半导体基础知识,然后重点阐述半导体二极管、晶体管(bjt)和场效应管(fet)的工作原理、

特性曲线和主要参数。应当指出,了解管子内部结构及载流子的运动应以理解外特性为度。各部分归纳如下:

一、杂质半导体与pn结

在半导体中掺入五价元素(如磷)就形成n型半导体,掺入三价元素(如硼)就形成р型半导体,控制掺入杂质的多少就可有效地实现导电性能的可控性。半导体中有两种载流子:自由电子与空穴。载流子有两种有序的运动:因浓度差而产生的运动称为扩散运动,因电位差而产生的运动称为漂移运动。在同一个硅片(或锗片)上制作两种杂质半导体,在它们的交界面将形成pn结。正确理解pn结的单向导电性、反向击穿特性、温度特性和电容效应,将有利于了解半导体二极管﹑晶体管和场效应管等电子器件的特性和参数。

二、半导体二极管

将一个pn结封装并引出电极后就构成二极管。二极管加正向电压时,产生扩散电流,电流与电压成指数关系;加反向电压时,产生漂移电流,其数值很小;体现出单向导电性。if ir .ur和fm,是二极管的主要参数。

特殊二极管也具有单向导电性。利用pn结击穿时的特性可制成稳压二极管,利用发光材料可制成发光二极管,利用pn结的光敏性可制成光电二极管。

三、晶体管

当发射结正向偏置且集电结反向偏置时,晶体管具有电流放大作用;发射区多子的扩散运动形成ie ,基区非平衡少子与多子的复合运动形成基极电流ib ,集电结少子的漂移运动形成ic。ib对ic具有控制作用, ic。 =βib ,可将ic看成为受电流ib控制的电流源。晶体管的输入特性和输出特性表明各极之间电流与电压的关系,β、α,lcbo( iceo ) 1cm u(br)(ceo )pcm和ft是它的主要参数。晶体管有截止.放大.饱和三个工作区域,学习时应特别注意使管子工作在不同工作区的外部条件。

特殊三极管与晶体管一样,也能够实现输入信号对ic的控制。如光电三极管是用光的人射量来控制i,的大小的。

四、场效应管

场效应管分为结型和绝缘栅型两种类型,每种类型又分为n沟道和р沟道两种,同一沟道的mos管又分为增强型和耗尽型两种形式。

场效应管工作在恒流区时,利用栅–源之间外加电压所产生的电场来改变导电沟道的宽窄,从而控制多子漂移运动所产生的漏极电流id。此时,可将id。看成电压ucs控制的电流源,转移特性曲线描述了这种控制关系。输出特性曲线描述ucs ods与id。三者之间的关系。gm、ucs(th),或ucs (off ). ldss. ldmw .u(br)ds pdm和极间电容是它的主要参数。和晶体管相类似,场效应管有夹断区,恒流区和可变电阻区三个工作区域。

因vmos管较好地解决了散热问题,故可制成大功率管。

半导体材料的光敏性和热敏性具有两面性，一方面它使普通半导体器件的温度稳定性变差;另一方面又可利用它来制成特殊半导体器件,如光敏器件和热敏器件。

尽管各种半导体器件的工作原理不尽相同,但在外特性上却有不少相同之处。例如,晶体管的输入特性与二极管的伏安特性相似,二极管的反向特性(特别是光电二极管在第三象限的反向特性)与晶体管的输出特性相似,而场效应管与晶体管的输出特性也相似。

除上述主要内容外,本节还介绍了集成电路中的元件。

学完本章后,应能掌握以下几点:

熟悉定义、概念及原理:自由电子与空穴,扩散与漂移,复合,空间电荷区,pn结,耗尽层,导电沟道,

二极管的单向导电性,稳压管的稳压作用,晶体管与场效应管的放大作用及三个工作区域。

二，二极管,稳压管.晶体管.场效应管的工作原理。外特性和主要参数。

三，了解选用器件的原则。