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1、第章 半导体器件的基本特性,6.1 半导体基础知识 6.2 PN结及半导体二极管 6.3 半导体晶体管,6.1 半导体基础知识,6.1.1 本征半导体 6.1.2 杂质半导体,6.1.1 本征半导体,图- 硅和锗的简 化原子结构模型,6.1.1 本征半导体,图- 本征半导体晶体的结构示意图,6.1.1 本征半导体,图- 本征半导体中的自由电子和空穴,6.1.2 杂质半导体,6.1.2.1 N型半导体 6.1.2.2 P型半导体,图- N型半导体的结构示意图,6.1.2.1 N型半导体,6.1.2.2 P型半导体,图- P型半导体的结构示意图,6.2 PN结及半导体二极管,6.2.1 异型半导体
2、的接触现象 6.2.2 PN结的单向导电特性 6.2.3 半导体二极管 6.2.4 半导体二极管的应用,6.2.1 异型半导体的接触现象,图-6 载流子的运动,6.2.2 PN结的单向导电特性,6.2.2.1 PN结外加正向电压 6.2.2.2 PN结外加反向电压 6.2.2.3 PN结的电流方程 6.2.2.4 PN结的伏安特性 6.2.2.5 PN结的电容效应,图- PN结的单向导电特性,6.2.2 PN结的单向导电特性,图-8 PN结的伏安特性,6.2.2 PN结的单向导电特性,图- 耗尽层的电荷量随外加电压变化,6.2.2 PN结的单向导电特性,6.2.2.5 PN结的电容效应,1.势
3、垒电容 2.扩散电容,图- N区空穴分布曲线,6.2.2.5 PN结的电容效应,6.2.3 半导体二极管,6.2.3.1 二极管的结构 6.2.3.2 二极管的伏安特性 6.2.3.3 二极管的主要参数 6.2.3.4 特殊二极管,6.2.3 半导体二极管,图- 二极管的几种形状,6.2.3.1 二极管的结构,图- 半导体二极管的结构和符号,6.2.3.2 二极管的伏安特性,图- 二极管的伏安特性,6.2.3.3 二极管的主要参数,1.最大整流电流IF 2.最大反向工作电压UR 3.反向电流IR 4.最高工作频率fM 5.二极管的直流电阻RD 6.二极管的交流电阻rd,图- 直流电阻求出,6.
4、2.3.3 二极管的主要参数,图- 交流电阻求出,6.2.3.3 二极管的主要参数,6.2.3.4 特殊二极管,1.稳压二极管 2.变容二极管 3.光敏二极管 4.发光二极管,1.稳压二极管,(1)稳压原理 (2)稳压管的主要参数,1.稳压二极管,图- 稳压管的伏安特性和符号,1.稳压二极管,图- 稳压管电路,(1)稳压原理,1)设负载RL不变而电源电压Ui改变。 2)设电源电压Ui不变而负载RL改变。,(2)稳压管的主要参数,1)稳定电压UZ。 2)稳定电流IZ。 3)动态电阻rz。 4)额定功率PZ。 5)电压温度系数。,2.变容二极管,图- 变容二极管的符号和特性曲线,3.光敏二极管,图
5、- 光敏二极管的外形、符号、等效电路和特性曲线,4.发光二极管,图- 发光二极管,6.2.4 半导体二极管的应用,6.2.4.1 单相整流电路 6.2.4.2 二极管限幅电路(Clipping Circuit),6.2.4.1 单相整流电路,利用二极管的单向导电特性将双向变化的交流电转换为单相脉动的直流电，此转换过程称为整流，脉动直流电中除直流成分外，还含有称为纹波的交流成分，利用储能元件电容或电感滤除纹波的过程称为滤波(Filtering)。,6.2.4.2 二极管限幅电路(Clipping Circuit),1)当ui5V时，VD2正向偏置，VD1反向偏置，VD2导通，VD1截止，uo=5
6、V。 2)当ui5V时，VD1正向偏置，VD2反向偏置，VD1导通，VD2截止，uo5V。 3)当5Vui5V时，VD1、VD2均反向偏置而截止，uo=ui。,6.2.4.2 二极管限幅电路(Clipping Circuit),图-1 二极管双向限幅电路,6.3 半导体晶体管,6.3.1 晶体管的结构及类型 6.3.2 晶体管的放大作用 6.3.3 晶体管的特性曲线 6.3.4 晶体管的主要参数,6.3 半导体晶体管,图-2 晶体管的外形,6.3.1 晶体管的结构及类型,图-3 晶体管的结构示意图和符号,6.3.2 晶体管的放大作用,6.3.2.1 载流子的传输过程 6.3.2.2 电流分配,
7、6.3.2.1 载流子的传输过程,1.发射 2.扩散和复合 3.收集,6.3.2.2 电流分配,图-4 晶体管的电流分配,6.3.3 晶体管的特性曲线,6.3.3.1 输入特性 6.3.3.2 输出特性,6.3.3.1 输入特性,图-5 晶体管的特性曲线,6.3.3.2 输出特性,1)放大区：特性曲线上平坦的部分，其特征是发射结正向偏置(uBE大于发射结开启电压uon)，集电结反向偏置。 2)饱和区：曲线上拐点左面的区域，其特征是发射结和集电结均处在正向偏置。 3)截止区:在曲线上靠近横轴的部分，其特征是发射结电压小于开启电压uon且集电结反向偏置，此时IB=0，iCICEO。,6.3.4 晶
8、体管的主要参数,1.电流放大系数， 2.极间反向电流ICBO，ICEO 3.特征频率fT 4.集电极最大允许电流ICM 5.极间反向击穿电压 6.集电极最大允许功率PCM,图-6 晶体管极限参数,6.3.4 晶体管的主要参数,极间反向击穿电压,1)UCBO：发射极开路时，集电极-基极间的反向击穿电压。 2)UCEO：基极开路时，集电极-发射极间的反向击穿电压。 3)UCER：基极与发射极间有电阻R时，集电极-发射极间的反向击穿电压。 4)UCES：基极与发射极短路时，集电极-发射极间的反向击穿电压。 5)UEBO：集电极开路时，发射极-基极间的反向击穿电压。,集电极最大允许功率PCM,(1)在本征半导体中加入元素可形成N型半导体，加入元素可形成P型半导体。 (2)当加在PN结上的反向电压达到一定值后，流过PN结的电流会。 (3)稳压二极管的稳压区是其工作在。 (4)当晶体管工作在放大区时，其外部条件是。 (5)当温度升高时，二极管的反向饱和电流将。,
