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_计算机电路基础(1)_(1)“计算机电路基础(1)”学****辅导(二)
第二章半导体基本器件
一、教学内容
(一)半导体二极管

PN结的伏安特性描述了PN结两端电压u和流过PN结电流i之间的关系。 是PN结的伏-安特性曲线。可以看出:


i
U(BR)
IR 0 UON uI

(1)当外加正向电压较小(uI<UON)时,外电场不足以克服PN结内电场对多子扩散所造成的阻力,电流i几乎为0,PN结处于截止状态;
(2)当外加正向电压uI大于UON时,正向电流i随u的增加按指数规律上升且i曲线很陡。
(3)当外加反向电压(u<0)时,反向电流很小, 几乎为0,用IR表示;
(4)当u £ U(BR) 时,二极管发生电击穿,|u| 稍有增加,|i|急剧增大, u » UBR。
把PN结外加正向电压导通、,也叫开启电压, U(BR) 称作反向击穿电压,IR称作反向电流。

半导体二极管是将PN结用外壳封装、加上电极引线构成。可以用作限幅电路、开关电路等。
(1)用作限幅电路
(a)是二极管电路。假设输入电压u I是一周期性矩形脉冲,输入高电平UIH=+5V、低电平UIL=-5V,见图(b)。可以知道,当输入信号的正半周时,二极管导通,uO =u I=+5V,负半周时,二极管截止,iD»0,uO »0,对应波形见图中(c)所示。通过二极管电路,使输出电压负半周的幅度受到了限制。
+5 uI/V


+ + t
ui iD R uO -5
- 10kW -
(b)
uo/V
(a)
+5
0 t
(c)
(2)用作开关电路
(a)所示的二极管电路中,假设二极管为理想二极管。可以知道,当输入信号的正半周时,二极管导通,二极管可以看作只有很小(»0)压降的闭合开关,负半周时,二极管截止,iD»0,二极管可以看作断开的开关。在数字电路中,二极管常被当做开关使用。
(二)双极型三极管
1. 双极型三极管及其三种工作状态
。
把IB=0这条曲线以下部分称为截止区,此时,三极管各极电流iB»iC»0,对应三极管截止的条件是uBE<;在特性的中间部分,曲线是一族近似水平的直线,这个区域称为放大区,此时,Ic=bIB, 对应三极管放大的条件是uBE³. uBC<0V;把输出特性靠近纵轴的上升部分,对应不同的IB值的各条曲线几乎重叠在一起的区域称为饱和区,此时,UC E£ UC ES,对应三极管饱和的条件是uBE³. uBC>0V。
ic/mA
100mA
饱 80mA
和放
区大 60mA
区 40mA
20mA
IB=0 uce/v
截止区


(1)共发射极电流放大系数b
共发射极电流放大系数b表示管子做成后,其收集电流和基区复合电流之比,是一个常数。
(2)集电极-发射极饱和电压UCES
集电极-发射极饱和电压UCES指管子饱和时,集电极-发射极间的管压降,小功率管£。
(3)集电极最大电流ICM
集电极最大电流ICM指集电极允许流过的最大电流。
(4)集电极最大功率损耗PCM
集电极最大功率损耗PCM指集电极允许的最大功率。
(5)集电极-发射极击穿电压UCEO
ICM、PCM、UCEO是极限值,使用管子时,不要超过极限值。
(三)MOS场效应管

MOS场效应管按其沟道和工作类型可分为四种:N沟道增强型、P沟道增强型、N沟道耗尽型、P沟道耗尽型。。

基片材料
漏源材料
导通沟道类型
阈值
电压
栅极工
作电压
漏源工作电压
其它特点
N沟道增强型
P
N
电子
UTN正
正
正
电子迁移率高,故速度快
P沟道增强型
N
P
空穴
UTP负
负
负
易做,速度慢
N沟道耗尽型
P
N
电子
UI负
零、正、负均可
正
速度较快,可在零栅压下工作
P沟道耗尽型
N
P
空穴
UI正
难制作

。
iD/mA iD/mA
可变电阻区
恒流区
uGS=UTN UTN uGS/V 夹断区 u DS/V
(a) (b)

图(a)的转移特性曲线描述MOS管栅源电压uGS和漏极电流iD之间的关系。因为uGS是