清华大学知名教授电工与电子技术课件

1、返回返回9.1 半导体的导电特性半导体的导电特性导电原理导电原理 导体导电原因导体导电原因 金属：有可自由移动的自由电子金属：有可自由移动的自由电子 电解液：有可自由移动的离子电解液：有可自由移动的离子 绝缘体不导电的原因绝缘体不导电的原因 没有可自由移动的带电粒子没有可自由移动的带电粒子 半导体半导体 ？共价健共价健 Si Si Si Si价电子价电子 Si Si八八电电子子稳稳定定结结构构 Si Si Si Si价电子价电子这一现象称为本征激发。这一现象称为本征激发。空穴空穴自由电子自由电子 Si Si Si Sip+多余多余电子电子磷原子磷原子在常温下即可在常温下即可变为自由电子变为自由

2、电子失去一个失去一个电子变为电子变为正离子正离子 Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴+形成空间电荷区形成空间电荷区PN结结 P接正、接正、N接负接负 IFPN+ 少子在电场少子在电场的作用之下，的作用之下，通过通过PN结进结进入对方，但少入对方，但少子数量很少，子数量很少，形成的反向电形成的反向电流很小。流很小。IR+PND反向击穿反向击穿电压电压U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+定性分析：定性分析：判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态导通导通截止截止 若二极管是理想的，若二极管是理想的，例例1：D6V12V3k BAUAB+例例2:mA43122D IBD16V12V3

3、k AD2UAB+V sin18tui t UZIZIZM UZ IZ + UIZZ ZIUr晶体管的结构晶体管的结构(a)(a)平面型平面型(b)(b)合金型合金型BEP型硅型硅N型硅型硅二氧化硅保护膜二氧化硅保护膜铟球铟球N型锗型锗N型硅型硅CBECPP铟球铟球(a)(a)(b)(b)(a)NNCEBPCETBIBIEIC(b)BECPPNETCBIBIEICCENNPBCEPPNBEEBRBRCBCEBCE共发射极电路共发射极电路输入回路输入回路输出回路输出回路ICEBmA AVUCEUBERBIBECV+CBE静态静态(直流直流)电流放大系数电流放大系数:10031.40031. 41

4、0023.20023. 2AmAIIAmAIIBCBC，动态动态(交流交流)电流放大系数电流放大系数:100)23.2031.40()023. 2031. 4(AmAIIBCBECIBIEICBECIBIEIC+-+-+-+- 即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析放大电路的依据。是分析放大电路的依据。 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线IB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1V常常数

5、数 CE)(BEBUUfIIB=020 A40 A60 A80 A100 A常常数数 B)(CECIUfI36IC(mA )1234UCE(V)9120放大区放大区BECIBIEIC+-+-BECIB=0IEIC+-+-BECIBIEIC+-+-UB C 0BECIBIEIC+U1-RBEC = UCCRC例：例：Ucc = 6V， Rc = 3 k Ohm， RB =10k Ohm， = 25。当输入电压。当输入电压U1分别为分别为3V，1V和和-1时，时，试问晶体管处于何种工作状态？试问晶体管处于何种工作状态？晶体管饱和时集电极电流近似为晶体管饱和时集电极电流近似为晶体管临界饱和时基极电流

6、为晶体管临界饱和时基极电流为（1）U1=3V晶体管处于饱和状态晶体管处于饱和状态BECIBIEIC+U1-RBEC = UCCRC例：例：Ucc = 6V， Rc = 3 k Ohm， RB =10k Ohm， = 25。当输入电压。当输入电压U1分别为分别为3V，1V和和-1时，时，试问晶体管处于何种工作状态？试问晶体管处于何种工作状态？晶体管饱和时集电极电流近似为晶体管饱和时集电极电流近似为晶体管临界饱和时基极电流为晶体管临界饱和时基极电流为（2）U1=1V晶体管处于放大状态晶体管处于放大状态BECIBIEIC+U1-RBEC = UCCRC例：例：Ucc = 6V， Rc = 3 k Ohm， RB =10k Ohm， = 25。当输入电压。当输入电压U1分别为分别为3V，1V和和-1时，时，试问晶体管处于何种工作状态？试问晶体管处于何种工作状态？晶体管饱和时集电极电流近似为晶体管饱和时集电极电流近似为晶体管临界饱和时基极电流为晶体管临界饱和时基极电流为（3）U1= -1V晶体管发射结反偏，晶体