半导体元件及其应用课件.ppt

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1、第7章半导体器件基础7.3场效应晶体管及其放大电路7.4多级放大电路7.2三极管单管放大电路7.1半导体二极管及其应用7.5差动放大电路7/29/20217.1.1半导体及其分类导体：容易导电的物质，金属一般都是导体。绝缘体：不容易导电或完全不导电的物质，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体：导电特性处于导体和绝缘体之间的物质，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。7/29/2021特性：1.热敏性：半导体的电阻率随温度升高而显著减小。常用于检测温度的变化。对其他工作性能有不利的影响。2.光敏

2、性：在无光照时电阻率很高，但一有光照电阻率则显著下降。利用这个特性可以制成光敏元件。杂敏性：在纯净的半导体中加入杂质，导电能力猛增几万倍至百万倍。7/29/2021本征半导体：纯净的半导体硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。在本征半导体中有电子和空穴2种载流子，而金属导体中只有电子一种载流子。杂质半导体：在纯净的半导体单晶体中有选择地掺入微量杂质元素，提高半导体的导电能力。根据加入的杂质不同可以分为N型半导体和P型半导体7/29/20211、N型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的五价元素磷

3、（或锑），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相邻的半导体原子形成共价键，必定多出一个电子，成为自由电子杂质原子提供的多余电子杂质原子失去一个电子成为正离子因为掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。7/29/20212、P型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的半导体原子形成

4、共价键时，产生一个空穴。可移动的空穴杂质原电子接受一个电子成为负离子P型半导体中空穴是多子，电子是少子。7/29/2021漂移运动：在电场力的作用下，半导体中的载流子产生定向运动，形成的电流叫漂移电流。电场越强，载流子漂移速度越高；载流子的浓度越大，参与漂移运动的载流子数目越多，漂移电流就越大。扩散运动：当半导体受光照射或有载流子从外界注入时，半导体内载流子浓度分布不均匀。这时载流子从浓度高的区域向浓度低的区域运动。载流子扩散运动所形成的电流称为扩散电流。7.1.2PN结的形成载流子的漂移运动和

5、扩散运动7/29/20211、PN结的形成7/29/20212、PN结的单向导电性7/29/2021PN结加正向电压（正向偏置)：P区接电压正极和N区接电压负极。PN结加反向电压（反向偏置）：P区接电压负极和N区接电压正极。PN结单向导电性的结论：外加正向电压时，空间电荷区变窄，流过一个较大的正向电流，即正向导通。外加反向电压时，空间电荷区变宽，流过一个很小的反向饱和电流，即反向截止。7/29/20217.1.3半导体二极管1、结构和类型阳极N型锗片阴极引线引线阳极阴极引线引线阳极ak阴极阳极引

6、线PN结金锑合金底座阴极引线(a)触丝外壳铝合金小球N型硅PNP型支持衬底（c）阳极ak阴极（a）点接触型；（b）面接触型；（c）硅平面型；（d）符号7/29/2021二极管的伏安特性：分为三部分正向特性：死区电压Uth（硅：0.5V；锗0.1V）反向特性：加反向电压，反向电流很小。反向击穿特性：反向击穿电压UBR一般在几十伏以上。7/29/20212、二极管的主要参数最大整流电流IFM二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。最高反向工作电压UBR二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向

7、电流剧增，二极管的单向导电性被破坏。手册上给出的最高反向工作电压UWRM一般是UBR的一半。7/29/2021最大反向电流IRM反向电流越小越好。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅二极管的反向饱和电流一般为nA数量级，而锗二极管的反向饱和电流一般为uA数量级。当二极管的工作频率超过这个数值时，二极管将失去单向导电性。它主要由PN结的结电容和扩散电容的大小来决定。最高工作频率FM7/29/20213、二极管的等效电路及应用理想二极管等效电路考虑正向压降的等效7/29/2021二极管单向

8、限幅电路7/29/2021二极管双向限幅电路7/29/2021钳位电路7/29/2021a-+kΔuZuZiZ/mAuZ/VACO稳定电压UZ稳定电流Iz动态电阻rz最大工作电流IZM最大耗散功率PZM电压温度系数稳压管二极管通过规定测试电流时的电压工作电压等于稳定电压时的电流允许通过的最大电流IZM与对应的稳压电压乘积ΔiZ7/29/20217.1.4半导体三极管7/29/2021N+NP集电结Jc发射结Je发射极e集电极c基极b发射区集电区基区P+发射区N基区P集电区发射极e基极b集电极c三