1
半 导 体 器 件 基 础一、PN结及半导体二极管?本征半导体和杂质半导体? PN结及其单向导电性
二极管的伏安特性及主要参数?二极管电路分析法?二极管的应用?电容效应?特殊二极管
2
半 导 体 器 件 基 础二、双极型三极管结构三极管中的电流分配共发射极电路的特性曲线三极管的主要参数
3
本 征 半 导 体
4
本 征 半 导 体绝对零度时本征半导体的结构
5
本 征 半 导 体温度升高产生本征激发电子空穴对由于随机热振动致使共价键被打破而产生空穴－电子对
6
杂 质 半 导 体在本征半导体中掺入5价元素磷
N型半导体
7
杂 质 半 导 体P型半导体多数载流子和少数载流子（多子和少子）在本征半导体中掺入3价元素硼
8
PN结
° ··· ···°° °°°PN结的形成P N
9
PN结PN结的形成由浓度差引起的载流子运动称为扩 散 运 动由内电场引起的载流子运动称为漂 移 运 动 P N
10
PN结+PN结加正向电压时产生电流I
11
+PN结PN结加反向电压时只有微小的反向电流IS
12
二 极 管 的 伏 安 特 性§二极管伏安特性的表达式：
+
13
二 极 管 的 伏 安 特 性二极管伏安特性曲线实际二极管曲线实际二极管曲线：锗材料：阈值0.1V,平均0.3V硅材料：阈值0.4V,平均0.7V二极管正向电阻很小，反向电阻很大。二极管具有单向导电性！
14
二 极 管 的 主 要 参 数§最大整流电流IF§最大反向工作电压VR
§反向电流IR§最高工作频率fM实际二极管曲线
15
二 极 管 电 路 分 析 法§图解分析法?作出二极管D的伏安特性（非线性部分伏安特性）-作出电源和电阻部分的伏安特性（线性部分的伏安特性）?两条特性曲线的交点便是电路的工作点Q V
I
Q0
16
二 极 管 电 路 分 析 法§模型分析法?大信号模型
（理想模型、恒压降模型、折线模型）
17
二 极 管 电 路 分 析 法§模型分析法?小信号模型
18
二 极 管 电 路 分 析 法§解题?用模型代替二极管接入电路?简化电路
求电路电压、电流以及其它电路参数§题3.4.7，3.4.8
19
二 极 管 的 应 用§整流电路§限幅保护§电子开关
20
二 极 管 的 电 容 效 应§势垒电容Cb?加反向电压时，耗尽层中的电荷形成的电容§扩散电容Cd
加正向电压时，半导体中少数载流子积累形成的电容§结电容的弊与利
21
特 殊 二 极 管§齐纳二极管（稳压二极管）§变容二极管§肖特基二极管
§光电二极管§发光二极管（LED）§激光二极管
22
特 殊 二 极 管§齐纳二极管（稳压二极管）?工作在反向击穿区?击穿后特性曲线很陡（内阻很小）
23
特 殊 二 极 管§齐纳二极管（稳压二极管）?电路分析用电路模型代替DzRL最小时，R最大值受限RL最大时，R最小值受限IZ变化，造成Vo变化?应用举例汽车音响供电电路
24
三 极 管 的 结 构§三极管的结构和符号
25
三 极 管 的 结 构
26
三 极 管 中 的 电 流 分 配§三极管的放 大 状 态,?发 射 结 正 向 偏置,集 电 结 反向 偏 置 。 N P Ne b cVEE VCCIB’电子流ICBOIE IB ICICN
27
三 极 管 中 的 电 流 分 配§集电结反偏，产生漂移电流ICBO§发射结正偏，发射区的多子——电子扩散到基区，构成射极电流IE N P Ne b c
VEE VCCIB’
电子流ICBOIE IB ICICN
28
三 极 管 中 的 电 流 分 配§射区电子到基区后，继续向集电结扩散，少部分电子与基区的空穴复合，形成基极电流IB’§多数电子达到集电结边缘，受结电场作用漂移到集电区，形成集电结电流I
CN
N P Ne b c
VEE VCCIB’
电子流ICBOIE IB ICICN
29
三 极 管 中 的 电 流 分 配§三极管的外部电流ü IC=ICN+ICBOü IB=IB’+(-ICBO)
ü IE=ICN+IB’+(ICBO-ICBO)ü =ICN+ICBO+IB’-ICBOü =IC+IB N P Ne b c
VEE VCCIB’
电子流ICBOIE IB ICICN
30
三 极 管 中 的 电 流 分 配§电流分配关系 定义：电 流 放 大 倍 数 = 输 出 电 流 /输 入 电 流
共基极电路电流放大倍数：或
31
三 极 管 中 的 电 流 分 配§共发射极电路电流放大倍数：
穿透电流
32
三 极 管 中 的 电 流 分 配§共发射极电路输出电流和输入电流的关系：
§共发射极电路的交流电流放大倍数：ICIS
33
共 射 电 路 的 特 性 曲 线§输入特性：?在VCE一定时，输入电流IB与输入电压VBE之间的关系
34
共 射 电 路 的 特 性 曲 线§输出特性：?在IB一定时，输出电流
IC与输出电压VCE之间的关系（特性曲线簇）
35
三 极 管 的 主 要 参 数§直流参数ü集电极——基极反向饱和电流ICBOü集电结——发射极穿透电流I
CEOü共射直流电流放大倍数
36
三 极 管 的 主 要 参 数§交流参数ü共射交流电流放大倍数
ü特征频率fT
37
三 极 管 的 主 要 参 数§极限参数ü发射极——基极间的反向击穿电压V（BR）EBOü集电极——基极间的反向击穿电压V（BR）CBO
ü集电结——发射极间的击穿电压V（BR）CEOü最大集电结允许电流ICMü最大集电极允许功耗PCM
38
三 极 管 的 主 要 参 数§晶体管的安全工作区
半 导 体 器 件 基 础一、PN结及半导体二极管?本征半导体和杂质半导体? PN结及其单向导电性
二极管的伏安特性及主要参数?二极管电路分析法?二极管的应用?电容效应?特殊二极管
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半 导 体 器 件 基 础二、双极型三极管结构三极管中的电流分配共发射极电路的特性曲线三极管的主要参数
3
本 征 半 导 体
4
本 征 半 导 体绝对零度时本征半导体的结构
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本 征 半 导 体温度升高产生本征激发电子空穴对由于随机热振动致使共价键被打破而产生空穴－电子对
6
杂 质 半 导 体在本征半导体中掺入5价元素磷
N型半导体
7
杂 质 半 导 体P型半导体多数载流子和少数载流子（多子和少子）在本征半导体中掺入3价元素硼
8
PN结
° ··· ···°° °°°PN结的形成P N
9
PN结PN结的形成由浓度差引起的载流子运动称为扩 散 运 动由内电场引起的载流子运动称为漂 移 运 动 P N
10
PN结+PN结加正向电压时产生电流I
11
+PN结PN结加反向电压时只有微小的反向电流IS
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二 极 管 的 伏 安 特 性§二极管伏安特性的表达式：
+
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二 极 管 的 伏 安 特 性二极管伏安特性曲线实际二极管曲线实际二极管曲线：锗材料：阈值0.1V,平均0.3V硅材料：阈值0.4V,平均0.7V二极管正向电阻很小，反向电阻很大。二极管具有单向导电性！
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二 极 管 的 主 要 参 数§最大整流电流IF§最大反向工作电压VR
§反向电流IR§最高工作频率fM实际二极管曲线
15
二 极 管 电 路 分 析 法§图解分析法?作出二极管D的伏安特性（非线性部分伏安特性）-作出电源和电阻部分的伏安特性（线性部分的伏安特性）?两条特性曲线的交点便是电路的工作点Q V
I
Q0
16
二 极 管 电 路 分 析 法§模型分析法?大信号模型
（理想模型、恒压降模型、折线模型）
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二 极 管 电 路 分 析 法§模型分析法?小信号模型
18
二 极 管 电 路 分 析 法§解题?用模型代替二极管接入电路?简化电路
求电路电压、电流以及其它电路参数§题3.4.7，3.4.8
19
二 极 管 的 应 用§整流电路§限幅保护§电子开关
20
二 极 管 的 电 容 效 应§势垒电容Cb?加反向电压时，耗尽层中的电荷形成的电容§扩散电容Cd
加正向电压时，半导体中少数载流子积累形成的电容§结电容的弊与利
21
特 殊 二 极 管§齐纳二极管（稳压二极管）§变容二极管§肖特基二极管
§光电二极管§发光二极管（LED）§激光二极管
22
特 殊 二 极 管§齐纳二极管（稳压二极管）?工作在反向击穿区?击穿后特性曲线很陡（内阻很小）
23
特 殊 二 极 管§齐纳二极管（稳压二极管）?电路分析用电路模型代替DzRL最小时，R最大值受限RL最大时，R最小值受限IZ变化，造成Vo变化?应用举例汽车音响供电电路
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三 极 管 的 结 构§三极管的结构和符号
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三 极 管 的 结 构
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三 极 管 中 的 电 流 分 配§三极管的放 大 状 态,?发 射 结 正 向 偏置,集 电 结 反向 偏 置 。 N P Ne b cVEE VCCIB’电子流ICBOIE IB ICICN
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三 极 管 中 的 电 流 分 配§集电结反偏，产生漂移电流ICBO§发射结正偏，发射区的多子——电子扩散到基区，构成射极电流IE N P Ne b c
VEE VCCIB’
电子流ICBOIE IB ICICN
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三 极 管 中 的 电 流 分 配§射区电子到基区后，继续向集电结扩散，少部分电子与基区的空穴复合，形成基极电流IB’§多数电子达到集电结边缘，受结电场作用漂移到集电区，形成集电结电流I
CN
N P Ne b c
VEE VCCIB’
电子流ICBOIE IB ICICN
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三 极 管 中 的 电 流 分 配§三极管的外部电流ü IC=ICN+ICBOü IB=IB’+(-ICBO)
ü IE=ICN+IB’+(ICBO-ICBO)ü =ICN+ICBO+IB’-ICBOü =IC+IB N P Ne b c
VEE VCCIB’
电子流ICBOIE IB ICICN
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三 极 管 中 的 电 流 分 配§电流分配关系 定义：电 流 放 大 倍 数 = 输 出 电 流 /输 入 电 流
共基极电路电流放大倍数：或
31
三 极 管 中 的 电 流 分 配§共发射极电路电流放大倍数：
穿透电流
32
三 极 管 中 的 电 流 分 配§共发射极电路输出电流和输入电流的关系：
§共发射极电路的交流电流放大倍数：ICIS
33
共 射 电 路 的 特 性 曲 线§输入特性：?在VCE一定时，输入电流IB与输入电压VBE之间的关系
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共 射 电 路 的 特 性 曲 线§输出特性：?在IB一定时，输出电流
IC与输出电压VCE之间的关系（特性曲线簇）
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三 极 管 的 主 要 参 数§直流参数ü集电极——基极反向饱和电流ICBOü集电结——发射极穿透电流I
CEOü共射直流电流放大倍数
36
三 极 管 的 主 要 参 数§交流参数ü共射交流电流放大倍数
ü特征频率fT
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三 极 管 的 主 要 参 数§极限参数ü发射极——基极间的反向击穿电压V（BR）EBOü集电极——基极间的反向击穿电压V（BR）CBO
ü集电结——发射极间的击穿电压V（BR）CEOü最大集电结允许电流ICMü最大集电极允许功耗PCM
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三 极 管 的 主 要 参 数§晶体管的安全工作区
