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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、稳压二极管作业1.31.41.61.7§1.3晶体三极管一、晶体管的结构和符号晶体管的放大原理小结电流分配:IE=IB+ICIE-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(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间的电压极性作业1.31.41.61.71.91.111.121.131.151.16g-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IDSSΔiD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沟道增强型MOS管工作在恒流区的条件是什么?iD随uDS的增大而增大,可变电阻区uGD=UGS(th),预夹断iD几乎仅仅受控于uGS,恒流区刚出现夹断uGS的增大几乎全部用来克服夹断区的电阻耗尽型MOS管在uGS>0、uGS<0、uGS=0时均可导通,且与结型场效应管不同,由于SiO2绝缘层的存在,在uGS>0时仍保持g-s间电阻非常大的特点。加正离子小到一定值才夹断uGS=0时就存在导电沟道1)增强型MOS管2)耗尽型MOS管开启电压夹断电压从输出特性曲线说明场效应管的哪些特点?1.伏安特性进入稳压区的最小电流不至于损坏的最大电流由一个PN结组成,反向击穿后在一定的电流范围内端电压基本不变,为稳定电压。2.主要参数稳定电压UZ、稳定电流IZ最大功耗PZM=IZMUZ动态电阻rz=ΔUZ/ΔIZ若稳压管的电流太小则不稳压,若稳压管的电流太大则会因功耗过大而损坏,因而稳压管电路中必需有限制稳压管电流的限流电阻!限流电阻斜率?稳压二极管的应用RLuiuORDZiiziLUZ稳压二极管技术数据为:稳压值UZ=10V,Izmax=12mA,Izmin=2mA,负载电阻RL=2k?,输入电压ui=12V,限流电阻R=200?,求iZ。若负载电阻变化范围为1.5k?--4k?,是否还能稳压?RLuiuORDZiiziLUZUZ=10Vui=12VR=200?Izmax=12mAIzmin=2mARL=2k?(1.5k?~4k?)iL=uo/RL=UZ/RL=10/2=5(mA)i=(ui-UZ)/R=(12-10)/0.2=10(mA)iZ
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