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1、第五章 半导体器件,半导体基本知识 半导体二极管 半导体三极管 场效应晶体管,云南大学软件学院,5.1.1 P型半导体和N型半导体,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,共 价 键,价 电子,+5,+3,自由 电子,空穴,N型半导体：含有较多带负电的自由电子,P型半导体：含有较多带正电的空穴,5.1.2 PN 结及其单向导电特性,将P型半导体和N型半导体结合在一起，在结合处即形成了一个PN结。,P,N,电流持续增加使得PN结烧坏,反向饱和电流,反向击穿电压,死区电压,正向导通电压,5.2 半导体二极管,二极管的结构,阳 极,阴 极,电流方向,二极管的伏安特性曲线,Si 管,Ge
2、 管,稳压管,稳压管是一种特殊的二极管，它在反向击穿时不但不会被烧坏，还可以将端电压保持在一个固定的范围之内。,阳极,阴极,接电源 正极,接电源 负极,稳定电压,稳定电流,最大耗散功率,例3：如图稳压管电路，分别求,解：（1）,+ -,断开稳压管支路，则有,+ -,此时稳压管处于反向击穿状态，即稳压状态，使得,（2）,断开稳压管支路，则有,此时稳压管处于截止状态，,5.3 半导体三极管（简称 BJT ）,N,P,N,集电区,基区,发射区,集电结,基极 b,发射结,集电极 c,发射极 e,Si 管多为 NPN 型,c,e,b,Ge 管多为 PNP 型,P,N,P,b,c,e,c,e,b,N,P,
3、N,b,c,e,BJT 的放大原理和电流关系,在 BJT 上加一定电压，使得发射结正偏，集电结反偏,对于 NPN 型 BJT，即,b,c,e,如上图，选择电阻 、 的值使得,则各电流的关系为,各电流变化量的关系为,通常,，因此二者均用,来表示，称为 BJT 的电流放大系数,的值在几十到几百之间,BJT 的特性曲线,常用的 BJT 特性曲线有输入曲线和输出曲线。,+ -,+ -,将 BJT 接成如右的电路。,输入特性曲线,输出特性曲线,饱和区,截止区,过损耗区,放大区,UCE=0,UCE=1,均用 来表示。,BJT 的主要参数,直流电流放大系数,交流电流放大系数,通常,因此二者可以混用，,直流电
4、流放大系数,交流电流放大系数,同样 ，,二者均用 来表示。,与 的关系：,5.3 场效应晶体管（简称 FET ）,结型场效应管（JFET）,N 沟道 JFET,P 沟道 JFET,绝缘栅场效应管（IGFET）,目前常用的 IGFET 是以二氧化硅为绝缘层的金属氧化物半导体型场效应管，简称 MOS 管。,MOS 管,N 沟道 增强型 MOS（增强型 NMOS ）,P 沟道 增强型 MOS（增强型 PMOS ）,N 沟道 耗尽型 MOS（耗尽型 NMOS ）,P 沟道 耗尽型 MOS（耗尽型 PMOS ）,FET 的输出特性（以 N 沟道 JFET 为例）,+ -,- +,+ -,G,S,D,B,C,E,NPN 型 BJT,N 沟道 JFET,饱和区,截止区,过损耗区,放大区,可变电阻区,截止区,击穿区,恒流区,FET 的输出特性（以 N 沟道 MOS 为例）,+ -,G,S,D,耗尽型 NMOS,+ -,+ -,G,S,D,增强型 NMOS,B,B,FET 与 BJT 的比较,BJT 是输入电流控制输出电流 FET 是输入电压控制输出电流,与 BJT 相比，FET 具有以下优点：,功耗较小 噪声系数较小 制作工艺简单，芯片面积小,FET 的这些优点，使得它在大规模集成电路中取代了 BJT 。,习题五,4 7（b）（e） 13（2）（3）,
