PN结 二极管 三极管 场效应管小结

常用半导体器件

1. PN 结

N 型半导体：在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，砷等，称为N 型半导体 P 型半导体：在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。

PN 结的形成

根据扩散原理，空穴要从浓度高的P 区向N 区扩散，自由电子要从浓度高的N 区向P 区扩散，并在交界面发生复合，形成载流子极少的正负空间电荷区，也就是PN 结，又叫耗尽层。

少数载流子在内电场作用下有规则的运动称为漂移运动。在一定条件下，多数载流子的扩散运动逐渐减弱，而少数载流子的漂移运动则逐渐增强，最后两者达到动态平衡， PN 结就处于相对稳定的状态。

PN 结具有单向导电的特性：

（1）加正向电压——电源正极接P 区，负极接N 区 外电场的方向与内电场方向相反。 外电场削弱内电场→耗尽层变窄→扩散运动＞漂移运动→多子扩散形成正向电流I F

（2）加反向电压——电源正极接N 区，负极接P 区 外电场的方向与内电场方向相同。 外电场加强内电场→耗尽层变宽→漂移运动＞扩散运动→少子漂移形成反向电流I R

W

E 空间电荷区

E W

空 间 电 荷 区

2．半导体二极管

二极管的主要参数

最大整流电流I F 二极管工作时允许通过的最大正向平均电流

最高反向工作电压U R 二极管工作时允许加的最高反向电压

反向饱和电流I S 二极管未击穿时的反向电流

最高工作频率由结电容决定，信号频率超过此值时，单向导电性将变坏。二极管的等效电路

理想模型恒压降模型折线模型

二极管电路分析：

定性分析：判断二极管的工作状态：导通或截止

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，正向管压降硅0.6~0.7V、锗0.2~0.3V

分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压UD的正负。若 UD为正，二极管导通

若 UD为负，二极管截止

稳压二极管

稳压管的工作原理：当二极管反向击穿时，流过二极管的电流可以在很大范围内变化，但电压几乎不变，利用这一性质可以达到稳压的目的。

3．半导体三极管

发射区--高掺杂，多子浓度高

基区---低掺杂，多子浓度很低，且很薄

集电区--结区面积大

三极管的电流分配关系及放大原理

放大的条件：发射结正偏，集电结反偏压

（1）因为发射结正偏，所以发射区向基区注入电子，形成了扩散电流I EN 。同时从基区向发射区也有空穴的扩散运动，形成的电流为I EP。所以发射极电流

I E =I EN + I EP

（2）发射区的电子注入基区后，变成了少数载流子。少部分遇到的空穴复合掉，形成I BN。大部分到达了集电区的边缘。

（3）因为集电结反偏，收集扩散到集电区边缘的电子，形成电流I CN 。

同时集电结区的少子形成漂移电流I CBO。

I C = I CN+ I CBO

三极管的共射特性曲线

输入特性曲线：输出特性曲线

三极管的主要参数：

1． 电流放大系数：

①．直流放大系数β：b

c I I =β ②．交流放大系数β：b

c I I ∆∆=β

2． 极间反向饱和电流：

①．集电极-基极反向饱和电流0cb I ； ②．集电极-发射极反向饱和电流0ce I 。

3．极限参数：

①．集电极最大允许电流I CM 。

②．集电极——发射极击穿电压BU CEO 。 集电极最大允许功率损耗P CM 。C CE CM I U P =

场效应管

场效应管是一种电压控制器件，工作时，只有一种载流子参与导电，因此它是单极型器件。

结型场效应管

结型场效应管工作原理

以N 沟道为例，工作时栅源间要加反偏压，漏源间要加正偏压（ UGS <0 ，

UDS >0） （1） 当

UDS =0时

随着UGS 逐渐增加，沟道逐渐变窄，当UGS = UP 时，沟道全夹断

（2）当UDS >0时

图一：| UGD | < | UP |

导电沟道较宽，随着UDS 的增加iD 线性增大。 图二：| UGD | = | UP |

在漏极出现预夹断，iD 不随着UDS 的增加而增加，趋于饱和。 图三：| UGD | > | UP |

随着UDS 的增加，夹断区向源极延伸， iD 达到饱和。

S D

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