常用半導體器件第一頁，共五十一頁，2022年，8月28日第一節PN結及其單向導電性半導體的導電特點

PN結返回第二頁，共五十一頁，2022年，8月28日一、半導體的導電特點1.半導體材料物質分為導體、半導體、絕緣體。半導體是4價元素。半導體材料的特點：半導體的導電能力受光和熱影響。

T↑

導電能力↑光照↑導電能力↑純凈的半導體摻入雜質導電性會大大增強。返回第三頁，共五十一頁，2022年，8月28日+4純凈的、具有晶體結構的半導體稱為本征半導體。本征半導體中的載流子自由電子(－)

空穴（+）2.本征半導體空穴與電子成對出現并可以復合。*空穴的移動返回第四頁，共五十一頁，2022年，8月28日3.雜質半導體

N型半導體摻5價元素，如磷，自由電子數多于空穴數，自由電子數是多子。

P型半導體摻3價元素，如硼，空穴數多于自由電子數，空穴是多子。返回第五頁，共五十一頁，2022年，8月28日N型半導體磷原子硅原子+N型硅表示+4+5+4+4硅或鍺+少量磷N型半導體多余電子返回第六頁，共五十一頁，2022年，8月28日P型半導體硼原子P型硅表示+4+4+4+3硅原子硅或鍺+少量硼P型半導體多余空穴返回第七頁，共五十一頁，2022年，8月28日返回4．擴散運動與漂移運動載流子由于濃度差異而形成運動叫擴散運動。在電場作用下，載流子的定向運動叫漂移運動。

第八頁，共五十一頁，2022年，8月28日

1.PN結的形成二、

PN結擴散運動空間電荷區削弱內電場漂移運動內電場動態平衡－－－－－－－－－－－－－－－－P內電場電荷區空間擴散運動漂移運動N返回第九頁，共五十一頁，2022年，8月28日外電場方向與內電場方向相反

空間電荷區(耗盡層)變薄

擴散＞漂移導通電流很大,呈低阻態。

2.PN結的單向導電性－－－－－－－－－－－－－－－－PN內電場外電場加正向電壓（正偏）P（+）N（－）返回少子形成的電流，可忽略。第十頁，共五十一頁，2022年，8月28日外電場與內電場相同耗盡層加厚

漂移＞擴散少子形成反向電流IR，很小，呈高阻態。N－－－－－－－－－－－－－－－－P內電場外電場加反向電壓（反偏）P（－）N（+）

PN結正偏，導通；PN結反偏，截止返回第十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日第二節半導體二極管半導體二極管的伏安特性半導體二極管的主要參數返回第十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日一、半導體二極管的伏安特性+P區－陽極N區－陰極陽極陰極

1.正向特性死區電壓硅管0.5V

鍺管0.1V

正向導通電壓硅管0.7V

鍺管0.3VI/mAU/V反向擊穿電壓死區GeSi

2.

反向特性反向飽和電流很小，可視為開路；反向電壓過高，電流急增，二極管發生擊穿。導通電壓VD返回O第十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日二、半導體二極管的主要參數1.最大整流電流IF

二極管允許通過的最大正向平均電流。2.最高反向工作電壓URM

保證二極管不被擊穿允許加的最大反向電壓。3.最大反向飽和電流IR

室溫下，二極管加最高反向電壓時的反向電流，與溫度有關。返回第十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日例1、如圖，當E＝5V時，I＝5mA，則E=10V，I＝（B）

A.I＝10mAB.I>10mAC.I＜10mAD.不確定EVDIB返回第十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日O例2、如圖，E＝5V，二極管正向壓降忽略不計，畫出

uo波形。EVDuiuo10ui/Vωtui<EVD截止

uo=Eui>EVD導通

uo=ui5uoωt5利用二極管的單向導電性可對輸出信號起限幅作用。返回O第十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日例3、如圖，E＝6V，二極管正向壓降忽略不計，畫出uo波形。EVD1uiuo10ui/Vωt6EVD2R－6ui>E，VD1導通，VD2截止

uo=E=6V－E<ui<E

，VD1、VD2截止，

uo=uiuoωt解：ui<－E，

VD2導通，VD1截止

uo=－E=－6V6返回OO第十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日例4、二極管組成電路如圖，設二極管導通電壓為0.3V，試求輸出電壓UF。+3VUF－12VR0VVD1VD23V

>0>－12VVD1率先導通，

UF＝3V－0.3V＝2.7VVD2截止解：返回第十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日第三節特殊二極管穩壓管光敏二極管發光二極管返回第十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日穩壓管是一種特殊的二極管，具有穩定電壓的作用。穩壓管工作于反向擊穿區。特點：電流變化大，電壓變化小。1.穩壓原理穩壓管：1）加正向電壓時等同于二極管。

2）加反向電壓時使其擊穿后穩壓。I/mAU/V反向擊穿電壓VS返回一、穩壓管O第二十頁，共五十一頁，2022年，8月28日

1)穩定電壓UZ

正常工作下，穩壓管兩端電壓。同一型號的穩壓管分散性較大。

2)穩定電流IZ

正常工作下的參考電流。大小由限流電阻決定。

3)動態電阻rZ

rZ=△U/△I

rZ越小，穩壓效果越好。2.穩壓管參數返回第二十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日4)溫度系數αu

溫度改變1℃，穩壓值改變的百分比。其值可正，可負。5)最大允許耗散功率PZM

管子不至于產生熱損壞時的最大功率損耗值叫做最大耗散功率。穩壓管工作時，功耗超過PZM

，管子將會因熱擊穿而損壞。返回第二十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日返回例1、如圖，已知UZ=10V，負載電壓UL（）（Ａ）5Ｖ（Ｂ）10Ｖ（Ｃ）15Ｖ（Ｄ）20ＶAVS20V15kΩ5kΩUL穩壓管的工作條件（１）必須工作在反向擊穿狀態。（２）電路中應有限流電阻，以保證反向電流不超過允許范圍。第二十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日例2、已知ui=6sinωt，UZ=3V，畫輸出波形。VSuiuo6ui/Vωt3uoωt3返回OO第二十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日例3、圖示電路中，穩壓管VS1、VS2的穩壓值分別為UZ1＝5V，UZ2＝7V，正向壓降為0.7Ｖ，若輸入電壓Ui波形如圖所示，試畫出輸出電壓波形。RRVS1VS2UiUoUit6V12V－2VUi經電阻分壓UR＝Ui/2當UR<5V，VS1、VS2截止，Uo=UR7V>UR>5V，VS1反向導通，VS2截止，Uo=UZ1

UR<－0.7V，VS1、VS2正向導通，Uo=－0.7VUot3V5V－0.7V解：返回第二十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日返回二、光敏二極管光敏二極管(或稱光電二極管)是一種將光能轉換成電流的器件。光敏二極管的PN結接受光線照射時，會像熱激發一樣，可以成對地產生大量的電子和空穴，使半導體中少子的濃度提高。這些載流子在反向偏置下可以產生漂移電流，使反向電流顯著增加。

反向電流的大小與光照強度成正比。第二十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日VL返回三、發光二極管發光二極管是一種將電能轉換為光能的半導體器件，簡稱為LED。當LED正向導通時，由于電子與空穴的復合而以光的形式放出能量。發光二極管的發光顏色取決于使用的材料。發光二極管只能工作在正向偏置狀態，工作時電路中必須串接限流電阻。第二十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日第四節晶體管晶體管的基本結構和類型晶體管的電流分配和放大原理晶體管的特性曲線晶體管的主要參數溫度對晶體管特性和參數的影響返回第二十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日一、晶體管的基本結構和類型基區集電區發射區基極集電極發射極集電結發射結NPN型VT返回第二十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日PNP型特點：發射區參雜濃度很大，基區薄且濃度低，集電結體積大。VT返回第三十頁，共五十一頁，2022年，8月28日二、晶體管的電流分配和放大原理１．放大條件（１）內部特點決定 發射區產生大量載流子;

基區傳送載流子;

集電區收集載流子。（２）外部條件 發射結正偏，集電結反偏。返回第三十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日IEICIBRBRCEBECNNP發射區電子發射結正偏利于發射區發射電子基區集電結反偏利于集電區收集電子集電區2.電流分配返回少子的移動第三十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日IBRBEBICRCECIE基極電流很小的變化，將引起集電極電流一個很大的變化。直流放大系數交流放大系數返回第三十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日

1.輸入特性曲線三、晶體管特性曲線IB＝f(UBE)︳UCE=常數

IB/μAUBE/VUCE=0UCE≥1發射結、集電結正偏，兩個二極管正向并聯。集電結反偏，IB減小UCE>1IB變化很小，與UCE=1曲線重合。返回O第三十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日2．輸出特性曲線飽和區截止區放大區截止區IB≈0，IC≈0，UBE≤0發射結反偏，集電結反偏。放大區

IC＝βIB

發射結正偏，集電結反偏。飽和區

UCE≤UBE

，發射結、集電結正偏。IC/mAUCE/VIB＝0IB＝20μAIB＝40μAIB＝60μAIB＝80μA返回O第三十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日2．極間反向電流

ICBO：發射極開路，基極與集電極間的反向飽和電流，受溫度影響大。

ICEO：基極開路，集電極與發射極間的穿透電流。四、晶體管主要參數1．

放大倍數返回第三十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日集電極最大電流ICM

IC<ICM

集電極—發射極反向擊穿電壓UCEO

基極開路，加在集電極和發射極間的最大允許工作電壓。

UCE<UCEO

集電極最大允許功耗PCM

ICUCE<PCM3．極限參數返回第三十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日五、溫度對晶體管的影響溫度對ICEO、ICBO的影響

ICEO、ICBO隨溫度上升急劇增加，溫度每升高10℃，ICBO約增加一倍。溫度對鍺管的影響比較大。溫度對β的影響溫度增加，β隨之增加。3.溫度對UBE

的影響溫度增加，UBE

隨之減少。返回第三十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日例1：由晶體管各管腳電位判定晶體管屬性（1）

A:1VB：0.3VC:3V（2）A:－0.2VB:0VC:－3V如何區分硅管和鍺管如何區分NPN、PNP管如何區分三個極A.︱UBE︳≈0.2V(鍺管）

︱UBE︳≈0.7V(硅管）B.步驟：1.區分硅管、鍺管，并確定C極（以相近兩個電極的電壓差為依據，

UBE硅＝0.7V／UBE鍺＝0.2V～0.3V）

2.區分NPN、PNP管（NPN：VC最高

，PNP：VC最低

）

3.區分三極（NPN：VC>VB>VE

PNP：VC<UB<VE）解：（1）硅管、NPN管A：基極；B:發射極；C:集電極（2）鍺管、PNP管A:基極；B:發射極；C:集電極返回第三十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日例2：有三只晶體管，分別為鍺管β＝150，ICBO＝2μA；硅管β＝100，ICBO＝1μA；硅管β＝40，ICEO＝41μA；試從β和溫度穩定性選擇一只最佳的管子。解：

β

值大，但ICBO也大，溫度穩定性較差；β值較大，ICBO＝1μA，ICEO＝101μA；β

值較小，ICEO＝41μA，ICBO＝1μA。、ICBO相等，但的β

較大，故較好。返回第四十頁，共五十一頁，2022年，8月28日第五節場效應晶體管

N溝道增強型MOS管

N溝道耗盡型MOS管

MOS管的主要參數及使用注意事項返回第四十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日返回場效應晶體管是用輸入回路的電場效應來控制半導體中的多數載流子，使流過半導體內的電流大小隨電場強弱而變化，形成電壓控制其導電的一種半導體器件。與晶體管相比場效應晶體管更易于集成。場效應晶體管有兩種:N溝道P溝道耗盡型增強型結型場效應晶體管絕緣柵型場效應晶體管第四十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日返回PN＋N＋GSDN區SiO2絕緣層源極柵極漏極金屬鋁P型襯底GSDBB一、N溝道增強型MOS管第四十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日返回IDmAUDSUGSGSDRD特性曲線UGS＝0，ID＝0UGS>開啟電壓形成導電溝道ID隨UGS的增加而增大漏極特性曲線可變電阻區夾斷區恒流區ID/mAUDS/VUGS＝2VUGS＝5VUGS＝6V場效應管是一種電壓控制電流的器件OV第四十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日返回轉移特性曲線IDUGSUGS（th）開啟電壓固定一個UDS，ID和UGS的關系曲線，稱為轉移特性曲線。IDO是UGS(th)/2時的ID值在一定的漏－源電壓UDS下，使管子由不導通變為導通的臨界柵源電壓稱為開啟電壓UGS(th）。O第四十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日返回二、N溝道耗盡型MOS管PN+N+GSDGSDBB＋＋＋＋N型溝道耗盡型管子的柵源電壓，在一定范圍內正、負值均可控制漏極電流的大小。耗盡型場效應管在制造時導電溝道就已形成第四十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日返回特性曲線ID(mA)UDS(V)UGS＝－0.8VUGS＝0VUGS＝0.2VOUGS（off）IDUGS夾斷電壓漏極特性曲線