常用半导体器件课件.ppt

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1、电工电子技术福建工程学院2013年陈佳新主编周理陈炳煌卢光宝鄢仁武编第6章常用半导体器件6.2晶体三极管6.1半导体二极管6.3绝缘栅场效应晶体管6.4光电器件26.1半导体二极管6.1.1PN结及其单向导电性半导体器件是构成各种电子电路最基本的元件，半导体二极管和三极管是最常用的半导体器件。自然界中，物质按其导电能力可分成导体、绝缘体和半导体，半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间。1．N型半导体和P型半导体（1）N型半导体在硅或锗的晶体中掺入磷（或其他五价元素）。自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。N型半导体的结构示意3（2）P型半导体在硅或锗晶体中掺入硼（或其他三价元素

2、）。空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。P型半导体的结构示意2．PN结及其单向导电性（1）PN结的形成当P型和N型半导体结合在一起时，在交界面的两侧形成空间电荷区，即PN结。4（2）PN结的单向导电性PN结加正向电压PN结具有单向导电性。在PN结上加正向电压时，PN结电阻很低，正向电流较大（PN结处于导通状态）；加反向电压时，PN结电阻很高，反向电流很小（PN结处于截止状态）。PN结加反向电压56.1.2半导体二极管1．基本结构将PN结加上相应的电极引线和管壳封装，就成为了半导体二极管。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）。按结构分，二极管有

3、点接触型和面接触型两类。点接触型通过较小电流，一般适用于高频和小功率的工作。面接触型二极管通过较大电流，工作频率较低，一般用做整流。62．伏安特性二极管具有单向导电性，图（a）为硅管的曲线，图（b）为锗管的曲线。导通时的正向压降，硅管约为0.6～0.8V，锗管约为0.2～0.3V。二极管的应用范围很广，主要是利用它的单向导电性。它可用于整流、检波、限幅、元件保护以及在数字电路中作为开关元件等。76.1.3稳压二极管稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊硅二极管。稳压二极管的符号、伏安特性和典型应用电路如图所示。在特性曲线ab段，当IZ在较大范围内变化时，稳压管两端电压UZ基本不变，具

4、有恒压特性，利用这一特性可以起到稳定电压的作用。86.2晶体三极管6.2.1晶体三极管的基本结构和分类1．晶体三极管分类晶体三极管简称晶体管或三极管。按工作频率的不同，可分为高频管、低频管；按耗散功率的不同，可分为大、中、小功率管；按半导体材料的不同，可分为硅管、锗管。常见的三极管外形如图所示。92．晶体三极管基本结构晶体三极管由两个PN结构成，其组成形式有NPN和PNP两种。按半导体材料不同，三极管有锗管和硅管之分，国内生产的硅管多为NPN型，锗管多为PNP型。三极管有三个区：发射区、基区和集电区；三个电极：发射极E、基极B和集电极C；两个PN结：发射区与基区之间的发射结、集电

5、区与基区之间的集电结。符号中的箭头代表发射极电流的实际方向，它表示发射结加正向电压时的电流方向。106.2.2晶体三极管的工作原理1．电流放大现象作用及条件对NPN管，发射结加正向偏置电压，UCC>UBB，使集电结加反向偏置电压。通过改变电阻RB，使基极电流IB、集电极电流IC和发射极电流IE都发生变化。IE≈IC＞＞IB三极管有电流放大作用，体现为基极电流的微小变化会引起集电极电流较大的变化。112．三极管内部载流子运动规律以NPN管为例，给三极管加上合适的偏置电压。（1）发射区向基区注入电子，形成发射极电流。（2）电子在基区扩散与复合，形成基极电流。（3）集电区收集电子形成集

6、电极电流。3．电流的分配关系直流电流放大系数126.2.3晶体三极管的特性曲线1．输入特性曲线共发射极接法的输入特性曲线如图，曲线分死区、非线性区、线性区。常用UCE≥1V的一条曲线来代表所有输入特性曲线。三极管的输入特性特性是非线性的，存在着死区电压（或称为门槛电压）。硅管的死区电压约为0.5V，锗管的死区电压约为0.2V。三极管导通时，发射结电压UBE变化不大，硅管约为0.6～0.7V，锗管约为0.2～0.3V。13共发射极接法的输出特性曲线如图，它是以IB为参变量的一族特性曲线。通常输出特性曲线分为3个区域：2．输出特性曲线饱和区—IC受UCE显著控制的区域，UCE的数值较

7、小，一般UCE<0.7V（硅管）。截止区—IC接近零的区域，在IB=0曲线的下方。放大区—IC平行于UCE轴的区域，曲线基本平行等距，UCE大于0.7V左右（硅管）。146.3绝缘栅场效应晶体管场效应晶体管简称场效应管，其外形与普通三极管相似。普通三极管是电流控制器件，它的放大作用是通过电流来控制三极管的导电能力，而场效应管是电压控制器件，它的放大作用是通过电压来控制场效应管的导电能力。场效应管分为结型和绝缘栅型两种不同的结构，本节介绍绝缘栅型场效应晶体管，它又分为增强型和耗尽型