晶体管基础知识共132页
晶体管基础知识
第1章 半导体器件
I / mA
UZ UZ A O IZmin U/V ＋ Ui B IZmax － R
(b)
＋ Uz －
(a)
(c)
图10 稳压管的伏安特性曲线、 （a）伏安特性曲线；（b）图形符号；（c）稳压管电路
稳压管工作在击穿区时的稳定电压
5、汽车用整流二极管：P82—图5-21
汽车交流发电机用硅整流二极管，具有 一个引出极，另一个是外壳，参见教材P82 图5-21
汽车用二极管分为正向二极管和反向二 极管两种。正向二极管的引出端为正极，外 壳为负极，通常在正向二极管上涂有红点； 反向二极管的引出端为负极，外壳为正极， 通常在反向二极管上涂有黑点。
路里的开关元件，以及作为小电流的整流管。
N型锗片 阳极 引线 阴极 引线
铝合金小球
阳极引线 PN结
N型硅
金锑合金 底座
金属触丝 (a)
外壳 (b) 阴极引线
a）点接触二极管PN结接触面积小，不能通过很大的正向电
流和承受较高的反向工作电压，工作效率高， 常用来作为检波器件。
图7 半导体二极管的结构及符号 （a）点接触型结构;（b）面接触型结构;
流很小，PN结截止，这就是PN结的单向导电性。
第1章 半导体器件
2. 半导体二极管
把PN结用管壳封装，然后在P区和N区分别向外引出一 个电极，即可构成一个二极管。二极管是电子技术中最基 本的半导体器件之一。根据其用途分有检波管、开关管、 稳压管和整流管等。
硅高频检波管
开关管
稳压管
整流管
发光二极管
电子工程实际中，二极管应用得非常广泛，上图所示即 为各类二极管的部分产品实物图。
图8 二极管的伏安
详细讲解元器件之晶体管基础知识
详细讲解元器件之晶体管基础知识何为晶体管？晶体管又称双极结型晶体管(BJT)，是由电流驱动的半导体器件，用于控制电流的流动，其中，基极引线中的较小电流控制集电极和发射极之间较大的电流。
它们能用于放大弱信号，用作振荡器或开关。
晶体管通常由硅晶体制成，采用N和P型半导体层相互夹合形式。
见下图 1。
图 1：图 1a 展示了 2N3904 TO-92 剖视图，展示了连接到硅基的 E - 发射极、B - 基极和 C –集电极引线。
图 1b 摘自 1958 年 5 月的 Radio-Electronics 杂志，图中显示了 N 和 P 型层片及其排列情况（当时使用的是锗材料）。
打开今日头条，查看更多图片晶体管密闭并封装在塑料或金属圆柱形外壳中，带有三根引线（图 2）。
图 2：各种流行封装类型及尺寸对比。
晶体管如何工作？我们将以 NPN 晶体管为例，来说明晶体管的工作原理。
要了解这类元件如何作为开关运作，方法很简单，即想像水流流经阀门控制的水管即可。
水压代表“电压”，流经水管的水流代表“电流”（图3）。
大水管代表集电/发射结，中间由阀门隔开，图中阀门以灰色椭圆形表示，像一块活动的挡板，由代表基极的小水管中的水流进行致动。
阀门保持从集电极到发射极的水压。
当水流流经较小的水管（基极）时，将打开集电/发射结之间的阀门，让水流经过发射极流向地面（地面表示所有水或电压/电流的回路）。
图3：该图以图形化的方式说明了晶体管的工作原理。
当水流流经小水管（基极）时，将打开集电/发射结之间为您的应用选择晶体管如果只是想要打开电路或是开启负载，您应当考虑以下几点。
确定您是想要通过正电流还是负电流（即分别为 NPN 或 PNP 类型）来偏置或激励晶体管开关。
NPN晶体管由在基极偏置的正电流驱动（或打开），以控制从集电极到发射极的电流。
PNP型晶体管由在基极偏置的负电流驱动，以控制从发射极到集电极的电流。
（注意，PNP 极性与 NPN 相反。
晶体管简介ppt课件
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由此可见,PN结的正向电阻很小,反向电 阻很大,这就是它的单向导电性.从这里可 以看出,PN结具有单向导电性的关键是它 的阻挡层的存在及其随外加电压而变化.
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
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2:外加反向电压
外加电压正端接N区,负端接P区.在这种外 电场作用下,P区的空穴和N区的电子都将 进一步离开PN结,使阻挡层厚度加宽.
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
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雪崩击穿和齐纳击穿（电击穿）过程是 可逆的，当加在稳压管两端的反向电压 降低后，管子仍可以恢复。但不能出现 热击穿。
热击穿：反向电流和反向电压的乘积不 超过PN结容许的耗散功率，超过了就会 因为热量散不出去而使PN结温度上升， 直到过热而烧毁。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
面接触型
面接触型二极管的 PN结用合金法或扩 散法做成的
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
电工基础-晶体管基础
P 型半导体
内电场 N 型半导体
－－－－－－ + + + + + + －－－－－－ + + + + + + －－－－－－ + + + + + + －－－－－－ + + + + + +
扩散和漂移这一
对相反的运动最终 达到动态平衡，空 间电荷区的厚度固 定不变。
浓度差
形成空间电荷区
若 V阳 >V阴或 UD为正( 正向偏置 )，二极管导通 若 V阳 <V阴或 UD为负( 反向偏置 )，二极管截止
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二极管整流电路
一. 单相整流电路
1.半波整流电路
Ta
D
+
u1
u2
io RL
– b
u2 >0 时:
二极管导通，忽略二极管 正向压降，
uo
uo=u2
u2<0时:
二极管截止, uo=0
二极管类似，正向电压较一般二极管高，电流为几 ~ 几十
mA。
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§7.4半导体三极管 半导体三极管又叫晶体三极管，通常简称为三极管
一.或三晶极体管管结。构它示是意放图大及符电号路最基本的元件之一。
1. NPN型
集电极
集电区
基极 发射极
结构示意图
集电结
基区
发射结 发射区
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4. 稳定电流 IZ 、最大稳定电流 IZM
5. 最大允许耗散功率 PZM = UZ IZM
电工基础5-晶体管基础
新型晶体管技术
垂直晶体管
通过改变传统平面晶体管的构 造，实现更高的电流控制和更
低的能耗。
碳纳米管晶体管
利用碳纳米管的优异电学性能 ，有望替代传统的硅晶体管。
高频晶体管
适用于高频信号处理的晶体管 ，广泛应用于无线通信等领域 。
柔性晶体管
可弯曲、可折叠的晶体管，为 可穿戴设备、柔性显示等领域
提供了新的可能性。
03
晶体管应用
放大器
信号放大
晶体管作为放大器，能够将微弱 的电信号放大，提高信号的输出 功率，用于驱动扬声器、仪表等
设备。
音频放大
在音频领域，晶体管放大器广泛应 用于音响设备中，将微弱的音频信 号放大，提供清晰、稳定的音质。
线性放大
晶体管放大器具有线性放大特性， 能够保持信号的原始波形，适用于 对信号质量要求较高的场合。
电工基础5-晶体管基 础
目录
• 晶体管简介 • 晶体管特性 • 晶体管应用 • 晶体管电路分析 • 晶体管发展与展望
01
晶体管简介
晶体管定义
晶体管
是一种半导体器件，利用电子在半导 体中的运动来实现信号放大和开关控 制。
晶体管由三个电极组成
基极（B）、集电极（C）和发射极 （E）。
晶体管类型
双极型晶体管（BJT）
开关控制
利用晶体管的开关特性， 可以实现对电路的通断控 制路中，晶体 管作为基本元件实现逻辑 门的功能，用于构建计算 机、数字控制系统等。
04
晶体管电路分析
基本放大电路分析
共射放大电路
利用晶体管的电流放大作用，将 微弱的输入信号放大，输出较大
的电流和电压。
场效应晶体管工作原理
晶体管在电路中的作用
晶体管基础知识
URM=√2 U2
7
电气安全培训
电工基础
第一章 电工基础知识
四、整流电路
2、单相桥式整流电路 （1）电路组成 单相桥式整流电路如图所示， 单相桥式整流电路如图所示， 由变压器T 四个二极管V 组成. 由变压器T、四个二极管V、以及负载电阻Rd组成. （2）负载上的直流电压和电流的计算
1
电气安全培训
电工基础
第一章 电工基础知识
使用中要注意以下几点： 使用中要注意以下几点：
第六节： 第六节：晶体管基础知识
晶体二极管的主要用途是用于整流，即将交流电转变为直流电， 晶体二极管的主要用途是用于整流，即将交流电转变为直流电，二极管在
（1）在使用中电流不能超过二极管最大正向电流，电压不能超过其最高反 在使用中电流不能超过二极管最大正向电流， 向工作电压。 向工作电压。 （2）二极管在电路中连接要可靠，焊接速度要快，不能使二极管过热而损 二极管在电路中连接要可靠，焊接速度要快， 坏。 （3）极性必须判别正确，可以用万用表初判别。 极性必须判别正确，可以用万用表初判别。
2
电气安全培训
电工基础
第一章 电工基础知识
第六节： 第六节：晶体管基础知识
二、晶体三极管 晶体三极管一般由两个PN结构成，它有三个区，发射区、基区、集电区， 晶体三极管一般由两个PN结构成，它有三个区，发射区、基区、集电区， PN结构成 两个PN PN结 发射结、集电结；三个极，发射极、基极、集电极。 两个PN结，发射结、集电结；三个极，发射极、基极、集电极。根据组合 方式可分为PNP NPN两种类型 如图： PNP和 两种类型， 方式可分为PNP和NPN两种类型，如图：
4
电气安全培训
晶体管基础知识
前言集成电路只有在高倍放大的情况下才能看到它的真面目。
它的表面到处是错综复杂的细微的连线，而在这下面则是同样错综复杂的掺杂硅的图形，所有这些都是按照一套称作layout的蓝图做出来的。
模拟和混合信号集成电路的layout很难做到自动化。
每个多边形的shape和placement都需要对器件物理，半导体制造和电路理论的深刻理解。
尽管已经有30年的研究了，但仍旧有许多不确定性。
这些知识分布在艰涩难懂的期刊文章和未出版的手稿里。
本书则把这些知识整体统一串连了起来。
原本这本书是打算写给LAYOUT设计师看的，同时它也适合那些希望更好的理解电路和LAYOUT之间关系的电路设计师。
由于本书拥有大量的读者，特别是那些对于高等数学和固体物理学不是很精通的人，所以本书尽量降低了数学运算，并使用了最普遍使用的变量和单位。
读者只要会基本代数和基本的电子学就可以。
书中的练习假定读者能使用LAYOUT编辑软件，不过即使没有，大部分习题还是能用笔和纸完成的。
本书有14章和5篇附录。
前2章是对器件物理学和半导体工艺的一个整体概括。
在这2章里，简单的文字解释和图形模型代替了数学推导。
第3章是关于3种原型工艺：标准BIPOLAR, SILICON-GATE CMOS 和ANALOG BICOMS。
重点将放在截面图和这些截面图与样品器件的传统layout之间的相互关系。
第4章着重讨论了LAYOUT在决定可靠性方面的作用和通常的失效机制。
第5和6章则是电阻和电容的LAY OUT。
第7章以电阻和电容为例讨论了匹配的原理。
第8章到第10章是BIPOLAR器件的LAYOUT，而第11，12章有关场效应管的LAYOUT和匹配。
第13，14章讨论了一些更深入的话题，包括器件合并，G UARD RINGS，ESD保护结构和FLOORPLANNING。
附录则包含缩写表，MILLER指数的讨论，习题中需要的样例LAYOUT规则和书中使用的公式的推导。
晶体管知识介绍
N沟道：VDS > 0
P沟道：VDS < 0
MOS管的举例
PULS产品常用的三极管举例 型号 参数 外形图片
20N60C3系列
VGS(th)：2.1-3.9V、V(BR)GS：±20V、RDS(on)：0.16-0.19Ω V(BR)DS：700V、IDM：20.7A、PDM：34.5-208W、gm：6.8S
直流输入电阻 RGS，是指在漏源极间短路的条件下，栅源极之间所加直流电压与栅极 直流电流的比值。
导通电阻RDS(on)，是指管子在导通时漏源极之间的阻值. 反应了VDS对ID的影响。 低频跨导 gm，是指在VDS为某一定值时，漏极电流iD的微变量和引起它变化的VGS微变量 的比值,反映了栅源电压VGS对漏极电流iD的控制能力。 计算公式：
Icm，是指集电极允许通过的最大电流，当集电极电流Ic增加到某一数值，导致β值下 降到额定值的2/3或1/2时的Ic值。当三极管的集电极电流Ic超过Icm时，其β值 等参数将明显变化，虽然三极管不致损坏，但性能会受到显著影响。
Pcm，是指保证三极管正常工作情况下集电极所允许消耗的最大功率，三极管在使用时 ，如果实际功耗超过Pcm值，三极管就会因过载而损坏。
பைடு நூலகம்
3.反向基穿电压（BUceo和BUcbo)
BUceo，是指基极开路时，集电极与发射极间的反向击穿电压。 BUcbo，是指发射极开路时，集电极与基极间的反向击穿电压。
三极管的特性参数
三极管的主要特性参数 4.特征频率（ƒT)，三极管的工作频率高到一定程度时，电流放大倍数β就会下降， 当β=1时的频率就是特征频率，当三极管的工作频率超过特征频 率后，将会失去放大能力。 5.极限参数，包括集电极最大允许电流（Icm)和集电极最大允许耗散功率（Pcm).
晶体管基础知识
晶体管基础知识嘿，朋友们！今天咱来聊聊晶体管这玩意儿。
晶体管啊，就好比是电子世界里的小精灵，虽小却有着大能量！你想想看，咱生活里的各种电子设备，哪一个能离得开这些小家伙呢。
就说咱每天不离手的手机吧，那里面可有成千上万的晶体管在默默工作呢。
它们就像是一群勤劳的小蜜蜂，嗡嗡地忙碌着，让手机能正常运行，让我们能愉快地刷视频、聊天、玩游戏。
晶体管的作用那可太大啦！它可以放大信号，就像给声音或者图像加了一把劲，让它们更响亮、更清晰。
它还能当作开关，快速地打开或者关闭电路，控制着电流的流动。
这不就跟咱家里的电灯开关似的嘛，啪嗒一下，亮了或者暗了。
你说这晶体管咋就这么厉害呢？其实啊，这都是科学家们智慧的结晶呀！经过了无数次的研究和实验，才让这些小家伙变得这么厉害。
而且，随着技术的不断进步，晶体管也变得越来越小，越来越强大。
这不就是科技的魅力嘛！咱再说说电脑。
电脑里的晶体管那可真是多得数都数不过来。
它们齐心协力地工作，才能让我们在电脑上飞快地打字、看电影、办公。
要是没有这些晶体管，那电脑不就成了一个大铁疙瘩，啥也干不了啦。
你看那些高级的电子产品，什么智能手表啦、平板电脑啦，哪一个不是靠晶体管撑起来的。
它们就像是电子世界的基石，没有它们，整个电子大厦可就要倒塌咯！晶体管的发展也是一路坎坷呢。
从最开始的又大又笨，到现在的小巧玲珑，这中间经历了多少代人的努力呀。
这就好比是一个小孩子慢慢长大，变得越来越优秀。
咱可得好好珍惜这些小小的晶体管给我们带来的便利呀。
想想看，如果没有它们，我们的生活得变成啥样啊。
没有手机，没有电脑，没有电视，那得多无聊啊！所以说啊，晶体管可真是个了不起的东西。
它们虽然小小的，却有着大大的能量。
它们让我们的生活变得丰富多彩，让我们能享受到科技带来的便利和乐趣。
咱可得好好感谢那些发明和改进晶体管的科学家们，是他们让我们的生活变得如此美好！怎么样，现在你是不是对晶体管有了更深的了解呢？是不是也对这些小家伙充满了敬意呢？。
MOS晶体管基础PPT课件
微小MOS晶体管
载流子的饱和速度引起的 Early Satutation
◙ 散乱引起速度饱和 ◙ 沟道长小于1微米时，NMOS饱和 ◙ NMOS和PMOS的饱和速度基本相同 ◙ PMOS不显著
2021/6/7
饱和早期开始
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微小MOS晶体管
短沟道MOS晶体管电流解析式
2021/6/7
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微小MOS晶体管
B CDB
➢寄生电容不可忽视 ➢寄生电阻与管子的导通电阻 （数十KW）相比，通常可 以忽略不计 例如：
栅极电容 CGS, CGD, CGB (各为1.0fF) 漏源电容 CDB, CSB (各为0.5fF) 栅极电阻
RG (40W) 源漏电阻 RD, RS (各1W)
MOS寄生元21 素
2021/6/7
栅极(G)
ID
漏极(D)
VD
ID
增强型（E)
ID
耗尽型(D)
VTH
VTH
2021/6/7
VG
VG
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阈值电压的定义
饱和区外插VTH
在晶体管的漏源极加上接近电源 VDD的电压，画出VGS-IDS的关 系曲线，找出该曲线的最大斜率， 此斜率与X轴的交点定义为阈值 电压。
以漏电流为依据 定义VTH
在晶体管的漏源极加上接近电源 VDD的电压，画出VGS-Log(IDS) 的关系曲线，从该曲线中找出电 流为1微安时所对应的VGS定义为 阈值电压。
➢晶体管饱和时
栅极电容的对象主要为源极 电容值减小到2/3程度
由上可知，在饱和区，栅漏电容主要由CGDO决定， 其值大约为栅极电容的20%左右。
2021/6/7
MOS寄生元24 素
晶体管基础知识
晶体管基础知识目录1. 晶体管概述 (2)1.1 晶体管的概念与分类 (3)1.1.1 pn结的工作原理 (3)1.1.2 双极型晶体管 (5)1.1.3 场效应型晶体管 (6)1.1.4 其他晶体管类型 (6)1.2 晶体管的重要特性 (8)1.2.1 集电极电流、基极电流、发射极电流 (9)1.2.2 放大倍数 (10)1.2.3 阈值电压 (11)1.2.4 饱和电压 (11)1.3 晶体管的应用 (12)1.3.1 数码电路 (14)1.3.3 其他应用领域 (16)2. PNP和NPN晶体管 (17)2.1 PNP晶体管的工作原理 (18)2.2 NPN晶体管的工作原理 (19)2.3 PNP和NPN晶体管的区别 (21)3. 双极型晶体管电路 (22)3.1 あげ列连接电路 (22)3.2 发射极跟随电路 (24)3.3 共基路放大电路 (25)3.4 共集路放大电路 (26)4. 场效应型晶体管电路 (27)4.1 简述MOSFET的工作原理 (29)4.2 n沟道和p沟道 (30)4.3 源极跟随电路 (31)4.5 共源放大电路 (34)5. 晶体管的模型和参数 (34)5.1 直流特性模型 (35)5.2 典型晶体管参数 (36)5.3 频率特性 (37)6. 晶体管的损坏原因及避免措施 (38)6.1 过大电流过电压 (40)6.2 静电放电 (41)1. 晶体管概述晶体管是一种以半导体为基本材料的电子元件，于1947年由贝尔实验室的约翰巴丁、沃尔特布拉顿和威廉肖克利首次发明并演示。
晶体管的出现标志着电子技术的一次革命，极大地推动了信息技术领域的发展。
晶体管的核心作用在于它能够控制电流的流动，这使它在许多电子设备中担当关键的开关和放大角色。
晶体管主要有三种类型：双极型晶体管以及隧道型晶体管。
每种晶体管都有其独特的特性和应用领域。
当施加到晶体管栅极的电压变化时，可以显著改变其电流特性。
晶体管基础知识
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二、 晶体二极管
1 . 晶体二极管的结构和分类
（1）结构
半导体二极管又称晶体二极管，简称二极管。它是由一个PN结加 ＋
上相应的电极引线和管壳做成。箭头所指方向即电流方 －
向，也就是正向导通方向。
a+
正极
负极
（2）（分类）
1）二极管按结构的不同分为点接触型和面接触型
正向特性曲线与普通二极管相似，而反向击穿特性曲线很陡。在正常情况
下稳压管工作在反向击穿区，在电路中稳压二极管的两端加反向电压。
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ＤＥ段：称为反向击穿区。
当反向电压增加到一定值时，反向电流 急 剧加大，这种现象称为反向击穿。发生击穿
时所加的电压称为反向击穿电压，记做ＵB。这
时电压的微小变化会引起电流很大的变化，表 现出很好的恒压特性。同样，若对反向击穿后 的电流不加以限制，PN结也会因过热而烧坏， 这种情况称为热击穿。
第1章 半导体器件
晶体管基础知识
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一、 半导体的基础知识 P69_倒四行
物体根据导电能力的强弱可分为导体、半导体和绝缘 体三大类。
凡容易导电的物质（如金、银、铜、铝、铁等金属物质）
称为导体；不容易导电的物质（如玻璃、橡胶、塑料、陶瓷 等）称为绝缘体；导电能力介于导体和绝缘体之间的物质 （如硅、锗、硒等）称为半导体。半导体之所以得到广泛 的应用，是因为它具有热敏性、光敏性、掺杂性等特殊性 能。
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一、PN结 1、P型、N型半导体
第1章 半导体器件
本征半导体是一种纯净的半导体晶体。
常用的半导体材料是单晶硅（Si）和单 晶锗（Ge）。