第一章 半导体器件111
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第1章 半导体器件-PPT课件
V
V
a )
b )
jiaocaiwang
1．2半导体三极管
二、三极管的电流放大作用
三极管实现电流放大作 用的外部条件：发射结 正向偏置, 集电结反向 偏置。 NPN管必须满足： UC＞UB＞UE， 而PNP管必须满足： UC＜UB＜UE。
IB V R + U
BB b
IC
R + IE
c
U -
CC
-
a)
空穴 (少 子 )
内电场
IR
+
A
外电场
U
b)
jiaocaiwang
1．1半导体二极管
三、半导体二极管——结构、符号和类型
jiaocaiwang
1．1 半导体二极管
三、半导体二极管——伏安特性
iV / m A
正向特性：硅管的死 区电压0.5 V，导通压 降0.6～0.7 V，而锗管 为0.1 V和0.2～0.3 V 反向特性：饱和电流Is 反向击穿特性：UBR 温度特性：温度升高 时二极管正向特性曲 线向左移动，反向特 性曲线向下移动。
I/ m A
U
Z
U
B
U
U
A
Z
O
I A ( I Z m in ) IZ IZ IB (IZ m a x) U / V
V
A
B
jiaocaiwang
1．1 半导体二极管
四、特殊二极管——光电二极管、发光二极管
光电二极管正向电阻为几千欧，反向电阻为无穷大，工作在反偏 状态，主要用于需要光电转换的自动探测、控制装置以及光导纤 维通讯系统中作为接收器件等。符号如下： 发光二极管工作在正向偏置状态，导通时能发光，是一种把电能 转换成光能的半导体器件。常用作设备的电源指示灯、音响设备、 数控装置中的显示器。符号如下：
第1章半导体器件
电子线路基础
金属触丝
＋ 弹性金属丝
P型合金结 铝合金球 二氧化硅 P型扩散层
保护层 ＋
N型锗 P型层
N型硅
＋
锡 － 支架
支架 －
N型硅 －
－
(a)
(b)
(c)
(d)
图1―8 二极管结构与符号
电子线路基础
(1)点接触型二极管如图1―8(a)所示。 (2)面结合型二极管如图1―8(b)所示。 (3)平面型二极管如图1―8(c)所示。 二极管的符号如图1―8(d)所示。
＋4
(b) (a)
图1―2 (a)晶体结构; (b)共价键结构
1.1.2 杂质半导体 1. N型半导体 2. P型半导体
电子线路基础
＋4
＋4
多 余
电
子 磷
原 ＋5
＋4
子
图1―3 N型半导体的共价键结构
电子线路基础
＋4
＋4
空穴
硼
原 ＋3
＋4
子
图1―4 P型半导体的共价键结构
电子线路基础
1.1.3 载流子的运动方式及形成的电流 1. 扩散运动和扩散电流 2. 漂移运动和漂移电流
1)图解法
电子线路基础
二极管的特性曲线如图 1―12（b）所示，将图 1―12（a）左边的线性电路写成方程为
uEiR
2）迭代法
(1―11)
由式（1―5）的二极管特性方程和式(1―11)联立的 方程组可以求出非线性电路的解。但无法直接计算，一 般采用迭代法求解。
将式(1―11)和式(1―5)改写为
CT
(U
K U )
(1―1)
电子线路基础
(2)扩散电容。PN结正向运用时,除了存在势垒电容
第一章--半导体器件讲解
输
RB 入
UEE
电 路
输 出
IE 电
路
共射极放大电路
2、三极管内部载流子的传输过程
a）发射区向基区注入电子，
形成发射极电流 iE
b）电子在基区中的扩散与复 IB
合，形成基极电流 iB c）集电区收集扩散过来的电
RB
子，形成集电极电流 iC
UBB
IC N RC
P UCC N
IE
另外，集电结的反偏也形成集电区中的少子空穴 和基区中的少子电子的漂移运动，产生反向饱和电流 ICBO。
1.3 半导体三极管
一、三极管的结构及类型
半导体三极管是由两个背靠背的PN结 构成的。在工作过程中，两种载流子（电 子和空穴）都参与导电，故又称为双极型 晶体管，简称晶体管或三极管。
两个PN结，把半导体分成三个区域。 这三个区域的排列，可以是N-P-N，也可以 是P-N-P。因此，三极管有两种类型：NPN 型和PNP型。
第一章 半导体器件
1.1 半导体基础知识 1.2 PN结（半导体二极管） 1.3 半导体三极管
1.1 半导体基础知识
半导体器件是用半导体材料制成的电 子器件。常用的半导体器件有二极管、三 极管、场效应晶体管等。半导体器件是构 成各种电子电路最基本的元件。
一、半导体的导电特征
导体：金、银、铜铁、铝等容易传导电流的物质 绝缘体: 橡胶、木头、石英、陶瓷等几乎不传导电流的物质 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质， 如硅、锗、硒、砷化钾等。
稳压管是一种用特殊工艺制造的半导体二极管，稳 压管的稳定电压就是反向击穿电压。稳压管的稳压作用 在于：电流增量很大，只引起很小的电压变化。
i/mA
8
4
第1章常用半导体器件
ui=0时直流电源作用
根据电流方程，rd
uD iD
UT ID
小信号作用
Q越高，rd越小。 静态电流
3. 二极管电路应用举例
（1）开关电路（掌握）
方法：假设法，将D管断开 原则一：单向导电性
阳极 a
k 阴极
D
V阳>V阴，D管正偏，导通 V阳< V阴，D管反偏，截止
原则二：优先导通原则（多二极管电路中）
物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。气 体、液体、固体均有之。
P区空穴 浓度远高 于N区。
N区自由电 子浓度远高
于P区。
扩散运动
扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接触面 N区的自由电子浓度降低，产生内电场。
由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子，形成 内电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向P 区、自由电子从P区向N 区运动。
2
98 0.98
100
综上所述，实现晶体三极管放大作用的 两个条件是：
（1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区 杂质浓度，且基区很薄。
（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反 向偏置。
正偏电压工作，通电流→发光，电信号→光信号 光颜色：红、橙、黄、绿（与材料磷、砷、镓、化有关）
3. 激光二极管
（a）物理结构 （b）符号
发光二极管
光电二极管
一、晶体管的结构及类型 二、晶体管的电流放大原理 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 四、温度对晶体管特性的影响 五、主要参数
三极管：电流放大（三个电极）
将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。
小功率 二极管
大功率 二极管
稳压 二极管
模拟电子技术基础第一章半导体器件
•+4
•(b)简化模型
•图 1.1.1 硅原子结构
•
1.1.1 半导体特性
• 1、热敏性：当导体温度升高时，它的导 电性能会随着温度的升高而增强。
• 2、光敏性：当导体收到光照射时，电子 和空穴就会曾多，导电性岁光照增强而 增强。
• 3、掺杂性：当有目的的往纯净的半导体 中掺杂入微量五阶或三阶元素时，其导 电能力就可增加几十万乃至几百万倍。
如磷、锑、砷等，即构成 N 型半导体(或称电子型半 导体)。
•常用的 5 价杂质元素有磷、锑、砷等。
•
• 本征半导体掺入 5 价元素后，原来晶体中的某些硅原子将 被杂质原子代替。杂质原子最外层有 5 个价电子，其中 4 个与 硅构成共价键，多余一个电子只受自身原子核吸引，在室温下 即可成为自由电子。
•内电场阻止多子的扩散 —— 阻挡层。
• 4. 漂移运动 • 内电场有利 于少子运动—漂 移。
• 少子的运 动与多子运动方 向相反
• 阻挡层
•P
•空间电荷 区
•N
•内电场 •UD
•
•5. 扩散与漂移的动态平衡 •扩散运动使空间电荷区增大，扩散电流逐渐减小 ； •随着内电场的增强，漂移运动(电流)逐渐增加； •等于•当零扩，散空电间流电与荷漂区移的电宽流度相达到等稳时，定P。N即结扩总散的运电动流与 •漂移运动达到动态平衡。
基本上成指数关系。
•
•结论： • 二极管具有单向导电性。加正向电压时导通，呈 现很小的正向电阻，如同开关闭合；加反向电压时截止 ，呈现很大的反向电阻，如同开关断开。
• 从二极管伏安特性曲线可以看出，二极管的电压 与电流变化不呈线性关系，其内阻不是常数，所以二极 管属于非线性器件。
精品文档-模拟电子技术(江晓安)(第三版)-第1章
第一章 半导体器件
图 1 – 5 P型半导体的共价键结构
第一章 半导体器件
1.２ＰＮ 结
1.2.1 异型半导体接触现象 在Ｐ型和Ｎ型半导体的交界面两侧, 由于电子和空穴的
浓度相差悬殊, 因而将产生扩散运动。 电子由Ｎ区向Ｐ区扩 散； 空穴由Ｐ区向Ｎ区扩散。 由于它们均是带电粒子(离 子), 因而电子由Ｎ区向Ｐ区扩散的同时, 在交界面Ｎ区剩下 不能移动(不参与导电)的带正电的杂质离子； 空穴由Ｐ区向 Ｎ区扩散的同时, 在交界面Ｐ区剩下不能移动(不参与导电) 的带负电的杂质离子, 于是形成了空间电荷区。 在Ｐ区和Ｎ 区的交界处形成了电场(称为自建场)。 在此电场 作用下, 载流子将作漂移运, 其运动方向正好与扩散运动方 向相反, 阻止扩散运动。 电荷扩散得越多, 电场越强, 因而 漂移运动越强, 对扩散的阻力越大。 当达到平衡时, 扩散运 动的作用与漂移运动的作用相等, 通过界面的载流子总数为 ０, 即ＰＮ结的电流为０。 此时在ＰＮ区交界处形成一个缺 少载流子的高阻区, 我们称为阻挡层(又称为耗尽层)。 上述 过程如图１－６(ａ)、 (ｂ)所示。
所谓“齐纳”击穿, 是指当ＰＮ结两边掺入高浓度的杂 质时, 其阻挡层宽度很小, 即使外加反向电压不太高(一般为 几伏), 在ＰＮ结内就可形成很强的电场(可达2×106 V/cm), 将共价键的价电子直接拉出来, 产生电子-空穴对, 使反向电 流急剧增加, 出现击穿现象。
第一章 半导体器件
对硅材料的ＰＮ结, 击穿电压ＵＢ大于７V时通常是 雪崩击穿, 小于４V时通常是齐纳击穿；ＵＢ在４V和７V之间 时两种击穿均有。由于击穿破坏了ＰＮ结的单向导电特性, 因而一般使用时应避免出现击穿现象。
CT
dQ dU
S W
第一章 半导体器件
1章-半导体器件
工 电
先假设两个二极管均不导通，根
据【已例知1条.2.3件】， U在DB图＝2.01.39所－示( －电路中，已知输入端A的
子 9电)=8位.7VVA，＝故＋D3.B6导V，通输，入VF端＝B0的.3－电位VB＝＋0.3V，电阻R
技 0＝.2=100.1kV。，再电看源DEA＝，－U9DVA＝，3二.6极－管的导通电压为0.2V，
教 育
原子结构如图
出 2.1.1所示。
版
社
图2.1.1 锗、硅原子结构
电 1.1 半导体二极管的结构
工
共价键：在晶体结构
电
的半导体中，相邻两
子
个原子的一对最外层
技
电子成为共用电子，
术
形成共价键结构。
空穴
价电子 共价键
Si
Si
陈
电子、空穴：在常温
小
下由于分子的热运动，
虎 主
少量价电子挣脱原子
编
核的束缚成为自由电
术 0求.1=输3.出5V端，F故的D电A也位导和通流。过R的电流I。
D【A 解DB】都分导析通方吗法？：
陈
小
虎 先假设两个二极管均不导通，根
主 编
据 已 知 条 件 ， UDA ＝ 3.6 － ( －
高 9)=12.6V， 故 DA导 通 ， VF＝ 3.6
等 教
－0.2=3.4V。再看DB， UDB＝0.3
育 出 版 社
－3.4=－3.1V，故DB截止。先讨 论DB这个结论也成立。
图2.1.9 例1.2.3题图
电 【例1.2.3】
工
【解 】分析方法：
电
子
结论：当数个二极管的负极（正极）并联在一点，而
第1章 半导体器件
1.1 PN结
半导体器件是用半导体材料制成的电子器 件。半导体器件是构成各种电子电路最基 本的元件。
1.1.1 半导体的导电特征
半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的 物质，如硅(Si)、锗(Ge)。硅和锗是4价元素。
1．热激发产生自由电子和空穴 每个原子周围有四个相邻的原子，原子之间 通过共价键紧密结合在一起。两个相邻原子共 用一对电子。 室温下，少数价电子挣脱共价键的束缚成 为自由电子，在共价键中留下一个空位这个空 位称为空穴。失去价电子的原子成为正离子， 就好象空穴带正电荷一样。
两个PN结把半导体分成三个区域。这三个区 域的排列，可以是N-P-N，也可以是P-N-P。因此， 三极管有两种类型：NPN型和PNP型。
C 集电结 N P N E 集电区 基区 B 发射区 E C
NPN型
B 发射结
C 集电结 P N P E 集电区 基区 B 发射区 E C
PNP型
B 发射结
正箭 向头 电方 压向 时表 的示 电发 流射 方结 向加
1.4.2
电流放大作用
（1）产生放大作用的条件 内部：a）发射区杂质浓度>>基区>>集电区 b）基区很薄 外部：发射结正偏，集电结反偏 （2）内部载流子的传输过程 a）发射区向基区注入多子，形成发射极电流 iE b）多子在基区中扩散与复合，形成基极电流 iB c）集电区收集扩散过来的多子，形成集电极电 流 iC
1.3 特殊二极管
1.3.1 稳压管
阳极 阴极
稳压管是一种用特殊工艺制造的半导体二 极管，稳压管的稳定电压就是反向击穿电压。 稳压管的稳压作用：电流增量很大，电压变 化很小。
稳压管的主要参数： （1）稳定电压UZ：反向击穿后稳定工作的电压 （ 2）稳定电流 IZ。工作电压等于稳定电压时的 电流。
半导体器件是用半导体材料制成的电子器 件。半导体器件是构成各种电子电路最基 本的元件。
1.1.1 半导体的导电特征
半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的 物质，如硅(Si)、锗(Ge)。硅和锗是4价元素。
1．热激发产生自由电子和空穴 每个原子周围有四个相邻的原子，原子之间 通过共价键紧密结合在一起。两个相邻原子共 用一对电子。 室温下，少数价电子挣脱共价键的束缚成 为自由电子，在共价键中留下一个空位这个空 位称为空穴。失去价电子的原子成为正离子， 就好象空穴带正电荷一样。
两个PN结把半导体分成三个区域。这三个区 域的排列，可以是N-P-N，也可以是P-N-P。因此， 三极管有两种类型：NPN型和PNP型。
C 集电结 N P N E 集电区 基区 B 发射区 E C
NPN型
B 发射结
C 集电结 P N P E 集电区 基区 B 发射区 E C
PNP型
B 发射结
正箭 向头 电方 压向 时表 的示 电发 流射 方结 向加
1.4.2
电流放大作用
（1）产生放大作用的条件 内部：a）发射区杂质浓度>>基区>>集电区 b）基区很薄 外部：发射结正偏，集电结反偏 （2）内部载流子的传输过程 a）发射区向基区注入多子，形成发射极电流 iE b）多子在基区中扩散与复合，形成基极电流 iB c）集电区收集扩散过来的多子，形成集电极电 流 iC
1.3 特殊二极管
1.3.1 稳压管
阳极 阴极
稳压管是一种用特殊工艺制造的半导体二 极管，稳压管的稳定电压就是反向击穿电压。 稳压管的稳压作用：电流增量很大，电压变 化很小。
稳压管的主要参数： （1）稳定电压UZ：反向击穿后稳定工作的电压 （ 2）稳定电流 IZ。工作电压等于稳定电压时的 电流。
第01章半导体器件的基础知识(精)
第01章半导体器件的基础知识1.1 半导体物理学概述1.1.1 半导体的定义半导体是指在温度为室温时，其导电性介于金属和非金属之间的材料。
室温下，半导体的导电性比金属低很多，但比非金属高很多。
1.1.2 能带模型能带模型是用来解释半导体电学性质的重要物理模型之一。
在能带模型中，半导体的能量带分为导带和价带。
导带的电子能量高，而价带的电子能量低，两个带之间有一条禁带（也称带隙），禁带内无可利用的电子。
1.1.3 杂质的作用在半导体中加入适量的杂质后，可以改变半导体的电学性质，如电导率、电子迁移率和载流子浓度等。
常用的杂质有掺杂剂和杂质氧化物等。
1.2 半导体器件的分类根据半导体器件的功能、工作原理和结构等不同属性，可以将其分为多种类型，其中常用的半导体器件有二极管、晶体管、场效应管、集成电路、发光二极管等。
1.2.1 二极管二极管是一种最简单的半导体器件，主要由P型半导体和N型半导体组成。
二极管的主要特点是只允许电流单向通过，具有整流、波形削减和电压稳定等特性，广泛应用于扫描电视机、颜色电视机、发光二极管等电子产品中。
1.2.2 晶体管晶体管是一种三层结构的半导体器件，由三种掺杂纯度不同的半导体材料组成：P型、N型和净掺杂型半导体。
晶体管主要有三种工作方式：放大、开关和振荡。
1.2.3 场效应管场效应管也称为MOS晶体管，是一种用于放大和开关的半导体器件。
场效应管是一种具有电容储能功能的半导体器件，由源、栅、漏三个电极组成，它的主要特点是具有高输入阻抗和良好的线性增益。
1.2.4 集成电路集成电路是一种将多个电子元件整合在单片半导体上的器件，其中包含大量的晶体管、二极管、电阻和电容等。
集成电路广泛应用于计算机、通信、汽车和家电等领域，对提高电路的性能、简化电路结构和减小体积有重要作用。
1.2.5 发光二极管发光二极管是一种具有半导体特性的器件，它能够在一定的外加电压下，将电能转换为光能，并向外辐射光线。
第1章-半导体器件(精)
入为正弦波 ui 30 sin t(V ) ，二极管的正向压降和反
向电流均可忽略。试画出输出电压的波形。
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。
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。
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：
⑴ 放大区
发射结正偏，集电结反偏。 iC 仅决定于 iB ，而与 uCE无关。
⑵ 截止区
发射结反偏，发射区不能发射电子， 各极电流为零。
⑶ 饱和区
发射结正偏，集电结正偏。
iC 随uCE 增大而增大。iC iB不成立
3．杂质半导体 ⑴ 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 ⑵ P型半导体
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。
2．工作原理 ⑵ 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。
1.4 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 1. 特性曲线
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。
1.1 半导体基础知识
1.1.2 PN结
1．PN结的形成
向电流均可忽略。试画出输出电压的波形。
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。
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。
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：
⑴ 放大区
发射结正偏，集电结反偏。 iC 仅决定于 iB ，而与 uCE无关。
⑵ 截止区
发射结反偏，发射区不能发射电子， 各极电流为零。
⑶ 饱和区
发射结正偏，集电结正偏。
iC 随uCE 增大而增大。iC iB不成立
3．杂质半导体 ⑴ 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 ⑵ P型半导体
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。
2．工作原理 ⑵ 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。
1.4 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 1. 特性曲线
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。
1.1 半导体基础知识
1.1.2 PN结
1．PN结的形成
第1章半导体器件2019xin-PPT精选文档
载流子从浓度大向浓度小 的区域扩散,称扩散运动 形成的电流称为扩散电流
内电场阻碍多子向对方的扩散 即阻碍扩散运动 同时促进少子向对方漂移 即促进了漂移运动 P区 N区 浓度差－－扩散运动 （多子）
扩散运动=漂移运动时 达到动态平衡
内电场—漂移运动 （少子）
1. 交界面出现自由电子、空穴的浓度差别 空穴多 P区
扩散电流=漂移电流，PN结内总电流=0。
稳定的空间电荷区 又称高阻区 也称耗尽层
二 PN结的单向导电性
1. PN结加正向电压时的导电情况 电压的真实方向 P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；
外电场方向与PN结内电
场方向相反，削弱了内电 场。动态平衡被打破。于 是内电场对多子扩散运动 的阻碍减弱，扩散电流加 大。 扩散电流远大于漂移电 流，可忽略漂移电流的影 响。空间电荷区变窄，
1.1.3 杂质半导体
掺入三价元素，如B
形成P型半导体，也称空穴型半导体
杂质半导体
掺入五价元素，如P 形成N型半导体，也称电子型半导体
掺入杂质的本征半导体。 掺杂后半导体的导电率大为提高
一、 N型半导体
在本征半导体中掺入五价元素如P 由于五价元素很容易贡献电 子，因此将其称为施主杂质。 施主杂质因提供自由电子而 带正电荷成为正离子
同时进行
最后,扩散运动等于漂移运动,达到动态平衡
因浓度差 多子的扩散运动
由杂质离子形成空间电荷区
空间电荷区形成内电场 扩散运动 漂移运动 动态平衡 PN 结 内电场促使少子漂移
内电场阻止多子扩散 多子从浓度大向浓度小的区域扩散,称扩散运动 扩散运动产生扩散电流 少子在电场的作用下向对方漂移,称漂移运动。 漂移运动产生漂移电流。
第一章半导体器件.ppt
二极管正、反向电阻的测量值相差越大越好，一般二极管的 正向电阻测量值为几百欧姆，反向电阻为几十千欧姆到几百千欧 姆。如果测得正、反向电阻均为无穷大，说明内部断路;若测量值 均为零，则说明内部短路;若测得正、反向电阻几乎一样大，则说 明这样的二极管已经失去单向导电性，没有使用价值了。
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第二节半导体二极管
2.反向特性 二极管加流有两个特性，一是它随温度的上 升增长很快;二是在反向电压不超过某一数值时，反向电流不随反 向电压改变而改变，故这个电流称为反向饱和电流。
三、主要参数
1.最大整流电流IF 最大整流电流是指二极管长时间使用时，允许流过二极管的
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第三节半导体三极管
2.输出特性 输出特性是指在基极电流IB为一定值时，三极管集电极电流
入:同集电极与发射极之间的电压UCE的关系，即 在不同的IB下，可得出不同的曲线。所以三极管的输出特性
曲线是一组曲线，如图1-18所示
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第三节半导体三极管
四、三极管的主要参数
从表1-1中看到对一个半导体三极管来说，这个电流放大系数 在一定范围内几乎不变。
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第三节半导体三极管
三、特性曲线
三极管的特性曲线是用来表示该管各极电压和电流之间相互 关系的，这里只介绍三极管共发射极的两种特性，即基极特性(或 输入特性)和集电极特性(或输出特性)。 1.输入特性
输入特性是指在三极管集电极与发射极之间的电压UCE为一 定值时，基极电流IB同基极与发射极之间的电压UBE的关系，即 IB=f(UBE)| UCE =常数，如图1-17所示。
光电二极管可用来作为光控元件。当制成大面积的光电二极 管时，能将光能直接转换为电能，可作为一种能源，因而称为光 电池。目前正大量应用于太阳能热水器中。
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第二节半导体二极管
2.反向特性 二极管加流有两个特性，一是它随温度的上 升增长很快;二是在反向电压不超过某一数值时，反向电流不随反 向电压改变而改变，故这个电流称为反向饱和电流。
三、主要参数
1.最大整流电流IF 最大整流电流是指二极管长时间使用时，允许流过二极管的
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第三节半导体三极管
2.输出特性 输出特性是指在基极电流IB为一定值时，三极管集电极电流
入:同集电极与发射极之间的电压UCE的关系，即 在不同的IB下，可得出不同的曲线。所以三极管的输出特性
曲线是一组曲线，如图1-18所示
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第三节半导体三极管
四、三极管的主要参数
从表1-1中看到对一个半导体三极管来说，这个电流放大系数 在一定范围内几乎不变。
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第三节半导体三极管
三、特性曲线
三极管的特性曲线是用来表示该管各极电压和电流之间相互 关系的，这里只介绍三极管共发射极的两种特性，即基极特性(或 输入特性)和集电极特性(或输出特性)。 1.输入特性
输入特性是指在三极管集电极与发射极之间的电压UCE为一 定值时，基极电流IB同基极与发射极之间的电压UBE的关系，即 IB=f(UBE)| UCE =常数，如图1-17所示。
光电二极管可用来作为光控元件。当制成大面积的光电二极 管时，能将光能直接转换为电能，可作为一种能源，因而称为光 电池。目前正大量应用于太阳能热水器中。
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电子技术
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电子技术
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价电子填 补空穴而 使空穴移 动，形成 空穴电流
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电子技术
讨论 (1) 当u = 0时，i = 0 ； (2) 当u>0，且u >> UT 时， ；
(3) 当u<0，且|u| >> UT 时，i – IS 。
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电子技术
思考题 1. 半导体中的载流子浓度主要与哪些因素有关？ 2. 扩散电流与漂移电流的主要区别是什么？
2. 温度升高，反向饱和电流增大。
即 平均温度每升高10°C，反向饱和电流增大一倍。
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电子技术
1.2.4
半导体二极管的主要电参数 iD
1. 额定整流电流IF 管子长期运行所允许通 过的电流平均值。 2. 反向击穿电压U(BR)
正向特性
死区 电压
O
uD
二极管能承受的最高反
向电压。
击穿电压 U
+ + + +
+ +
+ + + +
+ +
+ + + + + +
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N
通过半导体扩散工艺
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N
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电子技术
使半导体的一边形成N型区，另一边形成P型区。 -
+ + + +
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+ +
P
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电子技术
(1) 在浓度差的作用下，电子从 N区向P区扩散。 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
+ +
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+ +
+ +
P
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电子技术
(2) 在浓度差的作用下，空穴从 P区向N区扩散。
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
+4
+4
+4
多出 一个 电子 出现 了一 个正 离子
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P
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电子技术
半导体中产生了大量的自由电子和正离子 + + + + + +
+
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电子技术
(2)
P型半导体 +4 +4 +4
锗原子结构示意图
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硅、锗原子 的简化模型
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电子技术
1.1.2 本征半导体 本征半导体就是完全纯净的半导体 （99.9999999%，“九个9”） 平面结构 立体结构
+4 +4 +4
+4
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电子技术
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共价键
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价电子
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+ + + + + +
E
+ + + + + +
+ + + + + + R
+ + + + + +
+ + + + + +
+ + + + + +
P
S
E内
N
因少子浓度主要与温度有关，反向电流与反向电压几 乎无关。此电流称为反向饱和电流，记为IS。
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电子技术
1.1.3 PN结的电压与电流关系
锗管 平面型 (2) 按结构形式不同分为
点接触型
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电子技术
引线 外壳
阳极引线
铝合金小球
PN结 触丝
N型锗片
N型硅
金锑合金
底座
阴极引线
点接触型
平面型
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电子技术
1.2.2
半导体二极管的伏安特性
uD
iD
i D I S (e
uD UT
1)
正向特性 0 反向特性
0. 8
正向特性
锗管几十到几百微安
击穿电压 U
(BR)
uD
反向特性
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电子技术
(2) 当
时， iD
反向电流急剧增大， 二极管发生反向击穿。
正向特性
死区 电压
O
击穿的类型 电击穿
uD
击穿电压 U
(BR)
根据击穿可逆性分为
热击穿
反向特性
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电子技术
二极管伏安特性小结 I
反向击穿电 压U(BR)
I
U
+
i
P
_ _ _ _ _ _
+ + + + + +
N
u
i I S (e
u UT
1)
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电子技术
i I S (e
UT —— 热电压
u UT
1)
式中 IS —— PN结反向饱和电流 UT=KT q 其中 K —— 玻耳兹曼常数 q —— 电子电量 T —— 绝对温度 在室温（T=300K)时， 。
0
0. 8
反向特性
击 穿 特 性
锗管
硅管
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电子技术
1．正向特性 (1) 近似呈现为指数曲线，即 iD
正向特性
死区 电压
(2) 有死区（iD≈0的区域) 死区电压Uth约为 硅管0.5 V 锗管0.1 V
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击穿电压 U
(BR)
O
uD
反向特性
返回
电子技术
(3) 导通后（即uD大于死区电压后） iD
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电子技术
1.1 半导体基本知识
1.1.1 半导体 物体根据其导电能力（电阻率）分
导体
半导体 绝缘体
半导体 —— 导电能力介于导体和绝缘体之间
最常用的半导体材料 硅 锗
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电子技术
U +4
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价电子填 补空穴而 使空穴移 动，形成 空穴电流
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讨论 (1) 当u = 0时，i = 0 ； (2) 当u>0，且u >> UT 时， ；
(3) 当u<0，且|u| >> UT 时，i – IS 。
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思考题 1. 半导体中的载流子浓度主要与哪些因素有关？ 2. 扩散电流与漂移电流的主要区别是什么？
2. 温度升高，反向饱和电流增大。
即 平均温度每升高10°C，反向饱和电流增大一倍。
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1.2.4
半导体二极管的主要电参数 iD
1. 额定整流电流IF 管子长期运行所允许通 过的电流平均值。 2. 反向击穿电压U(BR)
正向特性
死区 电压
O
uD
二极管能承受的最高反
向电压。
击穿电压 U
+ + + +
+ +
+ + + +
+ +
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N
通过半导体扩散工艺
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电子技术
使半导体的一边形成N型区，另一边形成P型区。 -
+ + + +
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P
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电子技术
(1) 在浓度差的作用下，电子从 N区向P区扩散。 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
+ +
+ +
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P
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电子技术
(2) 在浓度差的作用下，空穴从 P区向N区扩散。
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
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多出 一个 电子 出现 了一 个正 离子
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P
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电子技术
半导体中产生了大量的自由电子和正离子 + + + + + +
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(2)
P型半导体 +4 +4 +4
锗原子结构示意图
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1.1.2 本征半导体 本征半导体就是完全纯净的半导体 （99.9999999%，“九个9”） 平面结构 立体结构
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电子技术
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共价键
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价电子
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E内
N
因少子浓度主要与温度有关，反向电流与反向电压几 乎无关。此电流称为反向饱和电流，记为IS。
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1.1.3 PN结的电压与电流关系
锗管 平面型 (2) 按结构形式不同分为
点接触型
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引线 外壳
阳极引线
铝合金小球
PN结 触丝
N型锗片
N型硅
金锑合金
底座
阴极引线
点接触型
平面型
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1.2.2
半导体二极管的伏安特性
uD
iD
i D I S (e
uD UT
1)
正向特性 0 反向特性
0. 8
正向特性
锗管几十到几百微安
击穿电压 U
(BR)
uD
反向特性
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(2) 当
时， iD
反向电流急剧增大， 二极管发生反向击穿。
正向特性
死区 电压
O
击穿的类型 电击穿
uD
击穿电压 U
(BR)
根据击穿可逆性分为
热击穿
反向特性
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二极管伏安特性小结 I
反向击穿电 压U(BR)
I
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u UT
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i I S (e
UT —— 热电压
u UT
1)
式中 IS —— PN结反向饱和电流 UT=KT q 其中 K —— 玻耳兹曼常数 q —— 电子电量 T —— 绝对温度 在室温（T=300K)时， 。
0
0. 8
反向特性
击 穿 特 性
锗管
硅管
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1．正向特性 (1) 近似呈现为指数曲线，即 iD
正向特性
死区 电压
(2) 有死区（iD≈0的区域) 死区电压Uth约为 硅管0.5 V 锗管0.1 V
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击穿电压 U
(BR)
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反向特性
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(3) 导通后（即uD大于死区电压后） iD
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1.1 半导体基本知识
1.1.1 半导体 物体根据其导电能力（电阻率）分
导体
半导体 绝缘体
半导体 —— 导电能力介于导体和绝缘体之间
最常用的半导体材料 硅 锗
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