章半导体二极管三极管和场效应管
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半导体基础知识
导电沟道呈现一个楔形。 漏极形成电流 ID 。
b. UDS= UGS – UT， UGD = UT 靠近漏极沟道达到临界开
VVDDDVDDD
VVGGGVGGG
SS S
GGG
DDD
NN++N+
NN++N+
启程度，出现预夹断。
PP型型衬衬底底夹断区 P 型衬底
c. UDS > UGS – UT， UGD < UT
e
e
图 三极管中的两个 PN 结
c
三极管内部结构要求：
N
b
PP
NN
1. 发射区高掺杂。
2. 基区做得很薄。通常只有 几微米到几十微米，而且掺杂较 少。
3. 集电结面积大。
e
三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射 结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。
三极管中载流子运动过程
c
Rc
IB
半导体二极管的类型：
按半导体材料分：有硅二极管、锗二极管等。
按 PN 结结构分：有点接触型和面接触型二极管。 点接触型管子中不允许通过较大的电流，因结电容 小，可在高频下工作。 面接触型二极管 PN 结的面积大，允许流过的电流 大，但只能在较低频率下工作。
按用途划分：有整流二极管、检波二极管、稳压二 极管、开关二极管、发光二极管、变容二极管等。
二极管三极管场效应管
N型半导体结构
提供自由电子的五价杂质原子因失去一个电子而 单位正电荷而成为正离子，因此五价杂质原子也称为 施主杂质。N型半导体的结构示意图如下图所示。
自由电子 磷原子核
所以，N型半导体中的导电粒子有两种： 自由电子—多数载流子（由两部分组成） 空穴——少数载流子
13
2. P型半导体
在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓、 铟等形成了P型半导体，也称为空穴型半导体。 因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时，缺少一 个价电子而在共价键中留下一个空穴。当相邻共价键上 的电子因受激发获得能量时，就可能填补这个空穴，而 产生新的空穴。空穴是其主要载流子。
PN结的单向导电性
PN结具有单向导电性，若外加电压使电流从P 区流到N区， PN结呈低阻性，所以电流大；反之 是高阻性，电流小。 如果外加电压使PN结中： P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压， 简称正偏； P区的电位低于N区的电位，称为加反向电压， 简称反偏。
20
(1) PN结加正向电压时的导电情况
3
1.1.2 本征半导体
1. 本征半导体——化学成分纯净的半导体。制造半 导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%， 常称为“九个9”。它在物理结构上呈单晶体形态。 电子技术中用的最多的是硅和锗。 硅和锗都是4价元素，它们的外层电子都是4个。其 简化原子结构模型如下图：
第1章半导体二极管三极管和场效应管讲义教材
第1章 目录
第1章 半导体二极管、三极管和场效应管
1.1 半导体的导电特性 1.2 PN结 1.3 半导体二极管 1.4 稳压管 1.5 半导体三极管 1.6 绝缘栅场效应管
一、电子技术的发展
很大程度上反映在元器件的发展上 : • 1947年 贝尔实验室制成第一只晶体管 • 1958年 集成电路 • 1969年 大规模集成电路 • 1975年 超大规模集成电路
穴
成对出现
+4
+4
本征激发
在外电场作用下， 电子和空穴均能 参与导电。
空穴导电的 实质是共价 键中的束缚 电子依次填 补空穴形成 电流。故半 导体中有电 子和空穴两 种载流子。
第1章 1.1
+4
+4
+4
+4
+4
+4
价电子填补空穴 空穴移动方向
电子移动方向
+4
+4
+4
外电场方向
1.1.3 P半导体和N型半导体 1 . N 型半导体
IB =60µA
IB增加
IB =40µA
IB 减小
IB = 20µA
第1章 1.5
0
UCE
三极管输出特性上的三个工作区
第1章 1.5
此区域中UCEUBE,
I mA ，集U电CE结0正.3偏V称，为I饱B>C和IC / 区。
第1章 半导体二极管、三极管和场效应管
1.1 半导体的导电特性 1.2 PN结 1.3 半导体二极管 1.4 稳压管 1.5 半导体三极管 1.6 绝缘栅场效应管
一、电子技术的发展
很大程度上反映在元器件的发展上 : • 1947年 贝尔实验室制成第一只晶体管 • 1958年 集成电路 • 1969年 大规模集成电路 • 1975年 超大规模集成电路
穴
成对出现
+4
+4
本征激发
在外电场作用下， 电子和空穴均能 参与导电。
空穴导电的 实质是共价 键中的束缚 电子依次填 补空穴形成 电流。故半 导体中有电 子和空穴两 种载流子。
第1章 1.1
+4
+4
+4
+4
+4
+4
价电子填补空穴 空穴移动方向
电子移动方向
+4
+4
+4
外电场方向
1.1.3 P半导体和N型半导体 1 . N 型半导体
IB =60µA
IB增加
IB =40µA
IB 减小
IB = 20µA
第1章 1.5
0
UCE
三极管输出特性上的三个工作区
第1章 1.5
此区域中UCEUBE,
I mA ，集U电CE结0正.3偏V称，为I饱B>C和IC / 区。
常用半导体器件
导通时i与u成 线性关系
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例题2（P17）
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2. 二极管的微变等效电路
当二极管在静态基础上有一动态信号作用时，则可将二极 管等效为一个电阻，称为动态电阻，也就是微变等效电路。
ui=0时直流电源作用
根据电流方程，rd
uD iD
UT ID
3. 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。
4. 二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反 向电流愈大。
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二极管电路分析举例
定性分析：判断二极管的工作状态
导通 截止
若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零，
反向截止时二极管相当于断开。
否则，正向管压降
+ + ++ + + + + ++ + + + + ++ + +
P IF
内电场 N
外电场
+–
P接正、N接负
动画
内电场被 削弱，多子 的扩散加强， 形成较大的 扩散电流。
PN 结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较 大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。
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《常用半导体器件》课件
《常用半导体器件》 PPT课件
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目录 /目录
01
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04
半导体器件的 工作原理
02
半导体器件概 述
05
半导体器件的 特性参数与性 能指标
03
常用半导体器 件介绍
06
半导体器件的 选用与使用注 意事项
压二极管等
应用领域：电 源、信号处理、
通信等
特点：体积小、 重量轻、功耗 低、可靠性高
晶体管
晶体管是半导 体器件的一种， 由两个PN结组
成
晶体管的主要 功能是放大、
开关和调制
晶体管可以分 为双极型晶体 管和场效应晶
体管
晶体管的发明 是电子技术发 展的重要里程
碑
集成电路
集成电路的定义： 将大量的电子元 器件集成在一个 微小的半导体芯 片上，形成具有 特定功能的电子 电路。
当栅极电压发生变 化时，源极和漏极 之间的导电能力会 发生变化，从而实 现对电流的控制。
场效应管的工作原 理可以应用于放大 、开关、稳压等电 子电路中。
05
半导体器件的特性参数 与性能指标
二极管的特性参数与性能指标
正向导通电压：二极管在正向导通时，两 端的电压降
温度系数：二极管的特性参数随温度变化 的程度
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04
半导体器件的 工作原理
02
半导体器件概 述
05
半导体器件的 特性参数与性 能指标
03
常用半导体器 件介绍
06
半导体器件的 选用与使用注 意事项
压二极管等
应用领域：电 源、信号处理、
通信等
特点：体积小、 重量轻、功耗 低、可靠性高
晶体管
晶体管是半导 体器件的一种， 由两个PN结组
成
晶体管的主要 功能是放大、
开关和调制
晶体管可以分 为双极型晶体 管和场效应晶
体管
晶体管的发明 是电子技术发 展的重要里程
碑
集成电路
集成电路的定义： 将大量的电子元 器件集成在一个 微小的半导体芯 片上，形成具有 特定功能的电子 电路。
当栅极电压发生变 化时，源极和漏极 之间的导电能力会 发生变化，从而实 现对电流的控制。
场效应管的工作原 理可以应用于放大 、开关、稳压等电 子电路中。
05
半导体器件的特性参数 与性能指标
二极管的特性参数与性能指标
正向导通电压：二极管在正向导通时，两 端的电压降
温度系数：二极管的特性参数随温度变化 的程度
二极管、三极管与场效应管
电子元器件知识：二极管、三极管与场效应管。
一、半导体二极管
2、半导体二极管的分类
分类：a 按材质分：硅二极管和锗二极管；
b按用途分：整流二极管，检波二极管，稳压二极管，发光二极管，光电二极管，变容二极管。
3、半导体二极管在电路中常用“D”加数字表示，如：D5表示编号为5的半导体二极管。
4、半导体二极管的导通电压是:
a;硅二极管在两极加上电压,并且电压大于0.6V时才能导通,导通后电压保持在0.6-0.8V之间.
B;锗二极管在两极加上电压,并且电压大于0.2V时才能导通,导通后电压保持在0.2-0.3V之间.
5、半导体二极管主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。
6、半导体二极管可分为整流、检波、发光、光电、变容等作用。
7、半导体二极管的识别方法：
a;目视法判断半导体二极管的极性:一般在实物的电路图中可以通过眼睛直接看出半导体二极管的正负极.在实物中如果看到一端有颜色标示的是负极,另外一端是正极.
b;用万用表(指针表)判断半导体二极管的极性:通常选用万用表的欧姆档(R﹡100或R﹡1K),然后分别用万用表的两表笔分别出接到二极管的两个极上出,当二极管导通,测的阻值较小(一般几十欧姆至几千欧姆之间),这时黑表笔接的是二极管的正极,红表笔接的是二极管的负极.当测的阻值很大(一般为几百至几千欧姆),这时黑表笔接的是二极管的负极,红表笔接的是二极管的正极.
c;测试注意事项：用数字式万用表去测二极管时，红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极，此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值，这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。
半导体元器件 分类
半导体元器件分类
半导体元器件分类
一、引言
半导体元器件是现代电子技术中不可或缺的重要组成部分。它们广泛应用于各种电子设备中，包括计算机、手机、电视、汽车电子等。本文将对半导体元器件进行分类，介绍其主要类型及特点。
二、分类一：二极管
二极管是最简单的半导体元器件之一。它由P型和N型半导体材料组成，具有只允许单向电流通过的特性。根据不同的用途和结构，二极管可以分为整流二极管、稳压二极管、光电二极管等。
1. 整流二极管：用于将交流电转换为直流电的元件。它的特点是正向导通电压低、反向击穿电压高、反向电流小。
2. 稳压二极管：用于稳定电压的元件。它的特点是具有较稳定的反向电压，可用于保护其他元器件免受过高电压的损害。
3. 光电二极管：将光能转化为电能的元件。它的特点是在光照下产生电流，可应用于光电传感器、光通信等领域。
三、分类二：晶体管
晶体管是一种用于放大和控制电信号的半导体元件。它由三层或多层半导体材料构成，根据结构和工作原理的不同，可以分为三极管、
场效应晶体管和双极性晶体管。
1. 三极管：由三个掺杂不同的半导体层组成，具有放大电信号的功能。它的特点是输入电流小，输出电流大，可用于放大电流和开关电路。
2. 场效应晶体管：根据栅极电压的变化来控制电流的元件。它的特点是输入电阻高，功耗低，可用于放大电压和开关电路。
3. 双极性晶体管：由P型和N型半导体材料构成，具有放大和开关功能。它的特点是电流放大倍数高，可用于放大电流和开关电路。
四、分类三：集成电路
集成电路是在单个芯片上集成了多个电子元件的器件。根据集成度和功能的不同，可以分为数字集成电路和模拟集成电路。
第2章半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性培训讲学
三、高、低电平与正、负逻辑 获得高、低电平的基本原理
Vcc
R vi
vo K
高/低电平都允许有 一定的变化范围
正逻辑：高电平表示1，低电平表示0 负逻辑：高电平表示0，低电平表示1
小四规、模集分成类电路(SSI-Small Scale Integration)， 每片组件
内包含按10~工10艺0个：元件双(或极1型0~2T0个TL等、效M门)O。S型CMOS 中规按模逻集辑成电功路能(M：SI与-Me、diu或m 、Sca非le I、nte与gra非tion等)，每片组
工作状态 条件
偏置情况
工பைடு நூலகம்
作 集电极电流
特
点
ce 间电压
ce 间等效电阻
截止 iB＝0 发射结反偏 集电结反偏 uBE<0，uBC<0 iC＝0
uCE＝VCC
很大， 相当开关断开
放大 0＜iB＜IBS 发射结正偏 集电结反偏 uBE>0，uBC<0
iC＝βiB
uCE＝VCC－ iCRc
可变
饱和
iB＞IBS 发射结正偏 集电结正偏 uBE>0，uBC>0
+VCC Rc iC
Rb b c uo
ui
iB
e
iB(μA)
iC (mA) 直流负载线
VCC Q2 Rc
电子技术第一章 半导体二极管、三极管
5
图1-3 价电子填补空穴示意图
6
图1-4 N型半导体
7
3.P型半导体 用特殊工艺向单晶硅(或锗)中注入少量三价元素硼 (或铝)，成为另一种杂质半导体。如图1-5(a)所示。每注 入一个三价原子，相应多出一个空穴。它被邻近原子的 价电子填补后，成为负离子。注入三价元素越多，空穴 越多，与自由电子复合的机会相应增多，使本来很少的 自由电子越来越少。所以，掺入三价元素的半导体，空 穴是多数载流子，电子是少数载流子，称空穴半导体， 简写成P型半导体。其符号如图1-5(b)所示。
16
图1-10 二极管的V—A特性曲线
17
2.等效模型 由上述讨论知，二极管的V—A特性是非线性的。所 以，二极管是非线性元件。显然，二极管电路是非线性 电路。分析非线性电路应当用图解法。但是，图解法既 繁琐也不准确。为了分析方便，常将二极管在特定条件 下，简化成线性模型进行分析计算，这样引起的误差， 一般都在工程允许误差范围之内。
第一章 半导体二极管、三极管
内容提要
半导体二极管、三极管是电子电路中用得极为广泛 的元件，也是构成集成电路的基本单元。 本章在介绍PN结基础上介绍二极管、三极管的原理、 特性和主要参数，为学习后续各章奠定基础。
1
1-1 PN结与二极管
一、半导体概述 1.本征半导体 导电性能介于导体与绝缘体之间的物质称半导体。 常用的半导体有硅和锗，将它们提纯后，其原子结构排 列成晶体状，称单晶硅和单晶锗。又称本征半导体。它 们的原子外层都有四个价电子。每个原子的价电子与相 邻原子的价电子“手拉手”地形成共价键结构，示意图 如图1-1所示。
图1-3 价电子填补空穴示意图
6
图1-4 N型半导体
7
3.P型半导体 用特殊工艺向单晶硅(或锗)中注入少量三价元素硼 (或铝)，成为另一种杂质半导体。如图1-5(a)所示。每注 入一个三价原子，相应多出一个空穴。它被邻近原子的 价电子填补后，成为负离子。注入三价元素越多，空穴 越多，与自由电子复合的机会相应增多，使本来很少的 自由电子越来越少。所以，掺入三价元素的半导体，空 穴是多数载流子，电子是少数载流子，称空穴半导体， 简写成P型半导体。其符号如图1-5(b)所示。
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图1-10 二极管的V—A特性曲线
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2.等效模型 由上述讨论知，二极管的V—A特性是非线性的。所 以，二极管是非线性元件。显然，二极管电路是非线性 电路。分析非线性电路应当用图解法。但是，图解法既 繁琐也不准确。为了分析方便，常将二极管在特定条件 下，简化成线性模型进行分析计算，这样引起的误差， 一般都在工程允许误差范围之内。
第一章 半导体二极管、三极管
内容提要
半导体二极管、三极管是电子电路中用得极为广泛 的元件，也是构成集成电路的基本单元。 本章在介绍PN结基础上介绍二极管、三极管的原理、 特性和主要参数，为学习后续各章奠定基础。
1
1-1 PN结与二极管
一、半导体概述 1.本征半导体 导电性能介于导体与绝缘体之间的物质称半导体。 常用的半导体有硅和锗，将它们提纯后，其原子结构排 列成晶体状，称单晶硅和单晶锗。又称本征半导体。它 们的原子外层都有四个价电子。每个原子的价电子与相 邻原子的价电子“手拉手”地形成共价键结构，示意图 如图1-1所示。
第四章 半导体二极管三级管与场效应管共89页文档
(a)特性曲线的近似 (b)等效电路
第一章 常用半导体器件
1-31
（二）小信号电路模型
来自百度文库
A.直流电阻：
RD
UD ID
B.微变电阻：二极管特性曲线工作点Q(Quiescent Point)附近
电压的变化与电流的变化之比。
r d u D / iD Q dD /u d D Q i IS U e u T D U TQ U ID TQ 2 ID m |Q 6 T 0 v
1-17
2、PN结加反向电压时的导电情况 Reverse Bias
内外电场方向一致，合成场
强增强 ，空间电荷量增多，
空间电荷区变宽，少子漂移
运动加强，形成反向电流
（常数），PN结表现为大
IR
电阻。
反向电流与半导体材料，掺
图 PN结加反向电压时的导电情况
杂浓度及T有关，与反向电 压无关。这个电流也称为反
共价键
硅原子空间排列 及共价键结构平面示意图
第一章 常用半导体器件
1-3
2、半导体的物理特性
本征半导体: 纯净的结构 完整的半导体。
本征半导体特性
（1）热力学温度零度时，几乎不导电
（2）光激发、 热激发和 掺入杂质可以使导电能 力增加。对应的导电元器件分别是光敏元件、热敏 元件、晶体管。
第一章 常用半导体器件
第一章 常用半导体器件
1-31
（二）小信号电路模型
来自百度文库
A.直流电阻：
RD
UD ID
B.微变电阻：二极管特性曲线工作点Q(Quiescent Point)附近
电压的变化与电流的变化之比。
r d u D / iD Q dD /u d D Q i IS U e u T D U TQ U ID TQ 2 ID m |Q 6 T 0 v
1-17
2、PN结加反向电压时的导电情况 Reverse Bias
内外电场方向一致，合成场
强增强 ，空间电荷量增多，
空间电荷区变宽，少子漂移
运动加强，形成反向电流
（常数），PN结表现为大
IR
电阻。
反向电流与半导体材料，掺
图 PN结加反向电压时的导电情况
杂浓度及T有关，与反向电 压无关。这个电流也称为反
共价键
硅原子空间排列 及共价键结构平面示意图
第一章 常用半导体器件
1-3
2、半导体的物理特性
本征半导体: 纯净的结构 完整的半导体。
本征半导体特性
（1）热力学温度零度时，几乎不导电
（2）光激发、 热激发和 掺入杂质可以使导电能 力增加。对应的导电元器件分别是光敏元件、热敏 元件、晶体管。
第一章 常用半导体器件
第五章半导体二极管(1)
（漂移运动），在半导体中将出现两部分电流 ①自由电子作定向运动 电子电流 ②价电子递补空穴 空穴电流
二、杂质半导体
1. N型半导体（电子半多导数体载流）子
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）。
5
空穴比未加杂质时的数目多 了？少了？为什么？
2. 反向工作峰值电压UDRM 是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，
一般是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。 二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。
3. 反向峰值电流IRM
指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反 向电流大，说明管子的单向导电性差，IRM受温度的 影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小， 锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。
二极管的单向导电性
1. 二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴 极接负）时， 二极管处于正向导通状态，二极管正 向电阻较小，正向电流较大。
2. 二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴 极接正）时， 二极管处于反向截止状态，二极管反 向电阻较大，反向电流很小。
3. 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。
保证稳压管击穿所对应的电流，若IZ＜IZmin则不能稳压。
(4) 最大稳定工作电流IZmax——
二、杂质半导体
1. N型半导体（电子半多导数体载流）子
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）。
5
空穴比未加杂质时的数目多 了？少了？为什么？
2. 反向工作峰值电压UDRM 是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，
一般是二极管反向击穿电压UBR的一半或三分之二。 二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。
3. 反向峰值电流IRM
指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反 向电流大，说明管子的单向导电性差，IRM受温度的 影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小， 锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。
二极管的单向导电性
1. 二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴 极接负）时， 二极管处于正向导通状态，二极管正 向电阻较小，正向电流较大。
2. 二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴 极接正）时， 二极管处于反向截止状态，二极管反 向电阻较大，反向电流很小。
3. 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。
保证稳压管击穿所对应的电流，若IZ＜IZmin则不能稳压。
(4) 最大稳定工作电流IZmax——
第一章半导体器件基础知识
fM 值主要 决定于 PN 结结电容的大小。结电
极 管
容愈大，二极管允许的最高工作频率愈低。
江西应用技术职业学院
17
本章概述
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
第一章 半导体器件基础知识
五、二极管的应用
1、整流电路
整流电路是利用二极管的单向导电作用，将交流电变成脉动直
流电的电路。具体电路将在第８章节中介绍。
本章概述
2． PN结的单向导电性
第一节
当PN结的两端加上正向电压，即P区接电源的正极，N区接 电源的负极，称为PN结正偏，如图所示。
第
一
变窄
节
第二节
P区
N区
半
导
第三节
I
内电场
外电场
体 的
E
R
基
第四节
本
知
第五节
PN结正偏
识
江西应用技术职业学院
7
第一章 半导体器件基础知识
本章概述
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
在四价的本征半导体(硅)中掺入微量五价元素磷，就形成了N型
第
半导体。 (2)P型半导体(P-type semiconductor)： 在四价的本征半导体(硅)中掺入微量三价元素(硼)就形成P型半导
一 节
体。
半
导
半导体三极管和场效应管-PPT文档资料
β又可写成
IC IB
elecfans 电子发烧友
(2-9)
第二章 半导体三极管
则
I I ( 1 ) I I I C B CBO B CEO
其中ICEO称为穿透电流,
ICE O ( 1)ICB O
一般三极管的β约为几十～几百。β太小, 管子的放大能 力就差, 而β过大则管子不够稳定。
elecfans 电子发烧友
第二章 半导体三极管
显然β与β, α与α其意义是不同的, 但是在多数情况 下β≈β, α≈α。 例如, 从表2 - 1 知, 在ＩＢ＝００３mA附近,
设ＩＢ由００２mA变为００４mA, 可求得
IC 2 . 33 1 . 14 59 . 5 I B 0 . 04 0 . 02 I C 1 . 74 58 I B 0 . 03 2 . 33 1 . 14 0 . 983 2 . 37 1 . 16 1 . 74 0 . 983 1 . 77 elecfans 电子发烧友
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第二章 半导体三极管
表2 - 1 三极管电流关系的一组典型数据
IB/mA -0.001 IC/mA IE/mA
0.001 0
0 0.01 0.01
0.01 0.56 0.57
半导体二极管三极管和场效应管课件
半导体材料
Байду номын сангаас总结词
常用的半导体材料有硅、锗、硒、磷等元素半导体以及化合物半导体，如砷化镓、磷化镓等。
详细描述
硅是最常用的半导体材料，具有稳定的化学性质和较高的电子迁移率，广泛用于集成电路、太阳能电池等领域。 锗也是一种常用的半导体材料，其电子迁移率高于硅，但稳定性较差。此外，硒、磷等元素半导体以及化合物半 导体在特定领域也有应用。
三极管的类型与特性
全面了解不同类型的三极管及其特性
按结构可分为NPN和PNP型，按材料可分为硅管和锗管。不同类型的三极管具有不同的特性，如电流放大倍数、频率响应等。 此外，三极管的参数还包括最大允许功耗、最大反向电压等。
三极管的应用
场效应管的结构与工作原理
场效应管是一种电压控制型器件，其 核心结构包括源极、栅极和漏极。工 作原理基于电场效应，通过改变栅极 电压来控制源极和漏极之间的电流。
半导体二极管
01
半导体三极管
02
场效应管
03
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半导体中的载流子
总结词
详细描述
二极管的结构与工作原理
结构 工作原理
二极管的类型与特性
类型
特性
正向压降、反向漏电流、反向击穿电 压等。
二极管的应用
整流
检波
开关
稳压
电路与电子学第四章
N型半导体
PN结
自由电子为多数载流子，空穴为少数载流子。
两种半导体结合
由于载流子浓度差，产生扩散运动，形成扩散电流。
对于P型半导体和N型半导体结合面，离 在一块本征半导体在两侧通过扩散不同的杂 子薄层形成的空间电荷区称为PN结。 质,分别形成N型半导体和P型半导体。此时将在 在空间电荷区，由于缺少多子，所以也 N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下物 称耗尽层。 理过程:
二极管例题
5K
1V
D1
Ua
D1截止， D2导通， Ua= -5V
求电路中的UO:
D3导通，UO=6V D2导通，UO= -6V, D3截止。 D1截止，UO= 6V
D2
D1 UO
D1截止， D2导通， D3截止， UO= - 6V
复习
+ ui (a) u01 t D R + u01 +
如图已知输入电压 ui=30sinωt ,
半导体基本知识 硅 锗 砷化物 硫化物
● 2、光敏性 光线变化，电阻率立刻发生变化。 光敏二极管、光电耦合管 ● 3、掺杂性 在纯净半导体（本征半导体）中适当掺入微量杂质，使 导电特性大大增强。 掺杂后 P型半导体 N型半导体
空穴为多数载流子，自由电子为少数载流子。
自由电子为多数载流子，空穴为少数载流子。
二极管的应用 二极管通常应用于整流、检波、限幅及箝位
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E
1.2.3 PN结电容
势垒电容 PN结电容
扩散电容
1. 势垒电容
第1章 1.2
PN结中空间电荷的数量随外加电压变化所形 成的电容称为势垒电容，用 Cb 来表示。势垒电 容不是常数，与PN结的面积、空间电荷区的宽度 和外加电压的大小有关。
2. 扩散电容
载流子在扩散过程中积累的电荷量随外加电压 变化所形成的电容称为扩散电容，用 Cd 与来示。 PN正偏时，扩散电容较大，反偏时，扩散电容可 以忽略不计。
N 区 电荷区抵消一部分负抵空消间一电部荷分正空间电荷
I
内电场方向
扩散运动增强，形 成较大的正向电流
外电场方向
E
R
2. 外加反向电压
第1章 1.2
外电场驱使多空数间载电流荷子区的两扩侧散的运空动穴难和于自进由行电子移走
空间电荷区变宽
P区
N区
IR
内电场方向
R
少数载流子越过PN结
外电场方向
形成很小的反向电流
(2)
交流电流放大系数
=
IC
IB
2. 穿透电流 ICEO
3. 集电极最大允许电流 ICM 4. 集--射反相击穿电压 U(BR)CEO
5. 集电极最大允许耗散功率 PCM
同样有: IC>> IB
所以说三极管具有电流控制作用,也称之为电流放大作用。
1.5.3 三极管的特性曲线 IB 1. 三极管的输入特性
UCE ≥ 1V
IB = f (UBE ) UC E = 常数
0
UBE
死区电压
2. 三极管的输出特性
IC = f (UCE ) IB = 常数 IC
IB =60µA
C
B
基极B
E
符号
第1章 1.5
集电极C
集电区
N
集电结
P
基区
发射结
N
发射区
发射极E
2. PNP型三极管
集电极C
C
NP
基极B
B
NN
P
E
发射极E
第1章 1.5
集电区 集电结 基区 发射结 发射区
1.5.2 三极管的电流控制作用
第1章 1.5
三极管具有电流控 制作用的外部条件 :
共发射极接法放大电路
（1）发射结正向偏置； （2）集电结反向偏置。
4. 动态电阻 RZ
Baidu Nhomakorabea
UF
RZ =
UZ IZ
5. 电压温度系数 VZT
6. 最大允许耗散功率PM
1. 5 半导体三极管
1.5.1 半导体三极管的结构
BE
二氧化硅保护膜
第1章 1.5
E
铟球
N+
P型硅
N型硅
C （a） 平面型
P+
N型锗
B
P
铟球 C
（b）合金型
三极管的结构 分类和符号
1. NPN 型三极管
1.3 半导体二极管
第1章 1.3
1.3.1 二极管的结构和符号
正极引线
正极引线
二氧化硅保护层
触丝
PN结 N型锗 支架 外壳
P型区 N型硅
PN结
负极引线
正极 负极
负极引线 点接触型二极管
面接触型二极管
二极管的符号
1.3.2 二极管的伏安特性
第1章 1.3
I / mA
I / mA
反向特性 600
400
RC IC
对于NPN型三极管应满足:
IB B
UBE > 0
RB
C
UCE E
EC
UBC < 0 即 VC > VB > VE
UBE EB
对于PNP型三极管应满足:
UEB > 0 UCB < 0 即 VC < VB < VE
输入 回路
公 共
输出 回路
端
三极管的电流控制原理
第1章 1.5
IC
EB正极拉走电
DB
R
将Y端的电位钳制在+2.7V。
–12V
第1章 1.3
例2：下图是二极管限幅电路，D为理想二极管，ui = 6 sin t V, E= 3V,试画出 uo波形 。
ui / V
R
6
3
ui
uR uD
D
E uo
3V
0
uo /V
2
t
3
0
2
t
–6
例3：双向限幅电路
R
ui / V
ui
uR uD
D E
正向特性
6
4
正向特性
200 –100 –50
2
– 80 – 40
0 0.4 0.8 U / V
– 0.1
–0.1 0 0.4 0.8 U / V
–0.2
反向击 穿特性
– 0.2 死区电压
反向特性
硅管的伏安特性
锗管的伏安特性
1.3.3 二极管的主要参数
第1章 1.3
1. 最大整流电流IOM 2. 反向工作峰值电压URM
负离子
第1章 1.1
空穴是多数载流子 电子是少数载流子
P 型半导体结构示意图
1.2 PN 结
1.2.1 PN 结的形成
第1章 1.2
用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上,形成 P型半导体区域 和 N型半导体区域,在这两个区域的交界处就形成了一个PN 结。
P 区 P区的空穴空向间N电区扩荷散区并与电子复N合区
内N区电的场电方子向向P区扩散并与空穴复合
第1章 1.2
在一定的条件下，多子扩散与少子漂移达到动态平衡，
空间电荷区的宽度基本上稳定下来。
P区
空间电荷区
N区
多子扩散 内电场方向 少子漂移
1.2.2 PN 结的单向导电性
第1章 1.2
1. 外加正向电压
P区
外电场驱使P空区间的电空荷N穴区区进电变入窄子空进间入空间电荷区
3V
6
u E
3
3V o 0
2
D uo /V
3 0 –3
第1章 1.3
t t
1.4 稳压管
稳压管是一种特殊的
IF
面接触型半导体二极管。
正极 UZ
DZ
0
Imin
负极
反向击穿区
符号
IZmax
伏安特性
第1章 1.4
正向特性
UF
IZ UZ
稳压管的主要参数
第1章 1.4
IF 0 Imin
IZmax
1. 稳定电压 UZ 2. 最小稳定电流 Imin 3. 最大稳定电流 IZmax
子，补充被复 合的空穴，形
成 IB
IB
RB
IE
VBB
电子流向电源正极形成 IC
N 集电区收集电子
电子在基区 扩散与复合
P
发射区向基区
N
扩散电子
电源负极向发射 区补充电子形成
发射极电流IE
VCC RC
第1章 1.5
由于基区很薄,掺杂浓度又很小,电子在基区扩散的数量 远远大于复合的数量。所以：
IC>> IB
3. 反向峰值电流IRM
二极管的应用范围很广,它可用与整流、检波、限幅、 元件保护以及在数字电路中作为开关元件。
例1：下图中，已知VA=3V， VB=0V， DA 、DB为锗管， 求输出端Y的电位并说明二极管的作用。
解： DA优先导通，则
A
VY=3–0.3=2.7V
DA B
Y
DA导通后, DB因反偏而截止, 起隔离作用, DA起钳位作用,
IB增加
IB =40µA
IB 减小
IB = 20µA
第1章 1.5
0
UCE
三极管输出特性上的三个工作区
第1章 1.5
IC / mA
80 µA
饱
放
60 µA
和 区
大
40 µA
区
20µA
IB= 0 µA
0
截止区
UCE /V
1.5.4 三极管的主要参数
1. 电流放大系数
(1)
直流电流放大系数
=
IC
IB