半导体基础知识2

第三版童诗白第一章常用半导体器件1.1半导体基础知识1.2半导体二极管1.3双极型晶体管

1.4场效应管1.5单结晶体管和晶闸管1.6集成电路中的元件第三版童诗白本章重点和考点：1.二极管的单向导电性、稳压管的原理。2.三极管的电流放大原理，如何判断三极管的管型、管脚和管材。3.场效应管的分类、工作原理和特性曲线。

本章教学时数：8学时第三版童诗白本章讨论的问题：2.空穴是一种载流子吗？空穴导电时电子运动吗？3.什么是N型半导体？什么是P型半导体？当二种半导体制作在一起时会产生什么现象？4.PN结上所加端电压与电流符合欧姆定律吗？它为什么具有单向性？在PN结中另反向电压时真的没有电流吗？5.晶体管是通过什么方式来控制集电极电流的？场效应管是通过什么方式来控制漏极电流的？为什么它们都可以用于放大？1.为什么采用半导体材料制作电子器件？第一章半导体器件引子：电子技术的发展47年贝尔实验室制成第一只晶体管58年集成电路69年大规模集成电路75年超大规模集成电路

第一片集成电路只有4个晶体管，而97年一片集成电路上有40亿个晶体管。科学家预测集成度按10倍/6年的速度还将继续到2015或2020年，将达到饱和。第一章半导体器件1.1半导体的基础知识1.1.1本征半导体

纯净的具有晶体结构的半导体导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。一、导体、半导体和绝缘体第一章半导体器件半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。例如：当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。光敏器件二极管+4+4+4+4+4+4+4+4+4

完全纯净的、不含其他杂质且具有晶体结构的半导体称为本征半导体

将硅或锗材料提纯便形成单晶体，它的原子结构为共价键结构。价电子共价键图1.1.1本征半导体结构示意图二、本征半导体的晶体结构当温度T=0

K时，半导体不导电，如同绝缘体。+4+4+4+4+4+4+4+4+4图1.1.2本征半导体中的自由电子和空穴自由电子空穴若T

，将有少数价电子克服共价键的束缚成为自由电子，在原来的共价键中留下一个空位——空穴。T

自由电子和空穴使本征半导体具有导电能力，但很微弱。空穴可看成带正电的载流子。三、本征半导体中的两种载流子（动画1-1）（动画1-2）第一章半导体器件四、本征半导体中载流子的浓度在一定温度下本征半导体中载流子的浓度是一定的，并且自由电子与空穴的浓度相等。本征半导体中载流子的浓度公式：T=300K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:

n=p=1.43×1010/cm3本征锗的电子和空穴浓度:

n=p=2.38×1013/cm3本征激发复合动态平衡1.半导体中两种载流子带负电的自由电子带正电的空穴

2.本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现，称为电子-空穴对。3.本征半导体中自由电子和空穴的浓度用ni和pi表示，显然ni

=pi

。4.由于物质的运动，自由电子和空穴不断的产生又不断的复合。在一定的温度下，产生与复合运动会达到平衡，载流子的浓度就一定了。5.载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度的升高，基本按指数规律增加。小结：

1.1.2杂质半导体杂质半导体有两种N型半导体P型半导体一、N型半导体(Negative)在硅或锗的晶体中掺入少量的5价杂质元素，如磷、锑、砷等，即构成N型半导体(或称电子型半导体)。常用的5价杂质元素有磷、锑、砷等。本征半导体掺入5价元素后，原来晶体中的某些硅原子将被杂质原子代替。杂质原子最外层有5个价电子，其中4个与硅构成共价键，多余一个电子只受自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。自由电子浓度远大于空穴的浓度，即n>>p。

电子称为多数载流子(简称多子)，

空穴称为少数载流子(简称少子)。5价杂质原子称为施主原子。+4+4+4+4+4+4+4+4+4+5自由电子施主原子图1.1.3N型半导体二、P型半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4在硅或锗的晶体中掺入少量的3价杂质元素，如硼、镓、铟等，即构成P型半导体。+3空穴浓度多于电子浓度，即p>>n。空穴为多数载流子，电子为少数载流子。3价杂质原子称为受主原子。受主原子空穴图1.1.4P型半导体说明：1.掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决定少数载流子的浓度。3.杂质半导体总体上保持电中性（why？）4.杂质半导体的表示方法如下图所示。2.杂质半导体载流子的数目要远远高于本征半导体，因而其导电能力大大改善。(a)N型半导体(b)P型半导体图杂质半导体的的简化表示法问题悟：杂拉质半嫁导体嗽为何骗呈现敢电中喜性?N型：康自由曾电子瓶数目=空穴幕数目+正离贫子数长目P型：会空穴端数目=自由胡电子侵数目+负离紧子数距目在一研块半际导体腊单晶男上一驼侧掺弓杂成腾为P型半技导体具，另抹一侧局掺杂恶成为N型半啊导体湖，两亚个区索域的获交界侦处就桃形成螺了一挎个特基殊的轧薄层份，称为PN结。PNPN结图PN结的徐形成一、PN结的经形成1.误1.醉3PN结PN结中拨载流著子的廉运动耗尽避层空间电荷区PN1.浅扩咳散运搁动2.漂扩柴散运犹动形暗成空迷间电胳荷区电子嚼和空歌穴浓舞度差培形成多数馋载流铅子的段扩散铁运动闻。——PN结，躲耗尽倾层。PN（动画牵1-丧3）3.饮空附间电逢荷区爽产生疾内电辜场PN空间电荷区内电场Uho空间拾电荷库区正致负离朋子之旦间电犯位差Uho——电位伸壁垒；——内电世场；内化电场霉阻止铅多子恭的扩触散——阻挡筹层。4.温漂粪移运托动内电吸场有涝利于控少子缘瑞运动谅—漂移逆。少子作的运紫动与恐多子叨运动恋方向要相反阻挡层5.楼扩愈散与篮漂移乞的动暗态平次衡扩散饱运动酱使空饮间电株荷区鹊增大瞧，扩年散电娃流逐搅渐减披小；随着助内电垫场的仗增强侮，漂飘移运秒动逐轧渐增熔加；当扩纵散电江流与阵漂移泊电流唉相等慕时，PN结总排的电拼流等医于零睛，空暮间电久荷区赚的宽稀度达闲到稳续定。对称周结即扩散馅运动霸与漂荷移运悦动达紫到动领态平疮衡。PN不对逢称结二、PN结的慎单向营导电讨性1.PN结外加赢正向须电压罚时处逆于导历通状反态又称捎正向默偏置孙，简擦称正与偏。外电场方向内电场方向耗尽层VRI空间电荷区变窄，有利于扩散运动，电路中有较大的正向电流。图控1.音1.耕6PN什么是PN结的单向导电性？有什么作用？在PN结加总上一雁个很擦小的厌正向松电压猎，即下可得止到较孕大的恐正向球电流闪，为登防止按电流筋过大吊，可箱接入唉电阻R。2.PN结外加童反向剃电压没时处叼于截匪止状育态(反偏)反向径接法历时，累外电处场与仪内电罪场的罚方向塘一致拘，增早强了省内电眠场的歇作用畏；外电向场使区空间它电荷贱区变骡宽；不利坦于扩验散运模动，谊有利芦于漂豆移运正动，绣漂移瓶电流粗大于躬扩散集电流山，电舒路中哀产生唯反向挪电流I；由于快少数稳载流授子浓园度很模低，来反向求电流种数值籍非常匀小。耗尽层图喊1.渣1.直7PN结加嘉反相听电压鸡时截抱止反向免电流鲁又称反向楼饱和雪电流。对温植度十抹分敏蒸感，随着贫温度贼升高披，IS将急后剧增铜大。PN外电场方向内电场方向VRIS当PN结正叼向偏丧置时贼，回轻路中浪将产诱生一投个较腿大的津正向林电流厉，PN结处仰于导通获状态；当PN结反唐向偏衔置时佩，回颜路中椅反向法电流悟非常无小，纽奉几乎熟等于盛零，PN结处羊于截止傻状态。（动稻画1岁-4扛）（动陕画1毕-5停）综上近所述着：可见恼，PN结具连有单向千导电腾性。IS：反向撑饱和友电流UT：温度娱的电宿压当祖量在常捏温(30葱0K)下，UT26军m山V三、PN结的给电流跨方程PN结所拐加端挖电压u与流页过的勒电流i的关金系为公式鹿推导冻过程盯略四、PN结的蒙伏安竿特性i=f(u)之间稳的关固系曲轧线。604020–0.002–0.00400.51.0–25–50i/mAu/V正向旷特性死区电压击穿电压U(BR)反向妙特性图凯1.宽1.滋10PN结的键伏安良特性反向宗击穿齐纳者击穿雪崩给击穿五、PN结的棋电容河效应当PN上的出电压谱发生乒变化吉时，PN结中解储存佛的电炎荷量疯将随深之发咏生变耗化，旗使PN结具位有电律容效变应。电容梅效应负包括趟两部雀分势垒鞋电容扩散以电容1.繁势垒晃电容Cb是由PN结的兽空间迁电荷维区变割化形梅成的饲。(a)PN结加下正向突电压（b)PN结加荣反向她电压-N空间电荷区PVRI+UN空间电荷区PRI+-UV空间川电荷充区的船正负值离子旱数目番发生波变化见，如塌同电挥容的拆放电涛和充巡寿电过粒程。势垒谢电容既的大活小可亩用下蔑式表粘示：由于PN结宽度l随外仍加电广压u而变怕化，孙因此势垒饱电容Cb不是敢一个柔常数。其Cb=f(U)曲线假如图执示。：半半导体吩材料陵的介犁电比黑系数充；S：结面纽奉积；l：耗尽毕层宽斑度。OuCb图1.1.11（b)2.港扩散医电容CdQ是由尝多数路载流盛子在铲扩散终过程呢中积饭累而还引起学的。在某堂个正企向电止压下刮，P区中船的电麦子浓逼度np(或N区的林空穴拴浓度pn)分布打曲线画如图摊中曲器线匀1吴所示孝。x=壤0处为P与染耗尽袋层的翼交界光处当电勾压加改大，np(或pn)会升老高，短如曲亚线忧2驼所示(反之赞浓度飞会降谁低)。OxnPQ12Q当加辉反向闷电压都时，件扩散沸运动州被削食弱，逗扩散堵电容蜘的作枕用可勤忽略闸。Q正向候电压童变化终时，并变化痕载流甩子积娱累电教荷量花发生齐变化优，相套当于煤电容罪器充念电和碑放电军的过络程任——躁扩秀散电夺容效欲应。图既1.互1.状12PNPN结综上渔所述祥：PN结总黄的结崇电容Cj包括虽势垒眯电容Cb和扩络散电貌容Cd两部岸分。Cb和Cd值都叙很小国，通哪常为还几个狼皮法途~扇几丘十皮踏法，掀有些鞠结面挨积大醋的二挣极管舌可达瞧几百曾皮法等。当反清向偏拴置时宜，势剩垒电建容起然主要哗作用究，可箱以认赢为CjCb。一般樱来说拖，当卸二极摊管正额向偏肠置时头，扩竞散电熄容起轨主要责作用敞，即缝可以堡认为CjCd；在信扒号频睡率较闲高时眼，须春考虑唤结电玻容的杰作用撒。第一瞒章邻半导渐体器间件1.闹2半导床体二米极管（第蜻二讲拨）二极鹿管按苍结构尖分有点接枪触型万、面粒接触首型和鼓平面冬型图1昆.2非.1某二极罗管的芦几种外形第一基章倾半导氧体器相件1炮点燃接触润型二证极管(a)点接触型

二极管的结构示意图1.阻2.阔1半导研体二汪极管珠的几惨种常辣见结庆构PN结面阴积小穷，结警电容延小，围用于检波和变揉频等翅高频秧电路到。第一针章磨半导边体器桐件3养平盈面型挖二极答管往往熊用于株集成来电路盈制造披工艺嘱中。PN结面和积可财大可初小，妻用于侍高频帮整流漆和开关电路膛中。2身面桶接触弹型二坝极管PN结面典积大所，用状于工频大电叙流整流电路腾。(b)面接触型(c)平面型4晃二极纺管的照代表辞符号D第一素章炮半导庸体器副件1.迫2.倦2二极鹅管的菌伏安还特性二极胡管的阳伏安抽特性滤曲线半可用目下式念表示硅二极管2CP10的伏安特性正向肢特性反向拉特性反向虚击穿左特性开启逮电压约：0要.5V导通查电压比：0密.7一、岸伏安并特性锗二极管2AP15的伏安特性UonU(BR)开启挤电压淡：0划.1V导通书电压瓣：0后.2VT（℃熄）↑咏→在牲电流毯不变屯情况娱下管电压降u↓→反向扬饱和浆电流IS↑，U(B送R)↓T（℃汗）↑环→正羡向特言性左扶移，反悄向特聋性下辉移增大1倍/1边0℃下降妻约2m造v/井1℃二、狡温度蛮对二傅极管蝇伏安犁特性量的影买响！！二极漏管的电特性借对温伶度很狸敏感姨。第一欠章杀半导厦体器洋件1.明2.嗽3二极口管的洁参数(1户)贼最大刊整流田电流IF(2林)辨反向斥击穿偷电压U（B掌R）和最得高反辅向工徒作电耗压URM(3远)反向颂电流IR(4崭)液最高姻工作幅频率fM(5雾)乞极间伸电容Cj在实六际应坡用中霉，应费根据惜管子贺所用套的场爹合，丹按其士所承软受的乱最高坑反向鬼电压罚、最家大正畏向平肌均电劝流、述工作文频率拾、环斗境温损度等腔条件勒，选怨择满怕足要哀求的洒二极显管。第一训章竖半导扁体器侨件1.达2.吨4二极稻管等效茧电路一、幸由伏碍安特员性折牧线化亏得到桂的等糕效电查路1.理想模型2.恒压降模型3.折线模型第一劳章虚半导瓜体器绑件二、被二极拘管的宽微变律等效蜂电路二极焦管工鼠作在犯正向向特性传的某锋一小戴范围扶内时据，其渣正向泉特性婆可以基等效活成一圣个微恐变电遍阻。即根据得Q点处诱的微附变电双导则常温陡下（T=3攻00淹K）图1.2.7二极管的微变等效电路第一适章安半导辆体器寒件应用伴举例二极蝴管的沃静态队工作情情况体分析理想氏模型（R=10k）VDD=10V时恒压河模型（硅二极管典型值）折线晓模型（硅二极管典型值）设第一座章蹲半导意体器脖件例1善.2框.1电路泼如图厦所示壁，UD=0销.7怖V，试估炒算开绘关断体开和希闭合卵输出桃电压UO。V1=6睁VV1=1那2VDSR第一岭章诵半导铅体器掏件应用香举例例1彩：P6涉6习题筐1.犯3解：衰采用很理想新电路险模型ui和uo的波校形如森图所架示例2除：P6单6习题保1.搅5解：纺采用附恒压子降电芦路模嘉型二个题二极思管共凶阳极斧接法输入冒电压绒小者命先导码通ui和uo的波饼形如隐图所僵示第一桂章嘱半导植体器炕件1.拆2.言5枪稳戴压二醉极管一、嘱稳压悉管的绸伏安阅特性(a)符号(b)2CW17伏安特性利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压二极管稳压时工作在反向电击穿状态，反向电压应大于稳压电压。DZ第一率章挪半导鼠体器炼件(1巩)苍稳定孔电压UZ(2株)册动态购电阻rZ在规坊定的处稳压牙管反何向工雪作电亮流IZ下，含所对舟应的剪反向辱工作泰电压岁。rZ=VZ/IZ(3悟)最溜大耗默散功港率PZM(4盒)最哭大稳捐定工批作电判流IZm元ax和最裂小稳登定工万作电淘流IZm雪in(5析)温建度系该数—锅—VZ二、邪稳压这管的徒主要透参数第一制章胞半导阴体器械件稳压狮电路正常日稳压同时UO=UZ#沫不加R可以育吗？（1阻）设辽电源旨电压宫波动蛛(负膝载不峡变)UI↑→储UO↑→妈UZ↑→首IZ↑↓UO↓←素UR↑孩←恭IR↑如电谷路参蚕数变球化？UOUI第一昂章覆半导磁体器陡件稳压站电路正常栗稳压袖时UO=UZ#送上述萝电路UI为正旬弦波吨，且豆幅值无大于UZ，UO的波摄形是匙怎样双的？（2攻）设妇负载金变化敲(电源合不变)如电尾路参豪数变控化？UOUIRL↓→UO↓→UZ↓→IZ↓→IR↓→ΔIZ=-ΔIL→IR

基本不变IL↑→

IR↑

第一好章芳半导烛体器押件例1早：稳盈压二锻极管缺的应湿用RLuiuORDZiiziLUZ稳压生二极壤管技稿术数为据为求：稳棕压值UZ=1叮0V付，Izm邻ax=1序2m惧A，轻Izm堆in=2闭mA音，负载社电阻RL=2壁k，输入宣电压ui=1迟2V乞，限流纷电阻R=才20朋0质，求iZ。若负载抖电阻变化屠范围袭为1慈.5k礼--撞4k国，是否珍还能敬稳压沉？第一柴章绳半导姨体器句件RLuiuORDZiiziLUZUZ=1恳0Vui=1侵2VR=慨20脏0雁Izm蜻ax=1摄2m僻A晃Izm耳in=2茄mARL=2泽k痒(1联.5k否~4k)iL=uo/RL=UZ/RL=1武0/死2=闷5（尚mA涛）i=垫（ui-UZ）/惨R=薯（1等2-断10及）/滩0.领2=优10吨（吹mA碎）iZ=洋i粮-辱iL=1拔0-表5=足5映（m最A）RL=1.纵5k灭,iL=1松0/斯1.裳5=绞6.肥7（绩mA备）,划iZ=1阔0-鸦6.正7=左3.穗3（罗mA柜）RL=4k贵,iL=1泄0/讲4=志2.寒5（吸mA否）,跃iZ=1被0-深2.奇5=是7.浸5（姑mA怜）负载挥变化残,但iZ仍在氏12mA和2mA之间漠,所掉以稳古压管句仍能储起稳压坝作用第一西章蕉半导左体器容件例2势：稳闯压二户极管肉的应畜用（P6叫7习题刑1.艺11伍）解：ui和uo的波巩形如树图所晓示（UZ＝3咏V）uiuODZR(a)(b)uiuORDZ第一稿章节半导狮体器扎件一、梳发光兰二极女管LE档D(Li朵gh横t柄Em箱it遥ti押ng搞D替io调de)1.百符颗号和突特性工作笔条件唱：正向窄偏置一般耗工作独电流股几十mA贺，导通乓电压赶(张12)V符号u/Vi

/mAO2特性1.变2.瘦6其仍它类维型的成二极扩管第一痒章检半导载体器捧件发光靠类型圾：可见屈光：红、刻黄、越绿显示族类型垃：普通LE直D师，不可吹见光平：红外棒光点阵LE丽D七段LE收D推,第一任章微半导邮体器瓜件二、之光电递二极潮管符号光和特瓦性符号特性uiOE=200lxE=400lx工作围原理孟：三、撕变容鸽二极水管四、锻隧道签二极伐管(请低同学撇们上大网查俊找有装关资蛇料，豆写在如作业稀本上露）五、寄肖特御基二中极管(请渴同学亲们上哀网查罢找有范关资源料，莲写在米作业损本上撕）无光骄照时及，与坐普通都二极狂管一誓样。有光秃照时棉，分犬布在橡第三妻、四滑象限影。1.纽奉3特双极际型晶瓦体管(BJ芹T)第三弃讲又称寇半导勾体三览极管钥、晶宴体三易极管宇，或膀简称闭晶体智管。(Bi母po鬼la斗r阴Ju鼻nc糕ti敢on领T饶ra醋ns鼻is受to脉r)三极抓管的叮外形括如下拾图所拴示。三极艳管有厌两种景类型狭：NP秒N型和PN海P型。主要强以NP温N型为娘例进第行讨脖论。图邮1.裙3.顿1家三极熊管的烛外形X：低频拾小功护率管D：低频稿大功争率管G：高频围小功咐率管A：高频呼大功辨率管我国抚晶体若管得负型号起命名捆方法1.楼3.今1瓦晶体堂管的继结构部及类狱型常用蛮的三槐极管计的结碗构有习硅平奇面管庆和锗耳合金液管两碍种类灶型。图1刃.3刘.2a三极迹管的琴结构(a)平面蛾型(NP伪N)(b)合金蚀型(PN抵P)ebbecPNPe发射要极，b基极魔，c集电刊极。NcNP二氧化硅发射区集电区基区基区发射圈区集电歪区图剖1.稀3.涉2(b)三极秒管结设构示程意图狗和符宪号NP锦N型ecb符号集电都区集电盛结基区发射桥结发射糊区集电迅极c基极b发射妄极eNNP集电尤区集电毒结基区发射匀结发射攀区集电度极c发射谨极e基极b

cbe符号NNPPN图1.3.2©三极管结构示意图和符号(b)PNP型1.夫3.既2派晶体葵管的压电流裂放大际作用以NP曾N型三矩极管宫为例免讨论cNNPebbec表面看三极荣管若青实现滚放大百，必汽须从三极押管内增部结湖构和外部服所加罩电源酿的极猫性来保腔证。不具素备放浩大作苏用三极聋管内寨部结熄构要亩求：NNPebcNNNPPP1.发射著区高尾掺杂梯。2.基区害做得凭很薄。通慕常只漏有几梁微米艺到几律十微语米，便而且掺杂欺较少。三极浆管放坏大的歼外部踩条件：外碎加电道源的律极性案应使发射顿结处招于正明向偏驰置状态袜，而集电符结处止于反水向偏反置状态丈。3.集电湖结面毁积大馋。实验+-bce共射鉴极放炸大电被路UBBUCCuBEiCiB+-uCEiEiB00.02 0.04 0.060.080.10iC<0.0010.70 1.502.303.103.95iE<0.0010.72 1.542.363.184.05表1今-1援电摊流单蝇位：mAbecRcRb一、距晶体和管内挖部载毅流子抢的运段动IEIB发射挖结加免正向语电压挖，扩两散运逃动形螺成发沈射极砍电流发射薄区的通电子希越过吼发射锄结扩终散到羊基区唤，基直区的雕空穴估扩散象到发蛙射区索—形成枝发射埋极电喜流IE(基区鸦多子弓数目犯较少待，空铁穴电应流可释忽略)。2.晴扩债散到道基区添的自赛由电足子与痕空堪穴的仗复合也运动盖形成您基极肥电迎流电子后到达奇基区储，少伏数与北空穴桐复凉合形败成基缩慧极电市流Ibn，复合缠掉的赞空桐穴由VBB补充。多数衫电子海在基赌区继振续扩刑散，触到达宾集电把结的樱一侧喷。晶体卫管内宝部载叙流子袭的运苏动becIEIBRcRb3.危集电扔结加磁反向秒电压葱，漂鞭移运庙动形现成集事电极写电流Ic集电顾结反脊偏，州有利页于收湾集基忆区扩届散过当来的胡电子地而形夹成集腥电极寄电流Icn。其能剃量来桂自外测接电毙源VCC。IC另外谣，集险电区沸和基称区的竞少子粮在外静电场蜡的作辜用下掠将进礼行漂逮移运隔动而拨形成反向饱和混电流，用ICB必O表示。ICBO晶体等管内绣部载跃流子今的运悔动beceRcRb二、百晶体净管的壤电流糟分配趟关系IEpICB虏OIEICIBIEnIBnICnIC=ICn+ICB转OIE=ICn+IBn+IEp=IEn+IEpIE=IC+IB图1涨.3乖.4柏晶体神管内瓣部载锡流子怀的运希动与掠外部艘电流IB=IEP+IBN－ICBO

~IBN－ICBO~第一握章县半导仔体器板件三、蓄晶体满管的律共射敌电流趟放大各系数整理宣可得永：ICB傅O称反爷向饱叨和电训流ICE皆O称穿既透电容流1、苗共射帽直流使电流云放大狮系数2、把共射竖交流延电流雀放大圾系数VCCRb+VBBC1TICIBC2Rc+共发射极接法第一缸章谁半导灿体器闻件3、仔共基怨直流跳电流苦放大傍系数或4、新共基樱交流怀电流钞放大屡系数直流参数与交流参数、的含义是不同的，但是，对于大多数三极管来说，与，与的数值却差别不大，计算中，可不将它们严格区分。5.与的关音系ICIE+C2+C1VEEReVCCRc共基极接法第一电章胶半导惜体器影件1.畜3.得3亏晶臭体管势的共裁射特妨性曲粱线uCE=0VuBE

/ViB=f(uBE)UCE=c码on发st(2回)扶当uCE≥1捐V时，uCB=uCE-uBE>0旷，集电唉结已魄进入祝反偏建状态础，开芽始收集电认子，座基区朱复合收减少滑，在壁同样源的uBE下IB减小奖，特弃性曲虚线右烤移。(1烘)师当uCE=0营V时，自相当国于发块射结米的正业向伏涉安特取性曲茫线。一.竭输忌入特渔性曲涉线uCE=0VuCE

1VuBE

/V+-bce共射极放大电路UBBUCCuBEiCiB+-uCE第一恐章茫半导艺体器灶件饱和区：iC明显受uCE控制的区域，该区域内，一般uCE＜0.7V(硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。iC=f(uCE)IB=c欢on肯st二、膏输出廊特性帝曲线输出辱特性凝曲线劫的三器个区损域:截止区：iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，uBE小于死区电压，集电结反偏。放大区：iC平行于uCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。第一幻玉章象半导涌体器栏件三极怀管的靠参数盾分为笨三大逮类:直流量参数话、交伍流参纷数、弃极限犬参数一、身直流坡参数1.灭共发帆射极宅直流激电流阴放大胆系数=（IC－ICEO）/IB≈IC/IBvCE=const1.泥3.俗4晶役体管的主熄要参问数2.共基直流电流放大系数3.匀集电迈极基惨极间袍反向巡寿饱和仆电流ICB谈O集电仔极发栗射极棉间的父反向完饱和她电流ICE逼OICEO=（1+）ICBO第一惩章科半导于体器滚件二、拌交流僻参数1.遍共发啄射极挤交流耕电流伯放大蜓系数=iC/iBUCE=c肝on嫁st2.共基详极交妇流电塘流放滤大系泊数αα=iC/iEUCB=c最on昂st3.仗特征避频率fT值下值降到觉1的座信号鲁频率第一疮章荣半导驻体器辩件1.居最大毁集电阔极耗炉散功妙率PCMPCM=iCuCE三、极限婶参数2.木最大继集电诵极电规流ICM3.反向查击穿脑电压UCB到O——发射总极开搏路时好的集耻电结长反敬向击墓穿电蛇压。UEB王O——集电通极开麻路时乞发射与结的靠反艺向棍击穿覆电压生。UCE县O——基极能开路食时集陡电极的和发板射极间凡的击孙穿电肃压。几个名击穿帜电压款有如哀下关山系UCB塌O＞UCE旺O＞UEB蛙O第一匠章柳半导毫体器睁件

由PCM、ICM和UCEO在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。

输出特性曲线上的过损耗区和击穿区

PCM=iCuCE

U(BR)CEOUCE/V第一碑章挤半导窃体器疤件1.皆3.粗5疼温度乒对晶源体管势特性笨及参仆数的昼影响一、锡温度粱对ICB下O的影裹响温度麻每升资高1丝式00C前，户ICB绕O增加捞约一迎倍。反之惧，当趁温度疯降低追时ICB牙O减少芦。硅管允的ICB面O比锗络管的仿小得那多。二、驶温度栗对输形入特跟性的渴影响温度塘升高涛时正辉向特浙性左运移，反之帅右移60402000.40.8I/mAU/V温度对输入特性的影响200600三、核温度春对输融出特粒性的蓄影响温度宾升高众将导虚致IC增大iCuCEOiB200600温度尽对输虽出特扩性的终影响第一列章过半导鸽体器洁件三极雪管工尖作状印态的绿判断[例浅1]学：测量织某NP每N型BJ原T各电叉极对随地的刻电压汽值如止下，店试判栽别管和子工患作在塘什么郑区域秩？（1架）VC＝6加V水VB＝0棋.7香V岩VE＝0隐V（2荣）贸VC＝6狠V腥VB＝4断V暮VE＝3锋.6冬V（3婶）遥VC＝3萝.6麦V枪VB＝4壁V拘VE＝3先.4恋V解：原则偶：正偏反偏反偏集电结正偏正偏反偏发射结饱和放大截止对NP讽N管而夫言，盾放大继时VC＞芽VB＞衬VE对PN呢P管而凤言，按放大冈时VC＜泛VB＜VE（1足）放膊大区（2厌）截桨止区（3翠）饱积和区第一至章样半导沾体器廊件[例灾2]某放祥大电毕路中BJ薯T三个典电极剂的电炸流如杆图所道示。IA＝-骄2m清A,IB＝-些0.菜04草mA拳,IC＝+勉2.群04医mA汉,试判司断管犯脚、葛管型察。解：炕电流织判断源法。电流捎的正窑方向裙和KC朴L。IE=IB+ICABCIAIBICC为发方射极B为基培极A为集鼠电极倘。管型胡为NP救N管。管脚、拜管型辱的判议断法醋也可涝采用安万用踩表电枝阻法铜。参晚考实李验。第一库章失半导命体器咽件例[油3]边：测得团工作忆在放大防电路谨中几个杨晶体昏管三鹿个电蜂极的肝电位U1、U2、U3分别他为：（1饮）U1=3拐.5晒V、宅U2=2油.8防V、市U3=1胳2V（2杯）U1=3暮V、勿U2=2抚.8鲜V、摄U3=1雾2V（3估）U1=6彻V、墨U2=1炉1.妥3V漂、策U3=1幻玉2V（4叛）U1=6害V、鼓U2=1怠1.钟8V领、顿U3=1唐2V判断窄它们秧是NP蛙N型还聪是PN品P型？捆是硅抢管还尽是锗迎管？笨并确委定e、防b、梦c。（1保）U1b、资U2e、磨U3c懒N总PN硅（2邪）U1b、肌U2e、怖U3c接NP冷N锗（3忍）U1c、佣U2b、拌U3e哥PN括P硅（4宿）U1c、然U2b、紫U3e办PN鲜P锗原则旅：先听求UBE，若等伸于0龙.6复-0晴.7V，为硅批管；献若等节于0佛.2姨-0内.3V，为锗坟管。诉发射问结正妥偏，溉集电钥结反位偏。NP灶N管UBE＞0欲，俭UBC＜0卵，即UC＞漂UB＞蝇UE。PN远P管UBE＜0政，筋UBC＜0默，即UC＜削UB＜拖UE。解：第一浑章标半导虏体器恋件1.余3.面6草光电钥三极旗管一、湾等效针电路绕、符香号二、范光电蜻三极鹊管的能输出碧特性卧曲线ceceiCuCEO图1.3.11光电三极管的输出特性E1E2E3E4E＝0第一焰章兰半导坏体器硬件复习1.BJ湾T放大古电路水三个吨电链流关震系酿？IE=IC+IB2.BJ艘T的输郑入、形输出跃特性削曲线恭？uCE=0VuCE

1VuBE

/V3.BJ经T工作可状态疮如何孟判断广？1.比4柔场效传应三有极管（第趴四讲文）场效辉应管稠：一种失载流老子参饱与导碎电，暗利用输入床回路悔的电戚场效应龟来控盲制输出唤回路孝电流的三轨极管巷，又捆称单极序型三娱极管芝。场效团应管姨分类结型环场效参应管绝缘胳栅场肯效应便管特点单极阻型器叉件(一种酿载流忆子导环电)；输入衰电阻坚高；工艺池简单忘、易按集成斥、功凡耗小虫、体柔积小杂、成才本低脏。第一咳章淡半导异体器共件N沟道P沟道增强干型耗尽土型N沟道P沟道N沟道P沟道（耗玻尽型蛋）FET场效应管JFET结型MOSFET绝缘栅型(IGFET)场效扎应管分类挂：DSGN符号1.蹄4.识1寒结型雅场效铲应管Ju峡nc或ti桥on撑F献ie吸ld管E弟ff循ec挤t轿Tr捉an允si吵st疏or结构图分1.夕4.叉1N沟道输结型房诚场效丈应管派结构熟图N型沟血道N型硅棒栅极源极漏极P+P+P型区耗尽层(PN结)在漏槽极和时源极丑之间斯加上忍一个笼正向勤电压旗，N型半掠导体娃中多稍数载剥流子电子可以祝导电通。导电鼓沟道答是N型的凑，称N沟道出结型妈场效完应管。P沟道云场效孤应管P沟道绍结型疯场效汤应管藏结构当图N+N+P型沟道GSDP沟道索场效析应管废是在P型硅灿棒的丘两侧归做成旅高掺会杂的N型区(N+)，导电霉沟道妨为P型，多孔数载减流子脖为空溪穴。符号GDS一、方结型途场效损应管逢工作泥原理N沟道炉结型真场效火应管用改死变UGS大小徒来控怕制漏术极电驰流ID的。(VC浆CS穗)GDSNN型沟道栅极源极漏极P+P+耗尽层*在栅妈极和括源极醒之间络加反贩向电生压，伞耗尽怕层会纺变宽栗，导枯电沟砌道宽绳度减库小，房诚使沟际道本歉身的消电阻隆值增它大，字漏极懂电流ID减小稀，反饮之，羡漏极ID电流吗将增抄加。*耗尽燃层的亡宽度倍改变声主要兴在沟够道区草。1.暑当UDS=富0时，uGS对导羡电沟室道的旧控制前作用ID=0GDSN型沟道P+P+

(a)

UGS=0UGS=滥0时，护耗尽简层比蜂较窄栏，导雷电沟藏比较道宽UGS由零大逐渐届减小铅，耗尽阳层逐傅渐加蚁宽，厕导电趟沟相翠应变形窄。当UGS=UGS包（O朱ff鸭)，耗尽些层合质拢，所导电被沟被煤夹断薯.ID=0GDSP+P+N型沟道(b)

UGS(off)<UGS<0VGGID=0GDSP+P+

(c)

UGS＜UGS(off)VGGUGS躺(o农ff使)为夹反断电顿压,必为负穴值。UGS宁(o交ff命)也可悼用UP表示2.道当uGS为UGS削（O豆ff评)~0中一争固定仰值时唐,uDS对漏歉极电厌流iD的影孙响。uGS=井0，uGD>UGS托（O喇ff捆)，iD较大。GDSP+NiSiDP+P+VDDVGGuGS<门0，uGD>UGS附（O恒ff避)，iD更小淘。GDSNiSiDP+P+VDD注意哲：当uDS>圆0时，潜耗尽尚层呈买现楔返形。(a)(b)uGD＝uGS－uDSGDSP+NiSiDP+P+VDDVGGuGS<致0,uGD=UGS嗽(o幸ff朵),均,沟道探变窄电预夹炸断uGS<违0涨,uGD<uGS从(o辩ff途),夹断躲，iD几乎纸不变GDSiSiDP+VDDVGGP+P+(1)改变uGS口，改变葡了PN结中楚电场虫，控精制了iD，故称堡场效轮应管购；(2)结型遇场效顿应管雅栅源起之间驳加反暴向偏玩置电耀压，蹦使PN反偏皇，栅切极绘基励本不拐取电城流，妹因此茶，场镰效应斑管输弟入电边阻很监高。(c)(d)第一洲章殃半导葵体器捧件3.做当uGD<uGS弯(o素ff宋),时，,uGS对漏骂极电疫流iD的控浮制作谜用场效中应管轿用低频品跨导gm的大栽小描寺述栅妈源电饼压对斜漏极测电流仗的控撑制作庙用。场效稳应管伐为电览压控林制元破件(VC么CS祝)。在uGD＝uGS－uDS<uGS解(o列ff拘),当uDS为一魄常量欣时，贵对应攀于确耽定的uGS，就有欣确定矩的iD。gm=iD/uGS(单眼位mS滚)第一读章虑半导塌体器巩件小结(1散)在uGD＝uGS－uDS>uGS着(o拦ff甩)情况握下,膨即曾当uDS<uGS-uGS常(o帆ff肢)对应叹于不治同的uGS，d今-s间等杯效成骂不同骡阻值区的电捷阻。(2裙)当uDS使uGD＝uGS假(o泼ff梢)时，d-已s之间貌预夹压断(3删)当uDS使uGD<uGS展(o盼ff喘)时，iD几乎帮仅仅硬决定护于uGS，而与uDS无关哪。此胀时，可以鄙把iD近似炼看成uGS控制稻的电犁流源马。二、仁结型老场效列应管悉的特谱性曲站线1.仰转计移特咱性(N沟道燃结型氏场效厚应管赶为例)O

uGSiDIDSSUGS(off)图天1.屡4.忧6戚转移诸特性uGS=休0驻，iD最大刘；uGS愈负别，iD愈小肝；uGS=UGS谎(o兰ff塞)，iD0。两个科重要吴参数饱和窑漏极储电流IDS停S(UGS=很0时的ID)夹断伤电压UGS装(o用ff供)(ID=咏0时的UGS)UDSiDVDDVGGDSGV+V+uGS特性曲线测试电路+mA转移点特性OuGS/VID/mAIDSSUP图1.4.6转移特性2.劈燕输出翅特性女曲线当栅让源矛之间洽的电昨压UGS不变蒜时，慌漏极滔电流iD与漏厅源之昌间电聚压uDS的关眯系，阀即结型曾场效咬应管霞转移估特性赴曲线吗的近蚊似公喇式：≤≤IDSS/ViD/mAuDS/VOUGS=0V-1-2-3-4-5-6-7预夹断轨迹恒流径区可变微电阻拢区漏极贫特性伍也有赞三个穴区：可变委电阻炸区、蚁恒流圆区和刃夹断荣区。图旦1.难4.纤5(b)漏极肯特性输出厘特性（漏极床特性昏）曲线夹断嘉区UDSiDVDDVGGDSGV+V+uGS图1.4.5(a)特性曲线测试电路+mA击穿肃区第一虹章绝半导书体器坚件＊什结型P沟道获的特检性曲塘线SGD转移缎特性马曲线iDUGS（Off）IDSSOuGS输出略特性封曲线iDUGS=0V+uDS++o栅源跪加正寄偏电腥压，(PN结反触偏)漏源若加反痛偏电求压。1.疼4.兔2绝缘窄栅型贼场效帽应管MO唤SF捕E(第四怎讲)Me芹ta初l-贞Ox船id木e破Se火mi暮co顿nd露uc部to戏r伤Fi絮el术d参Ef拐fe冠ct仪T殃ra浇ns伸is助to钟r由金群属、榨氧化颜物和方半导涂体制墨成。既称为金属欺-氧涉化物态-半血导体依场效准应管，或泥简称MO划S场效徐应管。特点讯：输照入电猫阻可亮达1任010(浓有资仰料介我绍可榨达1014）以上桥。类型N沟道P沟道增强促型耗尽或型增强输型耗尽册型UGS=响0时漏无源间往存在寒导电押沟道洞称耗尽撇型场巾效应乞管；UGS=旱0时漏邪源间只不存凑在导邮电沟携道称增强朝型场刺效应酿管。一、N沟道黑增强缩慧型MO责S场效别应管结构P型衬底N+N+BGSDSiO2源极S漏极D衬底结引线B栅极G图焦1.切4.涛7N沟道皱增强当型MO备S场效终应管质的结呆构示竟意图SGDB1.网工作筹原理绝缘优栅场欠效应头管利洽用UGS来控丢制“感应槽电荷”的多撒少，钞改变躲由这稿些“感应帐电荷”形成溉的导煎电沟横道的烂状况观，以轰控制锹漏极嫂电流ID。2.侦工作渣原理麻分析(1)UGS=浙0漏源阅之间狗相当驼于两驳个背院靠背条的PN结，礼无论谊漏源史之间贫加何迈种极义性电工压，总是笑不导扎电。SBD(2)UDS=池0，麻0命<UGS<UGS宾(t防h)D栅极文金属萌层将补聚集夺正电翁荷，傲它们学排斥P型衬趋底靠担近Si斯O2一侧微的空担穴，形成知由负纷离子孕组成粘的耗兔尽层退。增大UGS耗尽板层变景宽。(3)UDS=告0，UGS≥UGS环(t敌h)由于便吸引岸了足驰够多P型衬封底的爸电子酸，会在冠耗尽直层和Si睬O2之间结形成术可移群动的袋表面岁电荷段层——P型衬底N+N+BGSVGG------------N型沟道反型惠层、N型导擦电沟位道。UGS升高粥，N沟道密变宽壶。因盐为UDS=纺0孕，所以ID=吵0。UGS弊(t烂h)或UT为开娇始形松成反婶型层序所需扬的UGS，称开启伞电压。(4)UDS对导圈电沟远道的勤影响(UGS>UT)导电折沟道栗呈现闻一个锋楔形娃。漏最极形程成电无流ID。b.UDS=UGS–UT，UGD=UT靠近们漏极酷沟道尤达到达临界谎开启级程度段，出旬现预轧夹断惕。c.UDS>UGS–UT，UGD<UT由于夕夹断棵区的宿沟道摄电阻鬼很大鸟，UDS逐渐绿增大仓时，遥导电钥沟道枣两端锐电压器基本质不变嘉，iD因而彩基本匠不变认。a.UDS<UGS–UT，即UGD=UGS–UDS>UTP型衬底N+N+BGSDVGGVDDP型衬底N+N+BGSDVGGVDDP型衬底N+N+BGSDVGGVDD夹断区DP型衬底N+N+BGSVGGVDDP型衬底N+N+BGSDVGGVDDP型衬底N+N+BGSDVGGVDD夹断区图凭1.贤4.污9UDS对导络电沟脖道的版影响(a)UGD>UT(b)UGD=UT(c)UGD<UT在UDS>UGS–UT时，阶对应佛于不崇同的uGS就有毒一个堡确定吐的iD。此时像，组可以聪把iD近似登看成禁是uGS控制柿的电豆流源兰。3.距特弄性曲崖线与带电流什方程(a)转移贪特性(b)输出饰特性UGS<UT，iD=杨0；UGS≥UT，形成曾导电颤沟道悟，随允着UGS的增驱加，ID逐渐研增大仙。(当UGS>UT时)三个造区：养可变醋电阻屋区、穿恒流疯区(邪或饱砖和区嫂)、舰夹断须区。UT2UTIDOuGS/ViD/mAO图长1.此4.岁10(a)图忘1.鹊4.认10(b)iD/mAuDS/VO预夹断轨迹恒流区可变电阻区夹断区。UGS增加二、N沟道呈耗尽怖型MO浊S场效槐应管P型衬底N+N+BGSD++++++制造斑过程守中预南先在春二氧绸化硅框的绝可缘层瞎中掺乖入正最离子竟，这枪些正宜离子口电场冲在P型衬掉底中“感应”负电奖荷，晶形成“反型气层”。即佛使UGS=妖0也会践形成N型导蜜电沟弊道。++泳++俭++++粘++摊++UGS=填0，UDS>秆0，产生丝式较大层的漏发极电沸流；UGS<篮0，绝缘疤层中摩正离还子感祖应的只负电敲荷减偏少，拥导电宣沟道悉变窄按，iD减小腾；UGS=UP,感应馅电荷缘瑞被“南耗尽手”，iD0。UP或UGS橡(o句ff怀)称为直夹断棋电压图教1.顺4.辣11N沟道辜耗尽辣型MO被S管特伤性工作班条件壁：UDS>沉0；UGS正、书负、予零均栋可。iD/mAuGS/VOUP(a)转移特性IDSS耗尽磁型MO肤S管的锯符号SGDB(b)输出特性iD/mAuDS/VO+1VUGS=0-3V-1V-2V43215101520N沟道课耗尽坦型MO哈SF主ET第一炒章察半导稠体器绳件三、P沟道MO很S管1.P沟道员增强堵型MO晶S管的开软启电强压UGS忍(t插h)<闹0当UGS<UGS池(t姜h)，漏-哄源之兴间应辞加负网电源商电压管子木才导店通,假空穴到导电。2.P沟道诵耗尽搂型MO死S管的夹耍断电哑压UGS摔(o赖ff扮)＞0UGS可在属正、于负值弓的一问定范忘围内廊实现孟对iD的控畏制，漏-际源之槐间应奔加负引电源硬电压株。SGDBP沟道SGDBP沟道四、VM杰OS管VM嘱OS管漏猫区散我热面谈积大琴，可制裳成大汤功率迷管。种类符号转移特性曲线输出特性曲线

结型N沟道耗尽型

结型P沟道耗尽型

绝缘栅型

N沟道增强型SGDSGDiDUGS=0V+uDS++oSGDBuGSiDOUT各类甜场效构应管吧的符医号和灾特性乱曲线+UGS=UTuDSiD+++OiDUGS=0V---uDSOuGSiDUPIDSSOuGSiD/mAUPIDSSO种类符号转移特性曲线输出特性曲线绝缘栅型N沟道耗尽型绝缘栅型P沟道增强型耗尽型IDSGDBUDSID_UGS=0+__OIDUG