第1章常用半导体器件课件1.ppt

主要内容 1、掌握以下基本概念：半导体材料的特点、空穴、扩散运动、漂移运动、PN结正偏、PN结反偏；了解PN结的形成过程； 2、掌握二极管的单向导电性及其电路的分析方法；正确理解半导体二极管的伏安特性曲线及主要参数；了解稳压管工作原理及使用中的注意事项，了解选管的一般原则。 3、掌握晶体管的分类、输出特性曲线、三个工作区域的特点、放大的条件及参数。了解三极管的结构、放大原理及选管原则； 4、掌握场效应管的分类、特点、特性曲线及参数，了解其结构、工作原理。 已知R =10K，若VDD =10V求电路的ID和UD。 解题思路 1、将二极管从电路中拿走，在此电路的基础上求两个二极管的阳极和阴极之间的电位差。 2、两个二极管的阳极和阴极之间的电位差共有三种情况： 1）均小于0; 2）均大于0; 3）一个为正，另一个为负 3、根据不同的情况做出判断： 1）均小于0：两个二极管均截止。 2）均大于0：这其中会有一大一小，大的那个二极管一定导通，小的那个状态不定，需要做进一步的判断。大的那个二极管导通后用理想的导线代替，这时整个电路就转化成了只有一个二极管的电路，按照例1的方法继续判断，从而得出最后的结论。 3）一个为正，另一个为负：正的那个二极管一定导通，负的那个状态不定，需要做进一步的判断。正的那个二极管导通后用理想的导线代替，这时整个电路就转化成了只有一个二极管的电路，按照例1的方法继续判断，从而得出最后的结论。 讨论二 讨论三 讨论三 判断三极管工作状态的解题思路： （1）把三极管从电路中拿走，在此电路拓扑结构下求三极管 的发射结电压，若发射结反偏或零偏或小于死区电压值，则三 极管截止。若发射结正偏，则三极管可能处于放大状态或处于 饱和状态，需要进一步判断。进入步骤（2）。 （2）把三极管放入电路中，电路的拓扑结构回到从前。假设 三极管处于临界饱和状态（三极管既可以认为是处于饱和状态 也可以认为是处于放大状态，在放大区和饱和区的交界区域， 此时三极管既有饱和状态时的特征UCES =0.3V，又有放大状态 时的特征IC=?IB），求此时三极管的集电极临界饱和电流 ICS ，进而求出基极临界饱和电流IBS 。集电极临界饱和电流ICS 是三极管的集电极可能流过的最大电流。 （3）在原始电路拓扑结构基础上，求出三极管的基极支路中 实际流动的电流iB。 （4）比较iB和IBS的大小： 若iB IBS（或者 ? iB ICS），则三极管处于饱和状态。 若iB IBS（或者 ? iB ICS），则三极管处于放大状态。 场效应管是通过改变外加电压产生的电场强度来控制其导电能力的半导体器件。 它不仅具有双极型三极管的体积小、重量轻、耗电少、寿命长等优点，而且还具有输入电阻高、热稳定性好、抗辐射能力强、噪声低、制造工艺简单、便于集成等特点。因而，在大规模及超大规模集成电路中得到了广泛的应用。 根据结构和工作原理不同,场效应管可分为两大类:结型场效应管(JFET)和绝缘栅型场效应管(IGFET). 1.4.1 结型场效应管 1.4.2 绝缘栅场效应管 1.4.3 场效应管的主要参数 1.4.4 场效应管与晶体管的比较 当UGS＞UGS(th)，且固定为某一值时，来分析漏源电压UDS的不同变化对导电沟道和漏极电流ID的影响。 结型场效应管 N 沟 道 耗 尽 型 P 沟 道 耗 尽 型 1.4.2　绝缘栅型场效应管MOSFE Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor 由金属、氧化物和半导体制成。称为金属-氧化物-半导体场效应管，或简称 MOS 场效应管。 特点：输入电阻可达1010?(有资料介绍可达1014?）以上。 类型 N 沟道 P 沟道 增强型 耗尽型 增强型 耗尽型 UGS = 0 时漏源间存在导电沟道称耗尽型场效应管； UGS = 0 时漏源间不存在导电沟道称增强型场效应管。 一、N沟道增强型MOS场效应管 漏极D→集电极C 源极S→发射极E 绝缘栅极G→基极B 衬底B 电极—金属 绝缘层—氧化物 基体—半导体 因此称之为MOS管 1、结构 1.4.2 绝缘栅场效应管 当UGS较小时，虽然在P型衬底表面形成一层耗尽层，但负离子不能导电。 当UGS=UGS(th)时, 在P型衬底表面形成一层电子层，形成N型导电沟道，在UDS的作用下形成iD. 2、N沟道增强型MOS场效应管工作原理 UDS iD + + - - + + - - + + + + - - - - UGS 反型层 当UGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的PN结，无论UDS之间加什么电压都不