常用半导体器

关于常用半导体器第1页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三复习提问：模拟电路的特点

模拟电路与数字电路的区别模拟电路：处理的信号是时间上连续的信号数字电路：处理的信号是离散的信号第2页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三集成电路补充二、电子器件的发展电子管晶体管分立元件（（SSI（100以下）MSI（〈103）LSI（〈104）超大规模VLSI（105以上）1906年，福雷斯特等发明了电子管；电子管体积大、重量重、耗电大、寿命短。世界上第一台计算机用了1.8万只电子管，占地170平方米，重30吨，耗电150W。目前在一些大功率发射装置中使用。1948年，肖克利等发明了晶体管，其性能在体积、重量方面明显优于电子管，但器件较多时由分立元件组成的分立电路体积大、焊点多、电路的可靠性差。1960年集成电路出现，成千上万个器件集成在一块芯片，大大促进了电子学的发展，尤其促进数字电路和微型计算机的飞速发展。芯片中集成上万个等效门，目前高的已达上亿门。（摩尔定律）第3页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三学习方法深入理解模拟电路的基本概念

掌握典型电路的结构及分析方法第4页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三考核标准：总评成绩=平时成绩50%+期中考试20%+期末考试30%平时成绩：出勤10分，笔记20分，作业20分每次讲新课要检查笔记，每次课有课后作业和课堂作业为大专四科统考课程之一，最终考试时有30分为本校老师给的平时分。第5页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三第1章半导体器件

一、半导体基础知识二、晶体二极管三、特殊二极管四、双极型晶体管五、场效应管

第6页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三§1.1半导体基础知识半导体的特性本征半导体杂质半导体第7页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三一、半导体特性1、何谓半导体物体分类导体—

导电率为105s.cm-1，量级，如金属绝缘体—

导电率为10-22-10-14s.cm-1量级，如：橡胶、云母、塑料等。—

导电能力介于导体和绝缘体之间。如：硅、锗、砷化镓等。半导体2、

半导体特性掺入杂质则导电率急剧增加掺杂特性半导体器件温度增加使导电率大为增加温度特性热敏器件光照不仅使导电率大为增加还可以产生电动势光照特性光敏器件光电器件第8页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三二、本征半导体本征半导体完全纯净、结构完整的半导体晶体。纯度：99.9999999%，“九个9”它在物理结构上呈单晶体形态。常用的本征半导体Si+14284Ge+3228184+4第9页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三本征半导体

+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1.1.2单晶体中的共价键结构当温度T=0

K时，半导体不导电，如同绝缘体。第10页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三本征半导体本征半导体的原子结构和共价键共价键内的电子称为束缚电子挣脱原子核束缚的电子称为自由电子价带中留下的空位称为空穴外电场E自由电子定向移动形成电子流束缚电子填补空穴的定向移动形成空穴流12第11页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三+4+4+4+4+4+4+4+4+4图1.1.3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。第12页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三本征半导体1.本征半导体中有两种载流子—自由电子和空穴它们是成对出现的2.在外电场的作用下，产生电流—电子流和空穴流电子流自由电子作定向运动形成的与外电场方向相反空穴流价电子递补空穴形成的与外电场方向相同由此我们可以看出：第13页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三本征半导体本征半导体的载流子的浓度结论1.本征半导体中电子浓度ni=空穴浓度pi

2.载流子的浓度与T等有关

第14页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三总结：导体：导电性能良好的金属，如：铜、银和铝等；半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，一般为四价元素，如硅、锗等；本征半导体：完全纯净、结构完整的半导体晶体；共价键：原子和原子之间共用的价电子对，让每个原子都有八个价电子的稳定结构；本征激发：纯净半导体受热和受光照时，共价键的价电子跳出共价键成为自由电子，失去价电子的共价键空位称为空穴，也能参与导电。第15页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三1．半导体中传导电流的载流子是（

）。

A．电子

B．空穴

C．自由电子和空穴

D．杂质离子2．半导体主要靠空穴导电。（

）3.本征半导体中的载流子由本征激发产生。（）4．制作半导体器件时，使用最多的半导体材料是

和

。5．在热和光作用下，半导体中同时出现电子流和空穴流．（）6.本征激发产生的电子空穴对的浓度随温度的升高而减少.（

）7．半导体主要靠空穴和离子导电。（

）6．半导体中导电的不仅有

，而且还有

，这是半导体区别导体导电的重要特征。7．纯净半导体又称

半导体，其内部空穴和自由电子数

。第16页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三1.1.2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型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量的5价杂质元素，如磷P[15]、锑Sb[51]、砷As[33]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。第17页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三+4+4+4+4+4+4+4+4+4+5自由电子施主原子图1.1.4

N型半导体的晶体结构第18页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三

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)。第19页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三N型杂质半导体的的简化表示法第20页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三二、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B[5]、镓Ga[31]、铟In[49]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1.1.5

P型半导体的晶体结构第21页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三P型杂质半导体的的简化表示法第22页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三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型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量的5价杂质元素，即构成N型半导体(或称电子型半导体)。自由电子浓度远大于空穴的浓度，自由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)。二、P型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量的3价杂质元素，即构成P型半导体（或称）空穴浓度多于电子浓度，空穴为多数载流子，电子为少数载流子。第23页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三说明：

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。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1.1.6杂质半导体的的简化表示法第24页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三1．在本征半导体中掺入（

）价元素杂质,就形成P型半导体。A．三

B．五

C．四

D．两2．N型半导体中多数载流子是（）。

A．正离子B．负离子C．自由电子D．空穴3．在半导体中掺入任何元素就形成称杂质半导体。（

）4．在P型半导体中，空穴多于电子，所以带正电。（

）

5．在本征半导体硅中，掺入三价微量元素，就形成

型半导体，它的多子是

。少子是

。第25页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三三、杂质半导体杂质半导体掺入杂质的本征半导体。掺杂后半导体的导电率大为提高。

掺入三价元素，如B（硼）、Al（铝）等，形成P型半导体，也称空穴型半导体。

掺入五价元素，如P（磷）、砷（As）等，形成N型半导体，也称电子型半导体。第26页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三§1.2PN结与晶体二极管PN结晶体二极管特殊类型的二极管第27页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三PN结的形成P区N区扩散运动载流子从浓度大向浓度小的区域扩散,称扩散运动形成的电流成为扩散电流内电场内电场阻碍多子向对方的扩散即阻碍扩散运动同时促进少子向对方漂移即促进了漂移运动扩散运动=漂移运动时达到动态平衡3第28页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三PN结的形成内电场阻止多子扩散

因浓度差多子的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区空间电荷区形成内电场内电场促使少子漂移扩散运动多子从浓度大向浓度小的区域扩散,称扩散运动。扩散运动产生扩散电流。漂移运动少子向对方漂移,称漂移运动。漂移运动产生漂移电流。动态平衡扩散电流=漂移电流，PN结内总电流=0。PN结稳定的空间电荷区，又称势垒区，也称耗尽层。第29页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三VPN结的接触电位内电场的建立，使PN结中产生电位差。从而形成接触电位V接触电位V决定于材料及掺杂浓度硅：V=0.7锗：V=0.2第30页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三PN结的单向导电性1.PN结加正向电压时的导电情况

外电场方向与PN结内电场方向相反，削弱了内电场。于是内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响。

PN结呈现低阻性。P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；也就是正偏就是P区接电源的正极，N区接电源的负极内4外第31页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三PN结的单向导电性2.PN结加反向电压时的导电情况

外电场与PN结内电场方向相同，增强内电场。内电场对多子扩散运动阻碍增强，扩散电流大大减小。少子在内电场的作用下形成的漂移电流加大。此时PN结区少子漂移电流大于扩散电流，可忽略扩散电流。PN结呈现高阻性。P区的电位低于N区的电位，称为加反向电压，简称反偏；反偏就是P区接电源的负极，N区接电源的正极内5外第32页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三

由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。PN结的单向导电性PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。45第33页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三势垒电容CT

势垒电容是由空间电荷区的离子薄层形成的。当外加反偏电压使PN结上压降发生变化时，离子薄层的厚度也相应地随之改变，这相当PN结中存储的电荷量也随之变化，犹如电容的充放电。PN结电容效应（知道了解）第34页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三

扩散电容是由多子扩散后，在PN结的另一侧面积累而形成的。因PN结正偏时，由N区扩散到P区的电子，与外电源提供的空穴相复合，形成正向电流。刚扩散过来的电子就堆积在P区内紧靠PN结的附近，形成一定的多子浓度梯度分布曲线。扩散电容CDPN结电容效应

当外加正向电压不同时，扩散电流即外电路电流的大小也就不同。所以PN结两侧堆积的多子的浓度梯度分布也不同，这就相当电容的充放电过程。第35页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三结电容=势垒电容+扩散电容势垒电容和扩散电容均是非线性电容，并同时存在结电容与PN结的结面积成正比PN结正偏时，以扩散电容为主PN结反偏时，以势垒电容为主PN结电容效应第36页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三PN结的反向击穿反向击穿PN结上所加的反向电压达到某一数值时，反向电流激增的现象。雪崩击穿当反向电压增高时，少子获得能量高速运动，在空间电荷区与原子发生碰撞，产生碰撞电离。形成连锁反应，象雪崩一样。使反向电流激增。齐纳击穿当反向电压较大时，强电场直接从共价键中将电子拉出来，形成大量载流子,使反向电流激增。击穿是可逆。掺杂浓度小的二极管容易发生击穿是可逆。掺杂浓度大的二极管容易发生不可逆击穿—热击穿PN结的电流或电压较大，使PN结耗散功率超过极限值，使结温升高，导致PN结过热而烧毁。第37页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三总结第38页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三1．PN结形成后，它的最大特点是具有（

）。

A．导电性

B．绝缘性

C．单向导电性

D．线性2．硅二极管的导通电压为（

）伏。A．0.7B．0.5C．0.2D．0.1

3．.PN结反偏时，反向电流主要由少子的（

）运动形成。.A．漂移

B．扩散

C.定向

D．直线第39页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三4．二极管在正向导通时，管压降为0．7V左右。（

）5.PN结正偏时电阻小，反偏时电阻大。（

）6．PN结正偏是指P区接电源

极，N区接电源

极。7.PN结加正向电压时

，加反向电压时

。8．PN结反偏是指P区接电源

极，N区接电源

极。第40页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三晶体二极管的结构类型晶体二极管在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分点接触型面接触型平面型PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路PN结面积大，用于工频大电流整流电路往往用于集成电路制造工艺中。PN结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。第41页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三晶体二极管晶体二极管的伏安特性是指二极管两端电压和流过二极管电流之间的关系。由PN结电流方程求出理想的伏安特性曲线，IU1.当加正向电压时PN结电流方程为：2.当加反向电压时I

随U↑，呈指数规率↑I=-Is

基本不变第42页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三晶体二极管晶体二极管的伏安特性1.正向起始部分存在一个门槛或阈值，称为门限电压。硅：Ur=0.5-0.6V;锗：Ur=0.1-0.2V。2.加反向电压时，反向电流很小即Is硅(nA)<Is锗(A)

硅管比锗管稳定3.当反压增大到UB时再增加，反向激增，发生反向击穿，UB称为反向击穿电压。实测伏安特性IU①②③第43页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三晶体二极管晶体二极管的电阻非线性电阻直流电阻R(也称静态电阻）交流电阻r（又称动态电阻或微变电阻）一、直流电阻及求解方法定义二极管两端的直流电压UD与电流ID之比IDIUUDD第44页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三晶体二极管晶体二极管的电阻直流电阻的求解方法：借助于静态工作点来求1.首先确定电路的静态工作点Q：借助于图解法来求IDEDDRLUDIU由电路可列出方程：UD=ED-IDRL直流负载线UD=0ID=ED/RLID=0UD=EDED/RLEDQIDUD2.直流负载线与伏安特性曲线的交点由Q得ID和UD，从而求出直流电阻R第45页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三晶体二极管晶体二极管的电阻二、交流电阻rRLEDDUIQUUI或实质是特性曲线静态工作点处的斜率交流电导：g=dI/dU=I/nUT交流电阻：r=1/g=nUT/I若n=1,室温下：UT=26mv交流电阻：r=26mv/ID(mA)晶体二极管的正向交流电阻可由PN结电流方程求出：由此可得：第46页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三特殊类型的二极管稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊二极管稳压特性：在反向击穿时，电流急剧增加而PN结两端的电压基本保持不变正向部分与普通二极管相同工作区在反向击穿区RZUZ特性参数：1.稳定电压VZ:反向击穿电压。2.最大工作电流Izmax:受耗散功率的限制，使用时必须加限流电阻。第47页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三特殊类型的二极管稳压二极管特性参数：1.稳定电压VZ:2.最大工作电流Izmax:3.动态电阻RZ很小，十几欧姆~几十欧姆

稳压二极管在工作时应反接，并串入一只电阻。电阻的作用一是起限流作用，以保护稳压管。其次是当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。第48页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三特殊类型的二极管变容二极管

利用结势垒电容CT随外电压U的变化而变化的特点制成的二极管。符号：注意：使用时，应加反向电压。第49页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三光电二极管与发光二极管光电二极管发光二极管第50页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三光电二极管定义：有光照射时，将有电流产生的二极管。类型：PIN型、PN型、雪崩型结构：和普通的二极管基本相同工作原理：利用光电导效应工作，PN结工作在反偏态，当光照射在PN结上时，束缚电子获得光能变成自由电子，形成光生电子—空穴对，在外电场的作用下形成光生电流。DEDDRLUDIP注意：应在反压状态工作UD=-IPRL第51页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三发光二极管定义：将电能转换成光能的特殊半导体器件，当管子加正向电压时，在正向电流激发下，管子发光，属电致发光。常用驱动电路：直流驱动电路交流驱动电路注：在交流驱动电路中，为了避免发光二极管发生反向击穿，通常要加入串联或并联的保护二极管。发光二极管只有在加正向电压时才发光。第52页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三二极管的应用整流电路滤波电路显示电路第53页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三~220Ve2iDuL二极管应用整流电路整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，半波整流e2E2m+-iDuL整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。~220Ve2iDuL+-Udc≈0.45E2第54页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三二极管应用整流电路全波整流~220VuLioRLe2e2’+--+~220VuLioRLe2’e2e2uLUdc≈0.9E2第55页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三二极管应用整流电路桥式整流~220Ve2uL+-~220Ve2uL+-e2uLUdc≈0.9E2第56页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三

依靠电容的冲放电作用可减小纹波：当电压小于电容两端电压时，由电容向负载放电。当电压大于电容两端电压时，由电压向电容充电，并向负载提供电压。二极管应用电容滤波电路直流信号电容相当于开路交流信号第57页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三二极管应用LED显示器abcdfgabcdefgabcdefg+5V共阳极电路共阴极电路控制端为高电平对应二极管发光控制端为低电平对应二极管发光e第58页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三小结

半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的一种物体。具有一系列特殊的性能，如掺杂、光照和温度都可以改变半导体的导电性能。利用这些性能可制作成具有各种特性的半导体器件。

PN结是构成半导体器件的基础，具有单向导电性、非线性电阻特性、电容效应、击穿稳压特性。当PN结加正向电压时，PN结导通，呈现低阻特性。当PN结加反向电压时，PN结截止，呈现高阻特性。第59页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三晶体二极管实际上就是一个PN结，描述二极管的性能常用二极管的伏安特性，可用二极管的电流方程来描述。即二极管两端的电压和流过的电流满足I=Is(eU/UT-1)。硅管：当UD>0.7V时，二极管导通，导通后，UD=0.7V锗管：当UD>0.3V时，二极管导通，导通后，UD=0.3V稳压管是一种应用很广的特殊类型的二极管，工作区在反向击穿区。可以提供一个稳定的电压。使用时注意加限流电阻。晶体二极管基本用途是整流稳压和限幅。半导体光电器件分光敏器件和发光器件，可实现光—电、电—光转换。光电二极管应在反压下工作，而发光二极管应在正偏电压下工作。小结第60页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三重点：晶体二极管的原理、伏安特性及电流方程。难点：1.两种载流子

2.PN结的形成3.单向导电性

4.载流子的运动重点难点第61页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三半导体二极管的型号国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：附录第62页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三半导体二极管图片附录第63页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三半导体二极管图片附录第64页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三半导体二极管图片附录第65页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三双极型晶体三极管晶体三极管的工作原理三极管的伏安特性曲线三极管的特性参数第66页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三晶体三极管的工作原理三极管的结构E-B间的PN结称为发射结(Je)C-B间的PN结成为集电结(Jc)从结构上看主要有两种类型：NPN型PNP型发射区集电区基区发射极E基极B集电极C第67页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三晶体三极管的工作原理三极管的结构1.由三层半导体组成，有三个区、三个极、两个结2.发射区掺杂浓度比集电区高得多基区掺杂低,且很薄。BECBEC第68页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三工作原理三极管内部载流子的传输规律三极管各区的作用:发射区向基区提供载流子基区传送和控制载流子集电区收集载流子发射结加正向电压集电结加反向电压

三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压才能起放大作用。放大作用的外部条件发射结加正向电压即发射结正偏集电结加反向电压即集电结反偏第69页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三PNPebcIEIB’IPCICBOIBIC工作原理载流子的传输规律1.发射区向基区扩散空穴，形成发射极电流。2.空穴在基区扩散和复合，形成了基区复合电流IB’。3.集电极收集从发射区扩散到基区的空穴，形成了电流IPC。同时由于集电结反偏，少子在电场的作用下形成了漂移电流ICBO，影响IB和IC。可得电流之间的分配关系IB=IB’-ICBOIC=IPC+ICBOIE=IB+IC共基极电路第70页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三工作原理共基极直流放大系数从发射区注入的载流子到达集电极部分所占的百分比由前面得到的电流之间的分配关系IC=IPC+ICBO可得：的数值一般在0.9~0.99之间。说明从发射区注入的载流子绝大部分到达集电区，只有一小部分在基区复合。第71页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三工作原理EBECRbRcIBICIEEC>EB共发射极连接的工作原理IB=IB’-ICBOIC=IPC+ICBOIE=IB+IC输入电流输出电流共射直流放大系数

当IB=0时穿透电流由IB>>ICBO第72页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三工作原理共发射极连接的工作原理EBECRbRcibicie+-UiUo共基交流电流放大系数共射交流电流放大系数=IC/IBUCE=Cα=IC/IE

UCB=C共射电路的电压放大倍数第73页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三三极管的特性参数电流放大系数共基直流电流放大系数共基交流电流放大系数共射交流电流放大系数=Ic/Ib（

Uce=0）α=Ic/Ie

（

Ucb=0）共射直流电流放大系数第74页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三工作原理三极管的三种组态

双极型三极管有三个电极，其中两个可以作为输入,两个可以作为输出，这样必然有一个电极是公共电极。三种接法也称三种组态：

共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示;共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示。共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；第75页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三三极管的伏安特性曲线三极管的伏安特性指管子各电极的电压与电流的关系曲线B是输入电极，C是输出电极，E是公共电极。Ib是输入电流，Ube是输入电压，加在B、E两电极之间。IC是输出电流，Uce是输出电压，从C、E两电极取出。输入特性曲线:

Ib=f(Ube)

Uce=C输出特性曲线:IC=f(Uce)

Ib=C本节介绍共发射极接法三极管的特性曲线：第76页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三特性曲线三极管输入特性曲线1.Uce=0V时，发射极与集电极短路，发射结与集电结均正偏。2.当Uce

≥1V时，Ucb=Uce

-Ube

>0，集电结已进入反偏状态，开始收集载流子，且基区复合减少，IC/IB

增大，特性曲线将向右稍微移动一些。但Uce再增加时，曲线右移很不明显。通常只画一条。输入特性曲线分三个区②非线性区①死区③线性区①②③正常工作区，发射极正偏NPNSi:Ube=0.6~0.7VPNPGe:Ube=0.2~0.3V第77页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三特性曲线三极管输出特性曲线IC=f(Uce)

Ib=C2-2饱和区:(1)

IC受Uce显著控制的区域，该区域内Uce的数值较小，一般Uce＜0.7V(硅管)。发射结正偏，集电结正偏(2)Uces=0.3V左右截止区：——Ib=0的曲线的下方的区域Ib=0Ic=IceoNPN：Ube0.5V,管子就处于截止态通常该区：发射结反偏，集电结反偏。输出特性曲线可以分为三个区域:第78页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三特性曲线三极管输出特性曲线放大区—IC平行于Uce轴的区域，曲线基本平行等距。(1)

发射结正偏，集电结反偏，电压Ube大约0.7V左右(硅管)。(2)Ic=Ib,即Ic主要受Ib的控制。2-2判断三极管工作状态的依据：饱和区:发射结正偏，集电结正偏截止区：发射结反偏，集电结反偏或：Ube0.5V（Si)Ube0.2V（Ge)放大区:发射结正偏，集电结反偏。第79页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三①集电极最大允许电流ICM

当集电极电流增加时，就要下降，当值下降到线性放大区值的2/3时所对应的最大集电极电流。极限参数特性参数

当IC＞ICM时，并不表示三极管会损坏。只是管子的放大倍数降低。②集电极最大允许功率损耗PCM集电极电流通过集电结时所产生的功耗，

PCM=ICUce

因发射结正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集电结上。在计算时往往用Uce取代Ucb。第80页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三小结

晶体三极管是电流控制元件，通过控制基极电流或射极电流可以控制集电极电流。要使三极管正常工作并有放大作用，管子的发射结必须正向偏置，集电结必须反向偏置。

三极管的特性可用输入和输出特性曲线来表示，也可用特性参数来表示。主要的特性参数有：电流放大系数、，极间反向电流Icbo、Iceo，极限参数ICM、PCM和BUCEO。第81页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三

场效应管及其基本放大电路MOS场效应管结型场效应管第82页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三概述场效应管与三极管的区别1.三极管是电流控制元件；场效应管是电压控制元件。2.三极管参与导电的是电子—空穴，因此称其为双极型器件；场效应管是电压控制元件，参与导电的只有一种载流子，因此称其为单级型器件。3.三极管的输入电阻较低，一般102~104；场效应管的输入电阻高，可达109~1014场效应管的分类结型场效应管JFETMOS型场效应管第83页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三MOS场效应管增强型MOS场效应管耗尽型MOS场效应管MOS场效应管分类第84页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三MOS场效应管N沟道增强型的MOS管P沟道增强型的MOS管N沟道耗尽型的MOS管P沟道耗尽型的MOS管第85页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三N沟道增强型MOS场效应管结构增强型MOS场效应管漏极D→集电极C源极S→发射极E栅极G→基极B衬底B电极—金属绝缘层—氧化物基体—半导体因此称之为MOS管第86页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三

当UGS较小时，虽然在P型衬底表面形成一层耗尽层，但负离子不能导电。当UGS=UT时,在P型衬底表面形成一层电子层，形成N型导电沟道，在UDS的作用下形成ID。N沟道增强型MOS场效应管工作原理增强型MOS管UDSID++--++--++++----UGS反型层

当UGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的PN结，无论UDS之间加上电压不会在D、S间形成电流ID,即ID≈0.

当UGS>UT时,沟道加厚，沟道电阻减少，在相同UDS的作用下，ID将进一步增加开始无导电沟道，当在UGSUT时才形成沟道,这种类型的管子称为增强型MOS管。第87页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三N沟道增强型MOS场效应管特性曲线增强型MOS管UDS一定时，UGS对漏极电流ID的控制关系曲线

ID=f(UGS)UDS=C转移特性曲线UDS>UGS-UTUGS(V)ID(mA)UT第88页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三N沟道增强型MOS场效应管特性曲线增强型MOS管UGS一定时，ID与UDS的变化曲线，是一族曲线

ID=f(UDS)UGS=C输出特性曲线UGS=6VUGS=4VUGS=5VUGS=3VUGS=UT=3VUDS(V)ID(mA)

当UDS较小时，MOS管可以看做受UGS控制的可变电阻，称之为可变电阻区当UDS较大时，当UGS一定时，ID基本不随UDS变化，因此又称之为恒流区第89页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三N沟道增强型MOS场效应管特性曲线增强型MOS管输出特性曲线2.恒流区：该区内，UGS一定，ID基本不随UDS变化而变。3.击穿区：

UDS

增加到某一值时，ID开始剧增而出现击穿。当UDS

增加到某一临界值时，ID开始剧增时UDS称为漏源击穿电压。UGS=6VUGS=4VUGS=5VUGS=3VUGS=UT=3VUDS(V)ID(mA)第90页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三

漏源电压UDS对漏极电流ID的控制作用

当UGS＞UT，且固定为某一值时，来分析漏源电压UDS对漏极电流ID的影响。UDS的不同变化对沟道的影响。UGD=UGS－UDS

当UDS为0或较小时，相当UGD＞UT。

此时UDS

基本均匀降落在沟道中，沟道呈斜线分布。在UDS作用下形成ID。增强型MOS管第91页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三

当UDS增加到使UGD=UT时，

当UDS增加到UGDUT时，增强型MOS管

漏源电压UDS对漏极电流ID的控制作用

这相当于UDS增加使漏极处沟道缩减到刚刚开启的情况，称为预夹断。此时的漏极电流ID

基本饱和。

此时预夹断区域加长，伸向S极。UDS增加的部分基本降落在随之加长的夹断沟道上，ID基本趋于不变。第92页，讲稿共105页，2023年5月2日，星期三增强型MOS管

MOS管衬底的处理

保证两个PN结反偏，源极—沟道—漏极之间处于