本文主要介紹半導(dǎo)體器件、二極管、三極管以及場效應(yīng)管，并闡述有關(guān)基本概念及分析方法。內(nèi)容包括：半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識、半導(dǎo)體二極管及二極管的應(yīng)用、穩(wěn)壓二極管及其穩(wěn)壓電路，半導(dǎo)體三極管與場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)分類、特性曲線等。
一、半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識
自然界的物質(zhì)，按照導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱可分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體三類。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間。通過一定的工藝過程，可以將半導(dǎo)體制成晶體。完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體稱為本征半導(dǎo)體。半導(dǎo)體在熱激發(fā)下產(chǎn)生自由電子和空穴對的現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。自由電子在運(yùn)動中與空穴相遇就會填補(bǔ)空穴，使二者同時消失，這種現(xiàn)象稱為復(fù)合。一定溫度下，本征激發(fā)產(chǎn)生的自由電子和空穴對，與復(fù)合的自由電子和空穴對數(shù)目相等，達(dá)到動態(tài)平衡。
在本征半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)，可以形成n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體。在n型半導(dǎo)體中，自由電子的濃度遠(yuǎn)大于空穴的濃度，因此自由電子稱為多數(shù)載流子（簡稱多子），而其中空穴稱為少數(shù)載流子（簡稱少子）。n型半導(dǎo)體主要靠自由電子導(dǎo)電，摻入的雜質(zhì)越多，自由電子的濃度就越高，導(dǎo)電性能也就越強(qiáng)。在p型半導(dǎo)體中，空穴的濃度遠(yuǎn)大于自由電子的濃度，因此空穴稱為多數(shù)載流子（簡稱多子），而其中自由電子稱為少數(shù)載流子（簡稱少子）。p型半導(dǎo)體主要靠空穴導(dǎo)電，摻入的雜質(zhì)越多，空穴的濃度就越高，導(dǎo)電性能也就越強(qiáng)。對于雜質(zhì)半導(dǎo)體來說，無論是n型還是p型半導(dǎo)體，從總體上看，仍然保持著電中性。
在pn結(jié)中進(jìn)行著兩種載流子的運(yùn)動：多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動和少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動。在無外電場和其他激發(fā)作用下，多子的擴(kuò)散運(yùn)動和少子的漂移運(yùn)動達(dá)到動態(tài)平衡。
當(dāng)外加電壓使pn結(jié)中p區(qū)的電位高于n區(qū)的電位，稱為加正向電壓，簡稱正偏；反之稱為加反向電壓，簡稱反偏。pn加正向電壓是導(dǎo)通，加反向電壓是截止。因此pn結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?br>
二、半導(dǎo)體二極管
在pn結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個二極管。由p區(qū)引出的電極稱為陽極，由n區(qū)引出的電極稱為陰極。從制造材料上分，二極管可分為硅二極管和鍺二極管，按結(jié)構(gòu)分，二極管可分為點接觸型、面接觸型和平面型三大類。硅管的導(dǎo)通電壓一般為0.7v，硅管的導(dǎo)通電壓一般為0.3v。在題目有沒有說明管子的類型時，一般假設(shè)為硅管。
當(dāng)加二極管上的正向電壓較小時，正向電流小，幾乎等于零。只有當(dāng)二極管兩端電壓超過某一數(shù)值uon時，正向電流才明顯增大。將uon稱為死區(qū)電壓。死區(qū)電壓與二極管的材料有關(guān)。一般硅二極管的死區(qū)電壓為0.5v左右，鍺二極管的死區(qū)電壓為0.1v左右。
當(dāng)二極管加反向電壓，反向電流很小，而且反向電流不再隨著反向電壓而增大，即達(dá)到了飽和，這個電流稱為反向飽和電流，用符號is表示。
二極管具有單向?qū)щ娦?，加正向電壓時處導(dǎo)通狀態(tài)，加反向電壓時處截止?fàn)顟B(tài)。利用其單向?qū)钥蓸?gòu)成和各種整流電路，把交流電壓變成脈動的直流電壓。
溫度升高，正向特性左移，反向特性下移；室溫附近，溫度每升高1℃；正向壓降減少2—2.5mv；室溫附近，溫度每升高10℃，反向電流增大一倍。
三、穩(wěn)壓二極管
穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿區(qū)時具有穩(wěn)壓特性，當(dāng)工作電流在穩(wěn)定電流iz與最大額定電流izm之間時，它的端電壓為穩(wěn)定電壓uz。
由限流電阻和穩(wěn)壓管可構(gòu)成穩(wěn)壓電路。當(dāng)電網(wǎng)波動或負(fù)載變化時，利用穩(wěn)壓管的電流調(diào)節(jié)作用，通過限流電阻r上電壓的補(bǔ)償，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。穩(wěn)壓電路的輸出電壓就是穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓，因此不可調(diào)且輸出電流小。
四、半導(dǎo)體三極管
雙極型晶體管（bjt）又稱半導(dǎo)體三極管、晶體三極管等，簡稱晶體管。晶體管的基本結(jié)構(gòu)是由兩個pn結(jié)構(gòu)成，按pn結(jié)的組成方式分為npn型和pnp型兩種，無論npn還是pnp都有三個區(qū)：集電區(qū)、基區(qū)、發(fā)射區(qū)。由三個區(qū)引現(xiàn)的電極分別稱為集電極、基極、發(fā)射極。兩個pn結(jié)分別稱為發(fā)射結(jié)和集電結(jié)。
晶體管的結(jié)構(gòu)特點：發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大；基區(qū)很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低。
輸入特性曲線有一個開啟電壓。硅管的開啟電壓為0.5v，發(fā)射結(jié)的導(dǎo)通電壓uon為0.6~0.7v；鍺管的開啟電壓為0.2v，發(fā)射結(jié)的導(dǎo)通電壓uon為0.2~0.3v；
晶體管有三個工作區(qū)域：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。當(dāng)發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)處于反向偏置時，它工作在放大區(qū)。這時，ic只受ib控制，ic=βib幾乎與uce的大小無關(guān)。說明晶體管相當(dāng)于一個輸出電流ic受ib控制的受控電流源。所以晶體管是電流控制器件。三極管工作在放大區(qū)時，三個電極之間的關(guān)系為：對于npn型，vc>vb>ve；對于pnp型，vc<vb<ve；
發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)正向偏置時，三極管工作在飽和區(qū)。此時ib再增大，ic幾乎就不再增大了，晶體管失去了電流放大作用。三極管工作在飽和區(qū)時，三個電極之間的關(guān)系為：對于npn型，vb>vc>ve；對于pnp型，vb<vc<ve
發(fā)射結(jié)反向偏置、集電結(jié)反向偏置時，三極管工作在飽和區(qū)。三極管工作在截止區(qū)時，三個電極之間的關(guān)系為：對于npn型，vb<ve；對于pnp型，vb>ve；
晶體管的β隨溫度的升高將增大，溫度每上升1℃，β值增大0.5%~1%，其結(jié)果是在相同的ib情況下，集電極電流ic隨溫度上升而增大。
iceo是少數(shù)載流子漂移運(yùn)動形成的，它與環(huán)境溫度關(guān)系很大，iceo隨溫度上升會急劇增加。溫度上升10℃，iceo將增加一倍。由于硅管的iceo很小，所以溫度對硅管的iceo影響不大。
和二極管的正向特性一樣，溫度上升1℃，uce將下降2~2.5mv。
五、場效應(yīng)管
場效應(yīng)晶體管（field-effect transistor ,fet）是利用輸入回路的電場效應(yīng)來控制輸出回路電流的一種半導(dǎo)體器件。由于它僅靠半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子導(dǎo)電，又稱單極型晶體管。場效應(yīng)管按結(jié)構(gòu)，可分為結(jié)型和絕緣柵型兩大類。絕緣柵型場效應(yīng)晶體管的柵極與源極、柵極與漏極之間均采用sio2絕緣層隔離，故有絕緣柵型之稱。或者按其金屬-氧化物-半導(dǎo)體的材料構(gòu)成，可稱其為mos管。
場效應(yīng)晶體管輸出特性曲線分成四個區(qū)域：可變電阻區(qū)、恒流區(qū)、擊穿區(qū)、截止區(qū)。
mosfet與bjt都是半導(dǎo)體晶體管，mosfet的源極、漏極、柵極分別相當(dāng)于bjt的發(fā)射極、集電極、基極。bjt的集電極電流ic受基極電流ib的控制，是一種電流控制器件；而mosfet的漏極電流id受柵-源電壓ugs的控制，是一種電壓控制元件。但與bjt相比，mosfet具有輸入電阻大、噪聲低、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)、耗電少等優(yōu)點。這些優(yōu)點使之從20世紀(jì)末60年代一誕生就廣泛應(yīng)用于各種電子電路中。另外，mosfet的制造工藝比較簡單，占用芯片面積小，特別適用于制造大規(guī)模集成電路。
與bjt類似，mosfet不僅可以通過ugs控制id實現(xiàn)對信號的放大作用，而且也可以作為開關(guān)元件，通過ugs控制其導(dǎo)通或判斷，廣泛用于開關(guān)電路和脈沖數(shù)字電路中。