半导体三极管、二极管和 MOS管

《半导体三极管、二极管和 MOS管》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、一、半导体的基本知识（一）PN结的形成通过一定的工艺，在同一个半导体硅片上形成两个互相接触的P型区和N型区，它们的交界面处则形成PN结。P型半导体的多数载流子是空穴，N型半导体的多数载流子是自由电子，因为两者浓度差异而引起的载流子定向运动称为扩散。交界面两侧的多子扩散到对方后很快复合而消失，在交界面处留下不能移动的离子—空间电荷，这一区域称为空间电荷区，又称为耗尽层，如图l所示。由于空问电荷区的出现．正负电荷形成一个内电场．它将阻止多子继续扩散，同时又促使少子漂移。扩散使空间电荷区加宽，漂移使空问电荷区变窄。两种运动同时进行着，当扩散流强度等于漂移流强度时，PN结达到动态

2、平衡，空间电荷区也就达到了稳定状态。            图一（二）PN结的单向导电性当PN结的P区接电源正极，N区接电源负极，外加正向电压时，PN结内多子扩散电流形成较人的正向电流，PN结的导通电阻很小，称其处于导通状态；相反，外加反向电压时，PN结内少子漂移电流形成很微弱的反向电流，儿乎为零。PN结相当于一个非常大的电阻，称其处于截止状态。PN结这种外加正间电压导通，外加反向电压截止的性能称为单向导电特性。【 例l 】PN结内部存在内电场，若将P区端和N区端用导线连接，是否有电流流通？为什么？答：当川导线连接PN结的两端时，没有电流流通。PN结在没有外加电压的条件下

3、，扩散电流和漂移电流大小相等．方向相反，处于动态平衡状态，所以流过交界面的静态电流为零。因此导线上也不会有电流流通。也就是说，PN结内电场形成的电位差，主要用来抵消由于浓度差形成的多子扩散电流，从而保持P区和N区的电中性。（这里忽略了导线与半导体接触电位差的影响）。【说明】本思考题主要是帮助同学们熟悉内电场的作用。 二、半导体二极管（一）二极管伏安特性曲线的特点图2是硅二极管的伏安特性曲线，现以该曲线为例，分析其各部分的特点：                                                                        图二

4、大，它的数值基本不变，所以又称为反向饱和电流，用IS表示。但是，少数载流子受温度影响大，当外界温度升高时，IS会显著增大。3．击穿特性（u≤UBR的区域）二极管发生电击穿，

5、u

6、稍有增加，

7、i

8、急剧增大，曲线几乎和纵轴平行，u≈UBR。只要反向电流不超过最大允许值，PN结不会损坏，当反向电压去掉后，PN结仍保持原来的性能。【 例2 】图3(a)是二极管电路，图（b）是二极管正向伏安特性。试求：                  (1)ull=1V时，iD1=？二极管压降UD1=?(2)uI2=2V时，iD2=？UD2=？(3)uI增加了一倍，iD2是否比iD1增加一倍？为

9、什么？                                     图三解：假设二极管导通，电流为iD，由电路图可知uD=uI-iDR        (l)从外电路看,uD和iD之间是线性关系；而二极管两端电压和电流是非线性关系，故实际的电压和电流值必然在上述两种关系曲线的交点上。                                                 图四（1）根据式1可知，当uI=1V时，若iD=0，则uD=1V若uD=0V，iD=uI/R=2mA，故可在坐标图中求得A点和B点，连接AB直线称为作负载线。负载线与特性曲线交点Ql称为

10、工作点，见图4。由图可知iD1=1.3mA,uD1=0.3V（2）当uI=2V时，可作负载线CD,求出工作点Q2，可得iD2=3.5mA       uD2=0.4V(3)从所求结果可知，当ul增大一倍时,iD2要比iD1大一倍多。这是因为二极管正向特性按指数规律上升，外加电压增大一倍，电流的增加要大于一倍。【说明】本题帮助同学熟悉二机管的炸线性特性以及在特性曲线上作负载线的方法。【 例3 】图5(a)(b)分别是二极管电路。若二极管特性曲线如图2所示，已知uI=10sin50πt时。试画出输出uO1和uO2的波形。                            

11、             图五解：根据二极管特性曲线，当外加正向电压较大时，二极管导通，内阻很小，其阻值可以忽略，而且UD≈0.7V；而当外加电压uI＜0.7V时，iD很小，故可近似认为和加反向电压一样，iD≈0。(1)图（a）电路中，当uI>0.7V时，D导通，                                                              图六                                   图七uO2=uI当uI≥UD+5V时，D1导通，D2截止iD=uO2=