半导体基础知识习题.pptx

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1、PN 结的形成结的形成 因电场作用所产因电场作用所产生的运动称为漂移生的运动称为漂移运动。运动。参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态平衡，就形成了平衡，就形成了PN结。结。漂移运动 由于扩散运动使由于扩散运动使P区与区与N区的交界面形成空间电荷区，从而形区的交界面形成空间电荷区，从而形成内建电场阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从成内建电场阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向区向P区、区、自由电子从自由电子从P区向区向N 区运动。区运动。PNPN结回顾结回顾第1页/共53页PN结加正向电压导通：结加正向电压导通：耗尽层变窄，扩散运动

2、加耗尽层变窄，扩散运动加剧，由于外电源的作用，形剧，由于外电源的作用，形成扩散电流，成扩散电流，PNPN结处于导通结处于导通状态。状态。PN结加反向电压截止：结加反向电压截止：耗尽层变宽，阻止扩散运动，耗尽层变宽，阻止扩散运动，有利于漂移运动，形成漂移电有利于漂移运动，形成漂移电流。由于电流很小，故可近似流。由于电流很小，故可近似认为其截止。认为其截止。PN 结的单向导电性结的单向导电性必要吗？第2页/共53页 二极管的伏安特性及电流方程二极管的伏安特性及电流方程材料材料导通电压导通电压反向饱和电流反向饱和电流硅硅Si0.50.8V1A以下锗锗Ge0.10.3V几十A开启电压反向饱和电流击穿电

3、压温度的电压当量二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。二极管的电流与其端电压的关系称为伏安特性。二极管回顾二极管回顾第3页/共53页二极管的等效电路二极管的等效电路理想二极管近似分析中最常用理想开关理想开关导通时导通时 UD0截止时截止时IS0导通时导通时UDUon截止时截止时IS0导通时i与u成线性关系1.将伏安特性折线化第4页/共53页 微变等效电路微变等效电路Q越高，越高，rd越小。越小。当二极管在当二极管在静态基础上静态基础上有一动态信号作用时，则可将二极有一动态信号作用时，则可将二极管等效为一个电阻，称为动态电阻，也就是微变等效电路。管等效为一个电阻，称为动态电阻，也就是微变等效

4、电路。小信号作用静态电流第5页/共53页i=5sint(V)，二极管导通电压UD=0.7V。试画出ui与uo的波形，并标出幅值。ui=3.7V,D1导通3.7-3.7ui0)2.uBEUon时(1)若 ，即 （集电结反偏），则晶体管处于放 大状态。(2)若基极电流 ，则晶体管处于饱和状态。其中IB为基极电流，ICS为集电极饱和电流。晶体管截止；晶体管导通若uBEUon,1.第17页/共53页三极管工作状态的判断（分析方法）三极管工作状态的判断（分析方法）二、PNP型晶体管(Uon0)晶体管截止；2.uBEUon若uBE|IBS|,晶体管饱和|IB|UGS（off）uGDuGSUGS(off)0

5、uGDUGS(off)恒流区：0uGSUGS(off)uGDUGS(off)P沟道沟道：夹断区：uGSUGS(off)可变电阻区：0uGSUGS(off)0uGDUGS(off)恒流区：0 uGSUGS(off)P49，图第28页/共53页2.2.绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管SiO2绝缘层衬底衬底耗尽层空穴高掺杂反型层增强型增强型NMOS管管大到一定值才开启uGS（th）场效应管知识回顾场效应管知识回顾第29页/共53页增强型增强型MOS管管uDS对对iD的影响的影响(uGSuGS（th）,且不变)iD随随uDS的增的增大而增大，可大而增大，可变电阻区变电阻区 uGDUGS（th）,预夹断

6、预夹断 uGDUGS(th)uGDUGS(th)恒流区：uGSUGS(th)uGDUGS(off)uGDUGS(off)恒流区：uGSUGS(off)uGDUGS(off)增强型：增强型：耗尽型：耗尽型：第33页/共53页夹断区：uGS UGS(th)可变电阻区：uGSUGS(th)uGDUGS(th)恒流区：uGSUGS(th)夹断区：uGS UGS(off)可变电阻区：uGSUGS(off)uGDUGS(off)恒流区：uGSUGS(off)增强型：增强型：耗尽型：耗尽型：第34页/共53页结型(N沟道)结型(P沟道)增强MOS(N沟道)增强MOS(P沟道)耗尽MOS(N沟道)耗尽MOS(

7、P沟道)夹断区uGSUGS(off)0uGSUGS(th)uGS UGS(th)uGSUGS(off)0可变电阻区uGSUGS(off)uGDUGS(off)uGSUGS(off)uGDUGS(th)uGDUGS(th)uGSUGS(th)uGDUGS(off)uGDUGS(off)uGSUGS(off)uGDUGS(off)uGDUGS(off)uGSUGS(off)uGSUGS(th)uGDUGS(th)uGSUGS(th)uGSUGS(off)uGDUGS(off)uGSUGS(off)恒流区电位UDUSUGUDUSuGSUGS(off)0uGDUGS(off)恒流区：0uGSUGS(o

8、ff)uGDUGS(off)P沟道沟道：夹断区：uGSUGS(off)可变电阻区：0uGSUGS(off)0uGDUGS(off)恒流区：0 uGSUGS(off)P49，图第42页/共53页SiO2绝缘层衬底衬底耗尽层空穴高掺杂反型层增强型增强型NMOS管管大到一定值才开启uGS（th）绝缘栅型场效应管知识回顾绝缘栅型场效应管知识回顾第43页/共53页夹断区可变电阻区横流区增强型NMOS管为例第44页/共53页耗尽型耗尽型 MOS管管 耗尽型耗尽型MOS管在管在 uGS0、uGS 0、uGS 0时均可导时均可导通通,且由于且由于SiO2绝缘层的存在，在绝缘层的存在，在uGS0时仍保持时仍保持

9、g-s间电间电阻非常大的特点。阻非常大的特点。加正离子小到一定值才夹断uGS(off)uGS=0时就存在导电沟道第45页/共53页夹断区：uGSUGS(th)可变电阻区：uGSUGS(th)uGDUGS(th)恒流区：uGSUGS(th)uGDUGS(off)uGDUGS(off)恒流区：uGSUGS(off)uGDUGS(off)增强型：增强型：耗尽型：耗尽型：第46页/共53页夹断区：uGS UGS(th)可变电阻区：uGSUGS(th)uGDUGS(th)恒流区：uGSUGS(th)夹断区：uGS UGS(off)可变电阻区：uGSUGS(off)uGDUGS(off)恒流区：uGSUGS(off)增强型：增强型：耗尽型：耗尽型：第47页/共53页1.151.15解:(1):由左图知，uGS(th）=5V。uI=4V时,uGSuGS(th),T截止uGDuGS(th),T导通。可假设T工作在恒流区，iD0.6mA假设成立，晶体管工作在恒流区第48页/共53页（3）uI=12V时:uGSuGS(th),T导通uGDuGS(th)假设T工作在恒流区，则iD3.8mA假设不成立，晶体管工作在可变电阻区第49页/共53页1.161.16第50页/共53页可能不可能不可能第51页/共53页可能第52页/共53页感谢您的观看。第53页/共53页