模电-第一章常用半导体器件.ppt

1.1 半导体的基础知识（自学） 1.1.1 本征半导体 载流子：运载电荷的粒子 和导体导电的区别： 导体导电只有一种载流子——自由电子导电 本征半导体导电有两种载流子——自由电子和空穴均参与导电 1.1.2 杂质半导体 N型半导体——电子型半导体 掺入少量的五价元素（磷） 多子——电子 少子——空穴 施主原子——杂质（正离子） P型半导体——空穴型半导体 掺入少量的三价元素（硼） 多子——空穴 少子——电子 受主原子——杂质（负离子） 1.1.3 PN结 一、 PN 结的单向导电性 二、PN结的伏安特性 二、PN结的伏安特性 三、PN结的反向击穿 一、二极管和PN结伏安特性的区别 1.2.4二极管的等效电路 1.2.6其他类型二极管 NPN、PNP管在放大电路中 外部条件比较 1.3.5 温度对晶体管特性及参数的影响 1.3.5 温度对晶体管特性及参数的影响 1.4 场效应管 一、结型场效应管的工作原理 一、结型场效应管的工作原理 1.4.2 绝缘栅型场效应管（MOS管) 1.4.4场效应管与晶体管的比较 1.4.3 场效应管与晶体管的比较 第1章 1.4 二、结型场效应管的特性曲线 3)夹断区： 导电沟道被夹断。 条件：uGS UGS（off） 特点： iD= 0 当uDS增加到一定程度，电流突然增大，管子将被击穿。 夹断电压UGS（off）定义： 一般将使iD等于某一个很小值（如5?A)时的uGS定义为UGS（off）。 第1章 1.4 二、结型场效应管的特性曲线 2、转移特性曲线 iD = f (uGS ) UDS = 常数 由半导体物理分析可得恒流区iD近似表达式为： （管子工作在可变电阻区时，不同的uDS ，转移特性曲线有很大差别。） 3 0 –1 –2 –3 uGS / V UGS(off) iD /mA –4 IDSS 1 2 注意：对于N沟结型场效应管，应保证栅源之间加反向电压。 对于P沟结型场效应管，应保证栅源之间加正向电压。 4 3 2 1 0 4 8 12 UGS =0V –3V –4V 输出特性 转移特性 1 2 3 – 1V –2 0 –1 –2 –3 uGS / V UGs(off) uDS / V 第1章 1.4 iD /mA iD /mA 二、结型场效应管的特性曲线 转移特性曲线与输出特性曲线有严格的对应关系 –4 4 第1章 1.4 栅-源电压为零时，漏极电流为零的管子称为增强型。 栅-源电压为零时，漏极电流不为零的管子称为耗尽型。 MOS管分类： N沟道（ N MOS） 增强型 耗尽型 P沟道（ P MOS） 增强型 耗尽型 绝缘栅型场效应管的栅极与源极，栅极与漏极之间均采用sio2绝缘层隔离，栅极为金属铝，又称为MOS管。 第1章 1.4 一、 N沟道增强型MOS管 通常衬底和源极连接在一起使用。 栅极和衬底各相当于一个极板，中间是绝缘层，形成电容。 栅-源电压改变时，将改变衬底靠近绝缘层处感应电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。 P型硅衬底 源极S 栅极G 漏极D 衬底引线B N+ N+ SiO2 D B S G N沟道符号 第1章 1.4 一、 N沟道增强型MOS管 D B S G P沟道符号 增强型MOS管符号 第1章 1.4 1.工作原理 1）uGS =0时： D与S之间是两个PN结反向串联，无论D与S之间加什么极性的电压， iD =0。 P 耗尽层 衬底B N+ N+ S G D 2）uGS 0 uDS =0：由于绝缘层SiO2的存在，栅极电流为零。栅极金属层将聚集大量正电荷，排斥P型衬底靠近SiO2的空穴，形成耗尽层。 第1章 1.4 1.工作原理 3） uGS继续增加,uDS =0 : 耗尽层增宽,同时将衬底的自由电子吸引到耗尽层与绝缘层之间。形成N型薄层，称为反型层。这个反型层就构成了漏源之间的导电沟道。 uGS越大，反型层越厚，导电沟道电阻越小。 P 衬底B N+ N+ S G D 反型层 使沟道刚刚形成的栅-源电压称为开启电压UGS(th) 。 第1章 1.4 1.工作原理 4） uGS UGS(th) uDS 0： 将产生一定的漏极电流iD 。沟道中各点对栅极电压不再相等，导电沟