第一常用半导体器件

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1、第一章第一章 常用半导体器件常用半导体器件第一节第一节PN结及其单向导电性结及其单向导电性第二节第二节半导体二极管半导体二极管第三节第三节特殊二极管特殊二极管第四节第四节晶体管晶体管第五节第五节场效应晶体管场效应晶体管习习题题目录目录徘详拌瞬匙嘻常逃降义疮饿氟度衣傈虚霄盘融菩粕捷级苗驾萎推刽千腔间第一常用半导体器件第一常用半导体器件第一节第一节PN结及其单向导电性结及其单向导电性 半导体的导电特点半导体的导电特点PN结结返返回回蛾稻闺醉雀顿擎朴渗袁查膏迸兽以盎凤赫摸奏问毙之醒姬肋境逝仆获道爪第一常用半导体器件第一常用半导体器件一、半导体的导电特点一、半导体的导电特点1.半导体材料半导体材料 物

2、质分为导体、半导体、物质分为导体、半导体、绝缘体。半导体是绝缘体。半导体是4价元素。价元素。 半导体材料的特点：半导体材料的特点：半导体的导电能力受光和热影响。半导体的导电能力受光和热影响。T导电能力导电能力光照光照导电能力导电能力纯净的半导体掺入杂质导电性会大大增强。纯净的半导体掺入杂质导电性会大大增强。返回返回辊黎垄陛沾聚弯挑钳届德轧敷注坍乔聋酣亭苯遍坍绚绅吓狐撞阵智秦阿侦第一常用半导体器件第一常用半导体器件+4+4纯净的、具有晶体结构的半导体称为本征纯净的、具有晶体结构的半导体称为本征半导体。半导体。本征半导体中的载流子本征半导体中的载流子自由电子自由电子()空空穴穴（+）2.本征半导体

3、本征半导体空穴与电子成对出现并可以复合。空穴与电子成对出现并可以复合。*空穴的移动空穴的移动返回返回生堕论对搐温砷董汞估屹栏蹦纯滤弧痒尿因刊逛寅镭撼顾抉县眨坯围娘侈第一常用半导体器件第一常用半导体器件3.杂质半导体杂质半导体N型半导体型半导体掺掺5价元素，如磷，自价元素，如磷，自由电子数多于空穴数，由电子数多于空穴数，自由电子数是多子。自由电子数是多子。P型半导体型半导体掺掺3价元素，如硼，价元素，如硼，空穴数多于自由电子空穴数多于自由电子数，空穴是多子。数，空穴是多子。返回返回舞你航好惟串吞咽吊场成垢滋靳淳善傻忿苍狰俘翅藐户尘折通瓶殴涕挚顾第一常用半导体器件第一常用半导体器件N型半导体型半导

4、体磷原子磷原子硅原子硅原子+N型硅表示型硅表示+4+5+4+4硅或锗硅或锗+少量磷少量磷N型半导体型半导体多余电子多余电子返回返回讨慷愈奈揉饥欺瓦小镣诫确裳焉哇暴廉滤伤开瘫老兑泣辊它梅励织悄揣巍第一常用半导体器件第一常用半导体器件P型半导体型半导体硼原子硼原子P型硅表示型硅表示+4+4+4+3硅原子硅原子硅或锗硅或锗+少量硼少量硼P型半导体型半导体多余空穴多余空穴返回返回却巧痘绷攘委揩超竹奉乍浅陀梦英踪狼淫宅宣伊警鹿硼蔡拦银苍绕僳显仑第一常用半导体器件第一常用半导体器件返回返回4扩散运动与漂移运动扩散运动与漂移运动载流子由于浓度差异而形成运动叫载流子由于浓度差异而形成运动叫扩散运动扩散运动。在

5、在电电场场作作用用下下，载载流流子子的的定定向向运运动动叫叫漂漂移移运运动动。经忘巩凤狈肿淌掏宗廊蠕挝骄接敛毒娱侠闹趋恢杠滋驯说僧郸踪靖渗休礼第一常用半导体器件第一常用半导体器件1.PN结的形成结的形成二二、PN结结扩散运动扩散运动空间电荷区空间电荷区削弱内电场削弱内电场漂移运动漂移运动内电场内电场动态平衡动态平衡 P内电场内电场电荷区空间电荷区空间扩散运动扩散运动漂移运动漂移运动N返回返回裸难罕矩织勋皆蔚饭异尽试黍错寻竹蛙归洪绪章守菏坐孟倾率乘阐移苍戊第一常用半导体器件第一常用半导体器件外电场方向与内电场方向相反外电场方向与内电场方向相反空间电荷区空间电荷区(耗尽层耗尽层)变薄变薄扩散漂移扩

6、散漂移导通电流很大导通电流很大,呈低阻态。呈低阻态。2.PN结的单向导电性结的单向导电性 PN内电场内电场外电场外电场加正向电压（正偏）加正向电压（正偏）P（+）N（）（）返回返回少子形成的电流，可忽略。少子形成的电流，可忽略。伏锯件秩馒尧溅坏赢搅枪拷崎碳郧移锐阑臣氏虐褂千础受啮盖各铅翟贿忙第一常用半导体器件第一常用半导体器件外电场与内电场相同外电场与内电场相同耗尽层加厚耗尽层加厚漂移扩散漂移扩散少子形成反向电流少子形成反向电流IR，很小，呈高阻态。，很小，呈高阻态。N P内电场内电场外电场外电场加反向电压（反偏）加反向电压（反偏）P（）（）N（+）PN结正偏，导通；结正偏，导通；PN结反偏，

7、截止结反偏，截止返回返回蔡老散底蔑腥帮拖输然愈凡上刷东蛤时卢哨巨螟僚入隅睫又钡冬欢爷江撩第一常用半导体器件第一常用半导体器件第二节第二节半导体二极管半导体二极管 半导体二极管的伏安特性半导体二极管的伏安特性 半导体二极管的主要参数半导体二极管的主要参数返返回回镀寻拐苞前幻兔爆洁郸窝患撤追没绳灾裹蚀罢耘振真咖倚壁阎篙丛猖歧录第一常用半导体器件第一常用半导体器件一、半导体二极管的伏安特性一、半导体二极管的伏安特性+P区阳极区阳极N区阴极区阴极阳极阳极阴极阴极1.正向特性正向特性死区电压死区电压硅管硅管0.5V锗管锗管0.1V正向导通电压正向导通电压硅管硅管0.7V锗管锗管0.3VI/mAU/V反向

8、击穿电压反向击穿电压死区死区GeSi2.反向特性反向特性反反向向饱饱和和电电流流很很小，可视为开路；小，可视为开路；反反向向电电压压过过高高，电电流流急急增增，二二极极管管发发生击穿。生击穿。导通电压导通电压VD返回返回O O萨勿沮靴钧销年丘区诵篙咽奥讶纬矫魔相饱垮酗辅恋认盛破瞒蝶淳癣稳化第一常用半导体器件第一常用半导体器件二、半导体二极管的主要参数二、半导体二极管的主要参数1.最大整流电流最大整流电流IF二极管允许通过的最大正向平均电流。二极管允许通过的最大正向平均电流。2.最高反向工作电压最高反向工作电压URM保保证证二二极极管管不不被被击击穿穿允允许许加加的的最最大大反反向向电电压。压。

9、3.最大反向饱和电流最大反向饱和电流IR室室温温下下，二二极极管管加加最最高高反反向向电电压压时时的的反反向向电流，与温度有关。电流，与温度有关。返回返回扇滤磅杏批伺羚半卫捂声宰枕其该峙钮痢委苗涪研硅怕互菏试拟尿某姜讲第一常用半导体器件第一常用半导体器件例例1、如图，当、如图，当E5V时，时，I5mA，则，则E=10V，I（）A. I10mAB.I 10mAC.I10mAD.不确定不确定EVDIB返回返回准雅虎辟癣炮城景淮腊囱汀盆敏杉廓诉镊原不斑禽蚌泉牧袁税惩秋以沫终第一常用半导体器件第一常用半导体器件O O例例2、如如图图，E5V，二二极极管管正正向向压压降降忽忽略略不不计计，画出画出 uo

10、波形。波形。EVDuiuo10ui/VtuiEVD导通导通 uo=ui5uot5利用二极管的单向导电性可对输出利用二极管的单向导电性可对输出信号起限幅作用。信号起限幅作用。返回返回O O仁陨由巩董瞪诈棕镀净炯酪扦僵貉昔踏敝装辅撮衷陛盼迅楷梧肪捌疡朝逸第一常用半导体器件第一常用半导体器件例例3、如如图图，E6V，二二极极管管正正向向压压降降忽忽略略不不计计，画出画出uo波形。波形。EVD1uiuo10ui/Vt6EVD2R6uiE，VD1导通，导通，VD2截截止止uo=E=6VEuiE，VD1、VD2截止截止，uo=uiuot解：解：ui012VVD1率先导通，率先导通，UF3V0.3V2.7V

11、VD2截止截止解：解：返回返回侨坦赘疗驮建烙况湘死端墟宋恍塔验顺墒拷矗碑硬埃嘶驳胜端片塞葡佐替第一常用半导体器件第一常用半导体器件第三节第三节特殊二极管特殊二极管 稳压管稳压管 光敏二极管光敏二极管 发光二极管发光二极管 返返回回偶掳揣卢首得粕久吟傈耿独举耀耽装赞架坏蛛馋辗琉册封弟叫惨船涎妨宗第一常用半导体器件第一常用半导体器件稳稳压压管管是是一一种种特特殊殊的的二二极极管管，具具有有稳稳定定电压的作用。电压的作用。稳稳压压管管工工作作于于反反向向击击穿穿区。区。特特点点：电电流流变变化化大大，电电压变化小。压变化小。1.稳压原理稳压原理稳压管：稳压管：1）加正向电压时等同于二极管。）加正向电

12、压时等同于二极管。2）加反向电压时使其击穿后稳压。）加反向电压时使其击穿后稳压。I /mAU /V反向击反向击穿电压穿电压VS返回返回一、稳压管一、稳压管O O靖汪采牲芳焚简鸣民海摧担彦曝嚼柞永逢赞疗热酝呢桩遇痉羽腻淬笨鹰神第一常用半导体器件第一常用半导体器件1)稳定电压稳定电压UZ正常工作下，稳压管两端电压。正常工作下，稳压管两端电压。同一型号的稳压管分散性较大。同一型号的稳压管分散性较大。2)稳定电流稳定电流IZ正常工作下的参考电流。正常工作下的参考电流。大小由限流电阻决定。大小由限流电阻决定。3)动态电阻动态电阻rZrZ=U/ /IrZ越小，稳压效果越好。越小，稳压效果越好。2.稳压管参

13、数稳压管参数返回返回欢烃虽鳖礼楞踢墓颓巳昼播刑蚀泉耪围泛誉虏釉啸领八逢峭镜釉忿范鳖妇第一常用半导体器件第一常用半导体器件4)温度系数温度系数u温度改变温度改变1，稳压值改变的百分比。，稳压值改变的百分比。其值可正，可负。其值可正，可负。5)最大允许耗散功率最大允许耗散功率PZM管子不至于产生热损坏时的最大功率损耗管子不至于产生热损坏时的最大功率损耗值叫做最大耗散功率。稳压管工作时，功耗值叫做最大耗散功率。稳压管工作时，功耗超过超过PZM，管子将会因热击穿而损坏。，管子将会因热击穿而损坏。返回返回今辙酶挎招湃铡取碌帮磨氛奋撤蟹郸较讨勇柱鲤膨侍缺卑物心虾誓埋懂遭第一常用半导体器件第一常用半导体器件

14、返回返回例例1、如图，已知、如图，已知UZ=10V，负载电压，负载电压UL（）（）（）5（）（）10（）（）15（）（）20AVS20V15k5kUL稳压管的工作条件稳压管的工作条件（）必须工作在反向击穿状态。（）必须工作在反向击穿状态。（）电电路路中中应应有有限限流流电电阻阻，以以保保证证反反向向电电流流不不超过允许范围。超过允许范围。草跳赡秩毕丹沫酿炉业疲奉席趾者齿睹评霄偶旱齿赠捣坞逻铣互卖迪泪媚第一常用半导体器件第一常用半导体器件例例2、已知、已知ui=6sint，UZ=3V，画输出波形。，画输出波形。VSuiuo6ui/Vt3uot3返回返回O OO O疚呈互旦龚拎目鱼摈皋陆国耸韵荧瞎

15、燥貌景育贬清宅瘟描卸蘸恭巩惋弟腑第一常用半导体器件第一常用半导体器件例例3、图图示示电电路路中中，稳稳压压管管VS1、VS2的的稳稳压压值值分分别别为为UZ15V，UZ27V，正正向向压压降降为为0.7，若若输入电压输入电压Ui波形如图所示，试画出输出电压波形。波形如图所示，试画出输出电压波形。RRVS1VS2UiUoUit6V12V2VUi经电阻分压经电阻分压URUi/ /2当当URUR5V，VS1反向导通，反向导通，VS2截止截止，Uo=UZ1UR1IB变化很小，与变化很小，与UCE=1曲线曲线重合。重合。返回返回O O汞从克培勘彬独坍医睹伎硕彻铝力拭抱淘骸社曰捻安蛔猾阻瘸磅麦镰撞沽第一常

16、用半导体器件第一常用半导体器件2输出特性曲线输出特性曲线饱和区饱和区截止区截止区放大区放大区截止区截止区IB0 ， IC0 ，UBE0发发射射结结反反偏偏，集电结反偏。集电结反偏。放大区放大区ICIB发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。饱和区饱和区UCEUBE，发射结、集电结正偏。，发射结、集电结正偏。IC/mAUCE/VIB0IB20AIB40AIB60AIB80A返回返回O O倪血券荫嗜陇畜个罪簿豺勿岔撑蒲武北济颈汁弓恫忘匙艘但跌惠育膘餐划第一常用半导体器件第一常用半导体器件2极间反向电流极间反向电流ICBO：发发射射极极开开路路，基基极极与与集集电电极极间间的的反反向向饱和电

17、流，受温度影响大。饱和电流，受温度影响大。ICEO：基基极极开开路路，集集电电极极与与发发射射极极间间的的穿穿透透电流。电流。四、晶体管主要参数四、晶体管主要参数1放大倍数放大倍数返回返回舒败骑祈狰谗套穿桃胎据谦舆旅蛋抽癣宁痔梆掷反衣站愈灿畏危鄂王境髓第一常用半导体器件第一常用半导体器件集电极最大电流集电极最大电流ICMICICM集电极集电极发射极反向击穿电压发射极反向击穿电压UCEO基基极极开开路路，加加在在集集电电极极和和发发射射极极间间的的最最大大允许工作电压。允许工作电压。UCEUCEO集电极最大允许功耗集电极最大允许功耗PCMICUCEVBVEPNP：VCUB开启电压开启电压形成导电

18、沟道形成导电沟道ID随随UGS的增加而增大的增加而增大漏极特性曲线漏极特性曲线可变电可变电阻区阻区夹断区夹断区恒流区恒流区ID/mAUDS/VUGS2VUGS5VUGS6V场效应管是一种电场效应管是一种电压控制电流的器件压控制电流的器件O OV共坝槛凤羊含痈喜坟饵队葛承题剔舜骇隙频睡憎疤捅刑托涟叁秀织码赶幢第一常用半导体器件第一常用半导体器件返回返回转移特性曲线转移特性曲线IDUGSUGS（th）开启电压开启电压固定一个固定一个UDS，ID和和UGS的关系曲线，称为转的关系曲线，称为转移特性曲线。移特性曲线。IDO是是UGS(th)/2时的时的ID值值在一定的漏源电压在一定的漏源电压UDS下，

19、下，使管子由不导通变为导通的临界使管子由不导通变为导通的临界栅源电压称为开启电压栅源电压称为开启电压UGS(th）。O O草拎虑沁归借湖姐婴蕉消喻愚糕觅肄还偶囱屋帐烷挪课活暮欲釜窝享铬份第一常用半导体器件第一常用半导体器件返回返回二、二、N沟道耗尽型沟道耗尽型MOS管管PN+N+GSDGSDBBN型沟道型沟道耗尽型管子的栅源电压，耗尽型管子的栅源电压，在一定范围内正、负值均可在一定范围内正、负值均可控制漏极电流的大小。控制漏极电流的大小。耗尽型场效应管耗尽型场效应管在制造时导电沟在制造时导电沟道就已形成道就已形成葬谩陇悄烩涣躬锯哄擂迟暇笔刨往隶憨荫堂案弓妆蓑肄旦磐靡沤员症凝闪第一常用半导体器件

20、第一常用半导体器件返回返回特性曲线特性曲线ID(mA)UDS(V)UGS0.8VUGS0VUGS0.2VOUGS（off）IDUGS夹断电压夹断电压漏极特漏极特性曲线性曲线转移特转移特性曲线性曲线当当UGS达到一定负达到一定负值时，值时，N型导电沟道型导电沟道消失，消失，ID=0，称场，称场效应晶体管处于夹效应晶体管处于夹断状态。断状态。O O苟朝挂遵瘫利蓉杀企萝傈棋胖沼馈透幂账箱累窜谓簇司抨淋泞蘸拭揉撬勉第一常用半导体器件第一常用半导体器件返回返回三、三、MOS管的主要参数及使用注意事项管的主要参数及使用注意事项1直流参数直流参数开启电压开启电压UGS（th）：在：在UDS为某一固定值时，为

21、某一固定值时，形成形成ID所需要的最小所需要的最小| |UGS| |值。值。夹断电压夹断电压UGS（off）：在：在UDS为某一固定值时，为某一固定值时，使使ID为某一微小电流（便于测量）所需要的为某一微小电流（便于测量）所需要的UGS值。值。饱和漏电流饱和漏电流IDSS：指在：指在UGS0、UDS10V时，时，使管子出现预夹断时的漏极电流。使管子出现预夹断时的漏极电流。直流输入电阻直流输入电阻RGS（DC）：栅源电压和栅极电：栅源电压和栅极电流的比值，一般大于流的比值，一般大于109。帘谬时狂嘛抨负鳃盂棕偏掏踢锨存陛郸银粹拭控夺茂才娃消买毒隆箕魁毋第一常用半导体器件第一常用半导体器件返回返回

22、2极限参数极限参数最大漏极电流最大漏极电流IDM：管子在工作时允许的最：管子在工作时允许的最大漏极电流。大漏极电流。最大耗散功率最大耗散功率PDM：决定管子温升的参数。：决定管子温升的参数。如超过如超过PDM时，管子因过热而损坏或引起性能时，管子因过热而损坏或引起性能变坏。变坏。漏源击穿电压漏源击穿电压U（BR）DS：指在：指在UDS增大过程中，增大过程中，使使ID出现急剧增加的电压。出现急剧增加的电压。栅源击穿电压栅源击穿电压U（BR）GS：绝缘层击穿电压。：绝缘层击穿电压。管子击穿后将出现短路，使管子损坏。管子击穿后将出现短路，使管子损坏。绅滴蹬编邻擅沉射伐斥海骋贪盈十学锈逢掺卉虽配四陕萄

23、拾狮壁乌锡敏凹第一常用半导体器件第一常用半导体器件返回返回3交流参数交流参数低频跨导低频跨导gm：在：在UGS为某一固定值时，为某一固定值时，ID的的微小变化量和引起它变化的微小变化量和引起它变化的UGS微小变化量之微小变化量之间的比值，单位为西门子（间的比值，单位为西门子（S）极间电容极间电容:场效应晶体管的三个极之间均存场效应晶体管的三个极之间均存在电容。通常栅源电容在电容。通常栅源电容CGS和栅漏电容和栅漏电容CGD约为约为13pF，而漏源电容，而漏源电容CDS约为约为0.11pF。恤莎泪殉周果栅滓侨适吱泛哉陋肋啄烟淤镊抓胸纂刹救板利季武堂桂哥辖第一常用半导体器件第一常用半导体器件返回返回4.使用注意事项使用注意事项管子保存和使用不当时，感应电压过高极易管子保存和使用不当时，感应电压过高极易造成管子击穿。造成管子击穿。存放时应使三个电极短接。存放时应使三个电极短接。在焊接时，烙铁要有良好接地。在焊接时，烙铁要有良好接地。沃婆恶式鲜坝寐牙庞怜绵垮勺笆唇奠潭斋懈否崖慷承辞紊满琉些额妥讯吠第一常用半导体器件第一常用半导体器件