模塊一半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)-wenkub.com
2025-07-16 20:34 本頁(yè)面
【正文】 其性能可以用一系列參數(shù)來(lái)表征 。 工作時(shí)只有一種載流子參與導(dǎo)電 ， 因此稱為單極性晶體管 。 BJT的特性可用輸入特性曲線和輸出特性曲線來(lái)描述 。 在研究二極管電路時(shí) ， 可根據(jù)不同情況 ， 使用不同的二極管模型 。 2． 采用一定的工藝措施 ， 使 P型和 N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起 ， 就形成了 PN結(jié) 。由于 MOS管 柵源間有 sio2絕緣層，輸入電阻可達(dá) 109～ 1015。 定義： 夾斷電壓（ UP） —— 溝道剛剛消失所需的柵源電壓 uGS。 當(dāng) uGS＞ 0時(shí)，溝道增寬，iD進(jìn)一步增加。 例：作 uDS=10V的一條 轉(zhuǎn)移特性曲線： i(mA)DGS = 6Vuu= 5VGS= 4VuGSu= 3VGSuDS (V)Di(mA)10V12341432(V)uGS2 4 6UT 一個(gè)重要參數(shù) —— 跨導(dǎo) gm： gm=?iD/?uGS? uDS=const (單位 mS) gm的大小反映了柵源電壓對(duì)漏極電流的控制作用。 ① 輸出特性曲線： iD=f(uDS)?uGS=const i(V)(mA)DDSuGS = 6 Vuu= 5 VGS= 4 VuGSu= 3 VGS（ b）恒流區(qū)也稱飽和 區(qū)（預(yù)夾斷 后）。 （ b） uds ↑→id↑； 同時(shí)溝道靠漏區(qū)變窄。 N溝道增強(qiáng)型 MOS管的基本特性： uGS ＜ UT，管子截止， uGS ＞ UT，管子導(dǎo)通。 gsdb符號(hào)： N+ +NP 襯底s g db源極 柵極 漏極襯底 當(dāng) uGS＞ 0V時(shí) →縱向電場(chǎng) →將靠近柵極下方的空穴向下排斥 →耗盡層。 增強(qiáng)型 耗盡型 N溝道 P溝道 N溝道 P溝道 N溝道 P溝道 FET分類： 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 場(chǎng)效應(yīng)管 （ Field Effect Transistor簡(jiǎn)稱 FET） 是一種電壓控制器件 (uGS~ iD) ， 工作時(shí) ， 只有一種載流子參與導(dǎo)電 ， 因此它是單極型器件 。 在實(shí)際使用時(shí) ， 還有 U（ BR） CER、 U（ BR） CES 等擊穿電壓 。其值一般幾伏～十幾伏。 鍺管： I CBO為微安數(shù)量級(jí)， 硅管： I CBO為納安數(shù)量級(jí)。 其大小與溫度有關(guān)。 此時(shí)，發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。 同理，可作出 iB=其他值的曲線。 （ 2） uCE ↑ → Ic ↑ 。 （ 2）當(dāng) uCE=1V時(shí)， 集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，所以基區(qū)復(fù)合減少， 在同一 uBE 電壓下， iB 減小。 NNPBBVCCVRbRCebcIEN EPIIEBICNICICBOI 另外，集電結(jié)區(qū)的少子形成漂移電流 ICBO。少部分遇到的空穴復(fù)合掉，形成 IBN。同時(shí)從基區(qū)向發(fā)射區(qū)也有空穴的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，形成的電流為 IEP。 一 .BJT的結(jié)構(gòu) NPN型 PNP型 符號(hào) : bceebc 三極管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) : （ 1）發(fā)射區(qū)的摻雜濃度＞＞集電區(qū)摻雜濃度。 (4) 最大穩(wěn)定工作電流 IZmax—— 超過(guò) Izmax穩(wěn)壓管會(huì)因功耗過(guò)大而燒壞。硅二極管的反向電流一般在納安 (nA)級(jí)；鍺二極管在微安 (?A)級(jí)。 0 4V 4V ui t 2V 2V uo t 0 uo t 0 4V 4V ui t ② 采用理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析 ， 波形如圖所示 。 mA2k1 2VV4R E Fi ???? RUuI ＝V2R EFo ?? UumA31k1 V702VV4DR E Fi ..R UUuI ????? －＝2 . 7 V0 . 7 VV2DR EFo ????? UUu（ 2） 如果 ui為幅度 177。硅管 ；鍺管 。 代表器件的類型， P為普通管， Z為整流管， K為開關(guān)管。 N 型鍺正 極 引 線 負(fù) 極 引 線外殼金 屬 觸 絲(3) 平面型二極管 用于集成電路制造工藝中。 動(dòng)畫演示 1 動(dòng)畫演示 2 3. PN結(jié) 的伏安特性曲線及表達(dá)式 根據(jù)理論推導(dǎo)， PN結(jié)的伏安特性曲線如圖 正偏 IF（多子擴(kuò)散） IR（少子漂移） 反偏 反向飽和電流 反向擊穿電壓 反向擊穿 熱擊穿 —— 燒壞 PN結(jié) 電擊穿 —— 可逆 )1(e TS ?? UuIi 根據(jù)理論分析： u 為 PN結(jié)兩端的電壓降 i 為流過(guò) PN結(jié)的電流 IS 為反向飽和電流 UT =kT/q 稱為溫度的電壓當(dāng)量 其中 k為玻耳茲曼常數(shù) 10－ 23 q 為電子電荷量 10－ 9 T 為熱力學(xué)溫度 對(duì)于室溫（相當(dāng) T=300 K） 則有 UT=26 mV。 外電場(chǎng)加強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng) →耗盡層變寬 →漂移運(yùn)動(dòng)＞擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) →少子漂移形成反向電流 I R +－－－+－－內(nèi)電場(chǎng)++－++－E+－EW－－+－空 間 電 荷 區(qū)+－R++ +IRP N 在一定的溫度下，由本征激發(fā)產(chǎn)生的少子濃度是一定的，故 IR基本上與外加反壓的大小無(wú)關(guān)，所以稱為 反向飽和電流 。 N型半導(dǎo)體 多余電子 磷原子 硅原子 +4+4+4 +4+4+4+4+4+5多數(shù)載流子 —— 自由電子 少數(shù)載流子 —— 空穴 + + + + + + + + + + + + N型半導(dǎo)體 施主離子 自由電子 電子空穴對(duì) 在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)雜質(zhì)元素，如硼、鎵等。電子空穴對(duì)的濃度一定。 自由電子 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 空穴 自由電子產(chǎn)生的同時(shí)，在其原來(lái)的共價(jià)鍵中就出現(xiàn)了一個(gè)空位，稱為 空穴 。 一 . 本征半導(dǎo)體 本征半導(dǎo)體 —— 化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體晶體 。根據(jù)材料的導(dǎo)電能力，可以將他們劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。 典型的半導(dǎo)體是 硅 Si和 鍺 Ge， 它們都是 4價(jià)元素 。 制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料的純度要達(dá)到 %， 常稱為
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