則很小，從而表現(xiàn)出很好的穩(wěn)壓特性，從而表現(xiàn)出很好的穩(wěn)壓特性。 1.2.5 1.2.5 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管U UI II IZ ZI IZmaxZmax U UZ Z I IZ Z穩(wěn)壓穩(wěn)壓誤差誤差曲線越陡

25、，曲線越陡，電壓越穩(wěn)電壓越穩(wěn)定。定。+ +-U UZ Z動(dòng)態(tài)電阻：動(dòng)態(tài)電阻：ZZIUZrr rz z越小，穩(wěn)越小，穩(wěn)壓性能越好。壓性能越好。+ +U Uo o R RL L + +U Ui i R RI IR RI IZ ZI IL L =I=IO O穩(wěn)壓二極管的工作原理穩(wěn)壓二極管的工作原理U Ui i U Uo o = = U UZ ZI IZ ZI IR RRIRIR RI IR R = I= IZ Z + + I IOOU Ui i = RI= RIR R + + U UOO1. 1. 輸入電壓輸入電壓U Ui i發(fā)生變化，負(fù)載電阻不變發(fā)生變化，負(fù)載電阻不變+Uo RL +Ui RIRI

26、ZIL =IOIR = IZ + IOUi = RIR + UO2. 2. 若若負(fù)載電阻負(fù)載電阻發(fā)生變化，即發(fā)生變化，即負(fù)載電流負(fù)載電流I IOO發(fā)生變化，發(fā)生變化，輸入電壓不變輸入電壓不變IO IR RIRIZIRRIRUZ = UOUO穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)為穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)為穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓U UZ Z和穩(wěn)定電流和穩(wěn)定電流I IZ Z穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓U UZ Z一般取一般取反向擊穿電壓。反向擊穿電壓。穩(wěn)壓二極管使用時(shí)一般穩(wěn)壓二極管使用時(shí)一般需串聯(lián)限流電阻需串聯(lián)限流電阻，以確保工作電流不超過最大穩(wěn)定電流以確保工作電流不超過最大穩(wěn)定電流I IZMZM 。（4 4）穩(wěn)定電流）穩(wěn)定電流I IZ

27、 Z、最大、最小穩(wěn)定電流最大、最小穩(wěn)定電流I Izmaxzmax、I Izminzmin。（5 5）最大允許功耗）最大允許功耗maxZZZMIUP穩(wěn)壓二極管的參數(shù)穩(wěn)壓二極管的參數(shù): :（1 1）穩(wěn)定電壓）穩(wěn)定電壓 U UZ Z（2 2）溫度系數(shù)）溫度系數(shù) 穩(wěn)壓值受溫度變化影響的的系數(shù)。穩(wěn)壓值受溫度變化影響的的系數(shù)。（3 3）動(dòng)態(tài)電阻）動(dòng)態(tài)電阻ZZIUZr。要求當(dāng)輸入電壓由正常值。要求當(dāng)輸入電壓由正常值發(fā)生發(fā)生 20%20%波動(dòng)時(shí)，負(fù)載電壓基本不變。波動(dòng)時(shí)，負(fù)載電壓基本不變。穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用舉例穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用舉例u uo oi iZ ZDDZ ZR Ri iL Li iu ui iR RL L

28、5mA 20mA, V,10minmaxzzzWIIU穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管: :k10LR負(fù)載電阻負(fù)載電阻 解：令輸入電壓達(dá)到上限時(shí)，流過穩(wěn)壓管的電解：令輸入電壓達(dá)到上限時(shí)，流過穩(wěn)壓管的電流為流為I Iz zmax max 。求：求：電阻電阻R R和輸入電壓和輸入電壓 u ui i 的值。的值。mA25maxLZWzRUIi102521RUiRu.zWi方程方程1 1令輸入電壓降到下限令輸入電壓降到下限時(shí)，流過穩(wěn)壓管的電時(shí)，流過穩(wěn)壓管的電流為流為Izmin 。mA10minLZWzRUIi101080RUiRu.zWi方程方程2uoiZDZRiLiuiRL聯(lián)立方程聯(lián)立方程1、2，可解得：，可解得：k5

29、0V7518.R,.ui 1.2.6 1.2.6 其他類型二極管其他類型二極管 一、發(fā)光二極管一、發(fā)光二極管 1. 類型類型可見光可見光不可見光不可見光激光激光 2. 外形及表示符號(hào)外形及表示符號(hào) 3. 應(yīng)用：顯示電路應(yīng)用：顯示電路 二、光電二極管二、光電二極管 1. 外形及表示符號(hào)外形及表示符號(hào) 2. 伏安特性伏安特性說說 明明 無光照時(shí)，與普通二極管無光照時(shí)，與普通二極管一樣（反向電流稱為暗電流）；一樣（反向電流稱為暗電流）； 有光照時(shí)特性曲線下移。有光照時(shí)特性曲線下移。 （a）在第三象限中，照）在第三象限中，照度一定時(shí)，光電二極管可視為度一定時(shí)，光電二極管可視為一恒流源一恒流源光電流光電

30、流幾十幾十A時(shí)光時(shí)光電流電流光照光照iOu遙控、報(bào)警、光電傳感器遙控、報(bào)警、光電傳感器 （b）在第四象限中呈光電池特性）在第四象限中呈光電池特性實(shí)際二極管的照片實(shí)際二極管的照片1 1：實(shí)際二極管的照片實(shí)際二極管的照片2 2：實(shí)際二極管的照片實(shí)際二極管的照片3 3：1.3 1.3 雙極型晶體管雙極型晶體管（晶體三極管、半導(dǎo)體三極管簡稱晶體管）（晶體三極管、半導(dǎo)體三極管簡稱晶體管） 1.3.1 1.3.1 晶體管的結(jié)構(gòu)及類型晶體管的結(jié)構(gòu)及類型晶體管的幾種常見外形晶體管的幾種常見外形1. 1. 晶體管的結(jié)構(gòu)（以晶體管的結(jié)構(gòu)（以NPNNPN管為例）及符號(hào)管為例）及符號(hào)把兩個(gè)二極管把兩個(gè)二極管背靠背的連

31、在一起背靠背的連在一起，是沒有放大作用，是沒有放大作用的，要想使它具有放大作用，必須做到以下幾點(diǎn)：的，要想使它具有放大作用，必須做到以下幾點(diǎn)：發(fā)射區(qū)的摻雜濃度高發(fā)射區(qū)的摻雜濃度高基區(qū)必須很薄且雜質(zhì)濃度低基區(qū)必須很薄且雜質(zhì)濃度低集電區(qū)的面積應(yīng)很大集電區(qū)的面積應(yīng)很大工作時(shí)：發(fā)射結(jié)應(yīng)正向偏置，集電結(jié)應(yīng)反向偏置工作時(shí)：發(fā)射結(jié)應(yīng)正向偏置，集電結(jié)應(yīng)反向偏置 1.3.21.3.2晶體管的電流放大作用晶體管的電流放大作用基本的共射放大電路如圖基本的共射放大電路如圖圖中圖中V VCCCC V VBBBB一、晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)一、晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)設(shè)設(shè)u uI I=0=0注注 意：意： 二、晶體管的電流分

32、配關(guān)系二、晶體管的電流分配關(guān)系 三、晶體管的共射電流放大系數(shù)三、晶體管的共射電流放大系數(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)CBOBCBOCBCNIIIIII CEOBCBOBC)1(IIIII BCII BE)1(II 2.2.共射交流電流放大系數(shù)共射交流電流放大系數(shù)BCii 若若u uI I00，則則i iB B= =I IB B+ +i iB B，i iC C= =I IC C+ +i iC C說說 明明一般一般 ，不加嚴(yán)格區(qū)分；，不加嚴(yán)格區(qū)分； 一般選一般選 幾十幾十100100多的管子為好。多的管子為好。若若I IC CI ICEOCEO，1 ECNII 3.3.共基直流

33、電流放大系數(shù)共基直流電流放大系數(shù)CBOECIII 1ECii 4. 4. 共基交流電流放大系數(shù)共基交流電流放大系數(shù) 1或或說說 明明一般一般 ，不加嚴(yán)格區(qū)分。，不加嚴(yán)格區(qū)分。 b be ec c 1.3.3 1.3.3 晶體管的共射特性曲線晶體管的共射特性曲線 晶體管的晶體管的輸入特性輸入特性是指當(dāng)是指當(dāng)集集- -射極電壓射極電壓U UCECE為為常數(shù)時(shí)常數(shù)時(shí)，基極電流，基極電流I IB B與基與基- -射極電壓射極電壓U UBEBE之間的之間的關(guān)系曲線。關(guān)系曲線。 ()|CEBBEUIf U常數(shù) 晶體管的晶體管的輸出特性輸出特性是指當(dāng)基極電流是指當(dāng)基極電流I IB B一定時(shí)，一定時(shí)，集電極電

34、流集電極電流I IC C與集與集- -射極電壓射極電壓U UCECE之間的關(guān)系曲線。之間的關(guān)系曲線。在不同的在不同的I IB B下，可得出不同的曲線，所以三極管下，可得出不同的曲線，所以三極管的輸出特性的輸出特性是一組曲線是一組曲線 BCCI()|EIf U常數(shù) 一、晶體管的輸入特性一、晶體管的輸入特性 對(duì)硅管，當(dāng)對(duì)硅管，當(dāng)U UCECE1V1V時(shí)，集時(shí)，集電結(jié)已經(jīng)達(dá)到足夠反偏，可以電結(jié)已經(jīng)達(dá)到足夠反偏，可以把從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子把從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子中的絕大部分拉入集電區(qū)。中的絕大部分拉入集電區(qū)。 此時(shí)再增大此時(shí)再增大U UCECE ，只要，只要U UBEBE保持不變（從發(fā)射區(qū)發(fā)射到

35、基保持不變（從發(fā)射區(qū)發(fā)射到基區(qū)的電子數(shù)就一定），區(qū)的電子數(shù)就一定），I IB B就基本就基本不變。不變。 所以所以U UCECE超過超過1V1V后后的輸入特性的輸入特性曲線基本上是曲線基本上是重合重合的。的。0.0.8 8U UBE BE (V)(V)I IB B (A)(A)0 0 0.0.4 40.60.620204 40 0U UCECE=0V=0V1V1V10V10V10100 08 8U UCE CE (V)(V)I IC C (mA)(mA)8080606040402020 A AI IB B=0=00 02 24 46 62 24 4飽和區(qū)飽和區(qū)截止區(qū)截止區(qū)放大區(qū)放大區(qū) 二、晶體

36、管的輸出特性二、晶體管的輸出特性 對(duì)于某一條曲線，對(duì)于某一條曲線，當(dāng)當(dāng)U UCECE 從零逐漸增大從零逐漸增大時(shí)，集電結(jié)電場(chǎng)隨之時(shí)，集電結(jié)電場(chǎng)隨之增強(qiáng)，收集電子的能增強(qiáng)，收集電子的能力也逐漸增強(qiáng)。力也逐漸增強(qiáng)。U UCECE 增加到一定數(shù)值時(shí)，增加到一定數(shù)值時(shí)，收集能力不能顯著提收集能力不能顯著提高。高。輸出特性曲線分三個(gè)區(qū)：輸出特性曲線分三個(gè)區(qū)：1 1、放大區(qū)：、放大區(qū)：近于水平部分是放大區(qū)。在放大區(qū)近于水平部分是放大區(qū)。在放大區(qū), I, IC C I IB B , ,也稱為線性區(qū)。在放大區(qū)，發(fā)射結(jié)必須也稱為線性區(qū)。在放大區(qū)，發(fā)射結(jié)必須正向偏置正向偏置，集電結(jié)必需集電結(jié)必需反向偏置反向偏置，

37、對(duì)硅管而言應(yīng)使，對(duì)硅管而言應(yīng)使U UBEBE00，U UBCBC000，則，則i iD D00， DSGSGDuuu u uGDGD U UGS(off)GS(off)i iD D幾乎只由幾乎只由u uGSGS決定，與決定，與u uDSDS無關(guān)無關(guān)常數(shù)常數(shù) GSDSDuui 在在u uGDGD= =u uGSGS- -u uDSDS u uGSGS- -U UGS(off)GS(off)且且u uDSDS一定時(shí)一定時(shí)i iDD= =g gmmu uGSGS 其中其中常數(shù)常數(shù) DSGSDmUuig低頻跨導(dǎo)低頻跨導(dǎo) 二、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線二、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線 1. 1. 輸出特性曲線輸出

38、特性曲線常常數(shù)數(shù) GS| )(DSDUufi 如圖所示如圖所示（1 1）預(yù)夾斷軌跡）預(yù)夾斷軌跡（2 2）場(chǎng)效應(yīng)管有三個(gè)工作區(qū)）場(chǎng)效應(yīng)管有三個(gè)工作區(qū) 外部條件外部條件 可變電阻區(qū)（又稱非飽和區(qū)）可變電阻區(qū)（又稱非飽和區(qū)）a.a.U UGS(off)GS(off) u uGSGS00（負(fù)壓）（負(fù)壓）b.b.u uDSDS u uGSGS- -U UGS(off)GS(off) 恒流區(qū)（又稱飽和區(qū)）恒流區(qū)（又稱飽和區(qū)）外部條件外部條件a.a.U UGS(off)GS(off) u uGSGS0 u uGSGS- -U UGS(off)GS(off) 夾斷區(qū)夾斷區(qū)外部條件：外部條件：u uGSGS U

39、 UGS(off)GS(off)特點(diǎn)：特點(diǎn)：a. a. i iD Du uDS DS （u uGSGS一定）一定） R RDSDS特點(diǎn)：特點(diǎn)：a. a. u uGSGS i iDD b.b.u uDSDSi iD D 幾乎不變（略增）幾乎不變（略增）特點(diǎn)：特點(diǎn)：i iDD=0=0b. b. u uGSGS （3 3）擊穿電壓）擊穿電壓U U(BR)DS(BR)DS： U U(BR)DS(BR)DSu uGSGS- - U U(BR)GD(BR)GD2. 2. 轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性常常數(shù)數(shù) DS)(GSDUufi3.3.電流方程電流方程2GS(off)GSDSSD1 UuIi( UGS（off)uG

40、SuGS-UGS(off) )1.4.2 絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管（又稱絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管（又稱MOSMOS管）管）MOS: Metal-Oxide-SemiconductorMOSMOS管管襯底襯底一般與一般與源極源極相連使用；相連使用；柵極柵極和和襯底襯底間形成電容。間形成電容。1. 1. 工作原理工作原理（1 1）當(dāng)）當(dāng)u uGSGS=0=0時(shí)，時(shí)，i iDD=0=0 1.4.2 1.4.2 絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管 N N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSMOS管管 （2 2）當(dāng)）當(dāng)u uGSGS00時(shí)，時(shí)，u uGSGS對(duì)導(dǎo)電溝道的控制作用對(duì)導(dǎo)電溝道的控制作用若若uDS=0，u uGSGS00

41、（正柵源電壓）（正柵源電壓）耗盡層耗盡層 u uGSGS反型層加厚反型層加厚溝道電阻變小溝道電阻變小當(dāng)當(dāng)uGS耗盡層（負(fù)離子區(qū)）加寬耗盡層（負(fù)離子區(qū)）加寬形成反型層形成反型層導(dǎo)電溝道導(dǎo)電溝道 （3 3）當(dāng)）當(dāng)u uGSGS U UGS(th)GS(th)且一定時(shí)，且一定時(shí)，u uDSDS對(duì)對(duì)i iDD的影響的影響 DSGSGDuuu u uGDGD U UGS(th)GS(th)i iD D幾乎只由幾乎只由u uGSGS決定，與決定，與u uDSDS無關(guān)無關(guān)常數(shù)常數(shù) GSDSDuui 2. 2. 特性曲線與電流方程特性曲線與電流方程MOSMOS管也有三個(gè)工作區(qū)管也有三個(gè)工作區(qū)（2 2）電流方程）電流方程2 2G GS SD DD DO OG GS S( (t