《模擬電子技術(shù)》第章半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)二節(jié)

1、電子技術(shù) 模擬電子技術(shù) 數(shù)字電子技術(shù) 2021/5/281 模擬電子技術(shù) 任課老師：任課老師： 李賦進李賦進 E_mail: QQ： 245603911 2021/5/282 第第1 1章章 半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)半導(dǎo)體器件基礎(chǔ) 一、物質(zhì)分類（按導(dǎo)電性）一、物質(zhì)分類（按導(dǎo)電性） 二、本征半導(dǎo)體 目錄目錄 2021/5/283 一、物質(zhì)分類（按導(dǎo)電性） 2、絕緣體：導(dǎo)電性極差的物質(zhì)。、絕緣體：導(dǎo)電性極差的物質(zhì)。 其原子的最外層電子受原子核的束縛力很強，外力很難撼動。其原子的最外層電子受原子核的束縛力很強，外力很難撼動。 只有在外電場強大到相當程度時才可能導(dǎo)電（擊穿：物質(zhì)結(jié)只有在外電場強大到相當程度時才可

2、能導(dǎo)電（擊穿：物質(zhì)結(jié) 構(gòu)被破壞！）。構(gòu)被破壞！）。 如：如：惰性氣體、橡膠、干燥的木材等。惰性氣體、橡膠、干燥的木材等。 1、 導(dǎo)體：導(dǎo)電性良好的物質(zhì)。導(dǎo)體：導(dǎo)電性良好的物質(zhì)。 其原子的最外層電子（自由電子）受原子核的束縛力很弱，其原子的最外層電子（自由電子）受原子核的束縛力很弱， 處于劇烈的無規(guī)則熱運動狀態(tài)，在外電場作用下極易產(chǎn)生定向處于劇烈的無規(guī)則熱運動狀態(tài)，在外電場作用下極易產(chǎn)生定向 移動，形成電流。移動，形成電流。 如：如：鐵、鋁、銅等金屬元素。鐵、鋁、銅等金屬元素。 1.1 半導(dǎo)體半導(dǎo)體 2021/5/284 3、半導(dǎo)體：、半導(dǎo)體：導(dǎo)電性介于導(dǎo)導(dǎo)電性介于導(dǎo) 體與絕緣體之間的物質(zhì)。體與

3、絕緣體之間的物質(zhì)。 一、物質(zhì)分類（按導(dǎo)電性） 其原子的最外層電子受原子核的束其原子的最外層電子受原子核的束 縛力大小介于導(dǎo)體與絕緣體之間?？`力大小介于導(dǎo)體與絕緣體之間。 其最外層電子受所屬原子（核）的其最外層電子受所屬原子（核）的 束縛力較小，受相鄰原子核的作用束縛力較小，受相鄰原子核的作用 力不可忽視力不可忽視 被相鄰原子所共有被相鄰原子所共有稱價電子稱價電子 形成共價鍵晶體結(jié)構(gòu)。形成共價鍵晶體結(jié)構(gòu)。 如：如：硅（硅（Si）、鍺（）、鍺（Ge） （均為（均為四價元素：含四個價電子四價元素：含四個價電子） 2021/5/285 本征半導(dǎo)體：本征半導(dǎo)體： 純凈晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。純凈晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)

4、體。 無雜質(zhì)無雜質(zhì)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定穩(wěn)定 2021/5/286 本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點 Ge Si 將半導(dǎo)體制成將半導(dǎo)體制成“單晶硅單晶硅”、“多晶硅多晶硅”，作為半導(dǎo)體電子器件的制作材，作為半導(dǎo)體電子器件的制作材 料。料。 半導(dǎo)體電子元件多用硅和鍺為原料，它們的半導(dǎo)體電子元件多用硅和鍺為原料，它們的 最外層電子（價電子）都是四個。最外層電子（價電子）都是四個。 2021/5/287 原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu) 硅硅 鍺鍺 簡化模型簡化模型 慣性核慣性核 硅硅( (鍺鍺) )的共價鍵結(jié)構(gòu)的共價鍵結(jié)構(gòu) 價電子價電子 自自 由由 電電 子子 ( (束縛電子束縛電子) ) 空空 穴穴 空穴空穴 空

5、穴可在共價鍵空穴可在共價鍵 內(nèi)移動內(nèi)移動 四價元素：四價元素：硅（硅（Si）、鍺（）、鍺（Ge） +4+4 +4+4 空穴空穴-電子對電子對 總是成對出現(xiàn)總是成對出現(xiàn) 稱：本證激發(fā)稱：本證激發(fā) 半導(dǎo)體中的可自由移動的電荷稱為半導(dǎo)體中的可自由移動的電荷稱為 載流子（載荷電流的粒子）載流子（載荷電流的粒子） 2021/5/288 復(fù)復(fù) 合：合： 自由電子和空穴在運動中相遇重新結(jié)合成自由電子和空穴在運動中相遇重新結(jié)合成 對消失的過程。對消失的過程。 漂漂 移：移： 自由電子和空穴（電子空穴對）在電場作自由電子和空穴（電子空穴對）在電場作 用下可以產(chǎn)生定向運動。用下可以產(chǎn)生定向運動。 在室溫或光照下，

6、價電子獲得足夠能量，在室溫或光照下，價電子獲得足夠能量， 擺脫共價鍵的束縛，成為自由電子，并在擺脫共價鍵的束縛，成為自由電子，并在 共價鍵中留下一個空位共價鍵中留下一個空位( (空穴空穴) )的過程。的過程。 本證激發(fā)：本證激發(fā)： 2021/5/289 本征半導(dǎo)體有關(guān)概念、特點本征半導(dǎo)體有關(guān)概念、特點 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體:純凈的半導(dǎo)體純凈的半導(dǎo)體 載流子載流子:自由運動的帶電粒子自由運動的帶電粒子 共價鍵共價鍵:相鄰原子共有價電子所形成的束縛相鄰原子共有價電子所形成的束縛 “鍵鍵” 2021/5/2810 n9、 人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。21.6.2021.6.20Sunday,

7、 June 20, 2021 n10、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。10:52:0610:52:0610:526/20/2021 10:52:06 AM n11、人總是珍惜為得到。21.6.2010:52:0610:52Jun-2120-Jun-21 n12、人亂于心，不寬余請。10:52:0610:52:0610:52Sunday, June 20, 2021 n13、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。21.6.2021.6.2010:52:0610:52:06June 20, 2021 n14、抱最大的希望，作最大的努力。2021年6月20日星期日上午10時52分6秒10:52:0621.6.

8、20 n15、一個人炫耀什么，說明他內(nèi)心缺少什么。2021年6月上午10時52分21.6.2010:52June 20, 2021 n16、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2021年6月20日星期日10時52分6秒10:52:0620 June 2021 n17、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。上午10時52分6秒上午10時52分10:52:0621.6.20 11 n9、 人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。21.6.2021.6.20Sunday, June 20, 2021 n10、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。10:52:0610:52:0610:526/20/2021 10:52:0

9、6 AM n11、人總是珍惜為得到。21.6.2010:52:0610:52Jun-2120-Jun-21 n12、人亂于心，不寬余請。10:52:0610:52:0610:52Sunday, June 20, 2021 n13、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。21.6.2021.6.2010:52:0610:52:06June 20, 2021 n14、抱最大的希望，作最大的努力。2021年6月20日星期日上午10時52分6秒10:52:0621.6.20 n15、一個人炫耀什么，說明他內(nèi)心缺少什么。2021年6月上午10時52分21.6.2010:52June 20, 2021 n16、業(yè)

10、余生活要有意義，不要越軌。2021年6月20日星期日10時52分6秒10:52:0620 June 2021 n17、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。上午10時52分6秒上午10時52分10:52:0621.6.20 12 本征半導(dǎo)體有關(guān)概念、特點本征半導(dǎo)體有關(guān)概念、特點 導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間 受熱或被光照時受熱或被光照時, ,導(dǎo)電能力會有顯著變化導(dǎo)電能力會有顯著變化 在純凈半導(dǎo)體（本征半導(dǎo)體）中加入微量在純凈半導(dǎo)體（本征半導(dǎo)體）中加入微量 元素導(dǎo)電能力會有顯著變化元素導(dǎo)電能力會有顯著變化 為什么？為什么？ 2021/5/2813 問題問題 n本征半導(dǎo)

11、體中空穴數(shù)量多？電子數(shù)量多？本征半導(dǎo)體中空穴數(shù)量多？電子數(shù)量多？ n本征半導(dǎo)體帶正電？帶負電？本征半導(dǎo)體帶正電？帶負電？ 2021/5/2814 1. N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 N 型型 +5 +4+4+4 +4+4 核外多一個：自由電子核外多一個：自由電子 N N型半導(dǎo)體中：型半導(dǎo)體中： 電子電子為為多多數(shù)載流數(shù)載流子子 空穴空穴為為少少數(shù)載流數(shù)載流子子 載流子總數(shù)載流子總數(shù) 多數(shù)載流子數(shù)多數(shù)載流子數(shù) 電子數(shù)電子數(shù) 在本征半導(dǎo)體中在本征半導(dǎo)體中 參入高價元素參入高價元素 5價元素：磷原子價元素：磷原子 （施主原子）（施主原子）正離正離 子（原子核內(nèi)多一子（原子核內(nèi)多一 個正電荷）個正電荷） 20

12、21/5/2815 P 型型 +3 +4+4+4 +4+4 核外多一個：核外多一個：空穴空穴 P P型半導(dǎo)體中：型半導(dǎo)體中： 空穴空穴 多子多子 電子電子 少子少子 1. P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 3價元素：硼原子（受主原價元素：硼原子（受主原 子）子）負離子（原子核內(nèi)少負離子（原子核內(nèi)少 一個正電荷）一個正電荷） 在本征半導(dǎo)體中在本征半導(dǎo)體中 參入低價元素參入低價元素 載流子數(shù)載流子數(shù) 多數(shù)載流子多數(shù)載流子空穴數(shù)空穴數(shù) 2021/5/2816 1. PN 結(jié)結(jié)( (PN Junction) )的形成的形成 載流子的載流子的濃度差濃度差引起多子的引起多子的擴散擴散 復(fù)合使交界面復(fù)合使交界面形成空間

13、電荷區(qū)形成空間電荷區(qū)( (耗盡層耗盡層) ) 空間電荷區(qū)特點空間電荷區(qū)特點: 內(nèi)電場：內(nèi)電場： 阻止多子擴散，阻止多子擴散， 利于少子漂移。利于少子漂移。 內(nèi)建電場（勢壘）內(nèi)建電場（勢壘） P區(qū)區(qū)N區(qū)區(qū) 負離子負離子 正離子正離子 P區(qū)的多子空穴向區(qū)的多子空穴向 N區(qū)擴散，留下負區(qū)擴散，留下負 離子；離子；N區(qū)的多子區(qū)的多子 電子擴散到電子擴散到P區(qū)，區(qū)， 留下正離子?？昭粝抡x子?？昭?和電子在交界面復(fù)和電子在交界面復(fù) 合合 無載流子，無載流子， +- 2021/5/2817 擴散和漂移達到擴散和漂移達到動態(tài)平衡動態(tài)平衡 擴散電流擴散電流 等于漂移電流，等于漂移電流， 總電流總電流 I =

14、 0。 2021/5/2818 P 區(qū)區(qū)N 區(qū)區(qū) 內(nèi)電場內(nèi)電場 外電場外電場 外電場使多子外電場使多子擴散繼續(xù)進行擴散繼續(xù)進行, 在在PN結(jié)交界面中和部分離子結(jié)交界面中和部分離子 使空間電荷區(qū)變窄。使空間電荷區(qū)變窄。 IF 限流電阻限流電阻 擴散運動加強形成正向電流擴散運動加強形成正向電流 IF IF = I多子 多子 I少子少子 I多子多子 2. PN 結(jié)的結(jié)的單向單向?qū)щ娦詫?dǎo)電性 (1) 外加外加正向正向電壓電壓( (正向偏置正向偏置) ) forward bias +- 極小漂移極小漂移 電流電流 2021/5/2819 (2) 外加外加反向反向電壓電壓( (反向偏置反向偏置) ) re

15、verse bias P 區(qū)區(qū)N 區(qū)區(qū) 內(nèi)電場內(nèi)電場 外電場外電場 反向電壓反向電壓不利于多子擴散，不利于多子擴散， 有利于少子漂移，有利于少子漂移， 少子漂移空間電荷區(qū)變寬。少子漂移空間電荷區(qū)變寬。 IR PN 結(jié)的結(jié)的單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦裕?正偏導(dǎo)通：電阻極小，電流較大正偏導(dǎo)通：電阻極小，電流較大; 反偏截止：電阻極大，電流近似為零反偏截止：電阻極大，電流近似為零。 數(shù)量極少的少數(shù)載流子漂移，數(shù)量極少的少數(shù)載流子漂移， 形成極小的反向電流形成極小的反向電流 IR 反向飽和電流反向飽和電流IS：由于少子數(shù) 由于少子數(shù) 量有限，反向電壓大到一定程量有限，反向電壓大到一定程 度時，不會再隨著反向

16、電壓的度時，不會再隨著反向電壓的 升高而變大，此時的電流稱：升高而變大，此時的電流稱： 反向飽和電流反向飽和電流 IR = I少子 少子 0 2021/5/2820 構(gòu)成：構(gòu)成： PN 結(jié)結(jié) + 引線引線 + 管殼管殼 = 二極管二極管( (Diode) ) 1.2 晶體二極管晶體二極管 Dironde 2021/5/2821 構(gòu)成：構(gòu)成： PN 結(jié)結(jié) + 引線引線 + 管殼管殼 = 二極管二極管( (Diode) ) 符號：符號：A ( (anode) ) C ( (cathode) ) 分類：分類： 按材料分按材料分 硅二極管硅二極管 鍺二極管鍺二極管 按結(jié)構(gòu)分按結(jié)構(gòu)分 點接觸型點接觸型

17、面接觸型面接觸型 平面型平面型 1.2 晶體二極管晶體二極管 2021/5/2822 點接觸型點接觸型 正極正極 引線引線 觸絲觸絲 N 型鍺片型鍺片 外殼外殼 負極負極 引線引線 負極引線負極引線 面接觸型面接觸型 N型鍺型鍺 PN 結(jié)結(jié) 正極引線正極引線鋁合金鋁合金 小球小球 底座底座 金銻金銻 合金合金 正極正極 引線引線 負極負極 引線引線 集成電路中平面型集成電路中平面型 P N P 型支持襯底型支持襯底 通過電流大通過電流大 通過電流小通過電流小 2021/5/2823 2021/5/2824 1. PN 結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性 )1e ( / SD D T Uu Ii 反向飽反

18、向飽 和電流和電流 溫度的溫度的 電壓當量電壓當量 q kT UT 電子電量電子電量 玻爾茲曼玻爾茲曼 常數(shù)常數(shù) 當當 T = 300( (27 C) )：UT = 26 mV 通過二極管的電流通過二極管的電流iD與其兩端的電壓與其兩端的電壓uD和和 反向飽和電流反向飽和電流IS及溫度有關(guān)及溫度有關(guān) Boltzmann（奧地利）（奧地利） constant（k 或或 kB） 關(guān)于溫度及能量的一關(guān)于溫度及能量的一 個物理常數(shù)個物理常數(shù) O uD /V iD /mA 其中：其中： PN 結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性 呈指數(shù)曲線呈指數(shù)曲線 2021/5/2825 1. PN 結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性 )

19、1e ( / SD D T Uu Ii 反向飽反向飽 和電流和電流 溫度的溫度的 電壓當量電壓當量 q kT UT 電子電量電子電量 玻爾茲曼玻爾茲曼 常數(shù)常數(shù) 當當 T = 300( (27 C) )：UT = 26 mV 通過二極管的電流通過二極管的電流iD與其兩端的電壓與其兩端的電壓uD和和 反向飽和電流反向飽和電流IS及溫度有關(guān)及溫度有關(guān) Boltzmann（奧地利）（奧地利） constant（k 或或 kB） 關(guān)于溫度及能量的一關(guān)于溫度及能量的一 個物理常數(shù)個物理常數(shù) O uD /V iD /mA 其中：其中： PN 結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性 呈指數(shù)曲線呈指數(shù)曲線 O uD /V

20、iD /mA PN 結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性 呈指數(shù)曲線呈指數(shù)曲線 2021/5/2826 反向飽和電流反向飽和電流 正向特性正向特性 二極管的伏安特性二極管的伏安特性 O uD /V iD /mA 正向特性正向特性 Uth iD = 0 Uth = 0.5 V 0.1 V ( (硅管硅管) ) ( (鍺管鍺管) ) U UthiD 急劇上升急劇上升 0 U Uth UD(on) = (0.6 0.8) V 硅管硅管 0.7 V (0.2 0.4) V 鍺管鍺管 0.3 V 反向特性反向特性 ISU (BR) 反向擊穿電壓反向擊穿電壓 U(BR) U 0 iD = IS U(BR) 反向電流急

21、劇增大，反向電流急劇增大，頻臨損毀！頻臨損毀！ 反向擊穿：反向擊穿： 導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓 電擊穿電擊穿熱擊穿熱擊穿 死區(qū)電壓死區(qū)電壓 2021/5/2827 正向特性正向特性 二極管的伏安特性二極管的伏安特性 O uD /V iD /mA 正向特性正向特性 Uth 死區(qū)電壓死區(qū)電壓 iD = 0 Uth = 0.5 V 0.1 V ( (硅管硅管) ) ( (鍺管鍺管) ) U UthiD 急劇上升急劇上升 0 U Uth UD(on) = (0.6 0.8) V 硅管硅管 0.7 V (0.2 0.4) V 鍺管鍺管 0.3 V 反向特性反向特性 ISU (BR) 反向擊穿反向擊穿 U(BR)

22、 U 0 i D = IS U(BR) 反向電流急劇增大反向電流急劇增大 ( (反向擊穿反向擊穿) ) 導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓 2021/5/2828 反向擊穿類型：反向擊穿類型： 電擊穿電擊穿 熱擊穿熱擊穿 反向擊穿原因反向擊穿原因： 齊納擊穿齊納擊穿： ( (Zener) ) 反向電場太強，將電子強行拉出共價鍵。反向電場太強，將電子強行拉出共價鍵。 ( (硅管齊納硅管齊納擊擊穿電壓穿電壓 6 V，正，正溫度系數(shù)溫度系數(shù)) ) 溫度升高時擊穿電壓有所下降 溫度升高時擊穿電壓有所上升 擊穿電壓在擊穿電壓在 6 V 左右時，溫度系數(shù)趨近零。左右時，溫度系數(shù)趨近零。 2021/5/2829 當需要獲得不

23、隨溫度變化的基準電壓時， 可以將一只齊納擊穿二極管和一只雪崩 擊穿二極管串聯(lián)起來，只要選材適當， 可以使這兩個二極管的總電壓在相當大 的溫度變化范圍內(nèi)維持穩(wěn)定。 硅管雪崩硅管雪崩擊穿電壓擊穿電壓 6 V，正，正溫度系數(shù)溫度系數(shù),溫度升高時擊穿 電壓有所上升 硅管齊納硅管齊納擊穿電壓擊穿電壓 6 V，負負溫度系數(shù)溫度系數(shù)),溫度升高時擊穿溫度升高時擊穿 電壓有所下降電壓有所下降 2021/5/2830 硅管的伏安特性硅管的伏安特性鍺管的伏安特性鍺管的伏安特性 60 40 20 0.02 0.04 0 0.4 0.8 2550 iD / mA uD / V iD / mA uD / V0.20.4

24、 25 50 5 10 15 0.01 0.02 0 硅管和鍺管：硅管和鍺管： 導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓uON有何不同？有何不同？ 反向飽和電流反向飽和電流iS有何不同？有何不同？ 2021/5/2831 授課結(jié)束 20220319周二34節(jié) 2021/5/2832 溫度對二極管特性的影響溫度對二極管特性的影響 60 40 20 0.02 00.4 25 50 iD / mA uD / V 20 C 90 C T 升升高高時：時： 通過二極管的電流通過二極管的電流iD上升上升 導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓 UD(on)下降下降 下降速率：下降速率：(2 2.5) mV/ C (負溫度系數(shù)負溫度系數(shù)) 硅二極管溫度

25、每增加硅二極管溫度每增加8， 反向電流將約增加一倍；反向電流將約增加一倍； 2021/5/2833 2.電路模型電路模型 （1）二極管的理想模型（開關(guān)模型）二極管的理想模型（開關(guān)模型） 特性特性 uD iD 符號及符號及 等效模型等效模型 SS 正偏導(dǎo)通理想狀態(tài)：正偏導(dǎo)通理想狀態(tài)： uD = 0； 二極管加反向二極管加反向 電壓：截止電壓：截止 二極管加正向二極管加正向 電壓：導(dǎo)通電壓：導(dǎo)通 反偏截止理想狀態(tài)：反偏截止理想狀態(tài)： iD = 0 U(BR) = 2021/5/2834 （2）二極管的簡化模型（恒壓模型）二極管的簡化模型（恒壓模型） uD iD UD(on) uD = UD(on)

26、 0.7 V (Si) 0.3 V (Ge) 二極管加反向二極管加反向 電壓：截止電壓：截止 二極管加正向二極管加正向 電壓：導(dǎo)通電壓：導(dǎo)通 恒壓模型恒壓模型 2021/5/2835 1. IF 最大整流電流最大整流電流( (最大正向最大正向平均平均電流電流) ) 2. URM 最高反向工作電壓最高反向工作電壓，為為 U(BR) / 2 3. IR 反向電流反向電流( (越小單向?qū)щ娦栽胶迷叫蜗驅(qū)щ娦栽胶? ) 4. fM 最高工作頻率最高工作頻率( (超過時單向?qū)щ娦宰儾畛^時單向?qū)щ娦宰儾? ) iD uD U (BR) I F URM O 2021/5/2836 *影響工作頻率的原因影

27、響工作頻率的原因 PN 結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng) 結(jié)論：結(jié)論： 1. 低頻低頻時，因結(jié)電容很小，容抗很大，對時，因結(jié)電容很小，容抗很大，對 PN 結(jié)影結(jié)影 響很小。響很小。 高頻高頻時，因容抗減小，使時，因容抗減小，使信號被分流信號被分流，導(dǎo)致導(dǎo)致單向單向 導(dǎo)電性變差。導(dǎo)電性變差。 2. 結(jié)面積愈小，結(jié)電容愈小，工作頻率愈高。結(jié)面積愈小，結(jié)電容愈小，工作頻率愈高。 2021/5/2837 半導(dǎo)體二極管的型號半導(dǎo)體二極管的型號 n 中國國家標準：半導(dǎo)體器件型號命名舉例：中國國家標準：半導(dǎo)體器件型號命名舉例： n 2 A P 9 n 用數(shù)字代表同類型器件的不同型號用數(shù)字代表同類型器件的不同型號 n

28、 用字母代表器件的類型，用字母代表器件的類型，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Ge n 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Si n 2代表二極管，代表二極管，3代表三極管代表三極管 半導(dǎo)體器件命名的國際標準與各國標準半導(dǎo)體器件命名的國際標準與各國標準 2021/5/2838 硅二極管：溫度每增加硅二極管：溫度每增加88， 反向電流約增加一倍；反向電流約增加一倍； 鍺二極管：溫度每增加鍺二極管：溫度每增加1212， 反向電流大約增加一倍反向電流大約增加一倍 溫度升高時：二極管的正向溫度升高時：二極管的正向 壓降將減

29、?。▔航祵p小（負的溫度系數(shù)負的溫度系數(shù)） 每 增 加每 增 加 1 1 ， 正 向 壓 降， 正 向 壓 降 VF(Vd)VF(Vd)大約減小大約減小2 mV2 mV 2021/5/2839 整流整流交流轉(zhuǎn)換為直流交流轉(zhuǎn)換為直流 檢波檢波檢出有意義信號檢出有意義信號 開關(guān)開關(guān)邏輯電路（計算機）邏輯電路（計算機） 穩(wěn)壓穩(wěn)壓穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓 限幅限幅令幅度不超過規(guī)定值令幅度不超過規(guī)定值 鉗位鉗位令幅度固定于規(guī)定值令幅度固定于規(guī)定值 2021/5/2840 例：例：ui = 2 sin t (V)，分析二極管的限幅作用。，分析二極管的限幅作用。 ui 0.7 V：不限幅：不限幅 D1、D2 均截止

30、均截止uO = ui uO = 0.7 V ui 0.7 V：正半周期被限幅：正半周期被限幅 D2 導(dǎo)通導(dǎo)通 D 截止 截止 ui Ic/ ，Ic為最大值（即使為最大值（即使 Uce很小很?。?。）。 截止區(qū)截止區(qū) 2021/5/2867 2. 輸出特性曲線 B )( CECI ufi B i C i iC / mA uCE /V 50 A 40 A 30 A 20 A 10 A IB = 0 O 2 4 6 8 4 3 2 1 ICEO 在發(fā)射極正偏作用下涌入基極的多子，少在發(fā)射極正偏作用下涌入基極的多子，少 數(shù)在基極復(fù)合，形成數(shù)在基極復(fù)合，形成Ib，多數(shù)等待進入集，多數(shù)等待進入集 電極。較小

31、的電極。較小的Uce即可將基極的大量多子即可將基極的大量多子 吸引到集電極，形成吸引到集電極，形成Ic。 特性曲線不隨溫度變特性曲線不隨溫度變 化而變化時化而變化時 什么是理想晶體管？什么是理想晶體管？ 是常數(shù)嗎？是常數(shù)嗎？ 在放大區(qū)內(nèi)是的在放大區(qū)內(nèi)是的 為什么為什么uCE較小時較小時iC隨隨uCE變化很大？進入變化很大？進入 放大區(qū)曲線幾乎是橫軸的平行線？放大區(qū)曲線幾乎是橫軸的平行線？ 2021/5/2868 （1）截止區(qū)）截止區(qū)條件：條件：兩個結(jié)反偏兩個結(jié)反偏 特點：特點： IB 0 IC = ICEO 0 （2） 飽和區(qū)飽和區(qū)條件：條件：兩個結(jié)正偏兩個結(jié)正偏 特點：特點： IB IC/

32、臨界飽和時：臨界飽和時：uCE = uBE 深度飽和時：深度飽和時： UCE(SAT)= 0.3 V (硅管硅管) 0.1 V (鍺管鍺管) （3） 放大區(qū)放大區(qū)條件：條件：發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏 集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏 特點：特點：水平、等間隔水平、等間隔 三個工作區(qū) 2021/5/2869 2. 輸出特性B )( CECI ufi 是常數(shù)嗎？什么是理想晶體管？什么情況下是常數(shù)嗎？什么是理想晶體管？什么情況下 ? 對應(yīng)于一個對應(yīng)于一個IB就有一條就有一條iC隨隨uCE變化的曲線。變化的曲線。 為什么為什么uCE較小時較小時iC隨隨 uCE變化很大？為什么進變化很大？為什么進 入放大狀態(tài)曲線幾乎是

33、入放大狀態(tài)曲線幾乎是 橫軸的平行線？橫軸的平行線？ 飽和區(qū)飽和區(qū) 放大區(qū)放大區(qū) 截止區(qū)截止區(qū) B i C i 常量 CE B C U i i 10 A 2021/5/2870 晶體管的三個工作區(qū)域 狀態(tài)狀態(tài)uBEiCuCE 截止截止UonICEOVCC 放大放大 UoniB uBE 飽和飽和 UoniB uBE 在放大狀態(tài)，輸出電流在放大狀態(tài)，輸出電流 iC基本僅僅決定于輸入電流基本僅僅決定于輸入電流 iB，即，即 可認為輸出電流可認為輸出電流iC僅僅被輸入電流僅僅被輸入電流iB 所控制所控制iC ： 放大區(qū)等效狀態(tài)：放大區(qū)等效狀態(tài)： 三個工作區(qū)域的三個工作區(qū)域的 工作狀態(tài)比較：工作狀態(tài)比較：

34、 2021/5/2871 截止狀態(tài)截止狀態(tài) = 開關(guān)斷開開關(guān)斷開 輸入電流輸入電流 iB=0， 輸出電流輸出電流 iC=0， uCE=VCC 飽和狀態(tài)飽和狀態(tài) = 開關(guān)閉合開關(guān)閉合 輸入電流輸入電流 iBIc /Ic / 輸出電流輸出電流 iC=Ic(max) 輸出電壓輸出電壓uCE=0 2021/5/2872 四、溫度對晶體管特性的影響 少子：電子空少子：電子空 穴對穴對 增加增加 溫度升高，會使溫度升高，會使 電路不穩(wěn)定！電路不穩(wěn)定！ 2021/5/2873 五、主要參數(shù) 直流參數(shù)直流參數(shù)： 、 、ICBO、 ICEO EC II c-e間擊穿電壓間擊穿電壓 最大集電最大集電 極電流極電流

35、 最大集電極耗散功最大集電極耗散功 率，率，PCMiCuCE 安全安全 工作工作 區(qū)區(qū) 交流參數(shù)：交流參數(shù)：、fT（使1時的工作信號頻率） 極限參數(shù)極限參數(shù)：ICM、PCM、U（BR）CEO 1 E C i i 共射電路直流共射電路直流 電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù) 共基電路直流共基電路直流 電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù) 共射電路交流共射電路交流 電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù) 共基電路交流共基電路交流 電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù) 2021/5/2874 討論一 CECCM uiP 由圖示特性求出：由圖示特性求出： ICM =？ U （ （BR）CEO =？ ？ CE B C U i i 2.7 uCE=1V

36、時的時的iC就是就是ICM U（ （BR）CEO PCM=？ =？ 4mA 25V 2.7mA*10V=27mW 2.7mA/27uA =2700uA/27uA =100 2021/5/2875 補充：補充：判斷三極管工作狀態(tài)的三種方法。判斷三極管工作狀態(tài)的三種方法。 發(fā)射結(jié)集電極 截止截止 放大放大 飽和飽和 反偏或零偏 正偏 正偏 反偏 反偏 正偏或零偏 1) 三極管結(jié)偏置的判定方法三極管結(jié)偏置的判定方法 結(jié)結(jié) 偏置偏置 工作狀態(tài)工作狀態(tài) 2) 三極管電流關(guān)系判定法三極管電流關(guān)系判定法 IBICIE 截止截止 放大放大 飽和飽和 0 0 IBIBS(臨界飽和基 極電流) 0 IB IB 0

37、 IB+IC=(1+ ) IE (1+ ) IE 各極電流各極電流 電流關(guān)系電流關(guān)系 工作狀態(tài)工作狀態(tài) CCCES BS c VU I R 2021/5/2876 3) 三極管電位判定法三極管電位判定法 VBVC 截止截止 放大放大 飽和飽和 Uon(=0.5) 0.7 0.7 VCC VCES VC VBVE NPN管 VCVB U( (BR) )CEO U( (BR) )EBO 2021/5/2881 1. 溫度升高，輸入特性曲線溫度升高，輸入特性曲線向左移。向左移。 溫度每升高溫度每升高 1 C，UBE (2 2.5) mV。 溫度每升高溫度每升高 10 C，ICBO 約增大約增大 1

38、倍。倍。 BE u B i O T2 T1 2021/5/2882 2. 溫度升高，輸出特性曲線溫度升高，輸出特性曲線向上移。向上移。 iC uCE T1 iB = 0 T2 iB = 0 iB = 0 溫度每升高溫度每升高 1 C， (0.5 1)%。 輸出特性曲線間距增大。輸出特性曲線間距增大。 O 溫度升高溫度升高 溫度升更高溫度升更高 2021/5/2883 討論二：利用利用Multisim測試晶體管的輸出特性測試晶體管的輸出特性 常常數(shù)數(shù) DS GS D m U u i g 2021/5/2884 n利用利用Multisim分析圖分析圖 示電路在示電路在V2小于何值小于何值 時晶體管

39、截止、大于時晶體管截止、大于 何值時晶體管飽和。何值時晶體管飽和。 討論三 ）不變時劇增（而若，令不變時 BEBBBE CEO ) ( uiiiu IT C 以以V2作為輸入、以節(jié)作為輸入、以節(jié) 點點1作為輸出，采用直流作為輸出，采用直流 掃描的方法可得！掃描的方法可得！ 約小于約小于0.5V時時 截止截止 約大于約大于1V時時 飽和飽和 描述輸出電壓與輸出電描述輸出電壓與輸出電 壓之間函數(shù)關(guān)系的曲線，壓之間函數(shù)關(guān)系的曲線， 稱為電壓傳輸特性。稱為電壓傳輸特性。 2021/5/2885 引言：場效應(yīng)管的特點引言：場效應(yīng)管的特點 類型類型、特點、特點 2021/5/2886 三極管三極管 授課結(jié)

40、束授課結(jié)束 2021/5/2887 場效應(yīng)管場效應(yīng)管 FETFET ( (F Field ield E Effect ffect T Transistor)ransistor) 晶體管：晶體管：BJTBJT B Bipolar ipolar J Junction unction T Transistor ransistor 雙極雙極( (結(jié)結(jié)) )型晶體管型晶體管 場效應(yīng)管場效應(yīng)管 2021/5/2888 結(jié)型結(jié)型 JFET ( (Junction Field Effect Transistor) ) 絕緣柵型絕緣柵型 IGFET( (Insulated Gate FET) ) 也稱金屬氧化物

41、半導(dǎo)體三極管（也稱金屬氧化物半導(dǎo)體三極管（Metal Oxide Semiconductor FET,簡寫為簡寫為MOSFET或或MOS） 場效應(yīng)管有兩種類型場效應(yīng)管有兩種類型 2021/5/2889 特點特點 場效應(yīng)管與雙極型晶體管不同之處：場效應(yīng)管與雙極型晶體管不同之處： 單極性器件：只有一種載流子：多子導(dǎo)電單極性器件：只有一種載流子：多子導(dǎo)電 輸入阻抗高：輸入阻抗高：107 1015 ，IGFET達達1015 溫度穩(wěn)定性好。溫度穩(wěn)定性好。 工藝簡單、體積小、功耗小、成本低工藝簡單、體積小、功耗小、成本低 2021/5/2890 特點：特點： 1. 單極性器件單極性器件( (每個每個FET

42、FET中只有中只有一種載流子導(dǎo)電一種載流子導(dǎo)電) ) 3. 工藝簡單、易集成、功耗小、工藝簡單、易集成、功耗小、 體積小、成本低體積小、成本低 2. 輸入電阻高輸入電阻高 ( (107 1015 ，IGFET 可高達可高達 1015 ) ) 2021/5/2891 N 基底基底 ：N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 PP 兩邊是兩邊是P區(qū)區(qū) G(柵極柵極) S源極源極 D漏極漏極 一、結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu) 導(dǎo)電溝道導(dǎo)電溝道 2021/5/2892 N 基底基底 ：N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 PP 兩邊是兩邊是P區(qū)區(qū)G(柵極柵極) S源極源極 D漏極漏極 導(dǎo)電溝道導(dǎo)電溝道 2021/5/2893 N PP G(柵極柵極) S源

43、極源極 D漏極漏極 電路符號電路符號 D G S D G S N溝道結(jié)型場效應(yīng)管溝道結(jié)型場效應(yīng)管 2021/5/2894 P NN G(柵極柵極) S源極源極 D漏極漏極 P溝道結(jié)型場效應(yīng)管溝道結(jié)型場效應(yīng)管 D G S D G S 電路符號電路符號 2021/5/2895 二、工作原理（以二、工作原理（以P溝道為例）溝道為例） UDS=0V時時 P G S D UDS UGS NNNN ID 柵柵- -源源(G-S)(G-S)反偏放大：反偏放大： 輸入輸入PNPN結(jié)反偏，反偏結(jié)反偏，反偏 壓壓U UGS GS越大耗盡區(qū)越寬， 越大耗盡區(qū)越寬， 導(dǎo)電溝道越窄。導(dǎo)電溝道越窄。 2021/5/289

44、6 P G S D UDS UGS NN ID UDS=0V時時 NN UGS越大耗盡區(qū)越寬，越大耗盡區(qū)越寬， 溝道越窄，電阻越大。溝道越窄，電阻越大。 但當?shù)擴GS較小時，耗盡較小時，耗盡 區(qū)寬度有限，存在導(dǎo)區(qū)寬度有限，存在導(dǎo) 電溝道。電溝道。DS間相當于間相當于 線性電阻。線性電阻。 2021/5/2897 P G S D UDS UGS NN UDS=0時時 UGS達到一定值時達到一定值時 （夾斷電壓夾斷電壓VP）,耗耗 盡區(qū)碰到一起，盡區(qū)碰到一起，DS 間被夾斷，這時，即間被夾斷，這時，即 使使UDS 0V，漏極電漏極電 流流ID=0A。 ID 2021/5/2898 P G S D

45、 UDS UGS UGS0、UGDVP時時 耗盡區(qū)的形狀耗盡區(qū)的形狀 NN 越靠近漏端，越靠近漏端，PN 結(jié)反壓越大結(jié)反壓越大 ID 2021/5/2899 P G S D UDS UGS UGSVp且且UDS較大時較大時UGDVP 時耗盡區(qū)的形狀時耗盡區(qū)的形狀 NN 溝道中仍是電阻溝道中仍是電阻 特性，但是是非特性，但是是非 線性電阻。線性電阻。ID 2021/5/28100 G S D UDS UGS UGSVp UGD=VP時時 NN 漏端的溝道被夾斷，漏端的溝道被夾斷， 稱為稱為予夾斷。予夾斷。 UDS增大則被夾斷增大則被夾斷 區(qū)向下延伸。區(qū)向下延伸。 ID 2021/5/28101

46、G S D UDS UGS UGS0時時 UGS足夠大時足夠大時 （UGSVT）感）感 應(yīng)出足夠多電子，應(yīng)出足夠多電子， 這里出現(xiàn)以電子這里出現(xiàn)以電子 導(dǎo)電為主的導(dǎo)電為主的N型型 導(dǎo)電溝道。導(dǎo)電溝道。 感應(yīng)出電子感應(yīng)出電子 VT稱為閾值電壓稱為閾值電壓 2021/5/28113 UGS較小時，導(dǎo)較小時，導(dǎo) 電溝道相當于電電溝道相當于電 阻將阻將D-S連接起連接起 來，來，UGS越大此越大此 電阻越小。電阻越小。 P NN GSD UDSUGS 2021/5/28114 P NN GSD UDSUGS 當當UDS不太大不太大 時，導(dǎo)電溝時，導(dǎo)電溝 道在兩個道在兩個N區(qū)區(qū) 間是均勻的。間是均勻的。

47、 當當UDS較大較大 時，靠近時，靠近D 區(qū)的導(dǎo)電溝區(qū)的導(dǎo)電溝 道變窄。道變窄。 2021/5/28115 P NN GSD UDSUGS 夾斷后，即夾斷后，即 使使UDS 繼續(xù)繼續(xù) 增加，增加，ID仍仍 呈恒流特性呈恒流特性。 ID UDS增加，增加，UGD=VT 時，時， 靠近靠近D端的溝道被夾斷，端的溝道被夾斷， 稱為予夾斷。稱為予夾斷。 2021/5/28116 三、增強型三、增強型N溝道溝道MOS管的特性曲線管的特性曲線 轉(zhuǎn)移特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線 0 ID UGS VT 2021/5/28117 輸出特性曲線輸出特性曲線 ID U DS 0 UGS0 2021/5/28118 四、耗

48、盡型四、耗盡型N溝道溝道MOS管的特性曲線管的特性曲線 耗盡型的耗盡型的MOS管管UGS=0時就有導(dǎo)電溝道，加反向時就有導(dǎo)電溝道，加反向 電壓才能夾斷。電壓才能夾斷。 轉(zhuǎn)移特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線 0 ID UGS VT 2021/5/28119 輸出特性曲線輸出特性曲線 ID U DS 0 UGS=0 UGS0 2021/5/28120 2021/5/28121 2021/5/28122 N 溝道溝道 JFET P 溝道溝道 JFET 2021/5/28123 1）UGS 對溝道的控制作用對溝道的控制作用 當當UGS0(一定一定),則漏源則漏源 電流電流iDS電流將受電流將受UGS的控制的控制,

49、 |UGS|增大增大, iDS減少減少. 2021/5/28124 2） UDS 對溝道的控制作用對溝道的控制作用 uGS 0，uDS 0 此時此時 uGD = VP； 溝道楔型溝道楔型 耗盡層剛相碰時稱耗盡層剛相碰時稱預(yù)夾斷。預(yù)夾斷。 當當 uDS ，預(yù)夾斷預(yù)夾斷點點下移。下移。 預(yù)夾斷預(yù)夾斷 2021/5/28125 uGS =0 uGS 改變時改變時 預(yù)夾斷預(yù)夾斷 預(yù)夾斷軌跡預(yù)夾斷軌跡 預(yù)夾點預(yù)夾點 N溝道溝道JFET的輸出特性的輸出特性 輸出特性曲線：輸出特性曲線：iD=f(uDS) uGS=const 2021/5/28126 結(jié)論結(jié)論: 1. FFET柵極、溝道之間的柵極、溝道之間

50、的PN結(jié)反向偏置的，結(jié)反向偏置的，iG幾乎為幾乎為 零，輸入電阻較高零，輸入電阻較高 2. JFET是電壓控制電流器件，是電壓控制電流器件，iD受受UGS控制控制 3. 預(yù)夾斷前，預(yù)夾斷前， iD與與UDS呈近似線性關(guān)系；預(yù)夾斷后；呈近似線性關(guān)系；預(yù)夾斷后； iD 趨于飽和趨于飽和 四個區(qū)：四個區(qū)： （a）可變電阻區(qū)（預(yù)夾斷前）可變電阻區(qū)（預(yù)夾斷前 ）。）。 （b）恒流區(qū)也稱飽和）恒流區(qū)也稱飽和 區(qū)（預(yù)夾斷區(qū)（預(yù)夾斷 后）。后）。 （c）夾斷區(qū)（截止區(qū)）。）夾斷區(qū)（截止區(qū)）。 （d）擊穿區(qū)。）擊穿區(qū)。 可變電阻區(qū)可變電阻區(qū) 恒流區(qū)恒流區(qū) 截止區(qū)截止區(qū) 擊穿區(qū)擊穿區(qū) 2021/5/28127 V

51、P P 當當 VP uGS 0 時時, 2 GS DSSD )1 ( P V u Ii uGS iD IDSS uDS iD uGS = 3 V 2 V 1 V 0 V 3 V O O 轉(zhuǎn)移特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線： iD=f (uGS) uDS=const 2021/5/28128 增強型增強型N 溝道溝道 S G D B iD 增強型增強型P 溝道溝道 S G D B iD 2 2 O uGS /V iD /mA VT S G D B iD 耗盡耗盡型型N 溝道溝道 iD S G D B 耗盡耗盡型型P 溝道溝道 VP IDSS uGS /V iD /mA 5 O 5 1.1.場效應(yīng)管的符號表

52、示場效應(yīng)管的符號表示 2021/5/28129 O uDS /V iD /mA 5 V 2 V 0 V 2 VuGS = 2 V 0 V 2 V 5 V N 溝道結(jié)溝道結(jié)型型 S G D iD S G D iD P 溝道結(jié)溝道結(jié)型型 uGS /V iD /mA 5 5 O IDSS VP O uDS /V iD /mA 5 V 2 V 0 VuGS = 0 V 2 V 5 V 2021/5/28130 2. 2. 場效應(yīng)管的主要參數(shù)場效應(yīng)管的主要參數(shù) （1）開啟電壓）開啟電壓 VT( (增強型增強型) ) 夾斷電壓夾斷電壓 VP( (耗盡型耗盡型) ) 指指 uDS = 某值，使漏極某值，使漏

53、極 電流電流 iD 為某一小電流時為某一小電流時 的的 uGS 值。值。 VT VP （2） 飽和飽和漏極電流漏極電流 IDSS 耗盡型場效應(yīng)管，當耗盡型場效應(yīng)管，當 uGS = 0 時所對應(yīng)的漏極電流。時所對應(yīng)的漏極電流。 IDSS uGS /V iD /mA O 2021/5/28131 UGS( (th) ) UGS( (off) ) （3） 直流輸入電阻直流輸入電阻 RGS 指漏源間短路時，柵、源間加指漏源間短路時，柵、源間加 反向電壓呈現(xiàn)的直流電阻。反向電壓呈現(xiàn)的直流電阻。 JFET：RGS 107 MOSFET：RGS = 109 1015 IDSS uGS /V iD /mA O

54、 2021/5/28132 （4）低頻跨導(dǎo)）低頻跨導(dǎo) gm 常常數(shù)數(shù) GSd DS dsu i u r 反映了反映了uGS 對對 iD 的控制能力，的控制能力， 單位單位 S( (西門子西門子) )。一般為幾。一般為幾毫西毫西 ( (mS) ) uGS /V iD /mA Q O 2021/5/28133 PDM = uDS iD，受溫度限制。，受溫度限制。 （5） 漏源漏源動態(tài)電阻動態(tài)電阻 rds )1e( D SD T U u Ii 6. 最大漏極功耗最大漏極功耗 PDM 2021/5/28134 一、兩種半導(dǎo)體和兩種載流子一、兩種半導(dǎo)體和兩種載流子 兩種載流兩種載流 子的運動子的運動 電

55、子電子 自由電子自由電子 空穴空穴 價電子 價電子 兩兩 種種 半導(dǎo)體半導(dǎo)體 N 型型 ( (多電子多電子) ) P 型型 ( (多空穴多空穴) ) 二極管二極管 單向單向 正向電阻小正向電阻小( (理想為理想為 0) )，反向電阻大反向電阻大( ( ) )。 ) 1e ( , 0 D SDD T U u Iiu 0 , 0 SD IIu 2 GS DOD )1( T V u Ii 第第2 2章章 小小 結(jié)結(jié) 2021/5/28135 iD O uD U (BR) I F URM 正向正向 最大平均電流最大平均電流 IF 反向反向 最大反向工作電壓最大反向工作電壓 U(BR)( (超過則擊穿超

56、過則擊穿) ) 反向飽和電流反向飽和電流 IR ( (IS) )( (受溫度影響受溫度影響) ) IS 2021/5/28136 3. 二極管的等效模型二極管的等效模型 理想模型理想模型 ( (大信號狀態(tài)采用大信號狀態(tài)采用) ) uD iD 正偏導(dǎo)通正偏導(dǎo)通 電壓降為零電壓降為零 相當于理想開關(guān)閉合相當于理想開關(guān)閉合 反偏截止反偏截止 電流為零電流為零 相當于理想開關(guān)斷開相當于理想開關(guān)斷開 恒壓降模型恒壓降模型 UD(on) 正偏電壓正偏電壓 UD(on) 時導(dǎo)通時導(dǎo)通 等效為恒壓源等效為恒壓源UD(on) 否則截止，相當于二極管支路斷開否則截止，相當于二極管支路斷開 UD(on) = (0.

57、6 0.8) V估算時取估算時取 0.7 V 硅管：硅管： 鍺管：鍺管： (0.2 0.4) V0.3 V 折線近似模型折線近似模型 相當于有內(nèi)阻的恒壓源相當于有內(nèi)阻的恒壓源 UD(on) 2021/5/28137 4. 二極管的分析方法二極管的分析方法 圖解法圖解法 微變等效電路法微變等效電路法 5. 特殊二極管特殊二極管 工作條件工作條件主要用途主要用途 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管反反 偏偏穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 發(fā)光二極管發(fā)光二極管正正 偏偏發(fā)發(fā) 光光 光敏二極管光敏二極管 反反 偏偏光電轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換 2021/5/28138 三、兩種半導(dǎo)體放大器件三、兩種半導(dǎo)體放大器件 雙極型半導(dǎo)體三極管雙極型半導(dǎo)體三

58、極管( (晶體三極管晶體三極管 BJT) ) 單極型半導(dǎo)體三極管單極型半導(dǎo)體三極管( (場效應(yīng)管場效應(yīng)管 FET) ) 兩種載流子導(dǎo)電兩種載流子導(dǎo)電 多數(shù)載流子導(dǎo)電多數(shù)載流子導(dǎo)電 晶體三極管晶體三極管 1. 形式與結(jié)構(gòu)形式與結(jié)構(gòu) NPN PNP 三區(qū)、三極、兩結(jié)三區(qū)、三極、兩結(jié) 2. 特點特點 基極電流控制集電極電流并實現(xiàn)基極電流控制集電極電流并實現(xiàn)放大放大 2021/5/28139 放放 大大 條條 件件 內(nèi)因：發(fā)射區(qū)載流子濃度高、內(nèi)因：發(fā)射區(qū)載流子濃度高、 基區(qū)薄、集電區(qū)面積大基區(qū)薄、集電區(qū)面積大 外因：外因：發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏 3. 電流關(guān)系電流關(guān)系 IE =

59、IC + IB IC = IB + ICEO IE = (1 + ) IB + ICEO IE = IC + IB IC = IB IE = (1 + ) IB 2021/5/28140 4. 特性特性 iC / mA uCE /V 100 A 80 A 60 A 40 A 20 A IB = 0 O 3 6 9 12 4 3 2 1 O 0.4 0.8 iB / A uBE / V 60 40 20 80 死區(qū)電壓死區(qū)電壓( (Uth) )：0.5 V ( (硅管硅管) ) 0.1 V ( (鍺管鍺管) ) 工作電壓工作電壓( (UBE(on) ) ) ：0.6 0.8 V 取取 0.7 V

60、 ( (硅管硅管) ) 0.2 0.4 V 取取 0.3 V ( (鍺管鍺管) ) 飽飽 和和 區(qū)區(qū) 截止區(qū)截止區(qū) 2021/5/28141 iC / mA uCE /V 100 A 80 A 60 A 40 A 20 A IB = 0 O 3 6 9 12 4 3 2 1 放大區(qū)放大區(qū) 飽飽 和和 區(qū)區(qū) 截止區(qū)截止區(qū) 放大區(qū)特點：放大區(qū)特點： 1) )iB 決定決定 iC 2) )曲線水平表示恒流曲線水平表示恒流 3) )曲線間隔表示受控曲線間隔表示受控 2021/5/28142 5. 參數(shù)參數(shù) 特性參數(shù)特性參數(shù) 電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù) = /(1 ) = /(1 + ) 極間反向電流極間