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第一章 半导体二极管和三极管 第一章 半导体二极管和三极管 §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 问题 为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制成本征半导体，导电性能极差，又将其掺杂，改善导电性能？ 为什么半导体器件的温度稳定性差？是多子还是少子是影响温度稳定性的主要因素？ 为什么半导体器件有最高工作频率？ §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 利用Multisim测试二极管伏安特性 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？ 五、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 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 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 讨论二：利用Multisim测试晶体管的输出特性 讨论三 利用Multisim分析图示电路在V2小于何值时晶体管截止、大于何值时晶体管饱和。 §1.4 场效应管 一、场效应管（以N沟道为例） 栅-源电压对导电沟道宽度的控制作用 漏-源电压对漏极电流的影响 转移特性 输出特性 2. 绝缘栅型场效应管 增强型MOS管uDS对iD的影响 耗尽型 MOS管 MOS管的特性 利用Multisim测试场效应管的输出特性 3. 场效应管的分类工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性 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 以V2作为输入、以节点1作为输出，采用直流扫描的方法可得！ 约小于0.5V时截止 约大于1V时饱和 描述输出电压与输出电压之间函数关系的曲线，称为电压传输特性。 场效应管有三个极：源极（s）、栅极（g）、漏极（d），对应于晶体管的e、b、c；有三个工作区域：截止区、恒流区、可变电阻区，对应于晶体管的截止区、放大区、饱和区。 1. 结型场效应管 符号 结构示意图 栅极 漏极 源极 导电沟道 单极型管∶噪声小、抗辐射能力强、低电压工作 沟道最宽 沟道变窄 沟道消失称为夹断 uGS可以控制导电沟道的宽度。为什么g-s必须加负电压？ UGS（off） uGS＞UGS（off）且不变，VDD增大，iD增大。 预夹断 uGD＝UGS（off） VDD的增大，几乎全部用来克服沟道的电阻，iD几乎不变，进入恒流区，iD几乎仅仅决定于uGS。 场效应管工作在恒流区的条件是什么？ uGDUGS（off） uGDUGS（off） 夹断电压 漏极饱和电流 场效应管工作在恒流区，因而uGS＞UGS（off）且uGD＜UGS（off）。 uDG＞－UGS（off） g-s电压控制d-s的等效电阻 预夹断轨迹，uGD＝UGS（off） 可变电阻区 恒 流 区 iD几乎仅决定于uGS 击 穿 区 夹断区（截止区） 夹断电压 IDSS ΔiD 不同型号的管子UGS（off）、IDSS将不同。 低频跨导： uGS增大，反型层（导电沟道）将变厚变长。当反型层将两个N区相接时，形成导电沟道。 SiO2绝缘层 衬底 耗尽层 空穴 高掺杂 反型层 增强型管 大到一定值才开启 用场效应管组成放大电路时应使之工作在恒流区。N