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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。 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。 * 华成英 hchya@tsinghua.edu.cn §1.1 半导体基础知识 §1.2 半导体二极管 §1.3 晶体三极管 一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及其单向导电性 四、PN结的电容效应 导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。 本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。 1、什么是半导体？什么是本征半导体？ 导体－－铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。 绝缘体－－惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导电。 半导体－－硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。 无杂质 稳定的结构 由于热运动，具有足够能量的价电子挣脱共价键的束缚而成为自由电子 自由电子的产生使共价键中留有一个空位置，称为空穴 自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。 共价键 一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高，热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对的浓度加大。 动态平衡 两种载流子 外加电场时，带负电的自由电子和带正电的空穴均参与导电，且运动方向相反。由于载流子数目很少，故导电性很差。 为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？ 运载电荷的粒子称为载流子。 温度升高，热运动加剧，载流子浓度增大，导电性增强。 热力学温度0K时不导电。 磷（P） 杂质半导体主要靠多数载流子导电。掺入杂质越多，多子浓度越高，导电性越强，实现导电性可控。 多数载流子 空穴比未加杂质时的数目多了？少了？为什么？ 硼（B） 多数载流子 P型半导体主要靠空穴导电，掺入杂质越多，空穴浓度越高，导电性越强， 在杂质半导体中，温度变化时，载流子的