第1章 绪论和常用半导体器件

综上所述,PN结具有单向导电性,即加正向电压时导 通,加反向电压时截止。
1.2 半导体二极管
1.2.1 半导体二极管的结构、 1．结构符号 二极管的结构外形及在电路中的文字符号如图1.9 所示,在图1.9(b)所示电路符号中,箭头指向为正向导通 电流方向。
外壳
(阳极)
＋
PN
(阴极)
－
阳极引线
阴极引线
(a)
(阳极) V
＋
(阴极)
－
(b)
2AP 2C P
2CZ54 2CZ13
(c)
2C Z30
图1.9 二极管结构、 (a)结构；(b)符号；(c)外形
2．类型 (1）按材料分:有硅二极管,锗二极管和砷化镓二极 管等。 (2）按结构分:根据PN结面积大小,有点接触型、面 接触型二极管。 (3）按用途分:有整流、稳压、开关、发光、光电、 变容、阻尼等二极管。 (4）按封装形式分:有塑封及金属封等二极管。 (5）按功率分:有大功率、中功率及小功率等二极管。
图1.10 半导体器件的型号组成
1.2.3 半导体二极管的伏安特性
半导体二极管的核心是PN结,它的特性就是PN结的特 性——单向导电性。常利用伏安特性曲线来形象地描 述二极管的单向导电性。
若以电压为横坐标,电流为纵坐标,用作图法把电压、 电流的对应值用平滑的曲线连接起来,就构成二极管的 伏安特性曲线,如图1.11所示（图中虚线为锗管的伏安 特性,实线为硅管的伏安特性）。下面对二极管伏安特 性曲线加以说明。
V
＋ 3V
－
2CZ54C S
H R
V
＋
2CZ54C H
U
3V
－
R
S
(a)
(b)

(a)
空间电荷区
N区
移到P型区的空穴填补了原来交界
面上P型区所失去的空穴， 从P型区
漂移到N型区的自由电子填补了原 来交界面上N型区所失去的自由电 子，漂移运动的结果是使空间电荷
内电场 Uho
区变窄。空间电荷区称为阻挡层。
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1． PN结的形成
当多子的扩散运动和少子 的漂移运动达到动态平衡时，空 间电荷区的宽度一定，PN结电 流为零。在动态平衡时，由内电 场产生的电位差称为内建电位差 Uho, 如图（b）所示。处于室温 时 ， 锗 的 Uho≈0.2~0.3 V ， 硅 的 Uho≈0.5~0.7 V。
多子扩散运动使空间电荷区加宽。
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1． PN结的形成
空穴 负离子 正离子 自由电子
内电场：在空间电荷区里，由带正 P区
N区
电的N型区指向带负电的P型区的电 场。 内电场阻止多子的扩散运动、
内电场推动少数载流子产生漂移运 动（载流子从浓度低的区域向浓度 高的区域的运动。） 。从N型区漂 P 区
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2. P型半导体
因三价杂质原子 在与硅原子形成共价 键时，缺少一个价电 子而在共价键中留下 一个空穴。
空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。 三价杂质 因而也称为受主原子。
在P型半导体中空穴是多数载流子，它主要由掺杂 形成；自由电子是少数载流子， 由热激发形成。
第第1章1章常晶用体半二导极体管器与件三极管
第1章 常用半导体器件
1.1 半导体基础知识 1.2 半导体二极管 1.3 半导体三极管 1.4 半导体场效应管

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第五节 场效应晶体管
N沟道增强型MOS管 N沟道耗尽型MOS管 MOS管的主要参数及使用注意事项
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场效应晶体管是用输入回路的电场效应来控 制半导体中的多数载流子，使流过半导体内的电 流大小随电场强弱而变化，形成电压控制其导电 的一种半导体器件。与晶体管相比场效应晶体管 更易于集成。
场效应晶体管有两种: 结型场效应晶体管 绝缘栅型场效应晶体管
发光二极管的发光颜色取决于使用的材料。
发光二极管只能工作在正向偏置状态，工 作 时电路中必须串接限流电阻。
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第四节 晶体管
晶体管的基本结构和类型 晶体管的电流分配和放大原理 晶体管的特性曲线 晶体管的主要参数 温度对晶体管特性和参数的影响
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一、晶体管的基本结构和类型
集电极
集电结
集电区
基极
基区
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例2、已知ui = 6sinωt，UZ =3V，画输出波形。
ui /V
6
ui
VS
3
uo O
ωt
uo
3
O
ωt
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例3、图示电路中，稳压管VS1、VS2的稳压值分
别为UZ1＝5V，UZ2＝7V，正向压降为0.7Ｖ，若
输入电压Ui波形如图所示，试画出输出电压波
形。
Ui
R
12V
Ui R
Uo 6V VS1 VS2 －2V
（ NPN： VBC. > VNBP>NVE V C V B V E
PNP： VC<PUNB <PVE）V C V B V E
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例2：有三只晶体管，分别为 锗管β＝150， ICBO＝2μA； 硅管β＝100，ICBO＝1μA； 硅管β＝40，ICEO＝41μA；试从β和温度稳定 性选择一只最佳的管子。 解： β 值大，但ICBO也大，温度稳定性较差； β 值较大，ICBO＝1μA，ICEO＝101 μA ； β 值较小，ICEO＝41μA， ICBO＝1μA。 、 ICBO相等，但 的β 较大，故 较好。

1.2.3 二极管的模型及近似分析计算
1.二极管的直流模型 二极管的直流模型
R E 10V 1kΩ Ω I
0
D—非线性器件 非线性器件
i
RLC—线性器件 线性器件
i
u
u
i = I S (e
u
UT
− 1)
u = Ri
二极管的模型
i
串联电压源模型（恒压降模型） 串联电压源模型（恒压降模型）
u ≥ UD u < UD
EW
加反压的大小无关， 内电场 E 加反压的大小无关，所以
R
PN结加正向电压时，具有较大的正向 结加正向电压时，具有较大的正向 结加正向电压时 扩散电流，呈现低电阻， PN结导通； 扩散电流，呈现低电阻， 结导通； 电流 PN结加反向电压时，具有很小的反向 结加反向电压时，具有很小的反向 结加反向电压时 漂移电流，呈现高电阻， PN结截止。 漂移电流，呈现高电阻， 电流 结截止。 结论： 结具有单向导电性。 结具有单向导电性 结论：PN结具有单向导电性。
铝金金金 正漏正正 负漏正正 N型型 型
外外
(2) 面接触型二极管： 面接触型二极管：
正漏正正 P型型 型 铝铝铝铝铝 N型型 型
用于集成电路制造工艺中。 用于集成电路制造工艺中。 PN 结面积可大可小，用于 结面积可大可小， 高频整流和开关电路中。 高频整流和开关电路中。 PN结面积大，用于 结面积大， 结面积大 工频大电流整流电路。 工频大电流整流电路。
3. PN结的电流方程和伏安特性曲线 结 根据理论分析，电流方程为 根据理论分析，电流方程为： i = I (e S
当 u>0 u>>UT时
u UT
u