常用半導(dǎo)體器件

常用半導(dǎo)體器件

主要內(nèi)容：

§1-1．半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)

§1-2．半導(dǎo)體二極管

§1-3．雙極型晶體管

§1-4．場(chǎng)效應(yīng)管2021/8/231歡迎下載可修改§1-1．半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)一、本征半導(dǎo)體

純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。1.半導(dǎo)體

導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。大多數(shù)半導(dǎo)體器件所用的主要材料是硅（Si）和鍺（Ge）。2.結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)2021/8/232歡迎下載可修改§1-1．半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)晶體結(jié)構(gòu)原子規(guī)則排列形成共價(jià)鍵2021/8/233歡迎下載可修改§1-1．半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)3.本征激發(fā)和兩種載流子1）本征激發(fā)

共價(jià)鍵T=0K無載流子

束縛價(jià)電子

部分價(jià)電子自由電子光、熱作用擺脫共價(jià)鍵{

獲得足夠能量空位—稱空穴本征激發(fā)：指半導(dǎo)體在加熱或光照作用下，產(chǎn)生電子—空穴對(duì)的現(xiàn)象。

2021/8/234歡迎下載可修改§1-1．半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)2）載流子

電場(chǎng)作用自由電子

定向運(yùn)動(dòng)形成電子電流

電場(chǎng)作用空穴填補(bǔ)空穴的價(jià)電子作定向運(yùn)動(dòng)形成空穴電流兩種載流子：帶負(fù)電荷的自由電子電場(chǎng)電子電流極性相反電流方向同帶正電荷的空穴空穴電流運(yùn)動(dòng)方向相反2021/8/235歡迎下載可修改§1-1．半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)4.本征半導(dǎo)體中載流子的濃度復(fù)合：運(yùn)動(dòng)中的電子重新被共價(jià)鍵束縛起來，電子空穴對(duì)消失。

本征激發(fā)T一定復(fù)合動(dòng)態(tài)平衡

ni=pi=K1T3/2e-EGO/(2kT)本征半導(dǎo)體特點(diǎn)：1）導(dǎo)電能力弱

2）熱不穩(wěn)定性熱敏元件、光敏元件2021/8/236歡迎下載可修改§1-1．半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)二、雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì)元素，成為雜質(zhì)半導(dǎo)體。1.N型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入少量五價(jià)元素原子，稱為電子半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體。多數(shù)載流子：電子少數(shù)載流子：空穴

n>>p2021/8/237歡迎下載可修改§1-1．半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)2.P型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入少量三價(jià)元素原子，稱為空穴半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體。多數(shù)載流子：空穴少數(shù)載流子：電子

p>>n2021/8/238歡迎下載可修改

§1-1．半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)三、PN結(jié)將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊硅片上，在它們的交界面就形成PN結(jié)。1.PN結(jié)的形成漂移運(yùn)動(dòng)：載流子在電場(chǎng)作用下的定向運(yùn)動(dòng)。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)：由于濃度差引起的非平衡載流子的運(yùn)動(dòng)。2021/8/239歡迎下載可修改§1-1．半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)

多子擴(kuò)散形成空間電荷區(qū)建立內(nèi)電場(chǎng)少子漂移方向相反動(dòng)態(tài)平衡Ij=02021/8/2310歡迎下載可修改§1-1．半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)2.PN結(jié)的單向?qū)щ娦?）PN結(jié)外加正向電壓時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)

外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)的方向相反，空間電荷區(qū)變窄，內(nèi)電場(chǎng)被削弱，多子擴(kuò)散得到加強(qiáng)，少子漂移將被削弱，擴(kuò)散電流大大超過漂移電流，最后形成較大的正向電流。

2021/8/2311歡迎下載可修改§1-1．半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)2）PN結(jié)外加反向電壓時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)外電場(chǎng)與內(nèi)電場(chǎng)方向一致，空間電荷區(qū)變寬內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)，不利于多子的擴(kuò)散，有利于少子的漂移。在電路中形成了基于少子漂移的反向電流。由于少子數(shù)量很少，因此反向電流很小。結(jié)論：ＰＮ結(jié)具有單向?qū)щ娦?，即正偏?dǎo)通，反偏截止。2021/8/2312歡迎下載可修改§1-1．半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)3.PN結(jié)的電流方程令:uT=kT/q

稱溫度電壓當(dāng)量T=300K時(shí)，uT=26mV2021/8/2313歡迎下載可修改§1-1．半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)4.PN結(jié)的伏安特性u(píng)>0，正向特性:u>>UT,指數(shù)特性u(píng)<0，反向特性:u<<-UT，i≈-Is

u<UBR，擊穿特性:齊納擊穿、雪崩擊穿2021/8/2314歡迎下載可修改§1-1．半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)4.PN結(jié)的電容效應(yīng)1）.勢(shì)壘電容（Cb)2021/8/2315歡迎下載可修改§1-1．半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)2）.擴(kuò)散電容

(Cd)Cj=Cb+Cd2021/8/2316歡迎下載可修改§1-2．半導(dǎo)體二極管一、二極管的構(gòu)成及類型1.構(gòu)成PN結(jié)+管殼+引線2021/8/2317歡迎下載可修改§1-2．半導(dǎo)體二極管2.類型2021/8/2318歡迎下載可修改§1-2．半導(dǎo)體二極管二、二極管的伏安特性1.二極管和PN結(jié)伏安特性的區(qū)別開啟電壓Uon2.溫度對(duì)二極管伏安特性的影響2021/8/2319歡迎下載可修改§1-2．半導(dǎo)體二極管三、二極管的主要參數(shù)1.最大整流電流IF2.最高反向工作電壓UR3.反向電流IR4.最高工作頻率fM2021/8/2320歡迎下載可修改§1-2．半導(dǎo)體二極管四、二極管的等效電路1.由伏安特性折線化得到的等效電路2021/8/2321歡迎下載可修改§1-2．半導(dǎo)體二極管2.二極管的微變等效電路2021/8/2322歡迎下載可修改§1-2．半導(dǎo)體二極管五、穩(wěn)壓二極管

穩(wěn)壓管是一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管。

1.穩(wěn)壓管的伏安特性

2021/8/2323歡迎下載可修改§1-2．半導(dǎo)體二極管2.穩(wěn)壓管的主要參數(shù)1).穩(wěn)定電壓Uz2).穩(wěn)定電流Iz3）.額定功耗PZM4）.動(dòng)態(tài)電阻rz5）.溫度系數(shù)α

2021/8/2324歡迎下載可修改§1-3．雙極型晶體管一、晶體管的結(jié)構(gòu)及類型雙極型晶體管（BJT）又稱晶體三極管、半導(dǎo)體三極管，簡稱晶體管。2021/8/2325歡迎下載可修改§1-3．雙極型晶體管一、晶體管的結(jié)構(gòu)及類型晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖晶體管的符號(hào)構(gòu)成：三個(gè)區(qū)、三個(gè)極、兩個(gè)結(jié)2021/8/2326歡迎下載可修改§1-3．雙極型晶體管二、晶體管的電流放大作用2021/8/2327歡迎下載可修改§1-3．雙極型晶體管1.晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)1).發(fā)射結(jié)加正向電壓，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流IE2）擴(kuò)散到基區(qū)的自由電子與孔穴的復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成基極電流IB3）集電結(jié)加反向電壓，漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流IC2、晶體管的電流分配關(guān)系IE=IEN+IEP=ICN+IBN+ICBOIC=ICN+ICBOIB=IBN+IEP-ICBO=IB，-ICBO又：IE=IC+IB2021/8/2328歡迎下載可修改§1-3．雙極型晶體管3、晶體管的共射電流放大系數(shù)1）定義：共射直流電流放大系數(shù)2）定義：共射交流電流放大系數(shù)容易證明：2021/8/2329歡迎下載可修改§1-3．雙極型晶體管3）定義：共基直流電流放大系數(shù)4）定義：共基交流電流放大系數(shù)容易證明：或2021/8/2330歡迎下載可修改§1-3．雙極型晶體管三、晶體管的共射特性曲線1.輸入特性曲線2021/8/2331歡迎下載可修改§1-3．雙極型晶體管三、晶體管的共射特性曲線1.輸出特性曲線2021/8/2332歡迎下載可修改§1-3．雙極型晶體管1.輸出特性曲線1）.截止區(qū)2）.放大區(qū)3）.飽和區(qū)2021/8/2333歡迎下載可修改§1-3．雙極型晶體管四、晶體管的主要參數(shù)1.直流參數(shù)1）共射直流電流放大系數(shù)2）共基直流電流放大系數(shù)3）極間反向電流集－基極反向截止電流ICBO

集－射極反向截止電流ICEO

2.交流參數(shù)1）共射交流電流放大系數(shù)β

2）共基交流電流放大系數(shù)3）特征頻率fF2021/8/2334歡迎下載可修改§1-3．雙極型晶體管3.極限參數(shù)1）最大集電極耗散功率PCM

2）最大集電極電流ICM

3）極間反向擊穿電壓集－基極反向擊穿電壓UCBO

集－射極反向擊穿電壓UCEO射－基極反向擊穿電壓UEBO

2021/8/2335歡迎下載可修改§1-3．雙極型晶體管五、溫度對(duì)晶體管特性及參數(shù)的影響1.溫度對(duì)ICBO的影響：溫度每升高100C,ICBO增加約一倍。2.溫度對(duì)輸入特性的影響3.溫度對(duì)輸出特性的影響2021/8/2336歡迎下載可修改§1-4．場(chǎng)效應(yīng)管

場(chǎng)效應(yīng)管(FET)是利用輸入回路的電場(chǎng)效應(yīng)來控制輸出回路電流的一種半導(dǎo)體器件。

它僅靠半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子導(dǎo)電，又稱單極型晶體管。一、類型及符號(hào)N溝道1.結(jié)型

P溝道

N溝道增強(qiáng)型

P溝道2.絕緣珊型

N溝道耗盡型

P溝道2021/8/2337歡迎下載可修改§1-4．場(chǎng)效應(yīng)管二、特性曲線與電流方程(NJFET)1.漏極特性曲線1）可變電阻區(qū)：預(yù)夾斷前（UDS<UGS-UGS(off))特點(diǎn)：a)iD～UDS

線性

b)UDS→RDS（RDS=UDS/ID)2）恒流區(qū)：預(yù)夾斷后（UDS>UGS-UGS(off))特點(diǎn)：a)b)UDS↑→ID

幾乎不變（略增）3）夾斷區(qū)：夾斷后（UGS<UGS(off))特點(diǎn)：iD=02021/8/2338歡迎下載可修改§1-4．場(chǎng)效應(yīng)管2.轉(zhuǎn)移特性曲線3.電流方程(UGS（off)<uGS<0)(UDS>UGS-UGS(off))2021/8/2339歡迎下載可修改§1-4．場(chǎng)效應(yīng)管4.NEMOSFET特性曲線與電流方程2021/8/2340歡迎下載可修改§1-4．場(chǎng)效應(yīng)管三、場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)1.直流參數(shù)1）開啟電壓UGS（th)2.交流參數(shù)2）夾斷電壓UGS（0ff)3）飽和漏極電流IDSS4）直流輸入電阻RGS（DC）1）低頻跨導(dǎo)gm2）極間電容

Cgs、Cgd、Cds2021/8/2341歡迎下載可修改§1-4．場(chǎng)效應(yīng)管3.極限參數(shù)3）最大耗散功率PDM

1）最大漏極電流IDM

2）擊穿電壓漏－源擊穿電壓U（BR）DS珊－源擊穿電壓U（BR）GS

2021/8/2342歡迎下載可修改§1-4．場(chǎng)效應(yīng)管四、FET與BJT的比較BJTFETBECGSD電流控電流源電壓控電流源兩種載流子導(dǎo)電多子導(dǎo)電NF↓NF↑2021/8/2343歡迎下載可修改1、只要朝著一個(gè)方向奮斗，一切都會(huì)變得得心應(yīng)手。20.6.166.16.202010:0010:00:23Jun-2010:00

2、心不清則無以見道，志不確則無以定功。二〇二〇年六月十六日2020年6月16日星期二

3、有勇氣承擔(dān)命運(yùn)這才是英雄好漢。10:006.16.202010:006.16.202010:0010:00:236.16.202010:006.16.2020

4、與肝膽人共事，無字句處讀書。6.16.20206.16.202010:0010:0010:00:2310:00:23

5、閱讀使人充實(shí)，會(huì)談使人敏捷，寫作使人精確。Tuesday,June16,2020June20Tuesday,June16,20206/16/2020

6、最大的驕傲于最大的自卑都表示心靈的最軟弱無力。10時(shí)0分10時(shí)0分16-Jun-206.16.2020

7、自知之明是最難得的知識(shí)。20.6.1620.6.1620.6.16。2020年6月16日星期二二〇二〇年六月十六日

8、勇氣通往天堂，怯懦通往地獄。10:0010:00:236.16.2020Tuesday,June16,20202021/8/2344歡迎下載可修改1、最困難的事就是認(rèn)識(shí)自己。20.6.286.28.202020:1120:11:15Jun-2020:11

2、自知之明是最難得的知識(shí)。二〇二〇年六月二十八日2020年6月28日星期日

3、越是無能的人，越喜歡挑剔別人。20:116.28.202020:116.28.202020:1120:11:156.28.202020:116.28.2020

4、與肝膽人共事，無字句處讀書。6.28.20206.28.202020:1120:1120:11:1520:11:15

5、三軍可奪帥也。Sunday,June28,2020June20Sunday,June28,20206/28/2020

6、最大的驕傲于最大的自卑都表示心靈的最軟弱無力。8時(shí)11分8時(shí)11分28-Jun-206.28.2020

7、人生就是學(xué)