1-半导体基础知识概论.ppt

模拟电子技术基础童诗白、华成英主编 主讲人：叶双 智能与信息工程学院 电子技术教研室 第一章 常用半导体器件 §1 半导体基础知识 一、本征半导体 2、本征半导体的结构 3、本征半导体中的两种载流子 二、杂质半导体 1. N型半导体 2. P型半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 PN 结的形成 PN 结的单向导电性 四、PN 结的电容效应 §2 半导体二极管 一、二极管的组成 一、二极管的组成 二、二极管的伏安特性及电流方程 从二极管的伏安特性可以反映出：  1. 单向导电性 三、二极管的等效电路 2. 微变等效电路 四、二极管的主要参数 最大整流电流IF：最大平均值 最大反向工作电压UR：最大瞬时值 反向电流 IR：即IS 最高工作频率fM：因PN结有电容效应 讨论：解决两个问题 如何判断二极管的工作状态？ 什么情况下应选用二极管的什么等效电路？ 单相半波整流电路 单相桥式整流电路 六、稳压二极管 §1.3 晶体三极管 一、晶体管的结构和符号 二、晶体管的放大原理 电流分配： IE＝IB＋IC IE－扩散运动形成的电流 IB－复合运动形成的电流 IC－漂移运动形成的电流 2. 输出特性 晶体管的三个工作区域 四、温度对晶体管特性的影响 五、主要参数 讨论一 多子浓度高 多子浓度很低，且很薄 面积大 晶体管有三个极、三个区、两个PN结。 小功率管 中功率管 大功率管 为什么有孔？ 结构特点 载流子浓度：发射区载流子浓度最高，集电区次之，基区很低。 区的厚度：基区很薄。 结的厚度：集电结较发射结厚。 发射结：外加（较小）直流正向（偏置）电压（硅管0.7V，锗管0.2V）。 集电结：外加（较大）直流反向（偏置）电压（一般几伏以上）。 扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电流IB，漂移运动形成集电极电流IC。 少数载流子的运动 因发射区多子浓度高使大量电子从发射区扩散到基区 因基区薄且多子浓度低，使极少数扩散到基区的电子与空穴复合 因集电区面积大，在外电场作用下大部分扩散到基区的电子漂移到集电区 基区空穴的扩散 穿透电流 集电结反向电流 直流电流放大系数 交流电流放大系数 为什么基极开路集电极回路会有穿透电流？ 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 A A 为什么UCE增大曲线右移？ 为什么像PN结的伏安特性？ 为什么UCE增大到一定值曲线右移就不明显了？ 1. 输入特性 对于小功率晶体管，UCE等于1V的一条输入特性曲线可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。 对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。 为什么uCE较小时iC随uCE变化很大？为什么进入放大状态曲线几乎是横轴的平行线？ 饱和区 放大区 截止区 分成三个区域，它们的特点是： 截止区：IB≦0的区域。 特点：①发射结电压小于开启电压或反偏；集电结反向偏压。 ②IB=0，IC=ICE0。 放大区：曲线间距均匀的区域。 特点：①发射结外加正向电压为导通电压；集电结为反向偏压，且数值较大。 ②IB0，IC0,IC=βIB, ΔiC=βΔiB 饱和区:临界饱和线以左的区域. 特点: ①发射结正向偏压(大于或等于导通电压),集电结正向偏压。 ②IB0，IC0,但IC不受IB控制。 ③UCES≦0.3V。 晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅决定于输入回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流 iB 控制的电流源iC 。 ≤ uBE ＜βiB ≥ Uon 饱和 ≥ uBE βiB ≥ Uon 放大 VCC ICEO ＜Uon 截止 uCE iC uBE 状态 直流参数： 、 、ICBO、 ICEO c-e间击穿电压 最大集电极电流 最大集电极耗散功率，PCM＝iCuCE 安全工作区 交流参数：β、α、fT（使β＝1的信号频率） 极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO 清华大学 华成英 hchya@tsinghua.edu.cn 由图示特性求出PCM、ICM、U （BR）CEO 、β。 2.7 uCE=1V时的iC就是ICM U（BR）CEO 六、晶体管电路的基本问题和分析方法 三种工作状态 条 件 电流关系 状态 放大 I C = ? IB 发射结正偏 集电结反偏 饱和 I C ? ? IB 两个结正偏 ICS = ? IBS 集电结零偏 临界 截止 IB = 0, IC = 0 两个结反偏 判断导通还是截止： UBE U(on) 则导通 以 NPN为 例