资源描述：
《半导体器件基础教案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、半导体器件基础教案第一章半导体器件基础【学习目标】1•了解PN结的单向导电性。2.熟悉二极管的伏安特性3•了解开关二极管、整流二极管、稳压二极管的基本用途。4•掌握三极管输出特性曲线中的截止区、放大区利饱和区等概念。5•熟悉三极管共发射极电流放大系数B的含义。6.熟悉对三极管开关电路工作状态的分析方法。7.熟悉三极管的主要参数。8•熟悉MOS场效应管的分类及符号。9•熟悉增强型NMOS管的特性曲线。10.r解MOS场效应管的主要参数。【内容提要】本章介绍三种常用的半导体器件，即半导体二极管、三极管及MOS场效应管。重点介绍这些
2、器件的外部特性曲线、主要参数及电路实例。一、教学内容(-)半导体二极管1.PN结的伏安特性PN结的伏安特性描述了PN结两端电压u和流过PN结电流i之间的关系。图是PN结的伏-安特性曲线。可以看出：(1)当外加正向电压较小(ul?UON)时，外电场不足以克服PN结内电场对多子扩散所造成的阻力，电流i几乎为0,PN结处于截止状态;(2)当外加正向电压ul大于UON时，正向电流i随u的增加按指数规律上升且i曲线很陡。(3)当外加反向电压(u<0)时，反向电流很小，几乎为0,用IR表示；(4)当u?U(BR)时二极管发生电击穿,
3、?u?稍有增加,?i?急剧增大,u?UBRo把PN结外加正向电压导通、外加反向电压截止的性能称作单向导电特性・UON称作导通电压，也叫开启电压,U(BR)称作反向击穿电压，IR称作反向电流。2.半导体二极管应用举例半导体二极管是将PN结用外壳封装、加上电极引线构成。可以用作限幅电路、开关电路等。(1)用作限幅电路图2.2(a)是二极管电路。假设输入电压ul是一周期性矩形脉冲，输入高电平UIH二+5V、低电平UIL=-5V,见图(b)o可以知道,当输入信号的正半周时，二极管导通，uO二ul二+5V,负半周时，二极管截止,iD?0
4、,uO?0,对应波形见图中(c)所示。通过二极管电路，使输出电压负半周的幅度受到了限制。⑵用作开关电路在图2.2(a)所示的二极管电路中，假设二极管为理想二极管。可以知道，当输入信号的正半周时，二极管导通，二极管可以看作只有很小(？0)压降的闭合开关，负半周时，二极管截止，iD?O,二极管可以看作断开的开关。在数字电路中，二极管常被当做开关使用。(二)双极型三极管1.双极型三极管及其三种工作状态NPN硅三极管的共射输出特性如图2.3所示。把IB二0这条曲线以下部分称为截止区，此时，三极管各极电流iB?iC?O,对应三极管截止的
5、条件是uBE<0.5V；在特性的中间部分，曲线是一族近似水平的直线,这个区域称为放大区，此时,lc=?IB,对应三极管放大的条件是uBE?0.5V.uBC&t;OV；把输出特性靠近纵轴的上升部分，对应不同的IB值的各条曲线儿乎重叠在一起的区域称为饱和区，此时,UCE?UCES,对应三极管饱和的条件是uBE?0・7V・uBC>OVo1.三极管的主要参数(1)共发射极电流放大系数？共发射极电流放大系数?表示管子做成后，其收集电流和基区复合电流之比，是一个常数。（2）集电极■发射极饱和电压UCES集电极■发射极饱和电压U
6、CES指管子饱和时，集电极■发射极间的管压降，小功率管?0.3V。（3）集电极最大电流ICM集电极最大电流ICM指集电极允许流过的最大电流。（4）集电极最大功率损耗PCM集电极最大功率损耗PCM指集电极允许的最大功率。（5）集电极■发射极击穿电压UCEOICM、PCM、UCEO是极限值，使用管子时，不要超过极限值。（三）MOS场效应管1.MOS场效应管的分类MOS场效应管按其沟道和工作类型可分为四种：N沟道增强型、P沟道增强型、N沟道耗尽型、P沟道耗尽型。表2.1列出了四种场效应管的特点。1.特性曲线图2.4示出了增强型NMO
7、S管共源电路的转移特性和输出特性曲线。图（a）的转移特性曲线描述MOS管栅源电压uGS和漏极电流iD之间的关系。因为uGS是输入回路的电压，而iD是输出回路的电流，故称转移特性。可以看出：当uGS很小时：iD基本上为0,管子截止；当uGS大于UTN（UTN称作开启电压)时：iD随uGS的增加而增加。图(b)的输出特性曲线描述漏源电压uDS和漏极电流iD之间的关系。可以看出，它分作三个区域：夹断区:uGS?UTN的区域。在夹断区，管子处于截止状态，漏源间的等效电阻极高。漏极电流儿乎为0,输出回路近似开路；可变电阻区：uGS>
8、;UTN且uDS较小(uDS?uGS-UTN)的区域。在可变电阻区，iD和uDS之间呈线性关系，uGS值越大，曲线越陡,漏源间的等效电阻就越小；恒流区：uGS>UTN且uDS较大(uDS>uGS-UTN)的区域。在恒流区，iD只取决于uGS,而与uDS无关。表2.
