第7章 半导体器件
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（2）集电极和发射极之间的穿透电流ICEO
3. 极限参数
（1）集电极最大允许电流ICM
（2）集电极最大允许耗散功率PCM
IC ICM
（3）极间反向击穿电压
安 全 工 作 区 O
PCM
极限参数可确定 三极管的安全工 作区
U（BR）CEO
UCE
返回
7.3 场效应晶体管
7.3.1N沟道绝缘栅型场效应管的结构
的变化关系。
7.3.4N沟道耗尽型场效应管
ID/mA
12 10 8 6 4 1 3 2
漏极特性
饱和漏极电流
UGS=0
－1 －2 10 12 14
2
O
2
4
6
8
UDS/V
转移特性
ID/mA 10 UDS=10V
8
6 UP 4 2 －2 －1 O 1 2 3 4 UGS/V IDSS
ID随UGS的增 大而增大
第7章 半导体器件
7.1 7.2 7.3 半导体二极管 半导体三极管 场效应晶体管
主页面
！
重点：
二极管的单向导电性 三极管的电流放大作用及三极管的 特性曲线
7.1 半导体二极管
7.1.1本征半导体
导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。 导电能力
对温度的反应 非常灵敏
受光照非 常敏感
在纯净的半导体中掺 入微量的杂质（指其 他元素），它的导电 能力会大大增强
要有良好接地。场效应管通常
漏极与源极互换使用，但有些
产品源极与衬底已连在一起，
这时漏极与源极不能互换。
画出图示电路输出电压波形。
VD + R ui － US + uo －
返回
＋4
＋3 4
＋4
其中空穴是多数 空穴
载流子，电子是
＋4 ＋4 ＋4
少数载流子。 硼原子
7.1.3PN结及其单向导电性
1.PN结的形成 通过一定的工艺，使一块P型半导体和一块N型
半导体结合在一起时，在他们的交界处会形成一个
特殊区域，称为PN结。
漂移运动
漂移使空间 电荷区变薄
P型半导体
内电场E N型半导体
7.2.1三极管的基本结构、符号
PNP
集电极 C 集电极 C
NPN
C
C
集电区P 集电结 B 基极 基区N 发射结 发射区P E 发射极
B
B 基极
集电区N 集电结 基区P 发射结 发射区N E 发射极
B
E
E
集电区尺寸 比发射区大
C
集电极 N
基区很薄，杂 质浓度最低
B
基极 E
P
N
发射极
发射区杂质 浓度高
内电场 反向电流
PN 结单向导电性
PN 结具有单向导电性 。 PN 结加正向电压时，电路中有较大电流流过， PN 结导通； PN 结加反向电压时，电路中电流很小， PN 结截 止。
7.1.4半导体二极管
1.结构
硅二极管
按材料不同分 锗二极管 分类 点接触型
阳极 VD
阴极
按结构不同分
面接触型
2.二极管的伏安特性
I/mA 锗管 硅管 30
正向特性
20
反向击穿电 压U(BR)
10 死区电压 20 10 O 反向特性 20 40
0.5
1.0
导通压降: 硅 管0.6-0.7V,锗 管0.2-0.3V。 U/V 1.5
死区电压:硅管 0.5V,锗管0.2V。
反向饱和电流
μA
3.二极管的主要参数
（1）最大整流电流IFM
7.2.2三极管的放大原理
以NPN型三极管为例，要使三极管具有电流放大 作用，发射结要正向偏置，集电结要反向偏置 。
三极管内部载流子运动的过程
（1）发射区向基区发射电子 （2）电子在基区扩散与复合 （3）电子被集电极收集
扩散到基区的电子只 有少部分与基区的空 穴复合，形成电流IB， 其余扩散到集电结边 缘。
纯净的半导体称为本征半导体，常用的本征半
导体是硅和锗二晶体。
共价健
＋4 ＋4 ＋4
每相邻两个原子都
＋4 ＋4
＋4
共有一对电子，形
成电子对。
＋4
＋4
＋4
共用 电子对
自由电子
＋4
＋4
＋4
载流子
＋4
＋4
＋4
复合
空穴
＋4
＋4
＋4
电子电流及空穴电流
7.1.2杂质半导体
1.N型半导体
硅原子
半导体中电子的 数目增加，这种
RB
＋
EE
UBE
IB/mA
0.10 0.08 0.06 0.04 0.02
20℃ UCE=0V UCE≥1V
ຫໍສະໝຸດ Baidu
UBE/V O
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
2.输出特性
I C f (UCE )
120 100 放 大 区
I B常数
放大区：发射 结正向偏置， 集电结反向偏 置，IC=IB。
饱和区：集电结、 IC/mA 发射结正偏，饱 和压降硅管 UCES0.3V。 10 饱和区
半导体导电主要
＋4 ＋4 ＋4
靠电子，所以称 为电子型半导体， 又称 N 型半导 体。其中自由电 自由电子
＋4
＋5 4
＋4
子是多数载流子，
＋4 ＋4 ＋4
磷原子
空穴为少数载流
子。
2.P型半导体
硅原子
半导体中空穴的
数目增加，这种
半导体导电主要
＋4 ＋4 ＋4
靠空穴，因此称 为空穴型半导体 ， 又称P型半导体。
80 60
40 20（μA）
5
截止区：发射结 和集电结均反偏， O IB=0 。
IB=0
5 10
UCE/V
截止区
7.2.4三极管的主要参数
1.共发射极电路的电流放大系数 （1）直流电流放大系数 （2）交流电流放大系数 2.极间反向电流
IC I
I C I
（1）集电极和基极之间的反向饱和电流ICBO
IC
从基区扩散来 的电子漂移过 集电结被集电 结收集，形成 IC 。
RC
IB
RB EB IE EC
发射结正偏， 发射区电子 不断向基区 扩散，形成 发射极电流 IE 。
7.2.3三极管的特性曲线
1.输入特性
I B f (U BE )
IC IB ＋ mA
U CE常数
RC
－
μA ＋ V － V － UCE EC
增强型
源极S S 栅极G G 漏极D D D N＋ P型硅衬底 N＋ G S
耗尽型
源极S S
栅极G G
漏极D D D
N＋
N＋ G P型硅衬底
S
增强型和耗尽型的区别在于是否有原始导电沟道。
7.3.2N沟道增强型绝缘栅场效应管的工作原理
UDS S UGS ID G D
N＋
N＋ N沟道 P型硅衬底
7.3.3N沟道增强型绝缘栅场效应管的特性曲线
1.漏极特性
ID/mA
增强型场效应
管的漏极特性
4V 3V 2V UGS=1V
可 变 电 阻 区
O
是指UGS为常数 时，ID随UDS的 变化关系。
放大区
截止区
UDS/V
2.转移特性
ID/mA UDS=常数
增强型场效应
管的转移特性 是指UDS 为常 数时，ID随UGS
UT
O 无沟道 有沟道 UGS/V
20
阴极
10 －8 －10 －4 －2 －12 －6 A
O 5
0.4
0.8
U/V
VDZ
△ IZ
IZ
10 15 阳极 20
B
IZm
硅稳压二极管是半导体二极管的一种，其正常 工作在反向击穿区在电路中它与适当的电阻配合， 具有稳定电压的作用，故称稳压管。 2.发光二极管 3.光电二极管
返回
7.2 半导体三极管
－3
夹段电压
ID随UGS的减
小而减小
7.3.5主要参数
（1）开启电压
使用时除了不能超过极限参数 处，还要特别注意管子栅极开
路时可能出现栅极感应电压过
高而造成绝缘层击穿问题，为 避免这种情况，保存时必须将 三个电极短接；使用时需在栅 极加保护电路；焊接时，烙铁
（2）夹断电压
（3）跨导 （4）极限参数
二极管长时间使用时，所允许通过的最大正向平均电流。
（2）最大反向工作电压URM 二极管使用时允许承受的最大反向电压。 （3）最大反向电流IRM 二极管加反向工作峰值电压时的反向电流值。
（4）最高工作频率fM
若频率超过了二极管最高工作频率，单向导电性能变差。
7.1.5特殊二极管
1.硅稳压二极管
I/mA 30 △ UZ UZ
空穴
自由 电子
扩散使空间电 荷区逐渐加宽
扩散运动
扩散运动与漂移运动 达到动态平衡
2.PN结单向导电性
PN结加上正向电压，既P区接正、N区接负电压。
空间电荷区变窄
P
- + - + - +
N
外电场
内电场 正向电流
PN结加上反向电压，既P区接负、N区接正电压。
空间电荷区变厚
P
- + - + - +
N
外电场
3. 极限参数
（1）集电极最大允许电流ICM
（2）集电极最大允许耗散功率PCM
IC ICM
（3）极间反向击穿电压
安 全 工 作 区 O
PCM
极限参数可确定 三极管的安全工 作区
U（BR）CEO
UCE
返回
7.3 场效应晶体管
7.3.1N沟道绝缘栅型场效应管的结构
的变化关系。
7.3.4N沟道耗尽型场效应管
ID/mA
12 10 8 6 4 1 3 2
漏极特性
饱和漏极电流
UGS=0
－1 －2 10 12 14
2
O
2
4
6
8
UDS/V
转移特性
ID/mA 10 UDS=10V
8
6 UP 4 2 －2 －1 O 1 2 3 4 UGS/V IDSS
ID随UGS的增 大而增大
第7章 半导体器件
7.1 7.2 7.3 半导体二极管 半导体三极管 场效应晶体管
主页面
！
重点：
二极管的单向导电性 三极管的电流放大作用及三极管的 特性曲线
7.1 半导体二极管
7.1.1本征半导体
导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。 导电能力
对温度的反应 非常灵敏
受光照非 常敏感
在纯净的半导体中掺 入微量的杂质（指其 他元素），它的导电 能力会大大增强
要有良好接地。场效应管通常
漏极与源极互换使用，但有些
产品源极与衬底已连在一起，
这时漏极与源极不能互换。
画出图示电路输出电压波形。
VD + R ui － US + uo －
返回
＋4
＋3 4
＋4
其中空穴是多数 空穴
载流子，电子是
＋4 ＋4 ＋4
少数载流子。 硼原子
7.1.3PN结及其单向导电性
1.PN结的形成 通过一定的工艺，使一块P型半导体和一块N型
半导体结合在一起时，在他们的交界处会形成一个
特殊区域，称为PN结。
漂移运动
漂移使空间 电荷区变薄
P型半导体
内电场E N型半导体
7.2.1三极管的基本结构、符号
PNP
集电极 C 集电极 C
NPN
C
C
集电区P 集电结 B 基极 基区N 发射结 发射区P E 发射极
B
B 基极
集电区N 集电结 基区P 发射结 发射区N E 发射极
B
E
E
集电区尺寸 比发射区大
C
集电极 N
基区很薄，杂 质浓度最低
B
基极 E
P
N
发射极
发射区杂质 浓度高
内电场 反向电流
PN 结单向导电性
PN 结具有单向导电性 。 PN 结加正向电压时，电路中有较大电流流过， PN 结导通； PN 结加反向电压时，电路中电流很小， PN 结截 止。
7.1.4半导体二极管
1.结构
硅二极管
按材料不同分 锗二极管 分类 点接触型
阳极 VD
阴极
按结构不同分
面接触型
2.二极管的伏安特性
I/mA 锗管 硅管 30
正向特性
20
反向击穿电 压U(BR)
10 死区电压 20 10 O 反向特性 20 40
0.5
1.0
导通压降: 硅 管0.6-0.7V,锗 管0.2-0.3V。 U/V 1.5
死区电压:硅管 0.5V,锗管0.2V。
反向饱和电流
μA
3.二极管的主要参数
（1）最大整流电流IFM
7.2.2三极管的放大原理
以NPN型三极管为例，要使三极管具有电流放大 作用，发射结要正向偏置，集电结要反向偏置 。
三极管内部载流子运动的过程
（1）发射区向基区发射电子 （2）电子在基区扩散与复合 （3）电子被集电极收集
扩散到基区的电子只 有少部分与基区的空 穴复合，形成电流IB， 其余扩散到集电结边 缘。
纯净的半导体称为本征半导体，常用的本征半
导体是硅和锗二晶体。
共价健
＋4 ＋4 ＋4
每相邻两个原子都
＋4 ＋4
＋4
共有一对电子，形
成电子对。
＋4
＋4
＋4
共用 电子对
自由电子
＋4
＋4
＋4
载流子
＋4
＋4
＋4
复合
空穴
＋4
＋4
＋4
电子电流及空穴电流
7.1.2杂质半导体
1.N型半导体
硅原子
半导体中电子的 数目增加，这种
RB
＋
EE
UBE
IB/mA
0.10 0.08 0.06 0.04 0.02
20℃ UCE=0V UCE≥1V
ຫໍສະໝຸດ Baidu
UBE/V O
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
2.输出特性
I C f (UCE )
120 100 放 大 区
I B常数
放大区：发射 结正向偏置， 集电结反向偏 置，IC=IB。
饱和区：集电结、 IC/mA 发射结正偏，饱 和压降硅管 UCES0.3V。 10 饱和区
半导体导电主要
＋4 ＋4 ＋4
靠电子，所以称 为电子型半导体， 又称 N 型半导 体。其中自由电 自由电子
＋4
＋5 4
＋4
子是多数载流子，
＋4 ＋4 ＋4
磷原子
空穴为少数载流
子。
2.P型半导体
硅原子
半导体中空穴的
数目增加，这种
半导体导电主要
＋4 ＋4 ＋4
靠空穴，因此称 为空穴型半导体 ， 又称P型半导体。
80 60
40 20（μA）
5
截止区：发射结 和集电结均反偏， O IB=0 。
IB=0
5 10
UCE/V
截止区
7.2.4三极管的主要参数
1.共发射极电路的电流放大系数 （1）直流电流放大系数 （2）交流电流放大系数 2.极间反向电流
IC I
I C I
（1）集电极和基极之间的反向饱和电流ICBO
IC
从基区扩散来 的电子漂移过 集电结被集电 结收集，形成 IC 。
RC
IB
RB EB IE EC
发射结正偏， 发射区电子 不断向基区 扩散，形成 发射极电流 IE 。
7.2.3三极管的特性曲线
1.输入特性
I B f (U BE )
IC IB ＋ mA
U CE常数
RC
－
μA ＋ V － V － UCE EC
增强型
源极S S 栅极G G 漏极D D D N＋ P型硅衬底 N＋ G S
耗尽型
源极S S
栅极G G
漏极D D D
N＋
N＋ G P型硅衬底
S
增强型和耗尽型的区别在于是否有原始导电沟道。
7.3.2N沟道增强型绝缘栅场效应管的工作原理
UDS S UGS ID G D
N＋
N＋ N沟道 P型硅衬底
7.3.3N沟道增强型绝缘栅场效应管的特性曲线
1.漏极特性
ID/mA
增强型场效应
管的漏极特性
4V 3V 2V UGS=1V
可 变 电 阻 区
O
是指UGS为常数 时，ID随UDS的 变化关系。
放大区
截止区
UDS/V
2.转移特性
ID/mA UDS=常数
增强型场效应
管的转移特性 是指UDS 为常 数时，ID随UGS
UT
O 无沟道 有沟道 UGS/V
20
阴极
10 －8 －10 －4 －2 －12 －6 A
O 5
0.4
0.8
U/V
VDZ
△ IZ
IZ
10 15 阳极 20
B
IZm
硅稳压二极管是半导体二极管的一种，其正常 工作在反向击穿区在电路中它与适当的电阻配合， 具有稳定电压的作用，故称稳压管。 2.发光二极管 3.光电二极管
返回
7.2 半导体三极管
－3
夹段电压
ID随UGS的减
小而减小
7.3.5主要参数
（1）开启电压
使用时除了不能超过极限参数 处，还要特别注意管子栅极开
路时可能出现栅极感应电压过
高而造成绝缘层击穿问题，为 避免这种情况，保存时必须将 三个电极短接；使用时需在栅 极加保护电路；焊接时，烙铁
（2）夹断电压
（3）跨导 （4）极限参数
二极管长时间使用时，所允许通过的最大正向平均电流。
（2）最大反向工作电压URM 二极管使用时允许承受的最大反向电压。 （3）最大反向电流IRM 二极管加反向工作峰值电压时的反向电流值。
（4）最高工作频率fM
若频率超过了二极管最高工作频率，单向导电性能变差。
7.1.5特殊二极管
1.硅稳压二极管
I/mA 30 △ UZ UZ
空穴
自由 电子
扩散使空间电 荷区逐渐加宽
扩散运动
扩散运动与漂移运动 达到动态平衡
2.PN结单向导电性
PN结加上正向电压，既P区接正、N区接负电压。
空间电荷区变窄
P
- + - + - +
N
外电场
内电场 正向电流
PN结加上反向电压，既P区接负、N区接正电压。
空间电荷区变厚
P
- + - + - +
N
外电场