模电半导体器件 课件.pptVIP

1.4　场效应三极管 　　只有一种载流子参与导电，且利用电场效应来控制电流的三极管，称为场效应管，也称单极型三极管。 场效应管分类 结型场效应管 绝缘栅场效应管 特点 单极型器件(一种载流子导电)； 输入电阻高； 工艺简单、易集成、功耗小、体积小、成本低。 N沟道 P沟道 增强型 耗尽型 N沟道 P沟道 N沟道 P沟道 （耗尽型） FET 场效应管 JFET 结型 MOSFET 绝缘栅型 (IGFET) 场效应管分类： 结论： 　　二极管具有单向导电性。加正向电压时导通，呈现很小的正向电阻，如同开关闭合；加反向电压时截止，呈现很大的反向电阻，如同开关断开。 　　从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管的电压与电流变化不呈线性关系，其内阻不是常数，所以二极管属于非线性器件。 ＊温度对二极管伏安特性的影响 在环境温度升高时，二极管的正向特性将左移，反向特性将下移。 二极管的特性对温度很敏感，具有负温度系数。 – 50 I / mA U / V 0.2 0.4 – 25 5 10 15 –0.01 –0.02 0 温度增加 1.2.3　二极管的主要参数 1. 最大整流电流 IF 二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。 2. 最高反向工作电压 UR 　　工作时允许加在二极管两端的反向电压值。通常将击穿电压 UBR 的一半定义为 UR 。 3. 反向电流 IR 通常希望 IR 值愈小愈好。 4. 最高工作频率 fM 　　fM 值主要 决定于 PN 结结电容的大小。结电容愈大，二极管允许的最高工作频率愈低。 应用举例 例2：P56习题1.5 解：采用理想电路模型　　　　 ui和uo的波形如图所示 二极管的电流波形如何？ 例1：P55习题1.1 解：二极管的正向电阻愈小愈好，反向电阻愈大愈好。 　　根据二极管的单向导电性可判断二极管的阳极和阴极？ 1.2.5　稳压管 　一种特殊的面接触型半导体硅二极管。 　稳压管工作于反向击穿区。 I/mA U/V O + ? 正向 ? + 反向 ?U (a)稳压管符号 (b)稳压管伏安特性 + ?I 图 1.2.10　稳压管的伏安特性和符号 + 1.3　双极型三极管(BJT) 　　又称半导体三极管、晶体管，或简称为三极管。 (Bipolar Junction Transistor) 三极管的外形如下图所示。 　　三极管有两种类型：NPN 和 PNP 型。 图 1.3.1　三极管的外形 主要以 NPN 型为例进行讨论 1.3.1　三极管的结构 　　常用的三极管的结构有硅平面管和锗合金管两种类型。 图1.3.2　三极管的结构 (a)平面型(NPN) (b)合金型(PNP) N e c N P b 二氧化硅 b e c P N P e 发射极 b基极 c集电极 平面型(NPN)三极管制作工艺 N c SiO2 b 硼杂质扩散 e 磷杂质扩散 磷杂质扩散 磷杂质扩散 硼杂质扩散 硼杂质扩散 P N 　　在 N 型硅片(集电区)氧化膜上刻一个窗口，将硼杂质进行扩散形成 P 型(基区)，再在 P 型区上刻窗口，将磷杂质进行扩散形成N型的发射区。引出三个电极即可。 　　合金型三极管制作工艺：在 N 型锗片(基区)两边各置一个铟球，加温铟被熔化并与 N 型锗接触，冷却后形成两个 P 型区，集电区接触面大，发射区掺杂浓度高。 图 1.3.3　三极管结构示意图和符号　　(a)NPN 型 e c b 符号 集电区 集电结 基区 发射结 发射区 集电极 c 基极 b 发射极 e N N P 集电区 集电结 基区 发射结 发射区 集电极 c 发射极 e 基极 b 　 　 c b e 符号 N N P P N 图 1.3.3　三极管结构示意图和符号　　(b)PNP 型 1.3.2　三极管的放大作用 　　　　和载流子的运动 以 NPN 型三极管为例讨论 图1.3.4　三极管中的两个 PN 结 c N N P e b b e c 表面看 　　三极管若实现放大，必须从三极管内部结构和外部所加电源的极性来保证。 　不具备放大作用 三极管内部结构要求： N N P e b c N N N P P P 　　1. 发射区高掺杂。 　　2. 基区做得很薄。通常只有几微米到几十微米，而且掺杂较少。 　　三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。 3. 集电结面积大。 b e c Rc Rb 三极管中载流子运动过程 I E IB 　　1. 发射　发射区的电子越过发射结扩散到基区，基区的空穴扩散到发射区—形成发射极电流 IE (基区多子数目较少，空穴电流可忽略)。 　　2. 复合和扩散　电子到达基区，少数与空穴复合形成基极电流 Ibn，复合掉的空