电子技术基本知识及技能课件作者李文单元1半导体器件.pptVIP

单元1 半导体器件 单元概述 本单元首先简要介绍半导体的基本知识和PN结的形成；其次介绍常用的几种半导体器件；重点讨论晶体二极管、三极管的特性和主要参数。 单元1 半导体器件 学习目标 了解PN结的形成，二极管、三极管、稳压管及场效应晶体管的结构。 理解自由电子与空穴、正偏与反偏等基本概念；PN结、二极管、三极管、稳压管及场效应晶体管的特性和主要参数。 掌握二极管、三极管的特性及判别二极管、三极管的管极、管型与性能的方法。 尚辅网 / 1.1.1　本征半导体 图1-１　硅单晶的共价键平面图 1.1.2　掺杂半导体 1.N型半导体2.P型半导体 1.N型半导体 图1-２　掺杂半导体平面模型 2.P型半导体 图１-３　PN结的结构 1.1.3　PN结及其单向导电性 图１-4　PN结的单向导电性 1.2.1　二极管的结构和分类 图1-５　常见二极管的外形图 1.2.1　二极管的结构和分类 图１-6　二极管的内部结构及符号 1.2.2　二极管的伏安特性 (1)正向特性　在二极管两端加以正向电压，就会产生正向电流。(2)反向特性　在二极管两端加以反向电压时，由于PN结的反向电阻很高，所以反向电压在一定范围内变化，反向电流非常小，且基本不随反向电压而变化，如图1-7中0C段所示，故称这个电流为反向饱和电流(正常情况下可忽略不计)，此时管子处于截止状态。(3)击穿特性　在图1-7中，当过C点继续增大反向电压时，反向电流在D点处突然上升，这种现象称为反向击穿。 1.2.2　二极管的伏安特性 图１-７　二极管的典型伏安特性 1.2.3　二极管的主要参数 (1)最大整流电流ＩＦ　指二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流值。(2)最高反向工作电压URM　指二极管长期运行时，允许承受的最高反向电压。(3)最大反向电流IRM　指在二极管上加最高反向工作电压时的反向电流值。 1.3.1　三极管的结构 图１-8　常见三极管的外形 ａ）超小型管ｂ）小功率管ｃ）大功率管ｄ）塑封管 1.3.1　三极管的结构 图１-９　三极管的结构及符号 ａ）NPN型管的内部结构ｂ）NPN型管的图形和文字符号 ｃ）PNP型管的内部结构ｄ）PNP型管的图形和文字符号 1.3.2　三极管的放大原理 1)各级电流之间的分配关系符合基尔霍夫电流定理。2)基极电流的微小变化将引起集电极电流作较大的变化，即所谓三极管的电流放大作用指的是电能的控制和转换作用，也就是指微小的基极电流对较大的集电极电流的控制作用。3)三极管之所以能起电流放大作用，首先是它的内部结构条件所决定的，其次是外部条件成立，即外电源必须使它的发射结处于正向偏置，集电结处于反向偏置。4)当基极电流IB=0时，IC很微小，这时集电极电流称为集电极—发射极间的反向饱和电流，又叫穿透电流，用ICEO表示，它是衡量三极管质量的一个重要参数。 1.3.3　三极管的特性曲线 1.输入特性曲线(ＩＢ＝ＵＣＥ＝常数Ｃ)2.输出特性曲线(ＩC＝IB＝常数Ｃ) 1.输入特性曲线(ＩＢ＝ＵＣＥ＝常数Ｃ) 图１-１１　三极管的输入输出特性曲线 2.输出特性曲线(ＩC＝IB＝常数Ｃ) (1)截止区　当IB＝０时，IC很小，这个电流称为穿透电流ＩＣＥＯ，几乎可以忽略不计。(2)饱和区　特性曲线上各膝点(或称临界饱和点)的连接线为临界饱和线，其左侧区域为饱和区。(3)放大区　ＩＢ＝０的特性曲线和临界饱和线以内所包括的区域，就是三极管能发挥其电流放大作用的范围，即为放大区。 1.3.4　三极管的主要参数 1.特性参数2.极限参数 1.特性参数 (1)电流放大系数β　它是指三极管的电流放大能力。(2)穿透电流ＩＣＥＯ　指基极开路时，集电极—发射极间的反向饱和电流。 2.极限参数 (1)集电极最大允许电流ＩＣＭ　指三极管的β值下降不超过规定允许值的集电极最大电流。(2)集—射反向击穿电压Ｕ（ＢＲ）ＣＥＯ　指基极开路时，允许加在集电极—发射极间的最高反向饱和电压。(3)集电极最大允许耗散功率ＰＣＭ　指不因过热而引起参数变化超过规定允许值的集电极最大允许功率。 1.4.1　MOS场效应晶体管的结构 图１-１２　N沟道增强型场效应晶体管的结构示意图和工作原理图 ａ）结构示意图ｂ）符号ｃ）、ｄ）工作原理图 1.4.2　增强型MOS场效应晶体管的导电原理及特性 1.导电原理2.特性曲线 2.特性曲线 (1)转移特性曲线　直观地体现了栅极电压ＵＧＳ对漏极电流ＩＤ的控制作用。(2)输出特性曲线　分为夹断区、变阻区、放大区和击穿区。 图１-１３　N沟道增强型场效应晶体管的转移特性曲线和输出特性曲线 1.4.3　四种类型的MOS场效