半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識,然后重點(diǎn)闡述半導(dǎo)體二極管、晶體管(bjt)和場效應(yīng)管(fet)的工作原理、
特性曲線和主要參數(shù)。應(yīng)當(dāng)指出,了解管子內(nèi)部結(jié)構(gòu)及載流子的運(yùn)動應(yīng)以理解外特性為度。各部分歸納如下:
一、雜質(zhì)半導(dǎo)體與pn結(jié)
在半導(dǎo)體中摻入五價元素(如磷)就形成n型半導(dǎo)體,摻入三價元素(如硼)就形成р型半導(dǎo)體,控制摻入雜質(zhì)的多少就可有效地實現(xiàn)導(dǎo)電性能的可控性。半導(dǎo)體中有兩種載流子:自由電子與空穴。載流子有兩種有序的運(yùn)動:因濃度差而產(chǎn)生的運(yùn)動稱為擴(kuò)散運(yùn)動,因電位差而產(chǎn)生的運(yùn)動稱為漂移運(yùn)動。在同一個硅片(或鍺片)上制作兩種雜質(zhì)半導(dǎo)體,在它們的交界面將形成pn結(jié)。正確理解pn結(jié)的單向?qū)щ娦?、反向擊穿特性、溫度特性和電容效?yīng),將有利于了解半導(dǎo)體二極管﹑晶體管和場效應(yīng)管等電子器件的特性和參數(shù)。
二、半導(dǎo)體二極管
將一個pn結(jié)封裝并引出電極后就構(gòu)成二極管。二極管加正向電壓時,產(chǎn)生擴(kuò)散電流,電流與電壓成指數(shù)關(guān)系;加反向電壓時,產(chǎn)生漂移電流,其數(shù)值很小;體現(xiàn)出單向?qū)щ娦浴f ir .ur和fm,是二極管的主要參數(shù)。
特殊二極管也具有單向?qū)щ娦浴＠胮n結(jié)擊穿時的特性可制成穩(wěn)壓二極管,利用發(fā)光材料可制成發(fā)光二極管,利用pn結(jié)的光敏性可制成光電二極管。
三、晶體管
當(dāng)發(fā)射結(jié)正向偏置且集電結(jié)反向偏置時,晶體管具有電流放大作用;發(fā)射區(qū)多子的擴(kuò)散運(yùn)動形成ie ,基區(qū)非平衡少子與多子的復(fù)合運(yùn)動形成基極電流ib ,集電結(jié)少子的漂移運(yùn)動形成ic。ib對ic具有控制作用, ic。 =βib ,可將ic看成為受電流ib控制的電流源。晶體管的輸入特性和輸出特性表明各極之間電流與電壓的關(guān)系,β、α,lcbo( iceo ) 1cm u(br)(ceo )pcm和ft是它的主要參數(shù)。晶體管有截止.放大.飽和三個工作區(qū)域,學(xué)習(xí)時應(yīng)特別注意使管子工作在不同工作區(qū)的外部條件。
特殊三極管與晶體管一樣,也能夠?qū)崿F(xiàn)輸入信號對ic的控制。如光電三極管是用光的人射量來控制i,的大小的。
四、場效應(yīng)管
場效應(yīng)管分為結(jié)型和絕緣柵型兩種類型,每種類型又分為n溝道和р溝道兩種,同一溝道的mos管又分為增強(qiáng)型和耗盡型兩種形式。
場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)時,利用柵–源之間外加電壓所產(chǎn)生的電場來改變導(dǎo)電溝道的寬窄,從而控制多子漂移運(yùn)動所產(chǎn)生的漏極電流id。此時,可將id。看成電壓ucs控制的電流源,轉(zhuǎn)移特性曲線描述了這種控制關(guān)系。輸出特性曲線描述ucs ods與id。三者之間的關(guān)系。gm、ucs(th),或ucs (off ). ldss. ldmw .u(br)ds pdm和極間電容是它的主要參數(shù)。和晶體管相類似,場效應(yīng)管有夾斷區(qū),恒流區(qū)和可變電阻區(qū)三個工作區(qū)域。
因vmos管較好地解決了散熱問題,故可制成大功率管。
半導(dǎo)體材料的光敏性和熱敏性具有兩面性，一方面它使普通半導(dǎo)體器件的溫度穩(wěn)定性變差;另一方面又可利用它來制成特殊半導(dǎo)體器件,如光敏器件和熱敏器件。
盡管各種半導(dǎo)體器件的工作原理不盡相同,但在外特性上卻有不少相同之處。例如,晶體管的輸入特性與二極管的伏安特性相似,二極管的反向特性(特別是光電二極管在第三象限的反向特性)與晶體管的輸出特性相似,而場效應(yīng)管與晶體管的輸出特性也相似。
除上述主要內(nèi)容外,本節(jié)還介紹了集成電路中的元件。
學(xué)完本章后,應(yīng)能掌握以下幾點(diǎn):
熟悉定義、概念及原理:自由電子與空穴,擴(kuò)散與漂移,復(fù)合,空間電荷區(qū),pn結(jié),耗盡層,導(dǎo)電溝道,
二極管的單向?qū)щ娦?穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用,晶體管與場效應(yīng)管的放大作用及三個工作區(qū)域。
二，二極管,穩(wěn)壓管.晶體管.場效應(yīng)管的工作原理。外特性和主要參數(shù)。
三，了解選用器件的原則。
