chapter14半導(dǎo)體二極管和三極管1解析

1、現(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，現(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，它們的最外層電子（價(jià)電子）都是四個(gè)它們的最外層電子（價(jià)電子）都是四個(gè)。Si硅原子硅原子Ge鍺原子鍺原子 (Intrinsic semiconductor)共價(jià)健共價(jià)健valence electron ) Si Si Si Si價(jià)電子價(jià)電子(covalent bond)這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。 Si Si Si Si價(jià)電子價(jià)電子valence electron空穴空穴(hole)自由電子自由電子free eletron Si Si Si Si價(jià)電子價(jià)電子空穴空穴(hole)自由電子自由電子free

2、 eletron空穴空穴 Si Si Si Sip+多余多余電子電子磷原子磷原子在常溫下即可在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮幼優(yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€(gè)失去一個(gè)電子變?yōu)殡娮幼優(yōu)檎x子正離子+N型硅表示型硅表示 Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴P型硅表示型硅表示P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體(N-type semiconductor)(P-type semiconductor)(PN junction)多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)少子的漂移運(yùn)動(dòng)少子的漂移運(yùn)動(dòng)濃度差濃度差 擴(kuò)散的結(jié)果使擴(kuò)散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬?？臻g電荷區(qū)變寬?？臻g電荷區(qū)也稱空間電荷區(qū)也稱 PN 結(jié)結(jié) +形成空間電

3、荷區(qū)形成空間電荷區(qū)(PN junction)少子的漂移運(yùn)動(dòng)少子的漂移運(yùn)動(dòng)濃度差濃度差空間電荷區(qū)也稱空間電荷區(qū)也稱 PN 結(jié)結(jié) 擴(kuò)散擴(kuò)散(diffusion)和漂移和漂移(drift)這這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到平衡，最終達(dá)到平衡，相當(dāng)于兩個(gè)區(qū)之相當(dāng)于兩個(gè)區(qū)之間沒有電荷運(yùn)動(dòng)，間沒有電荷運(yùn)動(dòng)，空間電荷區(qū)的厚空間電荷區(qū)的厚度固定不變。度固定不變。PN 結(jié)變窄結(jié)變窄 P接正、接正、N接負(fù)接負(fù) 外電場(chǎng)外電場(chǎng)IF內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)PN+(forward bias)+(backward bias) 內(nèi)電場(chǎng)被加內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，少子的漂強(qiáng)，少子的漂移加強(qiáng)，由于移加強(qiáng)，由于少子數(shù)量很少，少子數(shù)量很少，形成很小

4、的反形成很小的反向電流。向電流。IR+(backward bias)金屬觸絲金屬觸絲陽(yáng)極引線陽(yáng)極引線N型鍺片型鍺片陰極引線陰極引線外殼外殼( a ) 點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型鋁合金小球鋁合金小球N型硅型硅陽(yáng)極引線陽(yáng)極引線PN結(jié)結(jié)金銻合金金銻合金底座底座陰極引線陰極引線( b ) 面接觸型面接觸型(Semiconductor diode)陰極引線陰極引線陽(yáng)極引線陽(yáng)極引線二氧化硅保護(hù)層二氧化硅保護(hù)層P型硅型硅N型硅型硅( c ) 平面型平面型陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極( d ) 符號(hào)符號(hào)DCathode anode 反向擊穿反向擊穿電壓電壓U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+Volt-ampere Chara

5、cteristicMain Parameter半導(dǎo)體二極管的型號(hào)半導(dǎo)體二極管的型號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下：定性分析：定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)判斷二極管的工作狀態(tài)導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止 若二極管是理想的，若二極管是理想的，例例1：D6V12V3k BAUAB+V sin18itu t UZIZIZM UZ IZ_+UIO(Zener diodes)ZZ ZIUr Bipolar Junction Transistor金屬封裝金屬封裝塑料封裝塑料封裝大功率管大功率管中功率管中功率管管芯結(jié)構(gòu)剖面圖管芯結(jié)構(gòu)剖面圖(Basic Constructi

6、on)NNPBECBECIBIEICBECIBIEIC(Basic Construction)NPN TypePNP TypeBase-EmitterJunctionBase-CollectorJunctionEmitter RegionBase RegionCollector RegionBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOIBICICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOBCCBOBCBOCBECEIIIIIIII CEOBCBOBC)(1 IIIII BC CEO III ，有有忽忽略略EEBRBRC 即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線，是管即管子各電極電壓與電流

7、的關(guān)系曲線，是管子內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的子內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，是分析放大電路的依據(jù)。性能，是分析放大電路的依據(jù)。 重點(diǎn)討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線重點(diǎn)討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線 Characteristic Curve常常數(shù)數(shù) CE)(BEBUUfIIB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1VO工作壓工作壓降：硅降：硅管管UBE 0.7V 當(dāng)當(dāng)UBE一定時(shí)，如果一定時(shí)，如果UCE增大增大到一定（到一定（1V）后，集電結(jié)的電）后，集電結(jié)的電場(chǎng)已足夠強(qiáng)，可以將發(fā)射到基場(chǎng)已足夠強(qiáng)，可以將發(fā)射到基區(qū)的載流子中的絕大部

8、分收集區(qū)的載流子中的絕大部分收集到集電區(qū)，到集電區(qū)， UCE再再增大增大，IB不不再明顯減小。再明顯減小。因此，因此，UCE1V以后的輸入特性曲線基本上重以后的輸入特性曲線基本上重合。合。Input Characteristic UBE一定時(shí)一定時(shí)，隨著隨著UCE由由0增大增大時(shí)，在集電結(jié)收集載流子的能力時(shí)，在集電結(jié)收集載流子的能力得到加強(qiáng)的同時(shí)，得到加強(qiáng)的同時(shí)，集電結(jié)空間電集電結(jié)空間電荷區(qū)也在變寬，從而使基區(qū)的有荷區(qū)也在變寬，從而使基區(qū)的有效寬度減小，效寬度減小，結(jié)果使結(jié)果使IB減小減小, 因因此，在相同的此，在相同的UBE 作用下，隨著作用下，隨著UCE增加增加，IB減小減小。IB=020 A40 A60 A80 A100 A常常數(shù)數(shù) B)(CECIUfI36IC(mA )1234UCE(V)912O放大區(qū)放大區(qū)Output Characteristic acti