《电工与电子技术》半导体器件.ppt

《电子技术》 一、目的与任务 《电子技术》是热能与动力工程专业必修的一门技术基础课。通过本课程的学习，应使学生获得电子技术方面必要的基本理论，基本知识和基本技能，为学习后续课程以及从事科研和工程技术工作打下一定基础。 本课程的主要任务：. 1、了解常用半导体器件的特性，并能正确使用。 2、培养分析和设计简单电子电路的基本能力。 3、学会使用常用的电子仪器，会查阅手册，具有安装和调试简单电子电路的能力。 4、通过实验提高学生的实践能力，加深对理论的理解。 二、教学内容及学时分配 总学时56=理论学时32+实验学时24 理论教学内容 第5章 半导体器件 （4学时） 第6章 交流放大电路 （6学时） 第7章 集成运算放大器 （6学时） 第8章 电源技术 （2学时） 第9章 组合逻辑电路 （8学时） 第10章 时序逻辑电路 （6学时） 第11章 模拟量与数字量的转换 （自学） 实验学时：24 实验安排表 三、考核与成绩评定 本课程成绩评定方法：实验成绩占30％，平时成绩占20％，期末考试成绩占50％，平时成绩由作业、小测验成绩综合评定。 四、教科书与参考书 选用教材： [1] 李燕民等编. 电路和电子技术 (上、下册第2版) [M]. 北京：北京理工大学出版社，2010年. 参考书： [1] 秦曾煌主编 . 电工学 (上、下册 ) [M] .第六版. 北京：高等教育出版社，2004. [2] 王鸿明编 . 电工技术与电子技术 （上、下册）[M]. 北京：清华大学出版社，2005. 结构示意图 P型硅衬底 源极S 漏极D 栅极G 衬底引线B 耗尽层 3. N沟道耗尽型 N+ N+ 正离子 N型沟道 SiO2 D B S G 符号 制造时,在二氧化硅绝缘层中掺入大量的正离子， 形成原始导电沟道。 G D B S 符号 P沟道耗尽型 N沟道耗尽型 SiO2 结构示意图 P型硅衬底 耗尽层 衬底引线B N+ N+ S G D UDS ID = 0 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， 总有一个PN结是反 向偏置，漏极电流 均接近于零。 5.5.2 场效应管的工作原理 (1) UGS =0 1.增强型NMOS管 P型硅衬底 N + + B S G D 。 耗尽层 ID = 0 (2) 0 UGS UGS(th) 由柵极指向衬底方 向的电场使空穴向下移动,电子向上移 动,在P 型硅衬底的 上表面形成耗尽层。 仍然没有漏极电流。 UGS N+ N+ UDS 1.增强型NMOS管 UGS(th)：使 NMOS管导通的开启电压。 P型硅衬底 N + + B S G D 。 UDS 耗尽层 ID 栅极下P型半导 体表面形成N型导电 沟道，当D、S加上 正向电压后可产生 漏极电流ID 。 (3) UGS UGS(th) N型导电沟道 N+ N+ UGS 1.增强型NMOS管 通过控制UGS来控制导电沟道的宽度，从而控制电流ID。 N型硅衬底 N + + B S G D 。 耗尽层 PMOS管结构示意图 P沟道 PMOS管与NMOS管 互为对偶关系，使用 时UGS 、UDS的极性 也与NMOS管相反。 P+ P+ UGS UDS ID 2.增强型PMOS管 3. 耗尽型绝缘栅场效应管 夹断电压UGS(off)为正值， UGS UGS(off)时导通。 导电沟道在管子制成后就已存在，在漏源极加正向电压，就会有漏极电流ID，对于耗尽型NMOS管： 当UGS0时，导电沟道变宽； UGS 0时导电沟道变窄。为了使UGS能从ID=0开始控制 ID的大小， 应使UGS 0，使ID=0的UGS称为夹断电压UGS(off)。 UGS UGS(off)时管子导通，夹断电压UGS(off)为负值。 对于耗尽型PMOS管： 4 3 2 1 0 5 10 15 UGS =5V 6V 4V 3V 2V ID /mA UDS =10V 增强型 NMOS 管的特性曲线 0 1 2 3 饱和区 击穿区 可变电阻区 2 4 6 UGS / V 5.5.3 场效应管的特性曲线 UGs(th) 输出特性 转移特性 UDS / V ID /mA （1）可变电阻区：UGS不变，ID与UDS成正比，漏源之间相当于一个受UGS电压控制的可变电阻。 夹断区 4 3 2 1 0 5 10 15 UGS =5V 6V