第7章 半導體器件

電工與電子技術基礎（第四版）半導體器件第7章主要內容案例電源指示燈電路7.1半導體二極管7.2半導體三極管7.3場效應管【案例】電源指示燈電路第7章1.電路及工作過程LED200Ω3V＋－SR是限流保護電阻，當電源正常時，有電流流過發(fā)光二極管，發(fā)光二極管發(fā)光，指示電源接通或電源電路正常。2.電路元器件電阻200Ω一個發(fā)光二極管一個開關一個直流電源3V、萬能版一塊、連接導線若干【案例】電源指示燈電路第7章3.案例實施認真檢查元器件，確保元件完好。對照電路，檢查無誤后，接上3V電源。若發(fā)光二極管不發(fā)光，應查找故障，直至正常為止。自己設計電路安裝圖，在萬能版上安裝元器件，并焊接。注意發(fā)光二極管的極性是否正確?！景咐侩娫粗甘緹綦娐返?章4.案例思考？若是交流220V交流電源的指示燈電路，應注意什么？

【案例】電源指示燈電路第7章7.1.1本征半導體導電能力介于導體和絕緣體之間的物質稱為半導體。純凈的半導體稱為本征半導體。常用的本征半導體是硅和鍺二晶體。7.1半導體二極管第7章＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4空穴自由電子共價健載流子復合本征激發(fā)電子電流空穴電流半導體中電子的數目增加，這種半導體導電主要靠電子，所以稱為電子型半導體，又稱N型半導體。其中自由電子是多數載流子，空穴為少數載流子。

1.N型半導體＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋5＋4＋4＋4＋4自由電子7.1半導體二極管第7章7.1.2雜質半導體半導體中空穴的數目增加，這種半導體導電主要靠空穴，因此稱為空穴型半導體，又稱P型半導體。其中空穴是多數載流子，電子是少數載流子。＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋3＋4＋4＋4＋4空穴7.1半導體二極管第7章7.1.2雜質半導體

1.P型半導體通過一定的工藝，使一塊P型半導體和一塊N型半導體結合在一起時，在他們的交界處會形成一個特殊區(qū)域，稱為PN結。1.PN結的形成7.1半導體二極管第7章7.1.3PN結及其單向導電性P型半導體N型半導體內電場

漂移擴散空間電荷區(qū)對多數載流子的擴散運動起阻礙作用有助于少數載流子的漂移運動擴散運動與漂移運動達到動態(tài)平衡PN結加上正向電壓空間電荷區(qū)變窄內電場正向電流大外電場2.PN結單向導電性PN+++---7.1半導體二極管第7章7.1.3PN結及其單向導電性反向電流小PN結加上反向電壓空間電荷區(qū)變寬內電場外電場PN+++---++++++------7.1半導體二極管第7章7.1.3PN結及其單向導電性PN結具有單向導電性。PN結加正向電壓時電路中有較大電流流過PN結導通PN結加反向電壓時電路中電流很小PN結截止。PN結單向導電性按材料不同分分類面接觸型鍺二極管按結構不同分硅二極管點接觸型1.結構與類型陽極陰極

VD陰極PN陽極外殼PN結結構外形及符號7.1半導體二極管第7章7.1.4半導體二極管導通壓降:硅管0.6-0.7V,鍺管0.2-0.3V。反向擊穿電壓U(BR)死區(qū)電壓:硅管0.5V,鍺管0.1V。反向飽和電流U/V鍺管正向特性10硅管I/mAO

20

4030201020死區(qū)電壓μA0.51.01.5反向特性2.二極管的伏安特性7.1半導體二極管第7章7.1.4半導體二極管（1）最大整流電流IFM（2）最大反向工作電壓URM（3）最大反向電流IRM（4）最高工作頻率fM3.二極管的主要參數7.1半導體二極管第7章7.1.4半導體二極管1.硅穩(wěn)壓二極管陽極陰極VDZIZ△IZIZmAB△UZUZ2.發(fā)光二極管3.光電二極管U/V0.40.8－2－10－4－6－8－12I/mA

5

15

20

10O3020107.1半導體二極管第7章7.1.5

特殊二極管7.2.1三極管的基本結構、符號發(fā)射結集電結PNPNPNB

C

E集電區(qū)發(fā)射區(qū)

基區(qū)發(fā)射極集電極基極B

C

E

C

集電區(qū)發(fā)射區(qū)基區(qū)發(fā)射極集電極基極B

C

E

CB

C

E7.2半導體三極管第7章BECNNP基極發(fā)射極集電極集電區(qū)尺寸比發(fā)射區(qū)大基區(qū)很薄，雜質濃度最低發(fā)射區(qū)雜質濃度高常見外形7.2半導體三極管第7章7.2.1三極管的基本結構、符號以NPN型三極管為例，要使三極管具有電流放大作用，發(fā)射結要正向偏置，集電結要反向偏置。（1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子（2）電子在基區(qū)擴散與復合（3）電子被集電極收集三極管內部載流子運動的過程7.2.2三極管的放大原理7.2半導體三極管第7章IB

ICIE發(fā)射結正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴散，形成發(fā)射極電流IE。擴散到基區(qū)的電子只有少部分與基區(qū)的空穴復合，形成電流IB，其余擴散到集電結邊緣。集電結反偏，從基區(qū)擴散來的電子漂移過集電結被集電結收集，形成IC。RB

RCUCC7.2.2三極管的放大原理7.2半導體三極管第7章RCRBIC＋－UCE＋－

μA

mA

V

V

UEBIBUBE

UCC

1.輸入特性7.2.3三極管的特性曲線7.2半導體三極管第7章UBE/VIB/mA1.0O0.020.040.060.080.100.20.60.40.820℃UCE=0VUCE≥1VUCE/V105截止區(qū)IC/mAOIB=0放大區(qū)51020（μA）408060100120飽和區(qū)截止區(qū)：發(fā)射結和集電結均反偏，IB=0。放大區(qū)：發(fā)射結正向偏置，集電結反向偏置，IC=IB。飽和區(qū)：集電結、發(fā)射結正偏，飽和壓降硅管UCES0.3V。7.2.3三極管的特性曲線7.2半導體三極管第7章2.輸出特性1.電流放大系數（1）直流電流放大系數（2）交流電流放大系數2.極間反向電流（1）集電極和基極之間的反向飽和電流ICBO（2）集電極和發(fā)射極之間的穿透電流ICEO3.極限參數（1）集電極最大允許電流ICM

（2）集電極最大允許耗散功率PCM

（3）極間反向擊穿電壓7.2.4三極管的主要參數7.2半導體三極管第7章7.3.1N溝道絕緣柵型場效應管的結構

漏極柵極

增強型

源極SGDP型硅襯底N＋N＋耗盡型SGDP型硅襯底N＋N＋增強型和耗盡型的區(qū)別在于是否有原始導電溝道。7.3場效應管第7章D

GSDGSUGSSGDP型硅襯底N＋N＋N溝道UDSID7.3場效應管第7章7.3.2N溝道增強型絕緣柵場效應管工作原理

1.漏極特性增強型場效應管的漏極特性是指UGS為常數時，ID隨UDS的變化關系。截止區(qū)可變電阻區(qū)放大區(qū)UDS/VID/mA4V3VOUGS=1V2V2.轉移特性增強型場效應管的轉移特性是指UDS

為常數時，ID隨UGS的變化關系。ID/mAUGS/VOUDS=常數UT無溝道有溝道7.3.3N溝道增強型絕緣柵場效應管特性曲線

7.3場效應管第7章UDS/VID/mA213－1－212O2468101282641014UGS=0飽和漏極電流漏極特性7.3.4N溝道耗盡型場效應管7.3場效應管第7章轉移特性ID/mAUGS/VO2468101324UDS=10VIDSS－3－2－1UP夾段電壓ID隨UGS的增大而增大ID隨UGS的減小而減?。?）開啟電壓（2）夾斷電壓（3）跨導（4）極限參數使用時除了不能超過極限參數處，還要特別