《半导体存器》word版

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1、19第1章半导体器件第1章半导体存器件1.1学习要求（1）了解半导体的特性和导电方式，理解PN结的单向导电特性。（2）了解半导体二极管、三极管的结构。（3）理解二极管的工作原理、伏安特性和主要参数。（4）理解双极型三极管的放大作用、输入和输出特性及其主要参数。（5）了解MOS场效应管的伏安特性、主要参数及其与双极型三极管的性能比较。1.2学习指导本章重点：（1）PN结的工作原理。（2）二极管的工作原理、伏安特性和主要参数。（3）双极型三极管的放大作用、输入和输出特性及其主要参数。本章难点：（1）半导体二极管的限幅、

2、钳位等作用。（2）双极型三极管的电流分配与电流放大作用。本章考点：（1）本征半导体、杂质半导体的相关概念。（2）PN结的单向导电特性。（3）半导体二极管、稳压管的限幅、钳位等电路分析。（4）双极型三极管的管脚、工作状态及放大条件的判别。1.2.1PN结1．半导体的导电特征半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。纯净的半导体称为本征半导体，其导电能力在不同的条件下有着显著的差异。本征半导体在温度升高或受光照射时产生激发，形成自由电子和空穴，使载流子数目增多，导电能力增强。19第1章半导体器件杂质半导体是在本征半导体中掺

3、入杂质元素形成的，有N型半导体和P型半导体两种类型。N型半导体是在本征半导体中掺入五价元素形成的，自由电子为多数载流子，空穴为少数载流子。P型半导体是在本征半导体中掺入三价元素形成的，空穴为多数载流子，自由电子为少数载流子。杂质半导体的导电能力比本征半导体强得多。2．PN结及其单向导电性在同一硅片两边分别形成N型半导体和P型半导体，交界面处就形成了PN结。PN的形成是多数载流子扩散和少数载流子漂移的结果。PN结具有单向导电性：PN结加正向电压（P区接电源正极，N区接电源负极）时，正向电阻很小，PN结导通，可以形成较

4、大的正向电流。PN结加反向电压（P区接电源负极，N区接电源正极）时，反向电阻很大，PN结截止，反向电流基本为零。1.2.2半导体二极管在PN结的两端各引出一个电极便构成了半导体二极管。由P区引出的电极称为阳极或正极，由N区引出的电极称为阴极或负极。二极管的核心实质是一个PN结。1．二极管的伏安特性（1）正向特性。正向电压小于死区电压（硅管约为0.5Ｖ，锗管约为0.2Ｖ）时二极管截止，电流几乎为零。正向电压大于死区电压后二极管导通，电流较大。导通后的二极管端电压变化很小，基本上是一个常量，硅管约为0.7Ｖ，锗管约为0

5、.3Ｖ。（2）反向特性。反向电压在一定范围内时二极管截止，电流几乎为零。反向电压增大到反向击穿电压UBR时，反向电流突然增大，二极管击穿，失去单向导电性。2．二极管的主要参数（1）最大整流电流IOM。指二极管长期使用时允许通过的最大正向平均电流。（2）反向工作峰值电压UDRM。指二极管使用时允许加的最大反向电压。（3）反向峰值电流IRM。指二极管加上反向峰值电压时的反向电流值。（4）最高工作频率fM。指二极管所能承受的外施电压的最高频率。二极管在电路中主要用于整流、限幅、钳位等。整流是将输入的交流电压变换为单方向脉

6、动的直流电压，限幅是将输出电压限制在某一数值以内，钳位是将输出电压限制在某一特定的数值上。3．特殊二极管19第1章半导体器件（1）稳压管。稳压管的反向击穿特性曲线比普通二极管陡，正常工作时处于反向击穿区，且在外加反向电压撤除后又能恢复正常。稳压管工作在反向击穿区时，电流虽然在很大范围内变化，但稳压管两端的电压变化很小，所以能起稳定电压的作用。如果稳压管的反向电流超过允许值，将会因过热而损坏，所以与稳压管配合的电阻要适当，才能起稳压作用。稳压管除用于稳压外，还可用于限幅、欠压或过压保护、报警等。（2）光电二极管。光电

7、二极管用于将光信号转变为电信号输出，正常工作时处于反向工作状态，没有光照射时反向电流很小，有光照射时就形成较大的光电流。（3）发光二极管。发光二极管用于将电信号转变为光信号输出，正常工作时处于正向导通状态，当有正向电流通过时，电子就与空穴直接复合而发出光来。4．二极管应用电路的分析方法（1）判断二极管是导通还是截止。判断方法是：假设将二极管开路，计算接二极管阳极处的电位UA和接二极管阴极处的电位UK。当将二极管视为理想元件（即忽略二极管正向压降和反向漏电流）时，若UA≥UK，则接上二极管必然导通，其两端电压为零。否

8、则接上二极管必然截止，其反向电流为零。当计及二极管的正向压降UD时，若UA-UK≥UD，则接上二极管必然导通，其两端电压通常硅管取0.7Ｖ，锗管取0.2Ｖ。否则接上二极管必然截止，其反向电流为零。（2）由二极管的工作状态画出等效电路，由于在等效电路中不含二极管，故可根据电路分析方法（如支路电流法、叠加定理、戴维南定理等）分析计算。例如，在如图1.1（a）所示