由于热激发而产生的自由电子

自由电子移走后而留下的空穴

图 3-1 电子、空穴对的产生

邻近电子只空位留下可移动空穴

可移动的空穴

杂质原电子接受一个电子成为负离子

图 3-2 P 型半导体的共价键结构

杂质原子提供的多余电子

杂质原子失去一个电子成为正离子

图 3-3 N 型半导体的共价键结构

P 型区 空间电荷区 N 型区

内电场

图 3-4 PN 结的形成

外电场

1 2 2 1

IF

UF

1′2′ 2′ 1′内电场外电场

2 1 1 2

IR

UF

2′1′ 1′2′内电场

P NP N

 图 3-5 　 PN 结加正向电压 图 3-6 　 PN 结加反向电压

图 3-7 半导体二极管的结构及符号（ a ）点接触型；（ b ）面接触型；（ c ）平面型；（ d ）符

号

阳极 N 型锗片 阴极引线 引线

阳极 阴极引线 引线

阳极 a k 阴极

阳极引线

PN 结

金锑合金 底座

阴极引线

(a) 触丝 外壳

铝合金小球

（ b ）

N 型硅

PN

P 型支持衬底

（ c ）

（ d ）

阳极 a k 阴极

90℃

20℃

-60℃

iD/mA

20

15

10

50

-60 -40 -20

0.2

0.4

0.6

①

uD/V

②

③

-10

-20

-30

-40

iD/A

iD/mA

uD/V-60℃

90℃20℃

图 3-8 锗二极管 2AP15 的伏安特性 图 3-9 温度对二极管伏安特性的影响

a +

-k

ΔuZ uZ

iZ/m

A

uZ/

V A

C

ΔiZ

O

（ a）

（ b）

图 3-10 稳压管的电气符号与伏安特性（ a ）符号；（ b ）伏安特性

RL

iO(iL)R

iZiR

uo

+

-

+

-

VDZui

图 3-11 简单的稳压电路

（ a ） （ b ） （ c ）

c 集电极

集电结

发射结

N

集电区

P

基区

N

发射区

发射极e

b

e

c

b

e

c

图 3-12 三极管的结构与符号（ a ） NPN 型 BJT 结构示意图；（ b ） NPN 型 BJT 符号；（ c ） PNP 型 BJT

符号

b

c

c

e

b

b

ce

(a) (b) (c)

VVV

图 3-13 三极管在放大电路中的三种连接方式（ a ）共基极；（ b ）共发射极；（ c ）共集电极

c

IB

IB

b UCE

N

P

NUBE

IE

图 3-14 NPN 管共射电路接法

c

b

IE

e

V

IC

IB

UBE

c

be

V

IC

IB

UBE

UCE UCE

IE

图 3-15 两种晶体管电路接法的区别（ a ） NPN 型管；（ b ） PNP 型管

iR/A

c

b

IE

e

V

IC

IB

UBBUCE

RB

RC80

60

40

20

0 0.2 0.4 0.6 0.8 uBE/V

u CE=

0V

uC

E≥

1V

25℃

iC/mA

4

3

2.32

1.51

0 2 4 6 8 uBE/V

iB=20 A

25℃

饱和区

放大区 100

60

40

截止区

ΔiC ΔiB

80

Q

（ a ） （ b ） （ c ）

图 3-16 NPN 管的共射极特性曲线（ a ）电路图；（ b ）输入特性曲线；（ c ）输出特性曲线

d （漏极）

耗尽层

N型沟道

P P

g （栅极） s （源极）

g

s

g

s

dd

（ a ） （ b ） （ c ）图 3-17 结型场效应管的结构示意图和符号

（ a ） N 型结型场效应管的结构；（ b ） N 型的符号；（ c ） P 型的符号

PP Ng

d

s

Rd

iD 较大

UDD

PP Ng

d

s

Rd

iD 减小

UDD

UGG

PPg

d

s

Rd

iD≈0

UDD

UGG

（ a ） （ b ） （ c ）

图 3-18 结型场效应管的工作原理（ a ） uGS ＝ 0 时；（ b ） uGS ＜ 0 时；（ c ） uGS 为某一负值时，导电沟道被

“夹断”

UDD

d

s

UGG

g

Rd

uo

us

iD

图 3-19 场效应管的电压放大作用

iD/mAiD/mA

UDS/V UDS/V

（ a ） （ b ）

IDSS

UDS= 常数

UGS (off)

-1V

-2V

预夹断轨迹

可变电阻区

恒流区

夹断区

-3V

-4V-5V

-4 0

UGS=0V

-20

图 3-20 N 沟道结型场效应管的特性曲线（ a ）输出特性曲线；（ b ）转移特性曲线

源极 s 栅极 g 漏极 d

铝 铝铝 SiO2 绝缘层

耗尽层 P 型硅衬底

衬底

d

g

sB 型衬底引线

（ a ） （ b ）

图 3-21 N 沟道增强型绝缘栅场效应管结构和符号（ a ）结构示意图；（ b ）符号

N 型（感生）沟道

迅速增大

id

d

UDS

UGS

+-

衬底引线

gs

+-

N+N+

衬底引线

耗尽层

二氧化硅

s g d 铝

N+N+

UDS- +

P

（ a ）

（ c ）

N+N+

耗尽层N 型（感生）沟道

s g d

UDS

UGS+-

衬底引线

N+N+

s g d

UDS

UGS+-

衬底引线

饱和

夹断区

id+-

P

（ b ）

（ d ）

图 3-22 N 沟道增强型绝缘栅场效应管的基本工作原理示意图（ a ） uGS ＝ 0 时，没有导电沟道；（ b ） uGS ＞ VT 时，出现 N 型沟道；

（ c ） uDS 较小时， iD 迅速增大；（ d ） uDS 较大出现夹断时， iD 趋于饱和

iD/mA

Ⅰ 区Ⅱ 区 Ⅲ 区

5V

4V

uGS=3V

uDS=10V

4 iD/mA

3

0 4 8 12 16 20 uDS/V0 2 4 6 uDS/V

2

3

1

2

1

（ a ） （ b ）

图 3-23 N 沟道增强型绝缘栅场效应管的特性曲线（ a ）输出特性曲线；（ b ）转移特性曲线

s gd掺杂后具有正

离子的绝缘层 二氧化硅

N 型沟道耗尽层

衬底引线

N+ N+

P

图 3-24 N 沟道耗尽型绝缘栅场效应管结构示意图