第四章 半导体器件ppt课件.ppt

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1、4341晶体二极管42晶体三极管场效应管41晶体二极管 二极管在实际中的应用一、二极管的结构和符号二极管是由半导体材料硅（二极管是由半导体材料硅（Si）、锗（）、锗（Ge）及其化合物制成的器件。所谓）及其化合物制成的器件。所谓半导体材料是指导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，常见的有硅和锗。半导体材料是指导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，常见的有硅和锗。 二极管的结构和图形符号a）二极管的结构b）二极管的图形符号二、二极管的工作特点及主要参数1. 二极管的工作特点二极管的工作特点（1）二极管的单向导电性）二极管的单向导电性 二极管的导电性能实验a）二极管正向导通状态b）二极管反向截止状态（2

2、）二极管的伏安特性曲线）二极管的伏安特性曲线正向电压很小的范围称为死区，正向电压很小的范围称为死区，相应的电压称为死区电压。使二极管相应的电压称为死区电压。使二极管开始导通的临界电压称为开启电压或开始导通的临界电压称为开启电压或门坎电压，通常用门坎电压，通常用 Uon 表示，硅管的表示，硅管的开启电压开启电压 Uon 约为约为 0.5V，而锗管的，而锗管的开启电压开启电压 Uon 为为 0.10.2V。二极管正向导通时，硅管的正向二极管正向导通时，硅管的正向压降为压降为 0.7V 左右，锗管的正向压左右，锗管的正向压降为降为 0.3V 左右。左右。二极管的伏安特性曲线2. 二极管的主要参数二极

3、管的主要参数（1）最大整流电流）最大整流电流 IFM指二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。指二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。（2）最高反向工作电压）最高反向工作电压 URM指二极管正常工作时所允许外加的最高反向电压。指二极管正常工作时所允许外加的最高反向电压。（3）反向电流）反向电流 IR指在规定的反向电压（指在规定的反向电压（ UBR）和环境温度下的反向电流。）和环境温度下的反向电流。二极管的其他分类三、二极管的分类二极管的其他分类42晶体三极管 扩音机实物及工作原理示意图a）扩音机b）扩音机工作原理示意图一、三极管的结构和外观识别1. 三极管的结构三极管的结构三极管是一

4、个三层结构、内部具有两个三极管是一个三层结构、内部具有两个 PN 结的器件，它的中间层称为基结的器件，它的中间层称为基区，基区的两边分别称为发射区和集电区，三极管的发射区和集电区是同类型区，基区的两边分别称为发射区和集电区，三极管的发射区和集电区是同类型的半导体，所以三极管有两种半导体类型。的半导体，所以三极管有两种半导体类型。三极管的结构和图形符号a）NPN 型三极管结构和图形符号b）PNP 型三极管结构和图形符号2. 三极管的外观识别三极管的外观识别常见三极管的引脚分布规律常见三极管的引脚分布规律二、三极管的分类 三极管的外形图三、三极管的工作特点1. 三极管的电流分配关系三极管的电流分配

5、关系根据基尔霍夫电流定律，三极管的发射极电流等于集电极电流与基极电流根据基尔霍夫电流定律，三极管的发射极电流等于集电极电流与基极电流之和，即之和，即IE=IC+IB。由于基极电流很小，所以集电极电流与发射极电流近似相等，即由于基极电流很小，所以集电极电流与发射极电流近似相等，即 IC IE。2. 三极管的电流放大作用三极管的电流放大作用三极管集电极直流电流三极管集电极直流电流 IC 与相应的基极直流电流与相应的基极直流电流 IB 之间的比值几乎是固之间的比值几乎是固定不变的，称为共发射极直流电流放大系数，定不变的，称为共发射极直流电流放大系数，三极管的电流分配关系a）NPN 型b）PNP 型3

6、. 三极管的伏安特性曲线三极管的伏安特性曲线（1）输入特性曲线）输入特性曲线三极管的输入特性是指基极电流三极管的输入特性是指基极电流 IB 与发射结电压与发射结电压 UBE 之间的关系。之间的关系。三极管的输入特性曲线（2）输出特性曲线）输出特性曲线三极管的输出特性曲线是指集电极电流三极管的输出特性曲线是指集电极电流 IC 与电压与电压 UCE 之间的关系。之间的关系。 三极管的输出特性曲线四、三极管的主要参数1. 共射电流放大系数共射电流放大系数 值是表征三极管电流放大作用的最主要的参数，一般为值是表征三极管电流放大作用的最主要的参数，一般为 20200， 值太值太大时，工作性能不稳定，通常

7、选用大时，工作性能不稳定，通常选用 值为值为 60100。2. 极限参数极限参数（1）集电极最大允许电流）集电极最大允许电流 ICM集电极电流过大时，三极管的集电极电流过大时，三极管的 值要降低，一般规定值要降低，一般规定 值下降到正常值的值下降到正常值的 2/3 时的集电极电流为最大允许电流。时的集电极电流为最大允许电流。（2）集电极）集电极发射极反向击穿电压发射极反向击穿电压 U（BR）CEO是指基极开路时，加在集电极和发射极之间的最大允许电压。是指基极开路时，加在集电极和发射极之间的最大允许电压。（3）集电极最大允许耗散功率）集电极最大允许耗散功率 PCMPCM 小于小于1W 的称为小功

8、率管，大于的称为小功率管，大于 1W 的称为大功率管。的称为大功率管。43场效应管一、结型场效应管1. 结型场效应管的结构结型场效应管的结构结型场效应管有结型场效应管有 N 沟道和沟道和 P 沟道两种，结构示意图和图形符号如图所示。沟道两种，结构示意图和图形符号如图所示。场效应管外形结型场效应管的结构示意图和图形符号a）N 沟道场效应管b）P 沟道场效应管2. 结型场效应管的电压控制作用结型场效应管的电压控制作用这种这种 UGS=0，ID 0 的工作方式称为耗尽型。使导电沟道完全合拢所的工作方式称为耗尽型。使导电沟道完全合拢所需要的栅源电压需要的栅源电压 UGS 称为夹断电压称为夹断电压 UP

9、。栅源电压对沟道的控制作用a）UGS=0b）UGS 0二、绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管简称绝缘栅型场效应管简称 MOSFET。绝缘栅型场效应管图形符号a）N 沟道场效应管图形符号b）P 沟道场效应管图形符号耗尽型绝缘栅场效应管的电压控制作用和结型场效应管的电压控制作用大耗尽型绝缘栅场效应管的电压控制作用和结型场效应管的电压控制作用大致相同。致相同。 N 沟道增强型 MOS 管导电沟道的形成a）UGS=0 时导电沟道未形成b）UGS=UT 时导电沟道形成三、场效应管的主要参数1. 夹断电压夹断电压 UP当当 UDS 为某一定值（测试条件）时，对于结型场效应管和耗尽型为某一定值（测试条件）时，

10、对于结型场效应管和耗尽型 MOS 管，管，UP 为为 ID减小到近似为零（减小到近似为零（1A、10A）时的栅源极电压）时的栅源极电压 UGS 值。值。2. 开启电压开启电压 UT当当 UGS 为某一定值（测试条件）时，增强型为某一定值（测试条件）时，增强型 MOS 管开始导通时的管开始导通时的 UGS 就就为为 UT。N沟道的增强型沟道的增强型 MOS 管的管的 UT 为正值，为正值，P 沟道的增强型沟道的增强型 MOS 管的管的 UT 为负值。为负值。3. 饱和漏极电流饱和漏极电流 IDSS对结型场效应管和耗尽型对结型场效应管和耗尽型 MOS 管来说，栅源极电压管来说，栅源极电压 UGS=

11、0 时的漏极时的漏极电流为电流为 IDSS，它反映了场效应管输出的最大漏极电流。，它反映了场效应管输出的最大漏极电流。4. 最大漏源击穿电压最大漏源击穿电压 U（BR）DS它是指漏极与源极之间的最大反向击穿电压，即当它是指漏极与源极之间的最大反向击穿电压，即当 ID 急剧上升时的急剧上升时的 UDS 值。值。5. 跨导跨导 gm当当 UDS 为某一定值（测试条件）时，为某一定值（测试条件）时，ID 的微小变化量与的微小变化量与 UGS 的微小变化量的微小变化量之比，之比，即即 。 gm 反映了栅源极电压对漏极电流的控制能力。反映了栅源极电压对漏极电流的控制能力。四、场效应管的使用及注意事项1.

12、 场效应管在使用中要注意电压极性。场效应管在使用中要注意电压极性。2. 为了防止栅极击穿，要求一切测试仪器、电烙铁都必须有外为了防止栅极击穿，要求一切测试仪器、电烙铁都必须有外接地线。焊接时用小功率烙铁，动作要迅速，或切断电源后利用余接地线。焊接时用小功率烙铁，动作要迅速，或切断电源后利用余热焊接。焊接时应先焊源极，后焊栅极。热焊接。焊接时应先焊源极，后焊栅极。3. 绝缘栅型场效应管的输入电阻很大，使得栅极的感应电荷不绝缘栅型场效应管的输入电阻很大，使得栅极的感应电荷不易泄漏，而且易泄漏，而且 SiO2氧化层又很薄，栅极只要有少量电荷，即可产生氧化层又很薄，栅极只要有少量电荷，即可产生高压强电场，极易造成高压强电场，极易造成 MOS 管的击穿。所以要绝对防止栅极悬空，管的击穿。所以要绝对防止栅极悬空，在不用时应将三个极短路。在不用时应将三个极短路。4. 场效应管的漏极和源极通常制成对称的，故可互换使用。场效应管的漏极和源极通常制成对称的，故可互换使用。