第1章 半导体器件基础 《工业电子学》课件.ppt

游离的部分自由电子也可能回到空穴中去，称为复 合。随着激发过程的进行，不断有电子获得能量变成自 由电子，从而形成更多的空穴电子对，但是随着电子空 穴对的增多，自由电子复合的机会（撞上空穴的机会） 也增加了，最终单位时间内激发的自由电子数和符合的 自由电子数会达到平衡。只有当温度改变的时候才能打 破这一平衡，进入到下一个平衡状态。从这里我们可以 得出一个结论。即本征半导体中的电子浓度和空穴浓度 只和温度有关系，是温度的函数。 本征载流子浓度的计算我们给出一个公式： 从理论上讲对于掺杂半导体，空穴浓度与子浓度的乘积在 一定温度下仍然是一个常数，与掺杂程度无关。所以可以 通过本征半导体中载流子的浓度来计算掺杂半导体中少子 的浓度。对于N型半导体来说， 对于P型半导体来说。因此对于掺杂半体来说， 掺杂以后多数载流子浓度会大大增加，比本征载流子浓度大 很多倍；而少数载流子浓度会大大降低，比本征载流子浓度 小好多倍。 稳压二极管在工作时应反接，并串入一只电阻。电阻的作用一是起限流作用，以保护稳压管；其次是当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。 五.场效应管的主要参数 (1) 开启电压VT VT 是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值, 场效应管不能导通。 六.双极型和场效应型三极管的比较 N 基底 ：N型半导体 P P 两边是P区 G(栅极) S源极 D漏极 一、结构 1.4.1 结型场效应管: 导电沟道 N P P G(栅极) S源极 D漏极 N沟道结型场效应管 D G S D G S P N N G(栅极) S源极 D漏极 P沟道结型场效应管 D G S D G S 二、工作原理（以P沟道为例） P G S D UDS UGS N N N N ID PN结反偏，UGS越大则耗尽区越宽，导电沟道越窄。 P G S D UDS UGS N N ID N N UGS越大耗尽区越宽，沟道越窄，电阻越大。 G S D UDS UGS N N ID P UGS达到一定值时（夹断电压VP）,耗尽区碰到一起，DS间被夹断，这时，即使UDS ? 0V，漏极电流ID=0A。 N N 由于DS之间存在电位差,PN结的厚度在场效应管内实际上并不是等厚的,而是随着电位的变化而变化的 三、特性曲线 UGS 0 ID IDSS VP 饱和漏极电流 夹断电压 转移特性曲线 一定UDS下的ID-UGS曲线 ID U DS 2V UGS=0V 1V 3V 4V 5V 可变电阻区 夹断区 恒流区 输出特性曲线 0 N沟道结型场效应管的特性曲线 转移特性曲线 UGS 0 ID IDSS VP 输出特性曲线 ID U DS 0 UGS=0V -1V -3V -4V -5V N沟道结型场效应管的特性曲线 1.4.2 绝缘栅场效应管: 一、结构和电路符号 P N N G S D P型基底 两个N区 SiO2绝缘层 导电沟道 金属铝 G S D N沟道增强型 N 沟道耗尽型 P N N G S D 预埋了导电沟道 G S D N P P G S D G S D P 沟道增强型 P 沟道耗尽型 N P P G S D G S D 预埋了导电沟道 二、MOS管的工作原理 以N 沟道增强型为例 P N N G S D UDS UGS UGS=0时 D-S 间相当于反接的PN结 ID=0 对应截止区 P N N G S D UDS UGS UGS0时 UGS足够大时（UGSVT）感应出足够多电子，这里出现以电子导电为主的N型导电沟道。 感应出电子 VT称为阈值电压 三、增强型N沟道MOS管的特性曲线 转移特性曲线 0 ID UGS VT 输出特性曲线 ID U DS 0 UGS0 四、耗尽型N沟道MOS管的特性曲线 耗尽型的MOS管UGS=0时就有导电沟道，加反向电压才能夹断。 转移特性曲线 0 ID UGS VT 输出特性曲线 ID U DS 0 UGS=0 UGS0 UGS0 （2）夹断电压VP VP 是MOS耗尽型和结型FET的参数，当VGS=VP时,漏极电流为零。 （3）饱和漏极电流IDSS MOS耗尽型和结型FET, 当VGS=0时所对应的漏极电流。 （4）输入电阻RGS 结型场效应管，RGS大于107Ω，MOS场效应管, RGS可达109～1015Ω。 （5） 低频跨导gm gm反映了栅压对漏极电流的控制作用，单位是mS(毫西门子)。 （6） 最大漏极功耗PDM PDM= VDS ID，与双极型三极管的PCM相当。 4. 微变电阻