《汽车电子电工基础》-模拟电子 第5章 半导体器件

第五章

半导体器件(3)掺杂：杂质对导电性能的影响一、本征半导体1、

半导体材料：Si(硅)、Ge(锗)、Sn(锡)2、

本征半导体：具有晶体结构的纯净半导体。3、

本征激发：向硅晶体施加热、光或电场4、

影响半导体导电能力的因素(1)加热第一节半导体的基本知识(2)光照两种载流子:电子、空穴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三个特性。即：掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变(可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化(可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等)。热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强。

(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。二、两种半导体P型半导体：单晶体硅中掺入三价元素硼或铝空穴是多数载流子N型半导体：单晶硅中掺入五价元素磷、砷等电子为多数载流子掺杂半导体对外不显电性。三、PN结及单向导电性1、

PN结的形成扩散复合空间电荷区——PN结内电场对多子的扩散运动起阻碍作用，对少子运动（漂移运动）起促进作用。2、PN结的单向导电性

3、小结PN结加正向电压，导通PN结加反向电压，截止1）PN结外加正向电压（正向偏置）电源正极加在P区,负极加在N区。

形成较大的扩散电流，正向电阻小。2）PN结加反向电压（反向偏置）形成微弱的反向电流，反向电阻很大。PN结具有单向导电性第二节半导体二极管

一、基本结构1、结构:一个PN结，两个电极P区为阳极，N区为阴极2、符号3、类型按结构：点接触型和面接触型按材料：硅管和锗管按用途：普通管、整流管、稳压管和开关管。二、伏安特性1、正向特性①死区死区电压：硅管0.5V，锗管0.2V②正向导通区正向导通电压:硅管0.7V，锗管0.3V2、反向特性正向特性反向特性①反向截止区：反向饱和电流IR

②反向击穿区：反向击穿电压U(BR)理想二极管：加正向电压相当于短路，加反向电压相当于开路。三、主要参数四、二极管的应用组成整流、检波、限幅、钳位等电路1、最大正向平均电流IFM长期工作，允许通过的最大正向平均电流2、最高反向工作电压UDRMUDRM是反向击穿电压的1/2～2/33、最大反向电流IRMIRM很下，受温度影响很大例5.1已知电路，若求输出端F的电压值例5.2电路如图，电源电压输入信号求输出电压的波形。第三节稳压管二、伏安特性

一、结构与符号一种特殊的二极管。反向击穿电压较小，反向击穿区的伏安特性十分陡峭。稳压管工作在反向击穿状态，就能起到稳压作用。稳定电压稳定电流三、主要参数1、稳定电压UZ4、电压温度系数3、动态电阻rZ2、稳定电流IZ使用时参考值，工作电流≥IZ第三节半导体三极管

一、基本结构1.分类按结构按频率：按功率：NPN型PNP型大、中、小高、低2)

两个PN结:发射结、集电结1)

三个导电区:发射区、集电区、基区3)

三个电极：发射极E、集电极C、基极B2.基本结构及其符号二、电流放大作用1、

放大实验电路UCC>UBB发射结正偏；集电结反偏。IB00.020.040.060.080.10IC<0.0011.182.353.544.725.90IE<0.0011.202.393.604.806.005958.7559595958.559.559592、

结论1)IE=IB+

IC≈

IC；3）三极管具有电流放大作用。2）IB增大时，IC按比例相应增大;3、电流放大原理内部载流子的运动情况外部条件：发射结正偏；集电结反偏。内部结构：发射区掺杂浓度很高；集电区掺杂浓度低于发射区；基区掺杂浓度很低，且很薄。①JE正偏，E区内的电子越过JE注入到B区，形成发射极电流IE。②扩散到B区的电子只有少数与B区的空穴复合，形成基极电流IB。③电源UCC使电子越过JC，被集电极收集而形成集电极电流IC。三、三极管的特性曲线1、

输入特性曲线(1)UCE≥1V，晶体管处于放大状态，输入特性曲线基本上是重合的(2)死区：正常工作区：正常工作电压（硅管0.7V，锗管0.3V）死区电压（硅管0.5V，锗管0.2V）3、

输出特性曲线

特性：IB=0，IC=ICEO≈0

（2）放大区（放大状态）特性：UCES≈0.3VIc＝VCC/RC

IC为定值，不随IB增大而增大三极管作放大器使用工作于放大区；作开关使用工作于截止区和饱和区。条件：JE反偏，JC反偏（1）截止区（截止状态）条件：JE正偏，JC反偏特性：IC=

IB条件：JE正偏，JC正偏（3）饱和区（饱和状态）四、主要参数

1、电流放大系数(1)静态（直流）电流放大系数(2)动态（交流）电流放大系数(输入信号为零时)(输入信号不为零时)2、穿透电流ICEO：基极开路，集电结处于反向偏置的条件下，集、射极间的反向漏电流。注：ICEO受温度影响很大，它们均随温度的升高而增大，造成三极管工作不稳定。3、集电极最大允许电流ICM4、集电极最大允许耗散功率PCM5、反向击穿电压U（BR）CEO【知识拓展】 场效应晶体管（FET）分类结型FET绝缘栅型FET增强型耗尽型N沟道P沟道N沟道P沟道优点：输入电阻高、噪声小、功耗小、热稳定性好。一、N沟道增强型绝缘栅场效应管1.基本结构和图形符号绝缘栅场效应管简称MOS管。2.工作原理结论：①ID受栅源电压UGS的控制，场效应管是一种电压控制型器件;②只有一种载流子参与导电，称为单极型晶体管。3.特性曲线(1)转移特性曲线当UGS<UGS（th）时，ID≈0；当UGS>UGS（th）时，ID随UGS变大而变大。(2)漏极特性曲线变阻区放大区二、 N沟道耗尽型绝缘栅场效应管（a）当UGS=0时，产生原始导电沟道的漏极电流IDSS（b）当UGS>0时，ID随UGS增大而增大（c）当U