半导体物理与器件课件

1、半导体物理与器件半导体物理与器件 能带理论能带理论原子结构原子的核型结构原子的核型结构: :卢瑟福认为原子卢瑟福认为原子的结构与太阳系结构相似的结构与太阳系结构相似, ,中间是中间是原子核原子核, ,相当于太阳相当于太阳, ,电子绕着原电子绕着原子核旋转子核旋转, ,就象就象9 9大行星绕着太阳大行星绕着太阳转一样。转一样。硅原子结构泡利不相容原理泡利不相容原理泡利不相容原理: :原子原子中第中第n n个壳层最多只能个壳层最多只能容纳容纳2N2N个电子。个电子。电子共有化运动半导体晶体中的电子共有化运半导体晶体中的电子共有化运动：晶体中原子外围电子的轨动：晶体中原子外围电子的轨道互相重叠，电子

2、不再只属于道互相重叠，电子不再只属于某一个原子，而是可以在整个某一个原子，而是可以在整个晶体内运动，为晶体整个原子晶体内运动，为晶体整个原子所共有。所共有。电子共有化运动电子共有化运动：能带形成能带概念半导体中能带的形成：电子的半导体中能带的形成：电子的共有化运动，引起能级的分裂，共有化运动，引起能级的分裂，受泡利不相容原理的影响，这受泡利不相容原理的影响，这些能级将形成能量稍有不同的些能级将形成能量稍有不同的“能带能带”能带图能带图能带概念空带，满带，价带，导带，禁带宽空带，满带，价带，导带，禁带宽度：度： 能带上没有电子，称空带。能带上没有电子，称空带。 能带上充满电子，称满带。能带上充满

3、电子，称满带。 能量最高的满带称为价带能量最高的满带称为价带E EV V。 能量最低的空带称为导带能量最低的空带称为导带E EC C。导带和价带之间的区域称为禁带宽导带和价带之间的区域称为禁带宽度度E Eg g。导体、半导体、绝缘体的能导体、半导体、绝缘体的能带的差异：禁带宽度极大的带的差异：禁带宽度极大的不同。不同。半导体中的杂质本征半导体本征半导体：纯净半导体，无杂质。本征半导体：纯净半导体，无杂质。本征激发：在一定温度下，由于热运本征激发：在一定温度下，由于热运动，一部分价带电子获得大于禁带宽动，一部分价带电子获得大于禁带宽度的能量而跃迁到导带。（实质：共度的能量而跃迁到导带。（实质：共

4、价键上电子挣脱了出来，成为自由电价键上电子挣脱了出来，成为自由电子；同时留下一个空穴。）这样形成子；同时留下一个空穴。）这样形成了空穴电子对。了空穴电子对。载流子复合电子空穴对的复合：电子空穴对在晶体中电子空穴对的复合：电子空穴对在晶体中相遇，就可能复合而消失，补好了一个完相遇，就可能复合而消失，补好了一个完整的共价键。整的共价键。 这也就是电子又从导带跳回了价带，多余这也就是电子又从导带跳回了价带，多余的能量以发光的形式或发热的形式释放出的能量以发光的形式或发热的形式释放出来。来。 激发和复合可形成动态的平衡。激发和复合可形成动态的平衡。 本征载流子浓度一般是很低的。本征载流子浓度一般是很低

5、的。载流子复合施主能级N N型半导体：硅中掺入型半导体：硅中掺入5 5价元价元素磷、砷、锑，产生非平衡素磷、砷、锑，产生非平衡载流子电子。在能带图中，载流子电子。在能带图中，在禁带中靠近导带的地方，在禁带中靠近导带的地方，形成一个施主能级形成一个施主能级E ED D。 施主能级受主能级P P型半导体：硅中掺入型半导体：硅中掺入3 3价元素价元素硼，产生非平衡载流子空穴。硼，产生非平衡载流子空穴。在能带图中，在禁带中靠近价在能带图中，在禁带中靠近价带的地方，形成一个受主能级带的地方，形成一个受主能级E EA A。受主能级施主杂质和受主杂质施主杂质和受主杂质的补偿作用。的补偿作用。半导体中杂质的补

6、偿费米能级费米能级E EF F ：衡量半导体：衡量半导体掺杂水平掺杂水平电子填充水电子填充水平高低的标志。平高低的标志。 载流子运动方式载流子运动方式半导体中载流子的两种运动半导体中载流子的两种运动方式：方式：漂移运动（在电场作用下的漂移运动（在电场作用下的运动）；运动）；扩散运动（浓度差造成的运扩散运动（浓度差造成的运动）。动）。 半导体中的载流子半导体中的载流子的迁移现象的迁移现象载流子迁移率载流子迁移率载流子的迁移率：载载流子的迁移率：载流子在单位电场强度流子在单位电场强度作用下的平均漂移速作用下的平均漂移速度。度。常温下载流子的迁移率 非平衡载流子非平衡载流子平衡载流子：半导体在热平衡

7、平衡载流子：半导体在热平衡情况下，体内产生的载流子。情况下，体内产生的载流子。非平衡载流子：光、电等外界非平衡载流子：光、电等外界因素引起的额外增加的载流子。因素引起的额外增加的载流子。非平衡载流子的复合非平衡载流子的复合载流子寿命的概念非平衡载流子的寿命非平衡载流子的寿命: :在外界作用在外界作用因素停止后，其随时间逐渐减少因素停止后，其随时间逐渐减少以至消失的过程称为衰减。其平以至消失的过程称为衰减。其平均存在时间称为非平衡载流子的均存在时间称为非平衡载流子的寿命。寿命。非平衡少数载流子寿命的意义：非平衡少数载流子寿命的意义：其浓度降低到原来的其浓度降低到原来的3737（1/e1/e）的时

8、间。的时间。非平衡载流子的复合机理：非平衡载流子的复合机理：直接复合：电子在导带和价带之间的直接直接复合：电子在导带和价带之间的直接跃迁造成的电子和空穴的复合。跃迁造成的电子和空穴的复合。间接复合：电子通过禁带中的各种复合中间接复合：电子通过禁带中的各种复合中心能级（杂质和缺陷形成）分两步进行的心能级（杂质和缺陷形成）分两步进行的电子和空穴的复合。电子和空穴的复合。非平衡载流子的净复合率：非平衡载流子的净复合率：甲：俘获电子过程；甲：俘获电子过程； 乙：发射电子过程；乙：发射电子过程； 丙：俘获空穴过程；丙：俘获空穴过程； 丁：发射空穴过程。丁：发射空穴过程。 净复合率净复合率 甲甲 乙乙 丙

9、丙 丁丁半导体的界面态和表面态半导体界面：半导体界面： 半导体晶体和别的物质的交界面。半导体晶体和别的物质的交界面。 比如硅表面和比如硅表面和SIO2SIO2的交界面。的交界面。半导体表面：当别的物质是空气时，半导体界面半导体表面：当别的物质是空气时，半导体界面又称为半导体表面。又称为半导体表面。半导体界面态：半导体界面上的硅原子外层电子半导体界面态：半导体界面上的硅原子外层电子不能象体内那样和另一个硅原子的外层电子形成不能象体内那样和另一个硅原子的外层电子形成完整的共价键，称悬挂键，它很容易和其它原子完整的共价键，称悬挂键，它很容易和其它原子结合，就形成了界面态。结合，就形成了界面态。表面态

10、：界面态的特殊形式。表面态：界面态的特殊形式。表面复合：硅晶体的表面，一般和表面复合：硅晶体的表面，一般和SIO2SIO2相相接，在相互作用下，由于界面态的存在，接，在相互作用下，由于界面态的存在，会在禁带中形成一些新的能级；硅晶体表会在禁带中形成一些新的能级；硅晶体表面受水汽和脏物的影响，也会在禁带中产面受水汽和脏物的影响，也会在禁带中产生一些新的能级。生一些新的能级。 这些能级其实也属这些能级其实也属于复合中心能级的范畴。从而使晶体表面于复合中心能级的范畴。从而使晶体表面载流子复合加剧，这样就使表面附近载流载流子复合加剧，这样就使表面附近载流子寿命减小子寿命减小。非平衡载流子的扩散运动非平

11、衡载流子的扩散运动：自然界任何物质都有从浓度高处向浓度低处运动的趋势。非平衡载流子的扩散扩散流与浓度差的关系：等式右边的扩散流与浓度差的关系：等式右边的D D表示扩散系数。表示扩散系数。 dn/dxdn/dx表示浓度梯表示浓度梯度，即浓度差的大小。度，即浓度差的大小。影响扩散系数的因素：温度、掺杂浓影响扩散系数的因素：温度、掺杂浓度等度等：扩散流密度与扩散定律扩散流密度与扩散定律 ：扩散流密：扩散流密度与载流子的浓度梯度成正比。度与载流子的浓度梯度成正比。 扩散长度扩散长度LpLp：是描写非平衡少子在：是描写非平衡少子在边扩散边复合的过程中，能够扩散边扩散边复合的过程中，能够扩散的平均距离。其

12、在数值上等于非平的平均距离。其在数值上等于非平衡少子浓度衰减到原来衡少子浓度衰减到原来 的的1/e1/e（即（即3737）时两点之间的距离。）时两点之间的距离。扩散长度的计算扩散长度的计算; ;爱因斯坦方程爱因斯坦方程半导体体内可能存在的4种电流PNPN结与半导体二极管结与半导体二极管1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管 二极管二极管 = PN结结 + 管壳管壳 + 引线引线NP结构结构符号符号阳极阳极+阴极阴极- 二极管按结构分三大类：二极管按结构分三大类：(1) 点接触型二极管点接触型二极管 PN结面积小，结电容小，结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。用于检波和变频等高频电路

13、。N型 锗正 极 引 线负 极 引 线外 壳金 属 触 丝(3) 平面型二极管平面型二极管 用于集成电路制造工艺中。用于集成电路制造工艺中。PN 结面积可大可小，用结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。于高频整流和开关电路中。(2) 面接触型二极管面接触型二极管 PN结面积大，用结面积大，用于工频大电流整流电路。于工频大电流整流电路。SiO2正 极 引 线负 极 引 线N型 硅P型 硅负 极 引 线正 极 引 线N型 硅P型 硅铝 合 金 小 球底 座PNPN结的形成：结的形成：合金法；合金法；扩散法；扩散法；注入法注入法两种不同杂质分布的PN结突变结：突变结：P P区和区和N N区的杂质

14、分区的杂质分布界限分明。布界限分明。缓变结：缓变结：P P区和区和N N区的杂质分区的杂质分布呈现此消彼涨的渐变模式。布呈现此消彼涨的渐变模式。PNPN结的空间电荷区结的空间电荷区PNPN结的势垒结的势垒PNPN结的正向特性结的正向特性PNPN结的反向特性结的反向特性PN结两边的掺杂浓度PNPN结两边未接触时的能带图结两边未接触时的能带图PNPN结能带图结能带图少子在PN结两边的分布PN结的正反向接法) 1(eTSUuIi 根据理论分析：根据理论分析：u 为为PN结两端的电压降结两端的电压降i 为流过为流过PN结的电流结的电流IS 为反向饱和电流为反向饱和电流UT =kT/q 称为温度的电压当

15、量称为温度的电压当量其中其中k为玻耳兹曼常数为玻耳兹曼常数 1.381023q 为电子电荷量为电子电荷量1.6109T 为热力学温度为热力学温度 对于室温（相当对于室温（相当T=300 K）则有则有UT=26 mV。当当 u0 uUT时时1eTUuTeSUuIi 当当 u|U T |时时1eTUuSIi影响影响PNPN结伏安特性偏离理想方程的因素：结伏安特性偏离理想方程的因素：正向复合电流：当正向复合电流：当P P区来的空穴和区来的空穴和N N区来区来 的电子在空间电荷区复合时，就形成该电的电子在空间电荷区复合时，就形成该电流，此电流在正向电流较小时比重较大，流，此电流在正向电流较小时比重较大

16、，由于它对三极管发射极注入无贡献，故小由于它对三极管发射极注入无贡献，故小电流时三极管放大倍数会下降。电流时三极管放大倍数会下降。 反向时空间电荷区产生电流：反向时空间电荷区产生电流：空间电荷区热激发的载流子在空间电荷区热激发的载流子在反压下来不及复合，就被电场反压下来不及复合，就被电场驱走，增多了反向电流。驱走，增多了反向电流。 大注入情况：电流随电压的增加将大注入情况：电流随电压的增加将变缓。变缓。PNPN结的反向击穿：结的反向击穿：雪崩击穿：当反向电压很高时，空雪崩击穿：当反向电压很高时，空间电荷区电场很强，电子和空穴动间电荷区电场很强，电子和空穴动能很大，可将空间电荷区中的硅的能很大，

17、可将空间电荷区中的硅的共价键撞开，产生新的电子空穴对，共价键撞开，产生新的电子空穴对，使载流子呈现雪崩式倍增，使电流使载流子呈现雪崩式倍增，使电流剧增，形成击穿。从能带观点：即剧增，形成击穿。从能带观点：即是将价带上的电子激发到了导带上。是将价带上的电子激发到了导带上。雪崩击穿影响雪崩电压大小因素：单影响雪崩电压大小因素：单边突变结电压与轻掺杂一边边突变结电压与轻掺杂一边掺杂浓度有关，浓度大则电掺杂浓度有关，浓度大则电压低。缓变结击穿电压高低压低。缓变结击穿电压高低则与浓度梯度的大小有关，则与浓度梯度的大小有关，梯度大则电压低，反之已然。梯度大则电压低，反之已然。隧道击穿隧道击穿：对于隧道击穿

18、：对于PNPN结两边掺结两边掺杂都较高的情况下，空间电杂都较高的情况下，空间电荷区比较窄，电场强度极大，荷区比较窄，电场强度极大，使得电子和空穴的能量极高，使得电子和空穴的能量极高，快速穿越快速穿越PNPN结，造成击穿。结，造成击穿。隧道击穿从能带角度讲：从能带角度讲：P P区的价带可高于区的价带可高于N N区的导带，这时区的导带，这时P P区价带电子就可区价带电子就可穿越空间电荷区的隧道，直接进入穿越空间电荷区的隧道，直接进入N N区导带，形成击穿。一般而言，区导带，形成击穿。一般而言，击穿电压在击穿电压在7 7伏以下者是隧道击穿，伏以下者是隧道击穿，反之是雪崩击穿。反之是雪崩击穿。隧道击穿

19、能带图 金属半导体接金属半导体接触触固体的功函数固体的功函数逸出功：固固体的功函数逸出功：固体的处于费米能级高度的电体的处于费米能级高度的电子跑到自由空间需要的能量。子跑到自由空间需要的能量。金属半导体接触：金属半导体接触：金半接触的整流特金半接触的整流特性（性（SBDSBD结构结构肖特基肖特基二极管）二极管）低掺杂的N型半导体与金属接触，当金属的逸出功较大时，就会形成肖特基势垒，出现整流特性。欧姆接触定义：欧姆接触的概念欧姆接触定义：欧姆接触的概念: :线线性和对称的伏安特性性和对称的伏安特性, ,接触电阻小于接触电阻小于材料体电阻材料体电阻. . 获得方式：获得方式：低势垒接触低势垒接触:

20、P:P型硅与金属的接触型硅与金属的接触高复合接触：大量的缺陷能级提供高复合接触：大量的缺陷能级提供反向时的载流子反向时的载流子高掺杂接触：空间电荷区极薄，电高掺杂接触：空间电荷区极薄，电子可通过隧道效应穿过去子可通过隧道效应穿过去肖特基二极管与普通二极管的肖特基二极管与普通二极管的比较：比较：1.1.正向压降较低：多子电流大，正向压降较低：多子电流大，故饱和电流大。故饱和电流大。2.2.开关速度较快：空间电荷区开关速度较快：空间电荷区没有电荷存储效应。没有电荷存储效应。肖特基二极管结构 半导体的磁电效半导体的磁电效应应霍尔效应霍尔效应霍尔效应的现象：在半导体晶体霍尔效应的现象：在半导体晶体上，

21、在上，在x x方向加以电场，流过一个方向加以电场，流过一个电流，在电流，在z z方向施加一个磁场，则方向施加一个磁场，则在在y y方向将会产生一个横向电压，方向将会产生一个横向电压，称为霍尔电压。称为霍尔电压。原理：是物理学中洛仑兹力引起原理：是物理学中洛仑兹力引起的载流子定向运动。的载流子定向运动。有关公式有关公式霍尔系数霍尔系数R RH H霍尔效应在半导体工艺中的应用：霍尔效应在半导体工艺中的应用：1.1.可以测量载流子浓度。可以测量载流子浓度。2.2.可判断硅片的导电类型。可判断硅片的导电类型。3.3.可测量载流子的迁移率。可测量载流子的迁移率。霍尔电压测试示意通过测出霍尔系数和电导，可

22、求出载流子迁移率推导过程从略推导过程从略 晶体管的直流特晶体管的直流特性性晶体管的基本结构晶体管的基本结构一一. .BJTBJT的结构的结构符号符号:-bce-ebc 三极管的结构特点三极管的结构特点:（1）发射区的掺杂浓度集电区掺杂浓度。）发射区的掺杂浓度集电区掺杂浓度。（2）基区要制造得很薄且浓度很低。）基区要制造得很薄且浓度很低。-NNP发射区集电区基区发射结 集电结ecb发射极集电极基极-PPN发射区集电区基区发射结 集电结ecb发射极集电极基极二二 BJTBJT的内部工作原理的内部工作原理（NPNNPN管）管） 三极管在工作三极管在工作时要加上适当的直时要加上适当的直流偏置电压。流偏

23、置电压。2022-3-26若在放大工作状态：若在放大工作状态：发射结正偏：发射结正偏：+UCE UBEUCB集电结反偏：集电结反偏：由由VBB保证保证由由VCC、 VBB保证保证UCB=UCE - UBE 0NNPBBVCCVRbRCebc共发射极接法共发射极接法c区区b区区e区区载流子在晶体管内载流子在晶体管内的传播的传播 （1 1）因为发射结正偏，）因为发射结正偏，所以发射区向基区注入电子所以发射区向基区注入电子 ，形形成了扩散电流成了扩散电流I IENEN 。同时从基区向。同时从基区向发射区也有空穴的扩散运动，形发射区也有空穴的扩散运动，形成的电流为成的电流为I IEPEP。但其数量小，

24、可但其数量小，可忽略忽略。 所以发射极电流所以发射极电流I I E E I I EN EN 。 （2 2）发射区的电）发射区的电子注入基区后，变成了少子注入基区后，变成了少数载流子。少部分遇到的数载流子。少部分遇到的空穴复合掉，形成空穴复合掉，形成I IBNBN。所。所以以基极电流基极电流I I B B I I BN BN 。大部分到达了集电区的边大部分到达了集电区的边缘。缘。1BJT内部的载流子传输过程内部的载流子传输过程NNPBBVCCVRbRCebcIENEPIIEBI晶体管的输入特性晶体管的输入特性曲线曲线 BJT BJT的特性曲线（的特性曲线（共发射极接法）共发射极接法）(1) (1

25、) 输入特性曲线输入特性曲线 iB=f(uBE) uCE=const+i-uBE+-uBTCE+Ci（1 1）u uCECE=0V=0V时，相当于两个时，相当于两个PNPN结并联。结并联。0.40.2i(V)(uA)BE80400.80.6Bu=0VuCE 1VCEu（3）uCE 1V再增加时，曲线右移很不明显。再增加时，曲线右移很不明显。（2）当）当uCE=1V时，时， 集电结已进入反偏状态，开始收集电子，所以基区复集电结已进入反偏状态，开始收集电子，所以基区复合减少，合减少， 在同一在同一uBE 电压下，电压下，iB 减小。特性曲线将向右稍微移动一些。减小。特性曲线将向右稍微移动一些。死区

26、电压死区电压硅硅 0.5V锗锗 0.1V导通压降导通压降硅硅 0.7V锗锗 0.3V输出特性曲线输出特性曲线现以现以i iB B=60uA=60uA一条加以说明。一条加以说明。 （1）当）当uCE=0 V时，因集电极无收集作用，时，因集电极无收集作用，iC=0。（2） uCE Ic 。 （3） 当当uCE 1V后，后，收集电子的能力足够强。收集电子的能力足够强。这时，发射到基区的电这时，发射到基区的电子都被集电极收集，形子都被集电极收集，形成成iC。所以。所以uCE再增加，再增加，iC基本保持不变。基本保持不变。同理，可作出同理，可作出iB=其他值的曲线。其他值的曲线。 iCCE(V)(mA)

27、=60uAIBu=0BBII=20uABI=40uAB=80uAI=100uAIB 输出特性曲线可以分为三个区域输出特性曲线可以分为三个区域: :饱和区饱和区iC受受uCE显著控制的区域，该区域内显著控制的区域，该区域内uCE0.7 V。 此时发射结正偏，集电结也正偏。此时发射结正偏，集电结也正偏。截止区截止区iC接近零的区域，相当接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。的曲线的下方。 此时，发射结反偏，集电结反偏。此时，发射结反偏，集电结反偏。放大区放大区 曲线基本平行等曲线基本平行等 距。距。 此时，发此时，发 射结正偏，集电射结正偏，集电 结反偏。结反偏。 该区中有：该区中有：BCII

28、iCIBIB=0uCE(V)(mA)=20uABI=40uABI=60uABI=80uABI=100uA饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区 BJTBJT的主要参数的主要参数1.1.电流放大系数电流放大系数（2 2）共基极电流放大系数：）共基极电流放大系数： BCII BCii ECII ECii iCE=20uA(mA)B=40uAICu=0(V)=80uAIBBBIBiIBI =100uACBI=60uAi一般取一般取20200之间之间2.31.538A60mA3 . 2BCII40A40)-(60mA)5 . 13 . 2(BCii（1 1）共发射极电流放大系数：）共发射极电流放大系数：

29、 2.2.极间反极间反向电流向电流 （2）集电极发射极间的穿）集电极发射极间的穿透电流透电流ICEO 基极开路时，集电极到发射基极开路时，集电极到发射极间的电流极间的电流穿透电流穿透电流 。其大小与温度有关。其大小与温度有关。 （1）集电极基极间反向饱和电流）集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开路时，在其集电结上加反向电压，得到反向电流。发射极开路时，在其集电结上加反向电压，得到反向电流。它实际上就是它实际上就是一个一个PNPN结的反向电流。结的反向电流。其大小与温度有关。其大小与温度有关。 锗管：锗管：I CBO为微安数量级，为微安数量级， 硅管：硅管：I CBO为纳安数量级。为纳安数

30、量级。CBOCEO)1 (II+ICBOecbICEO 3.3.极限参数极限参数 I Ic c增加时，增加时， 要下降。当要下降。当 值值下降到线性放大下降到线性放大区区 值的值的7070时，所对应的集电极电流称为集电极最大时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电流允许电流I ICMCM。（1）集电极最大允许电流）集电极最大允许电流ICM（2）集电极最大允）集电极最大允许功率损耗许功率损耗PCM 集电极电流通过集集电极电流通过集电结时所产生的功耗，电结时所产生的功耗， PC= ICUCE BICEui(V)IBC=100uAB=80uA=60uA(mA)IIB=0B=40uA=20uABII

31、PCM PCM （3 3）反向击穿电压）反向击穿电压 BJTBJT有两个有两个PNPN结，其反向击穿电压有以下几种：结，其反向击穿电压有以下几种： U（BR）EBO集电极开路时，发射极与基极之间允许的最大集电极开路时，发射极与基极之间允许的最大反向电压。其值一般几伏十几伏。反向电压。其值一般几伏十几伏。 U（BR）CBO发射极开路时，集电极与基极之间允许的最大发射极开路时，集电极与基极之间允许的最大反向电压。其值一般为几十伏几百伏。反向电压。其值一般为几十伏几百伏。 U（BR）CEO基极开路基极开路时，集电极与发射极之间时，集电极与发射极之间允许的最大反向电压。允许的最大反向电压。 在实际使用

32、时，还有在实际使用时，还有U（BR）CER、U（BR）CES等击穿电压。等击穿电压。 -(BR)CEOU(BR)CBOU(BR)EBOU晶体管的基极电阻晶体管的基极电阻r rb b、输入正向压降、输入正向压降V VBESBES、饱和压降饱和压降V VCESCES 晶体管的基极电阻晶体管的基极电阻r rb b、输入正向压降输入正向压降V VBES (BES (V VBEF)BEF)、饱和压降饱和压降V VC Ceses 晶体管的频率特性晶体管的频率特性晶体管的电容晶体管的电容 PN结的电容效应结的电容效应 当外加电压发生变化时，耗尽层的宽度要相应当外加电压发生变化时，耗尽层的宽度要相应地随之改变

33、，即地随之改变，即PN结中存储的电荷量要随之变化结中存储的电荷量要随之变化，就像电容充放电一样。，就像电容充放电一样。 (1) 势垒电容势垒电容CB空空间间电电荷荷区区W+R+E+PN(2) 扩散电容扩散电容CD 当外加正向电压当外加正向电压不同时，不同时，PN结两结两侧堆积的少子的侧堆积的少子的数量及浓度梯度数量及浓度梯度也不同，这就相也不同，这就相当电容的充放电当电容的充放电过程过程。+NPpLx浓浓度度分分布布耗耗尽尽层层NP区区区区中中空空穴穴区区中中电电子子区区浓浓度度分分布布nL电容效应在交流信号作用下才会明显表现出来电容效应在交流信号作用下才会明显表现出来极间电容（结电容）极间电

34、容（结电容）晶体管的交流特性晶体管的交流特性晶体管交流电流放晶体管交流电流放大系数大系数BCii 晶体管频率特性参数晶体管频率特性参数发射结电容充电时间发射结电容充电时间基区渡越时间基区渡越时间集电结电容充电时间集电结电容充电时间集电结耗尽区渡越时间集电结耗尽区渡越时间截止频率的计算截止频率的计算 晶体管功率特晶体管功率特性性 极限参数极限参数 I Ic c增加时，增加时， 要下降。当要下降。当 值值下降到线性放大区下降到线性放大区 值的值的7070时，时，所对应的集电极电流称为集电极最所对应的集电极电流称为集电极最大允许电流大允许电流I ICMCM。集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损

35、耗P PCMCM 集电极电流通过集电结时所集电极电流通过集电结时所产生的功耗产生的功耗: : P PC=C= I IC CU UCE CE 极限参数极限参数 I Ic c增加时，增加时， 要下降。当要下降。当 值值下降到线性放大下降到线性放大区区 值的值的7070时，所对应的集电极电流称为集电极最大时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电流允许电流I ICMCM。（1）集电极最大允许电流）集电极最大允许电流ICM（2）集电极最大允）集电极最大允许功率损耗许功率损耗PCM 集电极电流通过集集电极电流通过集电结时所产生的功耗，电结时所产生的功耗， PC= ICUCE BICEui(V)IBC=1

36、00uAB=80uA=60uA(mA)IIB=0B=40uA=20uABIIPCM PCM 反向击穿电压反向击穿电压 BJTBJT有两个有两个PNPN结，其反向击穿电压有以下几种：结，其反向击穿电压有以下几种： U（BR）EBO集电极开路时，发射极与基极之间允许的最大集电极开路时，发射极与基极之间允许的最大反向电压。其值一般几伏十几伏。反向电压。其值一般几伏十几伏。 U（BR）CBO发射极开路时，集电极与基极之间允许的最大发射极开路时，集电极与基极之间允许的最大反向电压。其值一般为几十伏几百伏。反向电压。其值一般为几十伏几百伏。 U（BR）CEO基极开路基极开路时，集电极与发射极之间时，集电极

37、与发射极之间允许的最大反向电压。允许的最大反向电压。 在实际使用时，还有在实际使用时，还有U（BR）CER、U（BR）CES等击穿电压。等击穿电压。 -(BR)CEOU(BR)CBOU(BR)EBOU晶体管安全工作区 晶体管开关特性晶体管开关特性晶体管的开关作用晶体管的开关作用晶体管开关过程晶体管开关过程晶体管开关时间参数晶体管开关时间参数发射极电容充电时间基区渡越时间集电极耗尽层渡越时间集电极电容充电时间 场效应管场效应管MOSMOS管结构管结构1.N1.N沟道增强型沟道增强型MOSMOS管管 （1 1）结构结构 4 4个电极：漏极个电极：漏极D D，源极源极S S，栅极，栅极G G和和 衬底衬底B B。-N+NP衬底sgdb源极栅极漏极衬底MOSMOS管工作原理管工作原理（2 2）工作原理）工作原理栅源电压栅源电压u uGSGS的控制作用的控制作用当当u uGS=0VGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的时，漏源之间相当两个背靠背的 二二极管，在极管，在d d、s s之间加上电压也不会形成电之间加上电压也不会形成电流，即管子截止。流，即管子截止。当当u uGSGS0V0V时时纵向电场纵向电场将靠近栅极下方的空