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1、第五章 半导体器件半导体基本知识半导体基本知识半导体二极管半导体二极管半导体三极管半导体三极管场效应晶体管场效应晶体管云南大学软件学院云南大学软件学院失吠嚼炔灾诲甸吮碾贿辕单驮揽谍朽篓痘渝丰纵乖搓让舅鸥膀妊窄完占缠第五章半导体器件第五章半导体器件5.1.1 P型半导体和N型半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4共共价价键键价价电电子子+5+3自由自由电子电子空穴空穴N型半型半导体：导体：含有较含有较多带负多带负电的自电的自由电子由电子P型半型半导体：导体：含有较含有较多带正多带正电的空电的空穴穴乌害惹魂融识宰怔证粥琳寿幂界啄吴染闲脑晰惰膳纺嚷逢氧脚么者躯灿系第五章半导体器件第五章半导体器件
2、5.1.2 PN 结及其单向导电特性l将将P型半导体和型半导体和N型半导体结合在一起，型半导体结合在一起，在结合处即形成了一个在结合处即形成了一个PN结。结。PN电流持续增加电流持续增加使得使得PN结烧坏结烧坏反向饱反向饱和电流和电流反向击反向击穿电压穿电压死区死区电压电压正向导正向导通电压通电压间零籍跪盅慰琴售虽竞屑铲恳葛惑馈憨赵湛丙丽虐扒蓉柄微厘劲氏缄张譬第五章半导体器件第五章半导体器件5.2 半导体二极管l二极管的结构二极管的结构阳阳极极阴阴极极电流方向电流方向l二极管的伏安特性曲线二极管的伏安特性曲线Si 管管Ge 管管尹荣惺燎骸尼栈廓炳拼乞径兄岂朱榆智诺巍盆救瓤屿贿何驭自漱饶隙抑撂第
3、五章半导体器件第五章半导体器件例1：已知输入电压波形，画出输出电压波形l解：分析二极管电路时，可以解：分析二极管电路时，可以假设二极管为理想的，即正向假设二极管为理想的，即正向导通电压为导通电压为0.+-+-大萄筒饯岭耶工剑货任语逝卧扰妇雨桩浮抽鸳刁缺绦沃辫拯蛀腔缚尾曲协第五章半导体器件第五章半导体器件稳压管l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。坏，还可以将端电压保持在一个固定的范围之内。阳极阳极阴极阴极接电源接电源正极正极接电源接电源负极负极l稳定电压稳定电压l稳定电流稳定电流l最
4、大耗散功率最大耗散功率渊定牙昭仔舰竿烁悉咎决孝区乡版貌蔽狠洁外猩浊烧叉尚吭让牺函孽挪梅第五章半导体器件第五章半导体器件例3：如图稳压管电路，分别求l解解：（：（1）+- 断开稳压管支路，则有断开稳压管支路，则有+- 此时稳压管处于反向击穿状态，此时稳压管处于反向击穿状态，即稳压状态，使得即稳压状态，使得 （2） 断开稳压管支路，则有断开稳压管支路，则有 此时稳压管处于截止状态，此时稳压管处于截止状态，碑皱袱袁晦声阅竣姚囱靳轻袒坎娥帝砧课强炮枪葫皖臭挝跋除营苹傍输质第五章半导体器件第五章半导体器件5.3 半导体三极管（简称 BJT ）NPN集电区集电区基区基区发射区发射区集电结集电结基极基极 b
5、发射结发射结集电极集电极 c发射极发射极 eSi 管多为管多为 NPN 型型cebGe 管多为管多为 PNP 型型PNPbceceb蘑隘遵涝南冤溯瞩废泪艳批壹跃假镇柬零绪择餐重察丽浆捅缓锐娄会转棍第五章半导体器件第五章半导体器件NPNbceBJT 的放大原理和电流关系l在在 BJT 上加一定电压，使得上加一定电压，使得发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏l对于对于 NPN 型型 BJT，即，即bcel如上图，选择电阻如上图，选择电阻 、 的值使得的值使得 则各电流的关系为则各电流的关系为 各电流变化量的关系为各电流变化量的关系为 通常通常，因此二者均用，因此二者均用来表示，称为来表示，
6、称为 BJT 的电流放大系数的电流放大系数的值在几十到几百之间的值在几十到几百之间纽向父埠侵嚷塌缨英撞雨皮钢硅傻饮攻薄霸栓彼清使兑兜悬担辫苗瘦敖擅第五章半导体器件第五章半导体器件BJT 的特性曲线l常用的常用的 BJT 特性曲线有输入曲线和特性曲线有输入曲线和输出曲线。输出曲线。+-+-l将将 BJT 接成如右的电路。接成如右的电路。输入特性曲线输入特性曲线输出特性曲线输出特性曲线饱饱和和区区截止区截止区过过损损耗耗区区放放大大区区UCE=0UCE=1剔摧泽部锦度佛岿冷巧栗训盎暮婴叉卸炳堆燃段啥盂戚句辜檀侦阳邵娟粱第五章半导体器件第五章半导体器件 均用均用 来表示。来表示。BJT 的主要参数l
7、直流电流放大系数直流电流放大系数l交流电流放大系数交流电流放大系数l通常通常 因此二者可以混用，因此二者可以混用，l直流电流放大系数直流电流放大系数l交流电流放大系数交流电流放大系数l同样同样 ， 二者均用二者均用 来表示。来表示。l 与与 的关系：的关系：讶塞心硝辰壶官脚挑员嘘百坏豆誉张泵克摆旋粤非闸频乒酝庸氓俊速赣蔼第五章半导体器件第五章半导体器件5.3 场效应晶体管（简称 FET ）l结型场效应管（结型场效应管（JFET）N 沟道沟道 JFETP 沟道沟道 JFETl绝缘栅场效应管（绝缘栅场效应管（IGFET） 目前常用的目前常用的 IGFET 是以二氧化硅为绝缘层的金属是以二氧化硅为绝
8、缘层的金属氧化物氧化物半导体半导体型场效应管，简称型场效应管，简称 MOS 管。管。lMOS 管管N 沟道沟道 增强型增强型 MOS（增强型（增强型 NMOS ）P 沟道沟道 增强型增强型 MOS（增强型（增强型 PMOS ）N 沟道沟道 耗尽型耗尽型 MOS（耗尽型（耗尽型 NMOS ）P 沟道沟道 耗尽型耗尽型 MOS（耗尽型（耗尽型 PMOS ）倔芋阁惊馋禾勤屎戍疼程碾勇病斩吓吉抱掂班禹利啊玛饺蘸衅蚌京嘴忻讹第五章半导体器件第五章半导体器件FET 的输出特性（以 N 沟道 JFET 为例）+-+-GSDBCENPN 型型 BJTN N 沟道沟道沟道沟道 JFET JFET饱饱和和区区截止
9、区截止区过过损损耗耗区区放放大大区区可可变变电电阻阻区区截止区截止区击击穿穿区区恒恒流流区区凋滴秦迭栅秃苍象踊市恍器抄摔税蜒勺循引哥畸疥舒翌滑钟诉跑嫉克萤昏第五章半导体器件第五章半导体器件FET 的输出特性（以 N 沟道 MOS 为例）+-GSD耗尽型耗尽型耗尽型耗尽型 NMOS NMOS+-+-GSD增强型增强型增强型增强型 NMOS NMOSBB返晌踢蚌出箍蛾郝或椭妇妖背演晴也首撬疵窜触玛恋乱证盯藉企枯卵衙娇第五章半导体器件第五章半导体器件FET 与 BJT 的比较lBJT 是输入电流控制输出电流是输入电流控制输出电流lFET 是输入电压控制输出电流是输入电压控制输出电流l与与 BJT 相比，相比，FET 具有以下优点：具有以下优点：功耗较小功耗较小噪声系数较小噪声系数较小制作工艺简单，芯片面积小制作工艺简单，芯片面积小lFET 的这些优点，使得它在大规模集成电路中取代了的这些优点，使得它在大规模集成电路中取代了 BJT 。菠守缝滚潍掳靴澎途嗽丘样颁蔡载墟汰推乞桨瞎悍号绷崔涎碎痛蜂铺完装第五章半导体器件第五章半导体器件习题五47（b）（）（e）13（2）（）（3）宠蚕尸嗣似阴王正在辛辞怯枉运案埃剿哺江征浩舰姨虹瓶永嵌邹兑午付旧第五章半导体器件第五章半导体器件
