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电子工程系 1-3 半导体器件的电路模型 1-3-1、半导体二极管电路模型 一、直流电路模型 二、交流反向偏置模型 三、交流正向偏置模型 半导体二极管电路模型示例1 1-3-2、双极三极管电路模型 一、低频小信号模型 一、低频小信号模型 一、低频小信号模型 二、低频大信号模型 1-3-3、场效应管电路模型 一、低频小信号模型 一、低频小信号模型 二、仿真分析电路模型 * 第1章 基本半导体器件 1-3 半导体器件的电路模型 * 第1章 基本半导体器件 电子工程系 1-3-1、半导体二极管电路模型 1-3-2 、双极三极管电路模型 1-3-3、 场效应管电路模型 也叫做半导体器件的等效电路，指用电路元件组成的电路来描述半导体器件的结果。 也就是半导体器件的物理模型。 Circuits model 一、直流模型 DC model 二、交流反向偏置模型AC reverse-biased 三、交流正向偏置模型AC forward-biased Circuits model for diode 建立条件：在二极管两端施加直流电压，二极管 工作在直流状态。 使用条件：二极管工作在线性区，Rr和Rf为常数。 Rr E D + - Rf Rr：漏电阻 Rf：导通电阻 D：理想二极管 Id Vd V-I特性曲线 VBR 1-3-1、半导体二极管电路模型 建立条件：在二极管两端施加交流电压，二极管工作在 反向偏置状态。Reverse biased Rd：反向交流电阻，很大 Cj：结电容，小信号耗尽电容 Cj Id + - Rd 1-3-1、半导体二极管电路模型 + 建立条件：在二极管两端施加交流电压，二极管工作在正向 偏置状态。Forward biased Rd：正向交流电阻，很小 Cj：结电容，小信号耗尽电容 Cd：扩散电容 Id Cd + - Cj Rd 1-3-1、半导体二极管电路模型 设输入信号为高频方波，二极管的正向结电容为0.012uF，试给出输出端信号波形。 Vi 2V 0V R=10k? D V0 物理模型 电路模型 Vi 2V 0V R=10k? Cj 0.012?F V0 ?=RCj=0.11ns 1-3-1、半导体二极管电路模型 一、低频小信号模型 二、低频大信号模型 三、高频模型 低频：指电路信号频率远小于三极管工作频率。 小信号： ? 输入信号电压幅度的变化使三极管基极电流变化较小，基极 电流的变化可以近似为线性。 ? 基极电流所对应的输出处于放大区。 饱和区 截止区 击穿区 放大区 Ib Vce Ic b e c 三极管的小信号模型，也称为混合π模型。 e b rb1 Ccb rbe c Cbe gmVbe ro Ccs + - Vbe 1-3-2、半导体三极管电路模型 传输电导Ic/Vbe 基极 引线电阻 be结 导通电阻 be结电容 cb结电容 集电极c到地间引线电容 ____小信号模型 b e c b rb1 Ccb rbe c Cbe gmVbe ro Ccs + - Vbe 在低频条件下，可以认为电容开路。 b rbe c gmVbe + - Vbe Ic=?Ib Ie IC Ib 工作特点： ? 结电容和分布参数的作用不明显 。 ? 输入信号基本没有非线性失真，三极管的输入电阻可以认为是 常数，而集电极电流也将随基极电流线性变化。 1-3-2、半导体三极管电路模型 ____低频小信号模型 b e c PN结结压降 1-3-2、半导体三极管电路模型 ____直流小信号模型 Eb b Rbe c gmVbe + - Vbe Ic=?Ib Ie IC Ib e b e c e 放大区模型 b c Ie Ib IC 工作特点： ? 输入信号幅度越大，引起的基极电流也大，三极管进入饱和区。 ? 大信号模型是分析三极管开关电路的基础。 饱和区模型 e b c Ie Ib 0.3V Ic 饱和区 截止区 击穿区 放大区 Ib Vce Ic b e c 一、低频小信号模型 二、仿真分析电路模型 1）绝缘栅型场效应管 2）结型场效应管 s g d B Low frequency and small signal model 1-3-3、场效应管电路模型 ___绝缘栅型场效应管 小信号模型 s g Cgd Csb d Cgs gsVs rds Cdb gmVgs id 低频小信号模型 s