电工电子半导体器件

电工电子半导体器件第1页，课件共87页，创作于2023年2月在热力学温度零度和没有外界激发时,本征半导体不导电。纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。它是共价键结构。本征半导体的共价键结构硅原子价电子5.1.1本征半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+45.1半导体的基础知识第2页，课件共87页，创作于2023年2月+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子空穴本征激发复合自由电子和空穴的形成成对出现成对消失第3页，课件共87页，创作于2023年2月+4+4+4+4+4+4+4+4+4外电场方向空穴导电的实质是共价键中的束缚电子依次填补空穴形成电流。故半导体中有电子和空穴两种载流子。

空穴移动方向

电子移动方向

在外电场作用下，电子和空穴均能参与导电。价电子填补空穴第4页，课件共87页，创作于2023年2月+4+4+4+4+4+4+4+45.1.2杂质半导体1.N型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量的五价元素,如磷，则形成N型半导体。

磷原子+4+5多余价电子自由电子正离子第5页，课件共87页，创作于2023年2月

虽然在半导体中掺入杂质的数量极微，但对半导体的导电性能却有很大的影响。例如，在一立方厘米硅晶体中约有5.11022个硅原子，室温下本征激发所产生的电子，空穴对约为1.431010对。如果掺入十亿分之一的磷，即在一立方厘米硅晶体中掺入5.1102210

－9=5.11013个磷原子，就可以提供5.11013个自由电子，与原来由本征激发所产生的的自由电子的数量相比，增加了3566倍，与原来由本征激发所产生的两种载流子的总数相比，增加了1783倍，因而导电能力大大增强。另一方面，由于自由电子的增多，增加了空穴与自由电子复合的机会，原来由本征激发产生的少量空穴又进一步减少，所以，在掺入五价元素的杂质半导体中，电子是多数载流子，空穴是少数载流子。第6页，课件共87页，创作于2023年2月

N型半导体结构示意图少数载流子多数载流子正离子在N型半导体中,电子是多数载流子,

空穴是少数载流子。此图中只画出了掺入的五价元素形成的正离子、多数载流子

和少数载流子。未画出硅原子。第7页，课件共87页，创作于2023年2月+4+4+4+4+4+4+4空穴2.P型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量的三价元素，如硼，则形成P型半导体。

+4+4硼原子填补空位+3负离子第8页，课件共87页，创作于2023年2月

P型半导体结构示意图电子是少数载流子负离子空穴是多数载流子P型半导体结构示意图此图中只画出了掺入的三价元素形成的负离子、多数载流子

和少数载流子。亦未画出硅原子。第9页，课件共87页，创作于2023年2月P区N区N区的电子向P区扩散并与空穴复合P区的空穴向N区扩散并与电子复合空间电荷区内电场方向5.1.3PN结及其单向导电性1.PN结的形成

用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上,形成P型半导体区域和N型半导体区域,在这两个区域的交界处就形成了一个特殊的薄层，称为PN结。第10页，课件共87页，创作于2023年2月多子扩散少子漂移内电场方向空间电荷区P区N区

在一定的条件下，多子扩散与少子漂移达到动态平衡，空间电荷区的宽度基本上稳定下来。

第11页，课件共87页，创作于2023年2月内电场方向E外电场方向RI2.PN结的单向导电性P区N区外电场驱使P区的空穴进入空间电荷区抵消一部分负空间电荷N区电子进入空间电荷区抵消一部分正空间电荷空间电荷区变窄

多子扩散运动增强，形成较大的正向电流(1)外加正向电压第12页，课件共87页，创作于2023年2月P区N区内电场方向ER空间电荷区变宽外电场方向IR(2)外加反向电压外电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走少数载流子越过PN结形成很小的反向电流多数载流子的扩散运动难于进行第13页，课件共87页，创作于2023年2月1、PN结加正向电压：PN结所处的状态称为正向导通，其特点：PN结正向电流大，PN结电阻小。相当于开关闭合SPN结的单向导电性：2、PN结加反向电压：PN结所处的状态称为反向截止，其特点：PN结反向电流小，PN结电阻大。相当于开关打开第14页，课件共87页，创作于2023年2月

正极引线含三价元素的金属触丝N型锗支架外壳负极引线点接触型二极管5.2.1二极管的结构和符号5.2半导体二极管

正极引线二氧化硅保护层P型区负极引线面接触型二极管N型硅PN结PN结二极管的符号正极负极PN第15页，课件共87页，创作于2023年2月5.2.2二极管的伏安特性

二极管和PN结一样，具有单向导电性，由伏安特性曲线可见，当外加正向电压很低时，电流很小，几乎为零。正向电压超过一定数值后，电流很快增大，将这一定数值的正向电压称为死区电压。通常，硅管的死区电压约为0.5V,锗管约为0.1V。导通时的正向压降，硅管约为0.6V~0.7V,锗管约为0.2~0.3V。604020–0.02–0.0400.40.8–25–50I/mAU/V正向特性硅管的伏安特性死区电压击穿电压URBR反向特性I/mAU

/V0.20.4–25–5051015–0.01–0.02锗管的伏安特性0第16页，课件共87页，创作于2023年2月604020–0.02–0.0400.40.8–25–50I/mAU/V正向特性硅管的伏安特性死区电压击穿电压URBR反向特性I/mAU

/V0.20.4–25–5051015–0.01–0.02锗管的伏安特性0在二极管上加反向电压时,反向电流很小。但当反向电压增大至某一数值时，反向电流将突然增大。这种现象称为击穿，二极管失去单向导电性。产生击穿时的电压称为反向击穿电压URBR5.2.2二极管的伏安特性第17页，课件共87页，创作于2023年2月二极管的近似伏安特性和理想伏安特性UOIUD(a)近似伏安特性UOI(b)理想伏安特性(a)当电源电压与二极管导通时的正向电压降相差不多时，正向电压降不可忽略，可采用近似伏安特性(b)当电源电压远大于二极管导通时的正向电压降时，则可将二极管看成理想二极管，可采用理想伏安特性第18页，课件共87页，创作于2023年2月600400200–0.1–0.200.40.8–50–100ID

/mAUD/V正向特性反向击穿特性硅管的伏安特性反向特性死区电压对于理想二极管锗管正向压降0.2--0.3V硅管正向压降0.5--0.7VR-+USIDDUD-+R-+USIDD正向特性：二极管加正向电压第19页，课件共87页，创作于2023年2月600400200–0.1–0.200.40.8–50–100ID

/mAUD/V正向特性反向击穿特性硅管的伏安特性反向特性死区电压对于理想二极管R-+USDUD-+R-+USIRD反向特性：二极管加反向电压第20页，课件共87页，创作于2023年2月5.2.3二极管的主要参数最大整流电流IOM

最大整流电流是指二极管长时间使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。最高反向工作电压UDRM

它是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是反向击穿电压的一半或三分之二。反向电流IR

它是指二极管加上给定反向偏置电压时的反向电流值。IR越小，二极管的单向导电性越好。第21页，课件共87页，创作于2023年2月

二极管的应用范围很广,它可用作钳位、限幅、整流、元件保护以及在数字电路中作为开关元件。

例1：下图中，已知VA=3V，VB=0V，DA

、DB为锗管，求输出端Y的电位并说明二极管的作用。

解：

DA优先导通，则VY=3–0.3=2.7VDA导通后,DB因反偏而截止,起隔离作用,DA起钳位作用,将Y端的电位钳制在+2.7V。DA

–12VYABDBR5.2.4二极管的主要应用第22页，课件共87页，创作于2023年2月解:(1)VA=VB=VC=3V

VY=3.3V.二极管与门电路

+12vABCDADBDCVY=3.3VYDA、DB、DC都导通例2：下图中，DA

、DB和DC均为锗管，求下列两种情况下输出端Y的电位并说明二极管的作用。(1)VA=VB=VC=3V;(2)

VA=0V,VB=VC=3V.第23页，课件共87页，创作于2023年2月二极管与门电路

+12vABCDADBDC(2)VA=0V,VB=VC=3V则DA抢先导通VY=0.3VVY=0.3VYDB、DC截止DA导通后，DB和DC因反偏而截止，起隔离作用；DA起钳位作用，将Y端的电位钳制在+0.3V。

例2：下图中，DA

、DB和DC均为锗管，求下列两种情况下输出端Y的电位并说明二极管的作用。(1)VA=VB=VC=3V;(2)

VA=0V,VB=VC=3V.解:第24页，课件共87页，创作于2023年2月

例1：下图是二极管单向限幅电路，D为理想二极管，ui=6sintV,E=3V,试画出

uo波形。

t

tui/Vuo/V63300

2

2

–6DE3VRuiuouRuD解：（1）当ui<3V时，D反向偏置，D截止。uo=ui（2）当ui>3V时，D正向偏置，D导通。uo=E=3VuR

/V

t30

2

第25页，课件共87页，创作于2023年2月

tui/V630

2

tuo/V03–3D1E13VRuiD2E23Vuourud例2：下图是二极管双向限幅电路，D为理想二极管，

ui=6sintV,E1=E2=3V,试画出

uo波形。(2)当

3V<ui<3V时，D1，D2均截止。uo=ui解：（1）当ui>3V时，D1导通，D2截止。uo=E1

=3V(3)当ui<

3V时，D1截止，D2导通。uo=

E2

=

3V第26页，课件共87页，创作于2023年2月uo

to

to

to

to

2

3

uou2u2u1uDioioRLT

2

3

2U22U22U2Im

2

2

3

3

uDD2.二极管整流将交流电变成直流电称为整流。（1）单相半波整流电路第27页，课件共87页，创作于2023年2月UouO

t0

t

t

t

2

3

uOu2u2u1uDuDiOiODRLT

2

3

2U22U22U2Im

2

2

3

3

=0.45U2电路计算000u2=2U2sintuO的电压平均值：√2U2

=负载

的电流平均值：2LOORUI=二极管承受的最高反向电压：第28页，课件共87页，创作于2023年2月整流电路中最常用的是单相桥式整流电路，它由四个二极管D1

D4接成电桥的形式构成。2.整流电路RLioD4D3D2D1~+u

+uo

5.2.4二极管的主要应用将交流电变成直流电称为整流。(1)电路组成第29页，课件共87页，创作于2023年2月u2Tru1RLD1D4D3D2uoio+

+

+

to

to

to

2

3

uouDio

2

3

2U22U2Im

2

3

u2

to2U2

2

3

uD1uD3uD4uD2D1和D3导通(相当于短路),D2和D4截止(相当于开路)

u2正半周a点电位最高，

b点电位最低。D2和D4导通(相当于短路),D1和D3截止(相当于开路)

u2负半周a点电位最低，

b点电位最高。(2)整流工作原理uD1+

uD2+abcd第30页，课件共87页，创作于2023年2月RLio工作原理：在u的正半周，D1和D3导通，D2和D4截止(相当于开路)。电流的通路如图中红色箭头所示。D4D3D2D1~+u

+uo

+–第31页，课件共87页，创作于2023年2月RLD4D3D2ioD1在u的负半周，D2和D4导通，D1和D3截止(相当于开路)，电流的通路如图中绿色箭头所示。~+u

+uo

+–在一个周期内，通过电阻的电流方向相同，在负载上得到的是全波整流电压uo。第32页，课件共87页，创作于2023年2月

to

to

to

to

2

3

2

3

Im

2

2

3

3

uD1uD3uD4uD2uOuuDiO由于二极管的正向压降很小，因此可认为uO的波形和u的正半波是相同的。输出电压的平均值为式中U是变压器副方交流电压u的有效值。截止的二极管所承受的最高反向电压为电压、电流的计算第33页，课件共87页，创作于2023年2月

to

to

to

to

2

3

uouDio

2

3

2U22U22U2Im

2

2

3

3

u2uD1uD3uD4uD2电压、电流的计算(a)负载直流电压(直流电压平均值)Io=UoRLURm=2U2选用整流二极管的依据是:ID应小于IOM（最大整流电流）URm应小于URWM(反向工作峰值电压)(b)负载直流电流(c)二极管平均电流(d)二极管反向电压最大值Uo=U2=0.9U2

2

2

ID=Io21第34页，课件共87页，创作于2023年2月下图是单相桥式整流电路的简化画法+uo

RLio~+u

例12.1.1已知负载电阻RL=80,负载电压UO=110V。今采用单相桥式整流电路，交流电源电压为380V。（1）如何选用晶体二极管？（2）求整流变压器的变比及容量。解（1）负载电流每个二极管通过的平均电流变压器副边电压的有效值为第35页，课件共87页，创作于2023年2月考虑到变压器副绕组及管子上的压降，变压器副边的电压大约要高出10%，即1221.1=134V。于是因此可选用2CZ55E晶体二极管，其最大整流电流为1A，反向工作峰值电压为300V。（2）变压器的变比及容量变压器的变比变压器副边电流的有效值为变压器的容量为可选用BK300（300V•A），380/134V的变压器。第36页，课件共87页，创作于2023年2月估算公式:

UO=1.0U2

2UDRM=2U2注意:

t0

2

3

2U2u2半波整流电容滤波电路的外特性Io

Uo2U20.45U20滤波后输出电压uo的波形变得平缓,平均值提高。uO（1）电容滤波3.滤波电路二极管导通时给电容充电,二极管截止时电容向负载放电

uou2uDioDRLTu1C半波整流电容滤波电路第37页，课件共87页，创作于2023年2月电容充电电容放电二极管导通时给电容充电,二极管截止时电容向负载放电

(1)电容滤波器（C滤波器）电容滤波器的组成和工作原理RLD1D4D3D2ioC滤波后输出电压uo

的波形变得平缓,平均值提高。3.滤波电路~+uo=uc

+u

第38页，课件共87页，创作于2023年2月

(2)工作波形uTu1RLD1D4D3D2uoioCuc

touo2Ut1t4t3t2

UO

1.2UT

=RLC(3~5)2有电容滤波的整流电路(1)电路组成为了获得好的滤波效果,一般取空载时,

RL,

,Uo最大

UO=2UiDo

t二极管的电流为浪涌电流式中T是u

的周期。在有载时，第39页，课件共87页，创作于2023年2月tuO2U2

'

'

UO=1.2U22U2IO

UO0.9U2全波整流电容滤波电路的外特性00uoRLC+uCu2u1

++

+

io放电时间常数

=RLC越大,脉动越小,输出电压平均值越高,一般要求全波整流电容滤波电路第40页，课件共87页，创作于2023年2月例有一单相桥式电容滤波整流电路，已知交流电源频率f=50Hz,负载电阻RL=200,要求直流输出电压UO=30V,选择整流二极管及滤波电容器。解（1）选择整流二极管。流过二极管的电流为取UO=1.2U,所以变压器副边电压的有效值为二极管所承受的最高反向电压为因此通过查表可选用2CZ52B型二极管，其最大整流电流为100mA，反向工作峰值电压为50V。（2）选择滤波电容器选用C=250

F，耐压为50V的极性电容器第41页，课件共87页，创作于2023年2月（2）电感滤波电感滤波电路uoRLLu2u1

++

+

iotuo0由于电感的感抗XL＝

L，对直流分量XL＝0，电感视为短路。对于交流分量频率越高，XL越大，因此直流分量通过电感线圈全部输出到负载上，而交流分量在电感线圈上产生较大压降，而被滤掉，使负载上得到较平缓的输出电压，电感L越大，滤波效果越好。若忽略电感线圈电阻，输出电压为Uo＝0.9U2第42页，课件共87页，创作于2023年2月RLL

C~+u

电感电容滤波器（LC滤波器）当通过电感线圈的电流发生变化时,线圈中要产生自感电动势阻碍电流的变化,因而使负载电流和负载电压的脉动大为减小。频率越高，电感越大，滤波效果越好，而后又经过电容滤波，使输出电压更为平直。第43页，课件共87页，创作于2023年2月Tuou2RLiou1

型滤波器(a)CLC滤波器(b)CRC滤波器Tuou2RLiou1LCCCCR第44页，课件共87页，创作于2023年2月

5.3硅稳压二极管

稳压管是一种特殊的面接触型半导体硅二极管。其表示符号如下图所示。

稳压管工作于反向击穿区。从反向特性曲线上可以看出，反向电压在一定范围内变化时，反向电流很小。当反向电压增高到击穿电压时，反向电流突然剧增，稳压管反向击穿。此后，电流虽然在很大范围内变化，但稳压管两端的电压变化很小。利用这一特性，稳压管在电路中能起稳压作用。I/mAU/V0UZIZIZmax+

正向

+反向

UZ

IZUZminIZmin第45页，课件共87页，创作于2023年2月

1.稳定电压UZUZ是稳压管反向击穿后，稳压管两端的稳压值。不同型号的稳压管具有不同的稳压值，同一型号稳压管的稳压值也略有差别。5.3.2稳压二极管的主要参数4.动态电阻rZrZ是稳压管在工作区电压变化量

UZ与电流变化量IZ的比值，即：

2.最小稳定电流IZminIZmin是保证稳压管具有正常稳压性能的最小工作电流，当稳压管的反向电流小于IZmin时，稳压管尚未击穿，稳出电压不稳定。

3.最大稳定电流IZmaxIZmax是稳压管允许流过的最大工作电流。动态电阻越小，反向伏安特性曲线越陡，稳压性能越好。第46页，课件共87页，创作于2023年2月TUou2RLIoCu1UIRIRUZIZDZ注意：（1）在稳压电路中，稳压管通常为反接；（2）使用稳压管时必须串联限流电阻R。UI=(2~3)Uo

，IZmax2~3IomaxUIttUo5.3.3稳压二极管稳压电路选择稳压管时一般取UZ=Uo，第47页，课件共87页，创作于2023年2月5.3.3稳压二极管稳压电路RLCRIRIZDZIo+Uo

+Ui

~+引起电压不稳定的原因是交流电源电压的波动和负载电流的变化,下面分析在这两种情况下的稳压作用。（1）当交流电源电压增加而使整流输出电压Ui随着增加时，负载电压Uo也要增加。Uo即为稳压管两端的反向电压。当负载电压Uo稍有增加时，稳压管的电流IZ就显著增加，因此限流电阻R上的压降增加，以抵偿Ui的增加，从而使Uo保持近似不变。

Uo

RL不变：u2

Ui

Uo

IZ

IR

UR

限流电阻u2u1稳压过程：第48页，课件共87页，创作于2023年2月TRLCUiUZIZDZuou2iou1u2不变：RL

IR

UO

UR

IZ

Uo

UR

IR

IO

（2）当电源电压保持不变，而负载电流增大时，电阻R上的压降增大，负载电压Uo因而下降。只要Uo下降一点，稳压管电流IZ就显著减小，使通过电阻R的电流和电阻上的压降保持近似不变，因此负载电压Uo也就近似稳定不变。RIR稳压过程：第49页，课件共87页，创作于2023年2月

例

稳压管稳压电路，负载电阻由开路变到500，要求输出电压Uo＝6V，试求Ui，U2

，UZ、IZmax。IZmax=(2~3)Iomax=(2~3)12=24~36mAUZ=Uo=6V[解]Ui＝（2~3）Uo＝（2~3）6＝12~18V第50页，课件共87页，创作于2023年2月直流稳压电源的组成滤波电路整流电路稳压电路负载变压器交流电源各部分电路输出波形将电源的交流电变成直流电压或电流功能第51页，课件共87页，创作于2023年2月例题现有两个稳压管DZ1和DZ2，其稳定电压分别是4.5V和9.5V，正向电压降都是0.5V，试求下图各电路中的输出电压UO。RDZ1DZ2++--UOUI=18V(a)RDZ1DZ2++--UOUI=10V(b)RDZ1DZ2++--UOUI=4V(c)解：

(a)稳压管DZ1和DZ2起稳压作用UO=UZ1+UZ2=4.5V+9.5V=14V(b)稳压管DZ1和DZ2不起稳压作用，只相当于普通二极管，工作在反向特性区，反向截止，则UO=UI=10V

(c)稳压管DZ1和DZ2相当于普通二极管，工作在正向特性区，正向导通，则UO=

0.5V

0.5V=

1V第52页，课件共87页，创作于2023年2月N型硅二氧化硅保护膜BECN+P型硅5.4.1半导体三极管的结构（a）平面型N型锗ECB铟球铟球PP+（b）合金型5.4半导体三极管第53页，课件共87页，创作于2023年2月1.NPN型三极管集电区集电结基区发射结发射区NN集电极C基极B发射极E

三极管的结构分类和符号P发射区的作用是发射载流子,掺杂的浓度较高。ECB符号基区起控制载流子的作用，掺杂的浓度最低。而且基区做得很薄（几微米）。集电区的作用是收集载流子,掺杂的浓度较低，几何尺寸较大。第54页，课件共87页，创作于2023年2月集电区集电结基区发射结发射区

CBEN集电极C发射极E基极BNPPN2.PNP型三极管第55页，课件共87页，创作于2023年2月共发射极接法放大电路5.4.2

三极管的工作状态三极管处于放大状态的外部条件:

（1）发射结正向偏置；（2）集电结反向偏置。对于NPN型三极管应满足:UBE>0UBC

<0即VC>

VB>

VE输出回路输入回路公共端三极管的工作状态有放大、饱和及截止三种。1、放大状态ECRCIC

UCECEBIBRBEBUBEIE第56页，课件共87页，创作于2023年2月发射区向基区扩散电子IEIB电子在基区扩散与复合集电区收集电子

电子流向电源正极形成ICIcRcRBUBBNPN电源负极向发射区补充电子形成

发射极电流IEUCC

三极管的电流控制原理UBB正极拉走电子，补充被复合的空穴，形成IB第57页，课件共87页，创作于2023年2月

三极管处于放大状态时，内部载流子的运动过程是：发射区发射载流子形成

IE，其中很少部分在基区被复合而形成IB，绝大部分被集电区收集而形成IC。三者的关系是：IE=IB+IC

三者的大小取决于UBE的大小,UBE增加，发射区发射的载流子增多，IE、IB

和IC

都相应增加。ECRCIC

UCECEBIBRBEBUBEIE第58页，课件共87页，创作于2023年2月IC>>IB同样有:

IC>>

IB所以说三极管具有电流放大作用,也称之为电流控制作用。

由于基区很薄,掺杂浓度又很小,电子在基区扩散的数量远远大于复合的数量。所以：UCCRCIC

UCECEBIBRBEBUBEIE直流（或静态）电流放大系数交流（或动态）电流放大系数

=IＢIＣ

=

IC

IＢ和数值相近，故今后一律用。第59页，课件共87页，创作于2023年2月晶体管处于放大状态的特征是:UCCRCIC

UCECEBIBRBEBUBEIE(a)IB的微小变化会引起IC的较大变化;(b)IC=

IB，

IC是由和IB决定的;(c)UCC>

UCE>0，

UCE=

UCC

RC

IC在模拟电路中，晶体管主要工作在放大状态，起放大作用。第60页，课件共87页，创作于2023年2月ECRCIC

UCECEBIBRBEBUBEIE三极管处于饱和状态的外部条件:

（1）发射结正向偏置；（2）集电结正向偏置。对于NPN型三极管应满足:UBE>0UBC>02、饱和状态第61页，课件共87页，创作于2023年2月晶体管处于饱和状态的特征是:UCCRCIC

UCECEBIBRBEBUBEIE(a)IB增加时，IC基本不变;(c)UCE=

0(d)晶体管相当于短路。(b)IC=，

IC是由UCC

和

RC

决定的;UCC

RC

第62页，课件共87页，创作于2023年2月ECRCIC

UCECEBIBRBEBUBEIE三极管处于截止状态的外部条件:

（1）发射结反向偏置；（2）集电结反向偏置。对于NPN型三极管应满足:UBE<

0UBC<03、截止状态第63页，课件共87页，创作于2023年2月晶体管处于截止状态的特征是:UCCRCIC

UCECEBIBRBEBUBEIE(a)IB=0;(c)UCE=

UCC;(d)晶体管相当于开路。(b)IC=0;在数字电路中，晶体管交替工作于截止和饱和两种状态，起开关作用。第64页，课件共87页，创作于2023年2月IBUBEOUCE

1V死区电压1.三极管的输入特性IB

=f(UBE)UCE=常数5.4.3三极管的特性曲线UCCRCIC

UCECEBIBRBEBUBEIE第65页，课件共87页，创作于2023年2月IB=40µAIB

=60µAUCEoIcIB增加IB减小IB

=20µAIB=常数IC=f(UCE)2.三极管的输出特性UCCRCIC

UCECEBIBRBEBUBEIE第66页，课件共87页，创作于2023年2月Ic/mAUCE

/V0放大区三极管输出特性上的三个工作区IB=0µA20µA40µA截止区饱和区60µA80µA第67页，课件共87页，创作于2023年2月5.4.4三极管的主要参数1.电流放大系数(1)直流电流放大系数

IB

=

IC(2)交流电流放大系数

=

IC

IB

2.穿透电流ICEO

3.集电极最大允许电流ICM

4.反向击穿电压BU(BR)CEO

5.集电极最大允许耗散功率PCM极限参数使用时不允许超过!第68页，课件共87页，创作于2023年2月Ic/mAUCE

/V0IB=0µA20µA40µA60µA80µA由三极管的极限参数确定安全工作区BU(BR)CEOICM安全工作区过损耗区PCM曲线ICEO集电极最大允许耗散功率PCM第69页，课件共87页，创作于2023年2月60µA0

20µA1.52.3在输出特性上求

,

=IC

IB

=1.5mA40µA=37.5

=IC

IB

=2.3–1.5(mA)60–40(µA)=40设UCE=6V,IB由40µA加为60µA。IC

/mAUCE

/VIB

=40µA6第70页，课件共87页，创作于2023年2月SiO2结构示意图5.5.1N沟道增强型绝缘栅场效应管P型硅衬底源极S栅极G漏极D5.5绝缘栅场效应管衬底引线BN+N+DBSG符号1.结构和符号第71页，课件共87页，创作于2023年2月SiO2结构示意图P型硅衬底耗尽层衬底引线BN+N+SGDUDSID=0D与S之间是两个PN结反向串联，无论D与S之间加什么极性的电压，漏极电流均接近于零。2.工作原理(1)UGS

=0第72页，课件共87页，创作于2023年2月P型硅衬底N++BSGD。UDS耗尽层ID=0(2)0<UGS<UGS(th)由柵极指向衬底方向的电场使空穴向下移动,电子向上移动,在P型硅衬底的上表面形成耗尽层。仍然没有漏极电流。UGSN+N+第73页，课件共87页，创作于2023年2月P型硅衬底N++BSGD。UDS耗尽层ID栅极下P型半导体表面形成N型导电沟道，当D、S加上正向电压后可产生漏极电流ID。(3)

UGS>UGs(th)UGSN型导电沟道N+N+第74页，课件共87页，创作于2023年2月ID/mA4321051015UGS

=5V6V4V3V2VID/mAUDS=10V增强型

NMOS

管的特性曲线

0123饱和区击穿区可变电阻区246UGS/

V3.特性曲线UGs(th)输出特性转移特性

UDS/V第75页，课件共87页，创作于2023年2月结构示意图8.6.2N沟道耗尽型绝缘栅场效应管P型硅衬底源极S漏极D栅极G衬底引线B耗尽层1.结构特点和工作原理N+N+正离子N型沟道SiO2DBSG符号制造时,在二氧化硅绝缘层中掺入大量的正离子。第一章1.6第76页，课件共87页，创作于2023年2月ID/mA432104812UGS

=1V–2V–3VID/mA输出特性转移特性耗尽型NMOS管的特性曲线

1230V–1012–1–2–3

UGS/V2.特性曲线

ID

UGSUGs(off)第一章1.6

UDS/VUDS=10V第77页，课件共87页，创作于2023年2月N型硅衬底N++BSGD。UDS耗尽层ID

.UGSPMOS管结构示意图P沟道8.6.3P沟道绝缘栅场效应管（PMOS）PMOS管与NMOS管互为对偶关系，使用时UGS

、UDS的极性也与NMOS管相反。P+P+第一章1.6第78页，课件共87页，创作于2023年2月1.P沟道增强型绝缘栅场效应管开启电压UGS(th)为负值，UGS<UGS(th)

时导通。SGDB符号

ID/mAUGS

/V0UGs(th)转移特性2.P沟道耗尽型绝缘栅场效应管DBSG符号

ID/mA