第九章半导体器件(3课时).ppt

二、PN结的单向导电性 三、半导体二极管 4、二极管基本电路及其分析方法 9-2 特殊二极管 一、BJT的结构简介 二、BJT的电流分配与放大原理 线性范围（动态范围） 四、BJT的主要参数 一、结型场效应管 1、结构 2、N沟道耗尽型MOSFET 特点： 当vGS=0时，就有沟道，加入vDS，就有iD。 当vGS＞0时，沟道增宽，iD进一步增加。 当vGS＜0时，沟道变窄，iD减小。 基区 发射区 集电区 发射极 Emitter 集电极Collector 基极Base 1、结构和符号 发射结(Je) 集电结(Jc) PNP NPN 发射载流子(电子) 收集载流子(电子) 传送载流子（电子）；复合部分电子，控制传送比例 由结构展开联想… 2、工作原理 3、实现条件 外部条件 内部条件 结构特点： Je正偏 Jc反偏 掺杂浓度最高 面积较小 掺杂浓度低于发射区 面积较大 掺杂浓度远低于发射区 且很薄 9-3晶体管（半导体三极管） 1、内部载流子的传输过程 扩散到基区的自由电子中的极少部分与空穴复合，在电源VBB的作用下，电子与空穴的复合运动将源源不断地进行，形成基极电流 IB。 Jc加反向电压，使扩散到基区的自由电子中的大部分做漂移运动，越过Jc到达集电区，形成电流ICN 。同时，基区与集电区的少子做漂移运动形成集电极-基极反向饱和电流ICBO。 ICN +ICBO = IC （集电极电流） ≈ ICN Je加正向电压，扩散运动形成电子电流 IEN和空穴电流IEP。 IEN+IEP = IE （发射极电流） IE ≈IEN 。 三极管的放大作用是通过载流子传输体现出来的。 本质：电流分配关系 外部条件： 发射结正偏，集电结反偏。 2、电流分配关系 根据传输过程可知 IE=IB+ IC (1) IC= ICN+ ICBO (2) IB= IB’ - ICBO (3) 定义 通常 IC ICBO 则有 所以 ? 为共基极电流放大系数，它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般 ? = 0.9?0.99 硅：0.1?A；锗：10?A IB=(1-α)IE 3、三极管（放大电路）的三种组态 共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示; 共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示。 共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示； 如何判断组态？ 外部条件：发射结正偏，集电结反偏 综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。 实现这一传输过程（放大作用）的两个条件是： （1）内部条件：发射区掺杂浓度高，基区很薄，集电区面积大。 （2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。 vCE = 0V + - b c e 共射极放大电路 VBB VCC vBE iC iB + - vCE iB=f(vBE)? vCE=const (2) 当vCE≥1V时， vCB= vCE - vBE0，集电结已进入反偏状态，开始收 集电子，基区复合减少，同样的vBE下 IB减小，特性曲线右移。 vCE = 0V vCE ? 1V (1) 当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。 1、输入特性曲线 三、BJT的特性曲线 （以共射极放大电路为例） iC=f(vCE)? iB=const 2、输出特性曲线 饱和区：iC明显受vCE控制的区域，该区域内，一般vCE＜0.7V(硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。 iC=f(vCE)? iB=const 2、输出特性曲线 输出特性曲线的三个区域: 截止区：iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时， vBE小于死区电压。 放大区：iC平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。 非线性失真与线性范围 饱和失真 截止失真 当工作点达到了饱和区而引起的非线性失真。 NPN管?输出电压为底部失真 当工作点达到了截止区而引起的非线性失真。 NPN管?输出电压为顶部失真。 饱和区特点： iC不再随iB的增加而线性增加，即 此时 ，vCE= VCES（饱和压降） ， 典型值为：硅管取0.3V，锗管取0.1V 截止区特点：iB=0， iC= ICEO ≈0 非线性失真 注意：对于PNP管，失真的表现形式，与NPN管正好相反。 发射结正偏 集电结正偏 发射结反偏 线性范围 —— 用最大不失真输出幅度Vom来衡量 Q点偏高 —— 易出现饱和失真， Vom为Q点到饱和区边沿的距离 Q点偏低 —— 易出