第1章-半导体元件及其特性.ppt

模拟电子技术基础第1章半导体元件及其特征1.1半导体二极管1.2半导体三极管1.3场效应管1.4晶闸管耗尽型绝缘栅场效应管的符号如图1.3.10所示。图（a）为Ｎ沟道耗尽型绝缘栅场效应管的符号，图（b）为Ｐ沟道耗尽型绝缘栅场效应管的符号。二者的区别只是衬底Ｕ的箭头方向不同。Ｎ沟道耗尽型绝缘栅场效应管的特性曲线如图1.3.11所示。现在，我们对ＭＯＳ管的符号再作进一步说明。在图1.3.6（b）、（c）和图1.3.10（a）、（b）中画出了四种类型ＭＯＳ管各自的符号。在Ｎ沟道ＭＯＳ管符号中，衬底上的箭头是向内的（由Ｐ型衬底指向Ｎ型沟道）；而在Ｐ沟道ＭＯＳ管的符号中，衬底上的箭头是向外的，（由Ｐ型沟道指向Ｎ型衬底）。在增强型ＭＯＳ管的符号中，Ｓ、Ｄ和衬底Ｕ之间是断开的，表示UGS＝０时导电沟道没有形成；在耗尽型ＭＯＳ管的符号中，Ｓ、Ｄ和Ｕ是连在一起的，表示UGS=0时导电沟道业已存在。此外，在集成电路中，如无需区别沟道类型、工作型式时，MOS管可采用图1.3.12所示的简化符号。1.3.3场效应管的主要参数(1)开启电压UGS(th):当UDS为常数时，形成ID所需的最小|UGS|值，称开启电压。(2)夹断电压UGS(off):在UDS固定时，使ID为某一微小电流(如1μA、10μA)所需的UGS值。(3)低频跨导gm:UDS为定值时，漏极电流ID的变化量ΔID与引起这个变化的栅源电压UGS的变化量ΔUGS的比值，即(4)漏源击穿电压U（BR）GS:管子发生击穿，ID急剧上升时的UDS值；UDSU（BR)GS。(5)最大耗散功率PDM:PD=IDUDSPDM。不能超过PDM，否则要烧坏管子。(6)最大漏极电流IDM：管子工作时，ID不允许超过这个值。1.３.４场效应管与三极管的比较(1)场效应管是电压控制器件，而三极管是电流控制器件，但都可获得较大的电压放大倍数。(2)场效应管温度稳定性好，三极管受温度影响较大。(3)场效应管制造工艺简单，便于集成化，适合制造大规模集成电路。(4)场效应管存放时，各个电极要短接在一起，防止外界静电感应电压过高时击穿绝缘层使其损坏。焊接时电烙铁应有良好的接地线，防止感应电压对管子的损坏。1.4.1晶闸管的基本结构晶闸管是在晶体管的基础上发展起来的一种大功率半导体器件，由四层半导体Ｐ1、Ｎ１、Ｐ２、Ｎ２制成，形成三个ＰＮ结Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３，如图1.4.1(ａ)所示。由最外的Ｐ１层引出的电极为阳极Ａ，最外的Ｎ２层引出的电极为阴极Ｋ，由中间的Ｐ２层引出的电极为控制极Ｇ，然后用外壳封装起来，图1.4.1(ｂ)为示意图。图1.4.1(ｃ)是晶闸管的表示符号。普通型晶闸管有螺栓式和平板式。图1.4.2(ａ)是螺栓式晶闸管，图中带有螺栓的是阳极引出端，同时可以利用它固定散热片，另一端较粗的一根是阴极引出线，另一根较细的是控制极引出线。图1.4.2(ｂ)是平板式晶闸管，中间金属环是控制极，用一根导线引出，靠近控制极的平面是阴极，另一面则为阳极。1.4.2晶闸管的工作原理为了说明晶闸管的工作原理，把晶闸管看成由一个ＮＰＮ型的晶体管Ｖ1和一个PNP型晶体管Ｖ2两个晶体管联接而成，阴极K相当于Ｖ1的发射极，阳极A相当于Ｖ2的发射极，中间的P2层和N1层为两管共用，第一个晶体管的基极与另一个晶体管的集电极相联接，如图1.4.3所示。(1)控制极不加电压（开路），当阳极A和阴极K之间加正向电压（A为高电位，K为低电位）时，由图1.4.3可知，PN结J1和J3处于正向偏置，J2处于反向偏置，且IG=0，故V1不能导通，晶闸管处于截止状态（称阻断状态）；3.极限参数集电极最大允许电流ICM：当IC超过一定数值时β下降，β下降到正常值的2/3时所对应的IC值为ICM，当ICICM时，可导致三极管损坏。反向击穿电压U（BR）CEO：基极开路时，集电极、发射极之间最大允许电压为反向击穿电压U（BR）CEO，当UCEU（BR）CEO时，三极管的IC、IE剧增，使三极管击穿。为可靠工作，使用中取