【正文】 結(jié)構(gòu) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 價(jià)電子 共價(jià)鍵 單晶體中的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu) 共價(jià)鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。 電子電路與普通電路的的區(qū)別也就在于它們含有電子器件，而這些器件的特性往往是非線性的。 半導(dǎo)體 －－硅（ Si）、鍺（ Ge），均為 四價(jià) 元素，它們原子的最外層電子受原子核的束縛力介于導(dǎo)體與絕緣體之間。 空穴可看成帶正電的載流子 。 ? 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 2. P型半導(dǎo)體 摻入三價(jià)元素 P 型半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu) +3 空穴 受主原子 在 P型半導(dǎo)體中 ， 空穴濃度大于電子濃度 ，即 p n。 3. 雜質(zhì)半導(dǎo)體總體上保持電中性。 PN結(jié)的形成 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識 （ 1） 載流子的 濃度差 引起多子的 擴(kuò)散 （ 2） 復(fù)合使交界面形成 空間電荷區(qū) ? 空間電荷區(qū)特點(diǎn) : 無載流子，只有不能移動(dòng)的離子，故又稱為耗盡層 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識 空間電荷區(qū)正負(fù)離子之間電位差 —— Uho ； 形成內(nèi)電場 空間電荷區(qū) P N 空間電荷區(qū) Uho 內(nèi)電場 阻止多子的擴(kuò)散，促使少子的漂移。 IR = I擴(kuò)（多子） ? I漂（少子） ? I漂（少子） ? 0 PN 結(jié)呈現(xiàn)高阻性 。 相應(yīng)的電壓叫 死區(qū)電壓 （ 或開啟電壓 ） Uon。 從二極管伏安特性曲線可以看出 ， 二極管的電壓與電流變化不呈線性關(guān)系 ， 其內(nèi)阻不是常數(shù) ， 所以二極管屬于 非線性 器件 。 解： UO1≈， UO2＝ 0， UO3≈－ ， UO4≈2V， UO5≈， UO6≈ － 2V。 ? 元件保護(hù) 五、穩(wěn)壓二極管 半導(dǎo)體二極管 1. 伏安特性 一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管 。 半導(dǎo)體二極管 例：已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值 UZ＝ 6V， 穩(wěn)定電流的最小值 IZmin＝5mA。 少數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng) 因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量電子從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū) 因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少數(shù)擴(kuò)散到基區(qū)的電子與空穴復(fù)合 因集電區(qū)面積大，在外電場作用下大部分?jǐn)U散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū) 基區(qū)空穴的擴(kuò)散 內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng) 晶體管的電流分配關(guān)系 從外部看： IE＝ IB＋ IC IE－擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的電流 IB－復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成的電流 IC－漂移運(yùn)動(dòng)形成的電流 IC= ICN+ ICBO IB= IBN+ IEP ICBO=I39。 （ 2） 外部條件： 發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。 三、晶體管的共射輸入特性和輸出特性 條件： 發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都反偏。 I C ? ? IB。 對 NPN管而言，放大時(shí) VC ＞ VB ＞ VE 對 PNP管而言，放大時(shí) VC VB VE 硅管 UBE ≈ (~)V 鍺管 UBE ≈ (~)V （ 1） U1 b、 U2 e、 U3 c ， NPN 硅 管 （ 2） U1 c、 U2 b、 U3 e ， PNP 鍺 管 討論 晶體管工作狀態(tài)的判斷 狀態(tài) 電流關(guān)系 條 件 放大 I C = ? IB 發(fā)射結(jié)正偏 集電結(jié)反偏 飽和 I C ? ? IB 兩個(gè)結(jié)正偏 ICS = ? IBS 集電結(jié)零偏 臨界 截止 IB 0, IC = 0 兩個(gè)結(jié)反偏 以偏置電壓判斷導(dǎo)通、截止、放大三種狀態(tài) UBE Uon 則 導(dǎo)通 以 NPN為 例： UBE Uon 則 截止 2. 電流判別法 IB IBS 則飽和 IB IBS 則 放大 C C E( s a t )CCCSBS RUVII?????討論 1. 分別分析 uI=0V、 5V時(shí) T是工作在截止?fàn)顟B(tài)還是導(dǎo)通狀態(tài)； 2. 已知 T導(dǎo)通時(shí)的 UBE＝ ， β=100 。 一、結(jié)型場效應(yīng)管（以 N溝道為例） 導(dǎo)電溝道 源極 柵極 漏極 N溝道管的結(jié)構(gòu)示意圖 1. 結(jié)構(gòu)與符號 gate source drain (1)柵 源電壓對導(dǎo)電溝道寬度的控制作用 溝道最寬 溝道變窄 溝道消失稱為夾斷 uGS可以控制導(dǎo)電溝道的寬度。當(dāng)反型層將兩個(gè) N區(qū)相接時(shí)，形成導(dǎo)電溝道。 預(yù)夾斷 uGD＝ UGS（ off） VDD的增大，幾乎全部用來克服溝道的電阻， iD幾乎不變，進(jìn)入恒流區(qū)， iD幾乎僅僅決定于 uGS。 μA43mA)100 (bBEIB ?????RUuiABS ??? 245100 12 ?????CCCCSRVII 1. （ 1） uI=0V時(shí) （ 2） uI=5V時(shí) 2. 當(dāng) uI=5V時(shí) T截止 T導(dǎo)通 iBIBS， 說 明 T處于飽和狀態(tài)。 三、晶體管的共射輸入特性和輸出特性 ? 從輸出特性曲線求共發(fā)射極電流放大系數(shù) iC / mA uCE /V 50 181。 可近似認(rèn)為 iC ≈ 0。 IB UCE 三極管共射特性曲線測試電路 IC VCC Rb VBB c e b Rc V ? ? V ? ? ?A ? ? ? ? mA ? 輸入特性： ? 輸出特性： 常數(shù)?? B)( CEC IUfI常數(shù)?? CE)( BEB UUfIUBE 三、晶體管的共射輸入特性和輸出特性 CE)( BEB Uufi ? 對于小功率晶體管， UCE大于 1V的一條輸入特性曲線可以取代 UCE大于 1V的所有輸入特性曲線。 BC E OBC IIII ?? ???晶體管的電流放大作用 二、晶體管的電流放大作用 IC IB IE ? 是晶體管的電流放大系數(shù)。 解： UO1＝ 6V， UO2＝ 5V。 主要參數(shù) ? 穩(wěn)定電壓 UZ: 穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)時(shí)的穩(wěn)定工作電壓。 試畫出 ui與 uO的波形 ， 并標(biāo)出幅值 。 溫度增加 1. IF — 最大整流電流 (最大正向平均電流 ) 2. URM — 最高反向工作電壓 ，一般 為 U(BR) / 2 3. IR — 反向電流 (越小單向?qū)щ娦栽胶?) 4. fM — 最高工作頻率 (超過時(shí)單向?qū)щ娦宰儾?) iD uD U (BR) I F URM O 半導(dǎo)體二極管 三、二極管的主要參數(shù) 四、二極管的等效電路 1. 將伏安特性折線化 理想 二極管 近似分析中最常用 理想開關(guān) 導(dǎo)通時(shí) UD＝ 0截止時(shí) IS＝ 0 導(dǎo)通時(shí) UD＝ Uon 截止時(shí) IS＝ 0 導(dǎo)通時(shí) i與 u成線性關(guān)系 應(yīng)根據(jù)不同情況選擇不同的等效電路！ 半導(dǎo)體二極管 DTDDd IUiur ????根據(jù)電流方程， Q越高， rd越小。 正向特性 死區(qū)電壓 60 40 20 0 I / mA U / V 當(dāng)正向電壓超過死區(qū)電壓后 ， 隨著電壓的升高 ， 正向電流迅速增大 ， 二極管導(dǎo)通 。 對溫度十分敏感 （ 由少子形成 ） ， 隨著溫度升高 ， IR 將急劇增大 。 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識 ?擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使空間電荷區(qū)增大 （ 內(nèi)電場增強(qiáng) ） ， 擴(kuò)散電流逐漸減?。? ?隨著內(nèi)電場的增強(qiáng) ， 漂移運(yùn)動(dòng) (電流 )逐漸增加； ?當(dāng)擴(kuò)散電流與漂移電流相等時(shí) ， PN 結(jié)總的電流等于零 ，空間電荷區(qū)