二极管和晶体管
第1章 半导体二极管和晶体管
型求出 IO 和 UO 的值。
+ UD -
解:
1、理想模型
UO = V = 6 V
E
IO = E / R = 6 / 6 = 1 (mA)
+
2 V ID
R UR
6KΩ
-
2、恒压降模型
UO = E – UD = 6 0.7 = 5.3 (V) IO = UO / R = 5.3 / 6 = 0.88 (mA)
反向击穿电压 I/mA 反向饱和电流
硅几 A
锗几十~几百 A UBR
硅管的温度稳
IS
O
U/V
定性比锗管好 反向 饱和电流
36
（二）极间电容
第三节、半导体二极管
C
1、PN结存在等效结电容
PN结中可存放电荷,相 当一个电容。
PN
+ ui –
R
– 2、对电路的影响：外加交流电源
+
时，当频率高时，容抗小，对PN
14
第一节、半导体的导电特性
N型半导体
多一个 价电子
4
+5
4
掺杂
4
4
4
15
本征激发
第一节、半导体的导电特性
N型半导体
4
+5
4
掺杂
正离子
电子
4
4
4
多子-------电子 少子-------空穴
N型半导体示意1图6
第一节、半导体的导电特性
P型半导体
多一个 空穴
4
+3
4
掺杂
4
4
4
17
本征激发
第一节、半导体的导电特性
双极型晶体管、mos场效晶体管、光电二极管
双极型晶体管、mos场效晶体管、光电二极管下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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半导体器件 分立器件 、微波二极管和晶体管
半导体器件是一种能够控制和放大电流的电子器件，是现代电子技术的核心组成部分。
其中，分立器件、微波二极管和晶体管是半导体器件的重要代表。
本文将分别介绍这三种器件的特点、原理和应用。
一、分立器件1.概述分立器件是指独立存在、不与其他器件直接耦合的半导体器件，包括二极管、三极管、场效应晶体管等。
它们具有较高的工作频率和功率，广泛应用于通信、计算机、电源等领域。
2.二极管二极管是一种常见的分立器件，具有正向导通、反向截止的特性。
它主要用于整流、限流、稳压等电路中，是电子设备中不可或缺的元件。
3.三极管三极管是一种具有放大功能的分立器件，常用于放大、开关、调节信号等电路中。
它具有<状态|三种工作状态>：放大、饱和和截止，是电子技术中的重要组成部分。
二、微波二极管1.概述微波二极管是一种特殊的二极管，能够在较高频率下工作。
它具有快速开关速度、低损耗、稳定性好的特点，在微波通信、雷达、太赫兹技术等领域有广泛应用。
2.特点微波二极管具有低噪声、高增益、快速响应等特点，适用于高频信号的检测、调制和整形。
它是微波领域中不可或缺的器件之一。
3.原理微波二极管的工作原理主要涉及微波的电荷输运、电磁场的作用等，是电磁波和电子运动相互作用的产物。
三、晶体管1.概述晶体管是一种半导体器件，具有放大、开关、调节信号等功能。
它取代了真空管，是现代电子技术中的重要组成部分。
2.种类晶体管按结构可分为双极型和场效应型两大类，其中双极型晶体管常用于低频放大、中频放大等电路中，而场效应型晶体管主要用于高频放大、功率放大等领域。
3.应用晶体管广泛应用于电视、收音机、计算机、通信设备等各类电子产品中，在现代科技的发展中发挥着不可替代的作用。
结语半导体器件分立器件、微波二极管和晶体管是现代电子技术中的重要组成部分，它们在不同领域具有重要的应用价值。
随着科技的不断进步，半导体器件将会迎来更广阔的发展空间，为人类生活和工作带来更多的便利和创新。
第9章--电力二极管、电力晶体管和晶闸管的应用简介
目录目录.............................................................................................................................................................................. 第9章电力二极管、电力晶体管和晶闸管的应用简介 . 09.1 电力二极管的应用简介 09.1.1 电力二极管的种类 09.1.2 各种常用的电力二极管结构、特点和用途 09.1.3 电力二极管的主要参数 09.1.4 电力二极管的选型原则 (1)9.2 电力晶体管的应用简介 (2)9.2.1 电力晶体管的主要参数 (2)9.2.2 电力晶体管的选型原则 (2)9.3 晶闸管的应用简介 (3)9.3.1 晶闸管的种类 (3)9.3.2 各种常用的晶体管结构、特点和用途 (3)9.3.3 晶闸管的主要参数 (4)9.3.4 晶闸管的选型原则 (5)9.4 总结 (6)第9章电力二极管、电力晶体管和晶闸管的应用简介9.1 电力二极管的应用简介电力二极管（Power Diode）在20世纪50年代初期就获得应用，当时也被称为半导体整流器；它的基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管相同，都以半导体PN结为基础，实现正向导通、反向截止的功能。
电力二极管是不可控器件，其导通和关断完全是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。
电力二极管实际上是由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的。
9.1.1 电力二极管的种类电力二极管主要有普通二极管、快速恢复二极管和肖特基二极管。
9.1.2 各种常用的电力二极管结构、特点和用途名称结构特点、用途实例图片整流二极管多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路中。
其反向恢复时间较长，一般在5s以上，其正向电流定额和反向电压定额可以达到很高。
二极管和晶体管的关系
二极管和晶体管的关系嘿，大家好，今天咱们来聊聊二极管和晶体管的那些事儿。
说起这俩玩意儿，可能很多小伙伴会想：“这不就是电子元件吗，有啥好说的？”但是，兄弟姐妹们，这两者之间的关系可不是简单的一加一那么简单。
咱们一起来捋一捋，看看它们在电子世界里是怎么扮演角色的。
二极管。
哎，二极管可真是个小能手，它的工作原理简单得让人惊讶。
你想象一下，它就像是个单行道的警察，只允许电流朝一个方向流动，反方向的电流就得乖乖停下。
这样一来，二极管的作用可就明显了，帮着把电流的方向给固定住，避免那些不必要的麻烦。
你要是把它放在电路里，就像是在给电流设了个门槛，谁都别想轻易乱来。
这一招特别适合那些需要稳稳的电流的场合，比如整流电路，听起来是不是有点酷？说完二极管，我们再来聊聊晶体管。
哎哟，晶体管可不一般，它的作用可就丰富多了。
想象一下，晶体管就像是一个调音师，可以把信号放大、切换，甚至控制电流。
你想要让声音变大、变小，晶体管一出手，立马搞定。
咱们平常用的各种电子设备，比如手机、电视，背后都有晶体管在默默工作，真是个不起眼但超有用的小家伙。
就好像一位默默无闻的英雄，平时不太显眼，但关键时刻总能派上用场。
有趣的是，二极管和晶体管之间其实还有点血缘关系，二者都是半导体材料制成的。
二极管就像是晶体管的哥哥，晶体管是从二极管演变而来的。
说白了，二极管是晶体管的前身，是晶体管的启蒙老师。
没有二极管，就没有晶体管的今天，二者之间就像是亲兄弟，缺一不可。
再说说它们在电路里的配合。
你看，二极管和晶体管就像是一对搭档，配合得可默契了。
二极管负责把电流的方向固定住，晶体管则负责放大和调控，这样一来，整个电路就变得活灵活现，运转得像一台精密的机器。
它们之间的协作，让整个电子世界变得更高效，真是“相辅相成，缺一不可”。
再来讲讲二极管的种类，种类繁多得让人眼花缭乱。
你可能听说过整流二极管、齐纳二极管等等，这些都是根据不同的应用场合来分类的。
每种二极管都有自己的“拿手绝活”，就像每个人都有自己擅长的领域。
二极管和晶体管
二极管和晶体管
二极管和晶体管都是电子元件,常用于电路中控制电流的流动。
二极管是一种电子元件,可以单向导电,即当正极连接到二极管的“+”端时,负极连接到二极管的“-”端时,二极管会导通,而当反向电压作用于二极管上时,它并不会导通。
二极管通常用于控制电流的流动,例如在电路中的开关控制和稳压器中。
晶体管是一种双极型电子元件,由三个区域组成:基区、发射区和集电极。
当电压作用于基区时,它会形成一个电子流,经过发射极流向集电极。
晶体管可以用于控制电流的流动和放大信号,它的放大倍数很高,因此被广泛应用于电子设备中。
二极管和晶体管都有各自的优点和缺点,例如二极管可以单向导电,但晶体管的放大倍数更高。
在实际应用中,二极管和晶体管需要根据具体情况进行选择和使用。
二极管,晶体管,晶闸管的符号
一、引言二极管、晶体管、晶闸管作为电子元件，在现代电子科技中具有重要的作用。
它们的符号不仅仅是标识其外形，更是代表着其内部结构和工作原理。
本文将深入探讨二极管、晶体管、晶闸管的符号，帮助读者更全面地理解这些电子元件的特点和应用。
二、二极管的符号二极管是一种只能导通一个方向的半导体器件，常用于电子电路中的整流、变频和限幅等功能。
在电子元件的图纸或电路图中，二极管的符号通常由一个三角形和一条水平线组成。
其中，三角形一端的角表示二极管的P端，即阳极；另一端的水平线表示二极管的N端，即阴极。
这个符号简单直观，清晰地表示了二极管的工作原理。
三、晶体管的符号晶体管是一种放大信号的半导体器件，其符号通常由一组相互连接的箭头组成。
箭头的方向表示了晶体管中电流的流向，以及控制端与电流流向之间的关系。
晶体管分为NPN型和PNP型两种，对应的符号也有所不同。
NPN型晶体管的符号中，两个朝向晶体管内部的箭头表示了从基极到发射极的电流流向；而PNP型晶体管的符号中，两个背向晶体管内部的箭头表示了从发射极到基极的电流流向。
这种符号设计能够直观地反映晶体管的输电性质和工作原理。
四、晶闸管的符号晶闸管是一种可控硅器件，具有开关功能和放大功能，被广泛应用于电力电子等领域。
其符号通常由一个由两个箭头组成的三角形和一个控制极组成。
三角形的两个箭头表示了晶闸管中的PN结，控制极则表示了晶闸管的触发电路。
晶闸管的符号设计简单明了，能够清晰地表示其内部结构和工作原理。
五、总结通过深入探讨二极管、晶体管、晶闸管的符号，我们可以更全面地理解这些电子元件的特点和应用。
二极管的符号由三角形和水平线组成，简洁直观；晶体管的符号由一组箭头表示，能够清晰地反映其输电性质和工作原理；晶闸管的符号由三角形和控制极组成，简单明了。
这些符号设计不仅帮助工程师们更方便地理解电路图，也为电子元件的应用提供了便利。
六、个人观点和理解在我看来，电子元件的符号设计是非常重要的，它直接影响着工程师们对电路图的理解和设计。
二极管和三极管以及场效应晶体管作用
二极管和三极管以及场效应晶体管作用
二极管、三极管和场效应晶体管（FET）都是半导体器件，它们在电子学中发挥着重要的作用。
以下是它们的主要作用：
1.二极管（Diode）：
•作用：二极管是一种两端具有不同导电性的半导体器件。
其主要作用是实现电流在一个方向上的导通，而在反方向上的阻
断。
这种性质使得二极管常被用作整流器，将交流电信号转换为
直流电信号。
2.三极管（Transistor）：
•作用：三极管是一种三层结构的半导体器件，分为发射极、基极和集电极。
通过在基极的电流控制，可以调节从发射极
到集电极的电流。
这使得三极管可以被用作放大器、开关和信号
调节器。
在数字电子电路中，三极管构成了逻辑门和存储器等组
件。
3.场效应晶体管（Field-Effect Transistor，FET）：
•作用：场效应晶体管是一种通过电场控制电流的半导体器件。
FET有两种主要类型：金属氧化物半导体场效应晶体管
（MOSFET）和绝缘栅场效应晶体管（IGFET）。
FET在放大、开
关和调节电流方面类似于三极管，但是FET的控制电流是通过电
场而不是电流实现的，这使得FET在某些应用中更有效。
总体而言，这些半导体器件在电子电路中扮演着不同的角色，能够完成信号的放大、开关、整流等功能，是现代电子技术中不可或缺的组成部分。
方向元件保护的原理
方向元件保护的原理方向元件保护是指对电路中的方向元件（如二极管、晶体管等）进行保护的一种电路设计方法。
方向元件的保护主要是为了防止其在电路工作中遭受过电流、过电压等因素的损坏，从而延长其使用寿命，确保电路的正常工作。
方向元件主要有二极管和晶体管两种，它们在电路中具有不同的特性和作用，但都需要得到有效的保护。
下面分别介绍这两种元件的保护原理和方法。
一、二极管保护原理二极管在电路中主要承担整流、反向阻塞和稳压的作用。
为了保护二极管，主要采取以下几种方法。
1.过电流保护：二极管的导通能力有限，当电流超过其最大额定电流时，容易引发二极管过热而损坏。
因此，采取合适的过电流保护措施可以有效避免这种情况的发生。
常用的保护措施有串联电阻和快速切断保险丝。
串联电阻可以降低电流，保护二极管不受过大电流的热损坏；而快速切断保险丝可以在电流过大时迅速断开电路，防止二极管过热。
2.过电压保护：过电压对于二极管来说同样是一种损坏因素。
当电压过高时，会导致二极管击穿损坏。
为了防止过电压损坏二极管，常用的保护方法有串联电阻和电压限制器。
串联电阻可以降低电压，保护二极管不受过高电压的损害；电压限制器（如稳压二极管）可以根据电路需要将过高的电压限制在一个安全范围内。
3.温度保护：温度也是二极管容易受损的因素之一。
当二极管长时间工作或处于高温环境下时，容易导致其结温度过高，从而影响其正常工作甚至损坏。
为了保护二极管不受高温环境的影响，可采用散热器、风扇等降低温度的措施。
二、晶体管保护原理晶体管在电路中主要负责放大信号、开关控制等作用。
为了保护晶体管，可以采取以下保护措施。
1.过电流保护：晶体管的最大额定电流是其可以承受的最大电流。
当电流超过其额定电流时，晶体管容易发生过热、击穿并烧毁。
为了防止过电流损坏晶体管，可采用保险丝、电源过载保护电路等措施。
保险丝可以在过电流时迅速断开电路，保护晶体管不受过高电流的损害；电源过载保护电路可以在电流过大时迅速切断电源。
二极管和晶体管的开关作用
当ui＞0.7V时，uBE大于开启电压，发射结正向偏置且集电结反向偏置， uBE被钳位在0.7V，此时iB=βiC，uo= uCE=VCC－iCRc，当ui增加时，iB、iC增大， uo、uCE减小，对应在输出特性曲线中，晶体管工作在Q2点附近、Q1点和Q3 点之间。晶体管的这种工作状态称为放大状态。
2 二极管截止时的等效模型
当二极管截止时，一般认为 i ≈0，如同开关断开，等效模型如图13-19 所示。
（a）实际模型 （b）理想模型 图13-18 二极管导通时的等效模型
图13-19 二极管截止时 的等效模型
二
极
管
和
晶
体晶
管体
的管
开 关 作 用
的 开 关 作 用
1.2
第5页
晶体管具有截止、放大和饱和三种工作状态。在模拟电路中通常要求晶 体管工作在放大状态，而在数字电路中用到的主要是截止和饱和状态。截止 和饱和状态分别相当于开关的断开和闭合。下面以NPN型晶体管为例对晶体 管的开关特性进行分析。如图13-20所示为共射极NPN型晶体管电路和输出特 性曲线。
二
极
管
和
晶
体晶
管体
的管
开 关 作 用
的 开 关 作 用
1.2
第7页
3 饱和状态
ui继续增加，iB随之增大，当iC增大不多或基本不变时，说明晶体管开始 进入饱和状态，在输出特性曲线中，对应Q3点，此时晶体管C、E两极间的 电压称为饱和压降UCES。UCES=0.3V，uo= uCE= UCES≈0.3V。晶体管在饱和 状态的特征是发射结和集电结均正向偏置，此时相当于开关闭合，其等效电 路如图13-22所示。
电极管和晶体管的开关作用
半导体二极管和晶体管的技术
刘 翔
1
1. 本课程的性质
是一门基础课
2. 特点
非纯理论性课程 实践性很强 以工程实践的观点来处理电路中的一些问题
3. 研究内容
以器件为基础、以信号为主线，研究各种电子电路的 工作原理、特点及性能指标等。
4. 教学目标
能够对一般性的、常用的电子电路进行分析，同时对 较简单的单元电路进行设计。
以上均是二极管的直流参数，二极管的应用是主要利用 它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。
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4. 微变电阻 rD
3
iD
Q
rD 是二极管特性曲线上工 作点Q 附近电压的变化与 电流的变化之比： ID
iD
u D rD iD
显然，rD是对Q附近的微小 变化区域内的电阻。
引线
U 面接触型 P N
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三、主要参数
3
1. 最大整流电流 IOM
二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。 2. 反向击穿电压UBR 二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二 极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最 高反向工作电压UWRM一般是UBR的一半。 3. 反向电流 IR 指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。其值大，说 明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。温度越高反 向电流越大。硅管的较小，锗管的要比硅管大几十到几百倍。
uD
UD
uD
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二极管：死区电压=0 .5V，正向压降0.7V(硅二极管) 理想二极管：死区电压=0 ，正向压降=0
译码器 十二进 十进制 制计数 计数器 箱 器 件数 个位 数
电工与电子技术 -第9章
反向击穿
电压U(BR)
反向特性
P– + N
正向特性
P+ –N
导通压降
硅0.6~0.8V 锗0.2~0.3V
U
死区电压
硅管0.5V 锗管0.1V
外加电压大于反向击
外加电压大于死区电
穿电压时，二极管被击 压，二极管才能导通。
穿，失去单向导电《性电。工学简明教程》
9.2.3 主要参数
1. 最大整流电流 IOM
i IZmax
U ZW RL
25mA
1.2ui iR UZW 25R 10 ①
《电工学简明教程》
uimin = 0.8ui → 流过稳压管的电流为 IZmin
i
I Zmin
U ZW RL
10mA
i ui
iL
R
DZ
iZRL uo
0.8ui iR UZW 10R 10 ②
• 往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使 它的导电能力明显改变 -- 掺杂特性。
《电工学简明教程》
9.1.1 本征半导体
1、本征半导体的结构 现代电子学中，用的最多的半导体是硅(Si)和锗(Ge)
，它们的最外层电子（价电子）都是四个。
Ge
Si
通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。 《电工学简明教程》
绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷 、塑料和石英。
半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间 ，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化 物、氧化物等。
《电工学简明教程》
半导体的导电机理不同于其它物质，所以它 具有不同于其它物质的特点。例如：
晶体二极管和二极管整流电路
二极管的电压与电流
最大反 向电压
通过的 电流
半波整流
电路
V2
2V2
V2
2 2V2
IL
桥式整流
电路
V2
2V2
1.2V2
2V2
½ IL
2. 滤波电容的选择 电容的选择从电容耐压和容量两个方面考虑：
(3)二极管的平均电流
IV IV
1 2
IL
(4)二极管承受反向峰值电压 VRM
VRM 2V2
(1.2.9) (1.2.10) (1.2.11) (1.2.12)
优点：输出电压高，纹波小，VRM 较低，应用广泛。
4．桥式稳流电路的简化画法
[例1.2.1] 有一直流负载，需要直流电压 VL= 60 V ，直流 电流 IL= 4 A。若采用桥式整流电路，求电源变压器二次电压 V2 选择整流二极管。
性，其原因是内部具有一个PN 结。其 正、负极对应于 PN 结的 P 型和 N 型 半导体。
PN 结 动画 PN 结的形成
1.1.3 二极管的伏安特性
1．定义：二极管两端的 电压和流过的电流之间的关 系曲线叫作二极管的伏安特 性。
2．测试电路：如图所示。
测试二极管伏安特性电路
3．伏安特性曲线：如图所示。
用万用表检测二极管如图所示。 1．判别正负极性 万用表测试条件：R ×100 或 R×1 k 挡； 将红、黑表笔分别接二极管两端。所测电阻小时，黑表 笔接触处为正极，红表笔接触处为负极。
万用表检测二极管
2．判别好坏 万用表测试条件：R 1k。 (1)若正反向电阻均为零，二极管短路； (2)若正反向电阻非常大，二极管开路。 (3)若正向电阻约几千欧，反向电阻非常大，二极管正常。
二极管pnp和npn高电频
二极管pnp和npn高电频
P型晶体管（PNP）和N型晶体管（NPN）是两种常见的双极型
晶体管。
它们在高频电路中的应用有着一些共同点，也有一些区别。
首先，让我们讨论它们的共同点。
PNP和NPN晶体管都可以用
于高频电路，因为它们都具有快速开关特性和较高的频率响应。
在
高频电路中，这两种晶体管都可以用作放大器、开关和其他电路功能。
然而，它们也有一些区别。
在高频电路中，NPN晶体管通常比PNP晶体管更常见。
这是因为NPN晶体管的载流子迁移速度比PNP
晶体管更快，从而使其在高频应用中具有更好的性能。
此外，NPN
晶体管的噪声特性通常也比PNP晶体管更好。
另一个区别是在高频电路中的布局和连接方式。
在RF（射频）
电路中，NPN晶体管通常被配置为共集极放大器，而PNP晶体管则
通常被配置为共基极放大器。
这是因为在RF电路中，共集极结构提
供了更好的高频性能，而共基极结构则更适合PNP晶体管的特性。
总的来说，无论是PNP还是NPN晶体管，在高频电路中都有其
特定的应用和优势。
选择哪种晶体管取决于具体的电路设计要求和性能指标。
在实际应用中，工程师需要综合考虑这些因素来选择最合适的晶体管类型。
物理元器件
物理元器件物理元器件是指一类能够在电子电路中使用的物理实体，如电阻器、电容器、电感器、二极管、晶体管等。
这些元器件是电子电路设计和制造中不可或缺的组成部分，可以通过不同的组合方式来实现各种电路功能。
下面就以电阻器、电容器、电感器、二极管和晶体管为例，分步骤阐述这些物理元器件的基本特性以及应用。
1、电阻器电阻器是一种可以调节电路电阻值的元器件，其参数用欧姆（Ω）来表示。
不同的电阻器有不同的额定功率和公差范围，所以在选择电阻器时需要根据具体电路的需求进行设计，以满足电路性能要求。
应用：在电路中常用电阻器进行分压、限流、耦合、匹配等作用，常见的应用场景包括电源电路、放大电路、滤波电路等。
2、电容器电容器是一种储存电荷的元器件，其参数用法拉第（F）来表示。
不同的电容器有不同的电压容量和精度范围，因此在选择电容器时需要根据具体电路的需求进行选择。
应用：在电路中常用电容器进行滤波、储能、隔离、调谐等作用，常见的应用场景包括RF电路、音频电路、开关电源等。
3、电感器电感器是一种储存磁场能量的元器件，其参数用亨利（H）来表示。
不同的电感器有不同的电感值和公差范围，因此在选择电感器时需要根据具体电路的需求进行选择。
应用：在电路中常用电感器进行滤波、调谐、匹配等作用，常见的应用场景包括无线通信电路、直流-直流转换电路、变频器等。
4、二极管二极管是一种半导体器件，具有单向导电性。
其主要特点是正向导通压降低、反向击穿电压高，因此可以用来实现电路中的整流、稳压、瞬态保护等功能。
应用：在电路中常用二极管进行整流、稳压、限制反向电压、瞬态保护等作用，常见的应用场景包括电源电路、调光电路、电机控制电路等。
5、晶体管晶体管是一种三端器件，由多个PN结构组成。
当输入信号作用于控制端时，可以控制输出端的电流和电压。
晶体管具有放大、开关控制、变压器等功能。
应用：在电路中常用晶体管进行放大、开关控制、变压器操作等作用，常见的应用场景包括放大电路、开关电源、逆变器、模拟电路等。
与三极管相似的电器元件
与三极管相似的电器元件电子设备中，三极管是一种重要的电器元件，它可以控制电路中的电流的流向和大小，是各种电子设备的核心部件之一。
而除了三极管之外，还有一些类似的电器元件，它们也可以在电路中起着重要的作用。
下面，我们将逐步介绍与三极管相似的电器元件。
1. 二极管二极管也是一种广泛使用的电器元件，它只有两个引脚，可用于整流、调节电压等诸多电路方案中。
和三极管一样，二极管也是半导体材料制成的。
它的工作原理是将正向电压施加在其正极上，将负向电压施加在其负极上，使电流能够在一个方向上流通。
如果施加的电压反向，二极管则会失去导电作用，就像是一个开关断开了一样。
在很多电路中，二极管起到“单向通行”的作用。
2. 晶体管晶体管是一种三脚晶体管器件，它拥有比二极管更加丰富的工作方式。
不同于二极管只有开关的功能，晶体管可以有三个不同的工作状态。
它的行为是由其接收到的控制信号决定的，因此它比二极管更加灵活。
和三极管一样，晶体管也需要施加电压才能工作，但它的响应速度比三极管更快，适用于高速信号处理等需要反应速度的场合。
3. 磁电阻磁电阻是一种新型的电器元件，与传统元器件不同，它利用了材料中磁场的特性。
当磁感应强度发生改变时，磁电阻器件的电阻值也会发生变化，进而影响电路的性能。
它还可以应用于磁存储器、磁传感器、磁解调等电子领域。
磁电阻与三极管有相似之处，它们都是能够改变电路性能的元件。
总之，与三极管相似的电器元件还有很多，上述只是其中的一部分。
这些电器元件都有各自独特的特性和应用场景。
对于从事电子领域的人而言，了解这些元器件的特点和用途是非常重要的。
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集成电路电容结构
大家知道，一个简单的电容器是由 两个分立的导电层被介质（绝缘）材料隔 离而形成的。微芯片制造中介质材料通常 是二氧化硅（ SiO2 ） , 平面型电容器的导电 层可由金属薄层、掺杂的多晶硅，或者衬 底的扩散区形成。通常衬底上的电容器由 4 钟基本工艺组成（见图3.3）。
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pn junction diode Cathode Metal contact Anode Heavily doped p region Heavily doped n region
p- Substrate
Figure 3.5 PN结二极管的基本符号和结构
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集成电路中电阻结构示例
Metal contact Film type resistor Metal contact
SiO2, dielectric material SiO2, dielectric material
Figure 3.1
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Base
Emitter
Collector
Metal contact resistance
RBC
REC REB
RCC
RBB
n+ pn+
RCB
p- Substrate
Bulk resistance
Figure 3.2 晶体管中寄生电阻的剖面
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半导体制造技术
西安交通大学微电子技术教研室 刘润民 第3章
器件技术
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引 言
用于微芯片的电子器件是在衬底上构建的。 通用的微芯片器件包括电阻、电容、熔丝、二极 管和晶体管。它们在衬底上的集成是集成电路芯 片制造技术的基础。 硅片上电子器件的形成方式被称为结构。半 导体器件结构有成千上万种。这里只能列举出其 中的一部分。本章将讨论器件的实际形成，以了 解它们在应用中是怎样发挥作用的。同时，本章 还将对集成电路产品的不同分类进行回顾。
寄生电阻结构
寄生电阻是在集成电路元件设计中产生的多余 电阻。它存在于器件结构中是因为器件的尺寸、形 状、材料类型、掺杂种类以及掺杂数量。寄生电阻 不是我们所需要的，因为它会降低集成电路或者器 件的性能。图3.2表示了晶体管中寄生电阻的位置。 寄生电阻是可积累的，这意味着一串电阻总的 效应比单个电阻大。在集成电路器件中。这些寄生 电阻的影响成为能否降低芯片上器件特征尺寸的关 键因素。随着集成度的提高，电阻将会增加，使电 性能总体下降。为此设计者可选用低电阻金属作为 接触层和特别工艺设计以减小有源器件的体（bulk ）电阻。
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电路类型
• 模拟电路 在电子技术中，模拟电路是指其电参 数在一定电压、电流、功耗值范围内变化 的一种电路。 模拟电路可以设计成由直流（DC）、 交流（AC）或者两者的混合以及脉冲电流 来作为工作电源。
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• 数字电路 数字电路在两种性质不同的电平信号－高电 平和低电平下工作。 数字电路与数字 ( 逻辑 ) 器件有关。数字器件 （电路）可用于测量并控制事件结果：要求既有 开 / 关型命令，又能受模拟线性电路分立增量变化 的控制。这也正是今天区别模拟器件和数字器件 如此困难的原因所在。高低电平准确数值取决于 特别的器件技术。下面是两个逻辑电平的例子： 逻辑类型 高电平＝1 低电平＝0 TTL 5 VDC 0.0 VDC CMOS 3.5VDC 0.0 VDC
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无源元件结构
在电路中电阻和电容都是无源元件。因为这些 元件无论怎样和电源连接，它们都能传输电流。例 如，一个电阻无论是与电源的正极还是负极连接， 它都能传输同样的电流。 • 集成电路电阻结构 集成电路中的电阻可以通过金属膜、掺杂的多 晶硅，或者通过杂质扩散到衬底的特定区域产生。 这些电阻是微结构，因此它们只占用衬底很小的区 域。电阻和芯片电路的连接是通过与导电金属（如 铝、钨等）形成接触实现的(见下图）。
2nd, n+ poly plate
Substrate
Substrate
Dielectric material (oxide)
Figure 3.3 集成电路中电容结构
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E
BCຫໍສະໝຸດ SG nD
doped poly
n p
n
n
oxide p- Substrate
n
p- Substrate
Bipolar junction transistor
Field effect transistor
Figure 3.4 晶体管中寄生电容器
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有源元件结构 • • • • • • pn 结二极管 双极晶体管 肖特基二极管 双极集成电路技术 CMOS 集成电路技术 增强型和耗尽型 MOSFET
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本章要点
1.区别模拟和数字、有源和无源器件的不同。说明在 无源器件中寄生结构的影响； 2.对PN结进行描述，讨论其重要性，并解释其反向偏 压和正向偏压的不同； 3.描述双极技术特征和双极晶体管的功能、偏压、结 构及应用； 4.描述 CMOS 技术的基本特征，包括场效应晶体管、 偏压现象以及CMOS反相器； 5.描述 MOSFET 增强型和耗尽型之间的区别； 6.描述寄生晶体管的影响和 CMOS 闩锁效应的本质； 7.列举一些集成电路产品，描述其各自的一些应用。
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Metal contacts 2nd doped poly layer
Metal contact to 1st poly
1st doped poly layer Substrate Substrate Dielectric material (oxide)
Doped poly layer Metal contact to diffused region 1st, n+ poly plate