【正文】 第四版童詩白14　雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體有兩種N 型半導(dǎo)體P 型半導(dǎo)體一、 N 型半導(dǎo)體 (Negative)　 　 在硅或鍺的晶體中摻入少量的 5 價 雜質(zhì)元素，如　 　磷、銻、砷等，即構(gòu)成 N 型半導(dǎo)體 (或稱電子型　 　半導(dǎo)體 )。第四版童詩白15 本征半導(dǎo)體摻入 5 價元素后，原來晶體中的某些硅原子將被雜質(zhì)原子代替。 自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴的濃度，即 n p 。5 價雜質(zhì)原子稱為 施主原子?！?　 空穴濃度多于電子濃度，即 p n?！　?3 價雜質(zhì)原子稱為 受主原子。3. 雜質(zhì)半導(dǎo)體總體上保持電中性。　 　 2. 雜質(zhì)半導(dǎo)體 載流子的數(shù)目 要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本征半導(dǎo)體，因而其導(dǎo)電能力大大改善。 P NPN結(jié)圖 　 PN 結(jié)的形成一、 PN 結(jié)的形成　 PN結(jié)第四版童詩白21 PN 結(jié)中載流子的運動耗盡層空間電荷區(qū)P N1. 擴散運動　 　 2. 擴散運動形成空間電荷區(qū)　 　 電子和空穴濃度差形成多數(shù)載流子的擴散運動。P N （ 動畫 13）第四版童詩白223. 空間電荷區(qū)產(chǎn)生內(nèi)電場P N空間電荷區(qū)內(nèi)電場Uho空間電荷區(qū)正負(fù)離子之間電位差 Uho —— 電位壁壘 ； —— 內(nèi)電場 ；內(nèi)電場阻止多子的擴散 —— 阻擋層 。 少子的運動與多子運動方向相反 阻擋層第四版童詩白235. 擴散與漂移的動態(tài)平衡擴散運動使空間電荷區(qū)增大，擴散電流逐漸減??；隨著內(nèi)電場的增強，漂移運動逐漸增加；當(dāng)擴散電流與漂移電流相等時， PN 結(jié)總的電流等于零，空間電荷區(qū)的寬度達(dá)到穩(wěn)定。P N不對稱結(jié)第四版童詩白24二、二、 PN 結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?. PN結(jié)結(jié) 外加正向電壓時處于導(dǎo)通狀態(tài)又稱正向偏置，簡稱正偏。圖 P N什么是 PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕坑惺裁醋饔?？第四版童詩?5　　在 PN 結(jié)加上一個很小的正向電壓，即可得到較大的正向電流，為防止電流過大，可接入電阻 R。第四版童詩白26　耗盡層圖 　 PN 結(jié)加反相電壓時截止 　　反向電流又稱 反向飽和電流 。P N外電場方向內(nèi)電場方向V RIS第四版童詩白27　　 當(dāng) PN 結(jié)正向偏置時，回路中將產(chǎn)生一個較大的正向電流， PN 結(jié)處于 導(dǎo)通狀態(tài) ； 當(dāng) PN 結(jié)反向偏置時，回路中反向電流非常小，幾乎等于零， PN 結(jié)處于 截止?fàn)顟B(tài) 。第四版童詩白28IS ：反向飽和電流UT ：溫度的電壓當(dāng)量在常溫 (300 K)下， UT ? 26 mV三、三、 PN 結(jié)的電流方程結(jié)的電流方程PN結(jié)所加端電壓 u與流過的電流 i的關(guān)系為公式推導(dǎo)過程略第四版童詩白29四、 PN結(jié)的伏安特性　　 i = f (u )之間的關(guān)系曲線。電容效應(yīng)包括兩部分 勢壘電容擴散電容1. 勢壘電容 Cb是由 PN 結(jié)的空間電荷區(qū)變化形成的。勢壘電容的大小可用下式表示：　 　 由于 PN 結(jié) 寬度 l 隨外加電壓 u 而變化，因此 勢壘電容 Cb不是一個常數(shù) 。? ：半導(dǎo)體材料的介電比系數(shù)；S ：結(jié)面積；l ：耗盡層寬度。在某個正向電壓下， P 區(qū)中的電子濃度 np(或 N 區(qū)的空穴濃度 pn)分布曲線如圖中曲線 1 所示。O xnPQ 12　 　 當(dāng)加反向電壓時，擴散運動被削弱，擴散電容的作用可忽略。圖 PNPN 結(jié)第四版童詩白33綜上所述：PN 結(jié)總的結(jié)電容 Cj 包括勢壘電容 Cb 和擴散電容 Cd 兩部分 。當(dāng)反向偏置時，勢壘電容起主要作用，可以認(rèn)為 Cj ? Cb。第四版童詩白34 半導(dǎo)體二極管在 PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個二極管。第四版童詩白363 平面型二極管 往往用于集成電路制造工藝中。2 面接觸型二極管 PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路。二極管的特性對溫度很敏感， 具有負(fù)溫度系數(shù)。第四版童詩白40 二極管 等效電路一、由伏安特性折線化得到的等效電路　 1. 理想模型第四版童詩白41 二極管 等效電路一、由伏安特性折線化得到的等效電路　 2. 恒壓降模型第四版童詩白42 二極管 等效電路一、由伏安特性折線化得到的等效電路　3. 折線模型第四版童詩白43 二、二極管的微變等效電路 二極管工作在正向特性的某一小范圍內(nèi)時，其正向特性可以等效成一個微變電阻。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓時工作在反向電擊穿狀態(tài)，反向電壓應(yīng)大于穩(wěn)壓電壓。rZ =?VZ /?IZ(3)最大耗散功率 PZM(4)最大穩(wěn)定工作電流 IZmax 和最小穩(wěn)定工作電流 IZmin(5)溫度系數(shù) —— ?VZ二、穩(wěn)壓管的主要參數(shù)第四版童詩白47↓ 穩(wěn)壓電路正常穩(wěn)壓時 UO =UZ 不加不加 R可以嗎？可以嗎？ 上述電路上述電路 UI為正弦波，且幅為正弦波，且幅值大于值大于 UZ ， UO的波形是怎的波形是怎樣的？樣的？（（ 1）） .設(shè)電源電壓波動設(shè)電源電壓波動 (負(fù)載不變負(fù)載不變)UI ↑→U O↑→U Z↑→ I Z↑↓UO↓←U R ↑ ← I R ↑（（ 2）） .設(shè)負(fù)載變化設(shè)負(fù)載變化 (電源不變電源不變 ) IO P25例例 UOUI第四版童詩白 RL → ↑如電路參數(shù)變化？48例 1：穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用RLui uORDZiiziLUZ穩(wěn)壓二極管技術(shù)數(shù)據(jù)為：穩(wěn)壓值 UZ=10V， Izmax=12mA，Izmin=2mA，負(fù)載電阻 RL=2k?，輸入電壓 ui=12V，限流電阻R=200 ?，求 iZ。有光照時，分布在第三、四象限。(Bipolar Junction Transistor)三極管的外形如下圖所示。　　 主要以 NPN 型為例進(jìn)行討論。圖 　三極管的結(jié)構(gòu)(a)平面型 (NPN) (b)合金型 (PNP)NecNPb二氧化硅 be cPNPe 發(fā)射極， b基極， c 集電極?！∪龢O管結(jié)構(gòu)示意圖和符號　 (b)PNP 型第四版童詩白58　晶體管的電流放大作用以 NPN 型三極管為例討論cNNPeb bec表面看　　三極管若實現(xiàn)放大，必須從三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)和 外部所加電源的極性 來保證?！?　 2. 基區(qū)做得很薄 。　 　 三極管放大的外部條件 ：外加電源的極性應(yīng)使 發(fā)射結(jié)處于正向偏置 狀態(tài)，而 集電結(jié)處于反向偏置 狀態(tài)。第四版童詩白60becRcRb一、晶體管內(nèi)部載流子的運動I EIB1. 發(fā)射結(jié)加正向電壓，擴散運動形成發(fā)射極電流　　發(fā)射區(qū)的電子越過發(fā)射結(jié)擴散到基區(qū)，基區(qū)的空穴擴散到發(fā)射區(qū) — 形成發(fā)射極電流 IE (基區(qū)多子數(shù)目較少，空穴電流可忽略 )。多數(shù)電子在基區(qū)繼續(xù)擴散，到達(dá)集電結(jié)的一側(cè)。其能量來自外接電源 VCC 。ICBO晶體管內(nèi)部載流子的運動第四版童詩白62beceRcRb二、晶體管的電流分配關(guān)系IEpICBOIEICIBIEnIBnICnIC = ICn + ICBO IE= ICn + IBn + IEp = IEn+ IEpIB=IEP+ IBN－ ICBOIE =IC+IB圖 第四版童詩白63三、晶體管的共射電流放大系數(shù)整理可得：ICBO 稱反向飽和電流ICEO 稱穿透電流共射直流電流放大系數(shù)共射交流電流放大系數(shù)VCCRb+VBBC1TICIBC2Rc+共發(fā)射極接法第四版童詩白64共基直流電流放大系數(shù)或共基交流電流放大系數(shù)　 　 直流參數(shù) 與交流參數(shù) ?、 ? 的含義是不同的，但是，對于大多數(shù)三極管來說， ? 與 ， ? 與 的數(shù)值卻差別不大，計算中，可不將它們嚴(yán)格區(qū)分。(1) 當(dāng) uCE=0V時，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。此時， 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小 。此時， uBE小于死區(qū)電壓，集電結(jié)反偏 。此時， 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏 。? U EBO—— 集電極開路時發(fā)射結(jié)的反 　向擊穿電壓。幾個擊穿電壓有如下關(guān)系 UCBO＞ UCEO＞ UEBO第四版童詩白70 由 PCM、 ICM和 UCEO在輸出特性曲線上可以確定過損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)。反之，當(dāng)溫度降低時 ICBO減少。二、溫度對輸入特性的影響溫度升高時正向特性左移，反之右移6040200 I / mAU / V溫度對輸入特性的影響202300三、溫度對輸出特性的影響溫度升高將導(dǎo)致 IC 增大iCuCEOiB200600溫度對輸出特性的影響第四版童詩白72三極管工作狀態(tài)的判斷[例 1]： 測量某 NPN型 BJT各電極對地的電壓值如下，試判別管子工作在什么區(qū)域？（（ 1）） VC ＝＝ 6V　　 　　 VB ＝＝ 　　 VE ＝＝ 0V（（ 2）） VC ＝＝ 6V　　 　　 VB ＝＝ 4V　　 VE ＝＝ （（ 3）） VC ＝＝ 　　 VB ＝＝ 4V　　 VE ＝＝ 解：原則：正偏反偏反偏集電結(jié)正偏正偏反偏發(fā)射結(jié)飽和放大截止對 NPN管而言，放大時 VC ＞＞ VB ＞＞ VE 對 PNP管而言，放大時 VC ＜＜ VB ＜＜ VE （ 1）放大區(qū)（ 2）截止區(qū)（ 3）飽和區(qū)第四版童詩白73[例 2]　 某放大電路中 BJT三個電極的電流如圖所示。解：電流判斷法。 IE=IB+ ICAB C IAIBICC為發(fā)射極B為基極A為集電極。管 腳、管型的判斷法也可采用萬用表電阻法。第四版童詩白74例例 [3]：： 測得工作在測得工作在 放大電路中放大電路中 幾個晶體管三個電極的電位幾個晶體管三個電極的電位U U U3分別為：分別為： （（ 1）） U1=、 U2=、　、　 U3=12V （（ 2）） U1=3V、　、　 U2=、　、　 U3=12V （（ 3）） U1=6V、　、　 U2=、　、　 U3=12V （（ 4）） U1=6V、　、　 U2=、　、　 U3=12V判斷它們是判斷它們是 NPN型還是型還是 PNP型？是硅管還是鍺管？并確定型？是硅管還是鍺管？并確定 e、 b、 c。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏?！　　? PNP管　 UBE＜ 0，　 UBC＜ 0， 即 UC ＜＜ UB ＜＜ UE 。場效應(yīng)管分類 結(jié)型場效應(yīng)管絕緣柵場效應(yīng)管特點單極型器件 (一種載流子導(dǎo)電 )； 輸入電阻高；工藝簡單、易集成、功耗小、體積小、成本低。　 　 導(dǎo)電溝道是 N 型的，稱 N 溝道結(jié)型場效應(yīng)管 。符號GDS第四