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1、项目一 常用半导体器件基础知识任务1-1 二极管的特性与测试任务1-2 三极管的特性与测试任务1-3 场效应管的特性与测试任务1-4 其他常用半导体器件与测试任务任务1-1 半导体的基础知识半导体的基础知识导体：体：自然界中很容易自然界中很容易导电的物的物质称称为导体体，金属，金属一般都是一般都是导体。体。绝缘体：体：有的物有的物质几乎不几乎不导电，称，称为绝缘体体，如橡皮，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。、陶瓷、塑料和石英。半半导体：体：另有一另有一类物物质的的导电特性特性处于于导体和体和绝缘体体之之间，称，称为半半导体体，如，如锗、硅、砷化、硅、砷化镓和和一些硫化物、氧化物等。一些硫化物、氧化物
2、等。半半导体的特点体的特点 热敏性敏性 光敏性光敏性 掺杂特性特性一、分类一、分类+4+4+4+4+4+4+4+4+4 完完全全纯纯净净的的、不不含含其其他他杂杂质质且且具具有有晶晶体体结结构构的的半半导导体体称为称为本征半导体本征半导体 将将硅硅或或锗锗材材料料提提纯纯便便形形成成单单晶晶体体，它它的的原原子子结结构构为为共价键结构。共价键结构。价价电电子子共共价价键键图图 1.1.1本征半导体结构示意图本征半导体结构示意图1、本征半导体的本征半导体的晶体结构晶体结构存存在在电电子子和和空空穴穴载载流流子子是是半半导导体体导导电电的的一一个个重重要特征要特征2、杂质半导体、杂质半导体杂杂质质
3、半半导导体体有有两两种种N 型型半导体半导体P 型型半导体半导体 在在本本征征半半导导体体中中掺掺入入少少量量的的 5 价价杂杂质质 元元素素，如如磷磷砷砷等等，即即构构成成 N 型型半半导导体体.因因为多数是电子，所以称电子型半导体。为多数是电子，所以称电子型半导体。 在在本本证证半半导导体体中中掺掺入入少少量量的的 3价价杂杂质质元元素素，如如硼硼、铟铟等等，即即构构成成 P 型型半半导导体体。因为多数是空穴，所以也叫空穴半导体。因为多数是空穴，所以也叫空穴半导体。 在在一一块块半半导导体体单单晶晶上上一一侧侧掺掺杂杂成成为为 P 型型半半导导体体，另另一一侧侧掺掺杂杂成成为为 N 型型半
4、半导导体体，两两个个区区域域的的交交界界处处就就形形成成了了一个特殊的薄层，称为一个特殊的薄层，称为 PN 结。结。 PNPN结结图图 PN 结的形成结的形成一、一、PN 结的形成结的形成3、PN结结 任务任务1.2.2二极管的伏安特性二极管的伏安特性二极管的伏安特性曲线可用下式表示二极管的伏安特性曲线可用下式表示硅二极管硅二极管2CP102CP10的的伏安伏安特性特性正向特性正向特性反向特性反向特性反向击穿特性反向击穿特性开启电压：开启电压：0.5V导通电压：导通电压：0.7一、伏安特性一、伏安特性锗二极管锗二极管2AP152AP15的的伏安伏安特性特性UonU(BR)开启电压：开启电压：0
5、.1V导通电压：导通电压：0.2V二、二、 二极管的参数二极管的参数(1) 最大整流电流最大整流电流IF(2) 反向击穿电压反向击穿电压U（BR）和最高反向工作电压和最高反向工作电压URM(3) 反向电流反向电流I IR R(4) 最高工作频率最高工作频率f fM M(5) 极间电容极间电容Cj在实际应用中，应根据管子在实际应用中，应根据管子所用的场合，按其所承受的所用的场合，按其所承受的最高反向电压、最大正向平最高反向电压、最大正向平均电流、工作频率、环境温均电流、工作频率、环境温度等条件，选择满足要求的度等条件，选择满足要求的二极管。二极管。任务1-1-4 半导体二极管的应用电路v1.限幅
6、电路v2.整流电路DTru1RLu2UL 二极管半波整流电路二极管半波整流电路uuDAUF二极管钳位电路二极管钳位电路RuOuiD1D2二极管限幅电路二极管限幅电路(1) 稳定电压稳定电压UZ(2) 动态电阻动态电阻rZ 在规定的稳压管反向在规定的稳压管反向工作电流工作电流IZ下，所对应的下，所对应的反向工作电压。反向工作电压。rZ = VZ / IZ(3)(3)最大耗散功率最大耗散功率 PZM(4)(4)最大稳定工作电流最大稳定工作电流 IZmax 和最小稳定工作电流和最小稳定工作电流 IZmin(5)温度系数温度系数 VZ任务任务1-4 其他常用半导体器件与测试其他常用半导体器件与测试二、
7、稳压管的主要参数二、稳压管的主要参数任务1-2 三极管的特性与测试v1三极管的结构组成v两种结构 NPN PNPv2三极管的工作原理v1、三级的电压特点及怎么区分？v2、电流放大倍数v3 三极管的伏安特性 1、三个工作区域 2、主要参数图图 1.3.2(b)三极管结构示意图和符号三极管结构示意图和符号NPN 型型ecb符号符号集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区集电极集电极 c基极基极 b发射极发射极 eNNP一一.晶体管的结构及符号晶体管的结构及符号集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区集电极集电极 c发射极发射极 e基极基极 bcbe符号符号NNPPN
8、图图 1.3.2三极管结构示意图和符号三极管结构示意图和符号( (b) )PNP 型型becRcRb一、晶体管内部载流子的运动一、晶体管内部载流子的运动I EIB晶体管实现放大的外部条件是：晶体管实现放大的外部条件是：发射结正偏发射结正偏 Ube0 集电结反偏集电结反偏 Ucb0 因为因为 Uce=Ucb+Ube 所以所以 UcUbUe发射结加正向电压，扩散运动发射结加正向电压，扩散运动形成发射极电流形成发射极电流 2. 扩扩 散散 到到 基基 区区 的的 自自 由由 电电 子子 与与 空空 穴的复合运动形成基极电流穴的复合运动形成基极电流晶体管内部载流子的运动晶体管内部载流子的运动3.集集电
9、电结结加加反反向向电电压压，漂漂移移运运动动形成集电极电流形成集电极电流Ic 例例例例33：测测测测得得得得工工工工作作作作在在在在放放放放大大大大电电电电路路路路中中中中几几几几个个个个晶晶晶晶体体体体管管管管三三三三个个个个电电电电极极极极的的的的电电电电位位位位U U1 1、U U2 2、U U3 3分别为：分别为：分别为：分别为： （1 1）U U1 1=3.5V=3.5V、U U2 2=2.8V=2.8V、U U3 3=12V=12V （2 2）U U1 1=3V=3V、U U2 2=2.8V=2.8V、U U3 3=12V=12V （3 3）U U1 1=6V=6V、U U2 2=
10、11.3V=11.3V、U U3 3=12V=12V （4 4）U U1 1=6V=6V、U U2 2=11.8V=11.8V、U U3 3=12V=12V判断它们是判断它们是判断它们是判断它们是NPNNPN型还是型还是型还是型还是PNPPNP型？是硅管还是锗管？并确定型？是硅管还是锗管？并确定型？是硅管还是锗管？并确定型？是硅管还是锗管？并确定e e、b b、c c。（1 1）U U1 1 b b、U U2 2 e e、U U3 3 c NPN c NPN 硅硅硅硅 （2 2）U U1 1 b b、U U2 2 e e、U U3 3 c NPN c NPN 锗锗锗锗 （3 3）U U1 1
11、c c、U U2 2 b b、U U3 3 e PNP e PNP 硅硅硅硅 （4 4）U U1 1 c c、U U2 2 b b、U U3 3 e PNP e PNP 锗锗锗锗原则：先求原则：先求UBE，若等于，若等于0.6-0.7V，为硅管；若等于，为硅管；若等于0.2-0.3V，为锗管。，为锗管。发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。 NPN管管UBE0， UBC0，即即U UC C U UB B U UE E 。 PNP管管UBE0， UBC0，即即U UC C U UB B U UE E 。解：解：解：解：beceRcRb二、晶体管各级电流的分配情况二、晶体管各级电流的分配
12、情况IEpICBOIEICIBIEnIBnICnIE = IB + IC =（1+） IB IE =IC+IB 且且 IB 0，集电结已进入反偏状态，开始收，集电结已进入反偏状态，开始收 集电子，基区复合减少，在同样的集电子，基区复合减少，在同样的uBE下下 IB减小，特性曲线右移。减小，特性曲线右移。(1) 当当uCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。一一. 输入特性曲线输入特性曲线uCE = 0V uCE 1VuBE /V+-bce共射极放大电路UBBUCCuBEiCiB+-uCE例例2某放大电路中某放大电路中BJT三个电极的电流如图所示。三个电
13、极的电流如图所示。 IA-2mA,IB-0.04mA,IC+2.04mA,试判断管脚、管型。试判断管脚、管型。解：电流判断法。解：电流判断法。电流的正方向和电流的正方向和KCL。IE=IB+ ICABC IAIBICC为发射极为发射极B为基极为基极A为集电极。为集电极。管型为管型为NPN管。管。iC=f(uCE) IB=const二、输出特性曲线二、输出特性曲线+-bce共射极放大电路UBBUCCuBEiCiB+-uCE测量方法说明测量方法说明输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域:放大区：放大区： 条件：发射结正偏，集电条件：发射结正偏，集电结反偏结反偏 特点：晶体管具有线性放特点：晶
14、体管具有线性放大作用。大作用。Ic的大小不受的大小不受Uce的的影响，只受影响，只受 Ib的控制。的控制。 输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域:饱和区：饱和区： 条件：发射结正偏，集电条件：发射结正偏，集电结正偏结正偏 特点：特点： iB 、iC 大到一定大到一定数值后三极管进入该区域，数值后三极管进入该区域，管压降管压降Uce 称为饱和压降，称为饱和压降，数值较小。硅管约数值较小。硅管约0.3V 输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域:截止区：截止区： 条件：发射结和集电结反偏条件：发射结和集电结反偏 特点：特点： Ic 电流趋近于电流趋近于0。 等效模型：相当于开关断开等效
15、模型：相当于开关断开三极管的参数分为三大类三极管的参数分为三大类: 直流参数、交流参数、极限参数直流参数、交流参数、极限参数1 1、直流参数、直流参数1.1.共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数=IC / IB 1.2.4晶体管的主要参数2 2、交流参数、交流参数1.共发射极交流电流放大系数共发射极交流电流放大系数 = iC/ iB2.最大集电极耗散功率最大集电极耗散功率PCM PCM= iCuCE 三、三、 极限参数极限参数1.最大集电极电流最大集电极电流ICM3. 反向击穿电压反向击穿电压 UCBO发射极发射极开路时的集电结反开路时的集电结反 向击穿电压。向击穿电压。 U EBO集电极集电极开路时发射结的反开路时发射结的反 向击穿电压。向击穿电压。 UCEO基极基极开路时集电极和发射开路时集电极和发射 极间的击穿电压。极间的击穿电压。几个击穿电压有如下关系几个击穿电压有如下关系 U UCBOUCEOUEBO
