电工学 第8章半导体器件

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1、第8章半导体器件8.1半导体基础知识8.2半导体二极管8.6集成电路8.3特殊二极管8.4双极型晶体管8.7晶闸管8.5场效应晶体管完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。（硅、锗）（一）本征半导体8.1半导体基础知识在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形成杂质半导体。（二）杂质半导体掺入三价元素（如硼）P型半导体掺入五价元素（如磷）N型半导体（三）PN结的形成PN结（四）PN结的单向导电性+–I正–+I反＝0◆结论：PN结加正向电压→导通PN结加反向电压→截止单向导电性8.2半导体二极管（

2、一）基本结构按材料分硅管锗管按PN结分点接触型面接触型按用途分普通管整流管……PN阳极阴极下一节上一页下一页返回上一节图8.2.1半导体二极管硅管0.5V,锗管0.2V。反向击穿电压U(BR)导通压降外加电压大于死区电压二极管才能导通。外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。反向特性特点：非线性硅0.7V锗0.3VUI死区电压PN+–PN–+反向电流在一定电压范围内保持常数。（二）伏安特性（二极管电流与电压之间的关系）正向特性UIOUDUIOUIOAABB硅锗正向：死区（OA段）:硅管约0.5

3、V，锗管约0.2V；正向导通区:硅管约0.7V，锗管约0.3V温度增加，曲线左移反向：截止区（OB段）:I近似为0；击穿区:管子被击穿半导体二极管的伏安特性(a)近似特性(b)理想特性返回（三）主要参数(1)IF：额定正向平均电流(2)UF：正向电压降(3)UR：最高反向工作电压(4)Irm：最大反向电流以上各值是选择二极管的依据。下一节上一页下一页返回上一节因通常使用二极管时应保证其工作在正向导通或反向截止状态，故认为二极管正偏则导通，反偏则截止——单向导电性。电路如图，求：UABV阳=－6VV阴=－12

4、VV阳>V阴二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB=－6V否则，UAB低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V例1：取B点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。在这里，二极管起钳位作用。D6V12V3kBAUAB+–二极管电路分析举例ui>8V，二极管导通，可看作短路uo=8Vui<8V，二极管截止，可看作开路uo=ui已知：二极管是理想的，试画出uo波形。8V例2：ui18V二极管阴极电位为8VD8VRuoui++––两个二极管的阴极接在一起取B点作参考点，断开二极管，分析二

5、极管阳极和阴极的电位。V1阳=－6V，V2阳=0V，V1阴=V2阴=－12VUD1=6V，UD2=12V∵UD2>UD1∴D2优先导通，D1截止。若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB=0V例3:D1承受反向电压为－6V流过D2的电流为求：UAB在这里，D2起钳位作用，D1起隔离作用。BD16V12V3kAD2UAB+–(四)、二极管的主要应用限幅钳位隔离直流稳压电源稳压二极管(P217)1.符号UZIZIZMUZIZ2.伏安特性稳压管正常工作时加反向电压使用时要加限流电阻稳压管反向击穿后，电流变化很

6、大，但其两端电压变化很小，利用此特性，稳压管在电路中可起稳压作用。_+UIO8.3特殊二极管3.主要参数(1)稳定电压UZ稳压管正常工作(反向击穿)时管子两端的电压。(2)电压温度系数ｕ环境温度每变化1C引起稳压值变化的百分数。(3)动态电阻(4)稳定电流IZ、最大稳定电流IZM(5)最大允许耗散功率PZM=UZIZMrZ愈小，曲线愈陡，稳压性能愈好。8.4双极型晶体管NNP基极发射极集电极NPN型BECBECPNP型PPN基极发射极集电极符号：BECIBIEICBECIBIEICNPN型三极管(一)基

7、本结构PNP型三极管基区：最薄，掺杂浓度最低发射区：掺杂浓度最高发射结集电结：面积大BECNNP基极发射极集电极结构特点：集电区：面积最大下一节上一页下一页返回上一节三极管放大的外部条件:BECNNPEBRBECRC发射结正偏、集电结反偏PNP：VCVB>VE(二)工作状态（1）晶体管中电流的分配下一节上一页下一页返回上一节各电极电流关系及电流放大作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.10<0.0010.701.502.303

8、.103.95<0.0010.721.542.363.184.051）三电极电流关系：IE=IB+IC2）ICIB，ICIE3）ICIB4）IC=βIB把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为晶体管的电流放大作用。基极电流对集电极具有小量控制大量的作用。下一节上一页下一页返回上一节BECNNPEBRBECRCIBICIE放大状态：IC=βIBUBE≈0.7VUBE