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1、1. 本征半导体的结构,1.1 半导体基础知识,1.1.1 本征半导体及杂质半导体,硅和锗是四价元素，它们分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。,2. 电子空穴对,1.1 半导体基础知识,1.1.1 本征半导体及杂质半导体,本征半导体因热激发而出现自由电子和空穴，它们是成对出现的。,3杂质半导体, N型半导体,在本征半导体中掺入五价杂质，则形成N型半导体，电子为多数载流子，空穴为少数载流子，主要依靠电子导电。,1.1 半导体基础知识,3杂质半导体, P型半导体,1.1 半导体基础知识,在本征半导体中掺入三价杂质，则形成P型半导体，空穴为多数载流子，电子为少数载流子，主要依靠空穴导电。,1.1
2、.2 PN结,1PN结的形成,当N型半导体和P型半导体结合在一起时，由于交界处两侧载流子存在浓度差，引起扩散，结果在交界面的两侧形成了空间电荷区，空间电荷区产生一个内电场，其方向由N区指向P区，内电场不利于扩散，但有利于漂移，当扩散运动和漂移运动达到动态平衡，就形成了一个稳定的PN结。,1.1 半导体基础知识,2PN结的单向导电特性,1.1 半导体基础知识,PN结的单向导电性是指结在正向电压作用下导通，在反向电压作用下截止。, PN结加正向电压, PN结加反向电压,1.2.1 二极管的结构, 点接触型二极管,点接触型二极管的结面积很小，所以不能通过较大的电流；但结电容很小，所以适于做高频检波和
3、脉冲数字电路里的开关元件。,1.2 半导体二极管,1.2.1 二极管的结构, 面接触型二极管,1.2 半导体二极管,面接触型二极管的PN结面积大，可承受较大的电流，适用于整流电路；但结电容也大，不宜用于高频电路。,1.2.2 二极管的伏安特性,1正向特性,1.2 半导体二极管,当正向电压较小时，外电场不足以克服内电场的作用，正向电流几乎为零，二极管截止；当正向电压超过某一数值时，才有明显的正向电流，这时二极管导通。,1.2.2 二极管的伏安特性,2反向特性,当反向电压小于击穿电压时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流称反向饱和电流；当反向电压大于击穿电压时，反向电流急
4、剧增加，这时二极管反向击穿。,1.2 半导体二极管,1.2.2 二极管的伏安特性,1.2 半导体二极管,3温度对二极管伏安特性曲线的影响,4晶体二极管电路的分析, 二极管电阻,1.2 半导体二极管,直流电阻,交流电阻,4晶体二极管电路的分析, 二极管的等效电路,1.2 半导体二极管,解：,1.2 半导体二极管,1.2.3 二极管的参数,最大整流电流 ：,二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。,1.2 半导体二极管,最高反向工作电压 ：,二极管工作时允许外加的最大反向电压。,反向电流 ：,二极管未击穿时的反向电流。,最高工作频率 ：,二极管工作时的上限频率。,1.3.1 三极管的结构,1.
5、3 半导体三极管,三极管具有电流放大作用的内部条件是：, 基区做得很薄，而且掺杂浓度低。, 发射区的掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度。, 集电区比发射区体积大，且掺杂浓度低。,1.3 半导体三极管,1.3.1 三极管的结构,1.3.2 三极管的工作原理,1.3 半导体三极管,三极管具有电流放大作用的外部条件是：,1、发射结加正向电压；,2、集电结加反向电压。,1.3 半导体三极管,1.3.2 三极管的工作原理,1晶体管内部载流子的传输过程 ：,2电流分配关系,3共射极直流电流放大系数,4共射极交流电流放大系数,5三极管共基极电流放大系数,1.3 半导体三极管,1.3.2 三极管的工作原理,1.3.
6、3 三极管的特性曲线,1输入特性曲线,1.3 半导体三极管,2. 输出特性曲线,1.3 半导体三极管,1.3.3 三极管的特性曲线,由输出特性曲线可以分为三个区域：, 放大区,1.3 半导体三极管,1.3.3 三极管的特性曲线, 截止区, 饱和区,发射结反偏，发射区不能发射电子，各极电流为零。,发射结正偏，集电结正偏。 随 增大而增大。 不成立,1.3.4 三极管的主要参数,1电流放大系数,共射与共基电流放大系数的关系为：,2极间反向电流,3极限参数,1.3 半导体三极管,1.4 场效应管,1.4.1 结型场效应管的结构和工作原理,N沟道场效应管 ，是在一块N型半导体的两侧通过高浓度扩散制造两
7、个重掺杂（）型区，形成两个PN结，将两个区接在一起引出一个电极，称为栅极，在N型半导体的两端引出源极（电子发源端）和漏极（电子接收端）。,1. 结构, 栅源电压对沟道的控制,1.4 场效应管,2工作原理,1.4.1 结型场效应管的结构和工作原理,1.4 场效应管, 漏源电压对沟道的控制,2工作原理,1.4.1 结型场效应管的结构和工作原理,1.4.2 结型场效应管的特性曲线和参数,1特性曲线,1.4 场效应管,(a) 输出特性曲线 (b) 转移特性曲线,1.4 场效应管,1.4.2 结型场效应管的特性曲线和参数,2参数, 低频跨导：, 最大漏极功耗,1.4.3 增强型绝缘栅场效应管的结构和工作
8、原理,1N沟道增强型MOS管的结构,1.4 场效应管,2工作原理, 栅源电压的控制作用,1.4 场效应管,1.4.3 增强型绝缘栅场效应管的结构和工作原理,当栅源电压为零时，漏源之间相当两个背靠背的二极管，不存在导电沟道 ；,当栅极电压超过某一临界值后，在靠近栅极下方的P型半导体表层中聚集较多的电子，可以形成N沟道，因其与P型半导体的载流子空穴极性相反，故称为反型层，使沟道刚刚形成的栅源电压的临界值称为开启电压 。,1.4 场效应管,1.4.3 增强型绝缘栅场效应管的结构和工作原理,2工作原理, 漏源电压对漏极电流的控制作用,当漏源电压较小时，沟道呈斜线分布，漏极电流取决于漏源电压；,当漏源电
9、压增大到出现预夹断点后，再增加漏源电压，漏极电流基本不变。,1. 特性曲线,1.4 场效应管,1.4.4 增强型绝缘栅场效应管的特性曲线和参数,2. 参数,增强型场效应管的参数与结型场效应管基本相同，但不用夹断电压而用开启电压表征管子的主要性能。,1.4 场效应管,1.4.4 增强型绝缘栅场效应管的特性曲线和参数,例1-3电路及输出特性曲线如图所示，当时，场效应管输出电压的值为多少？。,解：,1.4 场效应管,1.4.5 耗尽型绝缘栅场效应管的工作特点,栅源电压为零时，有导电沟道的管子称为“耗尽型”场效应管。,1.4 场效应管,表1-2 各种场场效应管的特性比较,1.4 场效应管,表1-2 各种场场效应管的特性比较,1.4 场效应管,表1-2 各种场场效应管的特性比较,