ch4半導(dǎo)體二極管、三極管和場效應(yīng)管[高教課堂]

1、長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 本章重點(diǎn)和考點(diǎn)：本章重點(diǎn)和考點(diǎn)： 1. 1.二極管的單向?qū)щ娦?、穩(wěn)壓管的原理。二極管的單向?qū)щ娦?、穩(wěn)壓管的原理。 2.2.三極管的電流放大原理，三極管的電流放大原理， 如何判斷三極管的管型如何判斷三極管的管型 、管腳和管材。、管腳和管材。 3.3.場效應(yīng)管的分類、工作原理和特性曲線場效應(yīng)管的分類、工作原理和特性曲線。 1教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 1 1、什么是半導(dǎo)體、什么是半導(dǎo)體 4.1 PN4.1 PN結(jié)結(jié) 絕緣體導(dǎo)電能力0 uUT時時 1e T U u T e S U u Ii 當(dāng)當(dāng) u|U T |時時1e T U u S Ii 4.

2、 PN結(jié)的電流方程結(jié)的電流方程 4.1 PN4.1 PN結(jié)結(jié) 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-212121 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 21教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 5. PN結(jié)結(jié)的伏安特性曲線的伏安特性曲線 正偏正偏 IF（多子擴(kuò)散）（多子擴(kuò)散） IR（少子漂移）（少子漂移） 反偏反偏 反向飽和電流反向飽和電流 反向擊穿電壓反向擊穿電壓 反向擊穿反向擊穿 4.1 PN4.1 PN結(jié)結(jié) 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-222222 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 22教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 6. PN

3、結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng) 當(dāng)外加電壓發(fā)生變化時，耗盡層的寬度要相應(yīng)當(dāng)外加電壓發(fā)生變化時，耗盡層的寬度要相應(yīng) 地隨之改變，即地隨之改變，即PNPN結(jié)中存儲的電荷量要隨之變化結(jié)中存儲的電荷量要隨之變化 ，就像電容充放電一樣。，就像電容充放電一樣。 (1) 勢壘電容勢壘電容CB 空空 間間 電電 荷荷 區(qū)區(qū) W + + + R + E + + P N 4.1 PN4.1 PN結(jié)結(jié) 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-232323 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 23教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 (2) 擴(kuò)散電容擴(kuò)散電容CD 當(dāng)外加正向電壓不當(dāng)外加正向電壓不 同時，

4、同時，PN結(jié)兩側(cè)堆結(jié)兩側(cè)堆 積的非平衡少子的積的非平衡少子的 數(shù)量及濃度梯度也數(shù)量及濃度梯度也 不同，這就相當(dāng)電不同，這就相當(dāng)電 容的充放電過程容的充放電過程。 + N P pL x 濃濃度度分分布布 耗耗盡盡層層NP 區(qū)區(qū) 區(qū)區(qū)中中空空穴穴 區(qū)區(qū)中中電電子子 區(qū)區(qū) 濃濃度度分分布布 nL 平衡少子平衡少子：PN結(jié)處于平衡時的少子。結(jié)處于平衡時的少子。 非平衡少子非平衡少子：外加正向電壓時，從外加正向電壓時，從P區(qū)擴(kuò)散到區(qū)擴(kuò)散到N區(qū)的空區(qū)的空 穴和從穴和從N區(qū)擴(kuò)散到區(qū)擴(kuò)散到P區(qū)的自由電子區(qū)的自由電子。 4.1 PN4.1 PN結(jié)結(jié) 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-242

5、424 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 24教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 PN結(jié)結(jié)電容（極間電容）結(jié)結(jié)電容（極間電容）CJ CJ = CB + CD 由于一般很小，對于低頻信號呈現(xiàn)較大的容抗，其作用由于一般很小，對于低頻信號呈現(xiàn)較大的容抗，其作用 可忽略不計，所以，只有在信號頻率較高時，才考慮電可忽略不計，所以，只有在信號頻率較高時，才考慮電 容的作用。容的作用。 4.1 PN4.1 PN結(jié)結(jié) 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-252525 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 25教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 半導(dǎo)體半導(dǎo)體 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體

6、:本征激發(fā)本征激發(fā) 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 PN結(jié)結(jié) 形成過程形成過程 單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦?小結(jié)：小結(jié)： 4.1 PN4.1 PN結(jié)結(jié) 26教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 二極管二極管 = PN結(jié)結(jié) + 管殼管殼 + 引線引線 NP 1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu) 2、符號、符號 正極正極 + 負(fù)極負(fù)極 - 4.2 4.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-272727 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 27教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 3、二極管的分類：二極管的分類： 1）、）、 點(diǎn)接觸型二極

7、管點(diǎn)接觸型二極管 PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，結(jié)面積小，結(jié)電容小， 用于檢波和變頻等高頻電路用于檢波和變頻等高頻電路。 N型 鍺 正 極 引 線 負(fù) 極 引 線 外 殼 金 屬 觸 絲 4.2 4.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 28教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 3 3）、）、 平面型二極管平面型二極管 用于集成電路制造工藝中。用于集成電路制造工藝中。 PN PN 結(jié)面積可大可小，用結(jié)面積可大可小，用 于高頻整流和開關(guān)電路中于高頻整流和開關(guān)電路中。 2 2）、）、 面接觸型二極管面接觸型二極管 PNPN結(jié)面積大，用結(jié)面積大，用 于工頻大電流整流電路于工頻大電流整流電路。 SiO2 正

8、 極 引 線 負(fù) 極 引 線 N型 硅 P型 硅 負(fù) 極 引 線 正 極 引 線 N型 硅 P型 硅 鋁 合 金 小 球 底 座 4.2 4.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-292929 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 29教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 硅：硅：0.5 V 鍺：鍺： 0.1 V (1) 正向特性正向特性 導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降 反向飽和電流反向飽和電流 (2) 反向特性反向特性 死區(qū)死區(qū) 電壓電壓 i u 0 擊穿電壓擊穿電壓UBR 實(shí)驗(yàn)曲線實(shí)驗(yàn)曲線 u E i V mA u E i V uA 鍺鍺 硅：硅：0.7

9、 V 鍺：鍺：0.3V 4.2 4.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-303030 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 30教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 (1) 最大整流電流最大整流電流IF 二極管長期連續(xù)工二極管長期連續(xù)工 作時，允許通過二作時，允許通過二 極管的最大整流極管的最大整流 電流的平均值電流的平均值。 (2) 反向擊穿電壓反向擊穿電壓UBR 二極管反向電流二極管反向電流 急劇增加時對應(yīng)的反向急劇增加時對應(yīng)的反向 電壓值稱為反向擊穿電壓值稱為反向擊穿 電壓電壓U UBR BR。 。 (3) 反向電流反向電流I IR R

10、 在室溫下，在規(guī)定的反向電壓下的反向電流值。硅二極管在室溫下，在規(guī)定的反向電壓下的反向電流值。硅二極管 的反向電流一般在納安的反向電流一般在納安(nA)(nA)級；鍺二極管在微安級；鍺二極管在微安( ( A)A)級。級。 (4) 最高工作頻率最高工作頻率f fM M 二極管工作的上限頻率二極管工作的上限頻率 4.2 4.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-313131 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 31教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 1 1、理想等效電路模型、理想等效電路模型 u i 正偏正偏 反偏反偏 2 2、恒壓源等效電路、

11、恒壓源等效電路 ON Uu ON Uu U ON :二極管的導(dǎo)通壓降。硅管二極管的導(dǎo)通壓降。硅管 0.7V，鍺管，鍺管 0.3V。 導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降 二極管的伏安特性二極管的伏安特性 - + iu i u 0 4.2 4.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-323232 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 32教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 1、理想二極管模型、理想二極管模型 mA10 K1 V10 I 相對誤差：相對誤差： 0 0 0 0 7100 32. 9 32. 910 硅二極管電路如圖所示，若已知回路電流硅二極管電路如圖所示

12、，若已知回路電流I 測量值測量值 為為 9.32mA9.32mA，試分別用理想模型和，試分別用理想模型和 恒壓降模型計算回路電流恒壓降模型計算回路電流I I，并比較誤差，并比較誤差。 2、恒壓降模型、恒壓降模型 mA3 . 9 K1 V)7 . 010( I 0 0 0 0 2 . 0100 32. 9 9.332. 9 解解： 相對誤差相對誤差： 0.7V 例例1： 4.2 4.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-333333 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 33教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 例：例：電路如圖所示，電路如圖所示

13、，R R1k1k，U UREF REF=2V =2V，輸入信號為，輸入信號為u ui i。 (1)(1)若若 u ui i為為4V4V的直流信號，分別采用理想二極管模型、恒壓的直流信號，分別采用理想二極管模型、恒壓 降模型計算電流降模型計算電流I I和輸出電壓和輸出電壓u uo o + - - + U I u REF R i uO 解：解：（1 1）采用理想模型分析。）采用理想模型分析。 采用理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析采用理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析。 mA2 k1 2VV4 REFi R Uu I V2 REFo Uu mA31 k1 V702VV4 DREFi . . R UUu I 2

14、.7V0.7VV2 DREFo UUu 4.2 4.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-343434 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 34教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 （2）如果）如果ui為幅度為幅度4V的交流三角波，波形如圖（的交流三角波，波形如圖（b）所）所 示，示，UREF=2V,分別采用理想二極管模型和理想二極管串聯(lián)分別采用理想二極管模型和理想二極管串聯(lián) 電壓源模型分析電路并畫出相應(yīng)的輸出電壓波形。電壓源模型分析電路并畫出相應(yīng)的輸出電壓波形。 + - - + U I u REF R i uO 解：解：采用理想二極管采用理

15、想二極管 模型分析。波形如圖所示。模型分析。波形如圖所示。 0 -4V 4V ui t 2V 2V uo t 4.2 4.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-353535 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 35教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 0 2.7V uo t 0 -4V 4V ui t 2.7V 采用恒壓降模型分析采用恒壓降模型分析 ，波形如圖所示。，波形如圖所示。 + - - + U I u REF R i uO 4.2 4.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-363636

16、頁頁頁退出本章退出本章退出本章 36教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 已知已知u ui i10sin10sintt (V) (V)， 二極管正向?qū)妷嚎啥O管正向?qū)妷嚎?忽略不計。試畫出忽略不計。試畫出u ui i與與 u uO O的波形。 的波形。 4.2 4.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 uiuo D R 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-373737 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 37教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 0.7V -0.7V 0.7V 已知硅二極管組成電路，已知硅二極管組成電路， 試畫出在輸入信號試畫出在輸入信號u ui

17、 i作作 用下輸出電壓用下輸出電壓u uo o波形。波形。 4.2 4.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 uiuo D2 D1 R -0.7V uO ui t t 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-383838 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 38教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 & L=AB B A 0V 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 BLA 輸輸 入入輸出輸出 3、用于數(shù)字電路、用于數(shù)字電路 B +V AL D D 3k R （+5V） CC 1 2 例：分析如圖所示電路的功能。例：分析如圖所示電路的功能。 解：解： 輸輸 入入輸出輸出 D1

18、（V）D2（V）VL（V） 0V 0V 5V 5V 0V 5V 0V 5V 0V 0V 0V 0V 0V 0V 0V 0V 5V 4.2 4.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-393939 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 39教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 i u UZ I U Izmin I zmax 正向同正向同 二極管二極管 1、符號：、符號： 穩(wěn)壓二極管工作穩(wěn)壓二極管工作 在反向擊穿區(qū)在反向擊穿區(qū) 4.2 4.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-404040 頁頁頁退出本

19、章退出本章退出本章 穩(wěn)定穩(wěn)定 電壓電壓 2、伏安特性：、伏安特性： 40教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 3 3、穩(wěn)壓二極管的主要穩(wěn)壓二極管的主要 參數(shù)參數(shù) (1) (1) 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓U UZ Z (2) (2) 動態(tài)電阻動態(tài)電阻r rZ Z 在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流I IZ Z 下，所對應(yīng)的反向工作電壓下，所對應(yīng)的反向工作電壓。 r rZ Z = = U U / / I I r rZ Z愈小，反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡。 愈小，反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡。 (3) (3) 最小穩(wěn)定工作最小穩(wěn)定工作 電流電流IZmin 保證穩(wěn)壓管擊穿所對應(yīng)的電流，若保

20、證穩(wěn)壓管擊穿所對應(yīng)的電流，若I IZ ZI IZmin Zmin則不能穩(wěn)壓 則不能穩(wěn)壓。 (4) (4) 最大穩(wěn)定工作電流最大穩(wěn)定工作電流I IZmax Zmax 超過超過Izmax穩(wěn)壓管會因功耗過大而燒壞。穩(wěn)壓管會因功耗過大而燒壞。 i u UZ I U Izmin Izmax 4.2 4.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-414141 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 41教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 RL UOIDZ IR UO UR 如圖所示電路，若負(fù)載發(fā)生變化引起輸出減小，可如圖所示電路，若負(fù)載發(fā)生變化引起輸出減小，可

21、 利用該電路實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓作用。利用該電路實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓作用。 4.2 4.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-424242 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 42教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 4.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 43教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 1 晶體管的結(jié)構(gòu)晶體管的結(jié)構(gòu) B E C N N P 基極基極 發(fā)射極發(fā)射極 集電極集電極 NPN型型 P N P B C E PNP型型 4.3 4.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 兩PN結(jié)、三區(qū)、三極 集電區(qū) 基區(qū) 發(fā)射區(qū) 集電結(jié) 發(fā)射結(jié) 下一頁下一頁下一頁前一頁前一

22、頁前一頁第第第 1-1-1-444444 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 44教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 B E C IB IE IC NPN型三極管型三極管 B E C IB IE IC PNP型三極管型三極管 4.3 4.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 2 符號符號 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-454545 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 45教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 B E C N N P 基極基極 發(fā)射極發(fā)射極 集電極集電極 基區(qū)：較薄，基區(qū)：較薄， 摻雜濃度低摻雜濃度低 集電區(qū)：集電區(qū)： 面積較大面積較大 發(fā)射區(qū)：摻發(fā)射

23、區(qū)：摻 雜濃度較高雜濃度較高 4.3 4.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 3 晶體管結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)晶體管結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-464646 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 46教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 b e c Rc Rb 1 1、晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動、晶體管內(nèi)部載流子的運(yùn)動 I E IB 1. 1.發(fā)射結(jié)加正向電壓，擴(kuò)散發(fā)射結(jié)加正向電壓，擴(kuò)散 運(yùn)動形成發(fā)射極電流運(yùn)動形成發(fā)射極電流 發(fā)射區(qū)的電子越過發(fā)射結(jié)擴(kuò)散發(fā)射區(qū)的電子越過發(fā)射結(jié)擴(kuò)散 到基區(qū)到基區(qū)，基區(qū)的空穴擴(kuò)散到發(fā)基區(qū)的空穴擴(kuò)散到發(fā) 射區(qū)射區(qū)形成發(fā)射極電流形成發(fā)射極電流 I I

24、E E ( (基區(qū)基區(qū) 多子數(shù)目較少，空穴電流可忽多子數(shù)目較少，空穴電流可忽 略略) )。 2. 2. 擴(kuò)散到基區(qū)的自由電子與擴(kuò)散到基區(qū)的自由電子與 空穴的復(fù)合運(yùn)動形成基極空穴的復(fù)合運(yùn)動形成基極 電流電流 電子到達(dá)基區(qū)，少數(shù)與空穴復(fù)電子到達(dá)基區(qū)，少數(shù)與空穴復(fù) 合形成基極電流合形成基極電流 I Ibn bn， ，復(fù)合掉的復(fù)合掉的 空穴由空穴由 V VBB BB 補(bǔ)充。 補(bǔ)充。 多數(shù)電子在基區(qū)繼續(xù)擴(kuò)散，到達(dá)多數(shù)電子在基區(qū)繼續(xù)擴(kuò)散，到達(dá) 集電結(jié)的一側(cè)。集電結(jié)的一側(cè)。 4.3 4.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-474747 頁頁頁退出本章退出本章

25、退出本章 47教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 b e c I E I B Rc Rb 3.3.集電結(jié)加反向電壓，漂移集電結(jié)加反向電壓，漂移 運(yùn)動形成集電極電流運(yùn)動形成集電極電流I Ic c 集電結(jié)反偏，有利于收集基區(qū)集電結(jié)反偏，有利于收集基區(qū) 擴(kuò)散過來的電子而形成集電極擴(kuò)散過來的電子而形成集電極 電流電流 I Icn cn。 。 其能量來自外接電源其能量來自外接電源 V VCC CC 。 。 I C 另外，集電區(qū)和基區(qū)的少另外，集電區(qū)和基區(qū)的少 子在外電場的作用下將進(jìn)子在外電場的作用下將進(jìn) 行漂移運(yùn)動而形成行漂移運(yùn)動而形成反向反向飽飽 和電流和電流，用用ICBO表示。表示。 IC

26、BO 4.3 4.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-484848 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 48教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 b b e e c c e e R Rc c R Rb b 2 2、晶體管的電流分配關(guān)系、晶體管的電流分配關(guān)系 I IEp Ep I ICBO CBO I IE E I IC C I IB B I IEn En I IBn Bn I ICn Cn I IC C = = I ICn Cn + + I ICBO CBO I IE E= = I ICn Cn + + I IBn Bn + + I IEp

27、 Ep = = I IEn En+ + I IEp Ep I IB B=I IEp Ep+ + I IBnBn I ICBO CBO I IE E = =I IC C+ +I IB B 4.3 4.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-494949 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 49教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 3 3、晶體管的共射電流放大系數(shù)、晶體管的共射電流放大系數(shù) CBOB CBOC II II CEOBCBOBC )1 ( IIIII 整理可得：整理可得： I ICBO CBO 稱反向飽和電流 稱反向飽和電流 I ICE

28、O CEO 稱穿透電流 稱穿透電流 1) 1) 共射直流電流放大系數(shù)共射直流電流放大系數(shù) BC II BE I1I）（ 2) 2) 共射交流電流放大系數(shù)共射交流電流放大系數(shù) B C I I V VCC CC R Rb b + V VBB BB C C1 1 T T I IC C I IB B C C2 2 R Rc c + 共發(fā)射極接法共發(fā)射極接法 4.3 4.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-505050 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 50教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 3) 3) 共基直流電流放大系數(shù)共基直流電流放大系數(shù)

29、E Cn I I CBOECBOCnC IIIII 1 1 或或 4) 4) 共基交流電流放大系數(shù)共基交流電流放大系數(shù) E C i i 直流參數(shù)直流參數(shù) 與交流參數(shù)與交流參數(shù) 、 的含義是不同的，的含義是不同的， 但是，對于大多數(shù)三極管來說，但是，對于大多數(shù)三極管來說， 與與 ， 與與 的數(shù)值的數(shù)值 卻差別不大，計算中，可不將它們嚴(yán)格區(qū)分。卻差別不大，計算中，可不將它們嚴(yán)格區(qū)分。 、 5) 5) 與與 的關(guān)系的關(guān)系 I IC CI IE E + C C2 2 + C C1 1 V VEE EE R Re e V VCC CC R Rc c 共基極接法共基極接法 4.3 4.3 雙極型晶體管雙極

30、型晶體管 51教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 4 4、三極管的電流方向、三極管的電流方向 發(fā)射極的電流方向與發(fā)射極的箭頭方向一致發(fā)射極的電流方向與發(fā)射極的箭頭方向一致 4.3 4.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-525252 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 52教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 1、輸入特性輸入特性 UCE 1V IB( A) UBE(V) 20 40 60 80 0.40.8 工作壓降：工作壓降： 硅管硅管 UBE 0.60.7V,鍺鍺 管管UBE 0.20.3V。 UCE=0V UCE =0.5

31、V 死區(qū)電死區(qū)電 壓，硅管壓，硅管 0.5V，鍺，鍺 管管0.1V。 4.3 4.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 i iB B=f f( (u uBE BE) ) U UCECE=const =const 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-535353 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 53教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 2、輸出特性輸出特性 1 2 3 4 IC(mA ) UCE(V)3 6912 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 此區(qū)域滿此區(qū)域滿 足足IC= IB 稱為線性稱為線性 區(qū)（放大區(qū)（放大 區(qū)）。區(qū)）。 當(dāng)當(dāng)UCE大于一

32、大于一 定的數(shù)值時，定的數(shù)值時， IC只與只與IB有關(guān)，有關(guān)， 4.3 4.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 iC=f(uCE) IB=const 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-545454 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 54教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 此區(qū)域中此區(qū)域中UCE UBE, 集電結(jié)正偏，集電結(jié)正偏， IBIC， ，UCE 0.3V 稱為飽和區(qū)。稱為飽和區(qū)。 4.3 4.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 下一頁下一頁下一頁前一頁

33、前一頁前一頁第第第 1-1-1-555555 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 55教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 此區(qū)域中此區(qū)域中 : IB=0,IC=ICEO, UBEIC，UCE 0.3V (3) 截止區(qū)：截止區(qū)： UBE 死區(qū)電壓，死區(qū)電壓， IB=0 ， IC=ICEO 0 4.3 4.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-575757 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 57教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工

34、程學(xué)院制作 判斷三極管工作狀態(tài)的方法 三極管工作狀態(tài)電位法電流法 截止發(fā)射結(jié)反偏I(xiàn)B= 0 飽和兩結(jié)均正偏I(xiàn)C 0 0，即即。 61教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 4.3 4.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-626262 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 62教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 例：例： =50=50， U USC SC =12V =12V， R RB B =70k=70k ， R RC C =6k=6k 當(dāng)當(dāng)U USB SB = -2V = -2V，2V2V，5V5V時，晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)時，晶體管的

35、靜態(tài)工作點(diǎn)QQ位位 于哪個區(qū)？于哪個區(qū)？ 1） USB = - 2V時：時： IB=0 ， IC=0 Q位于截止區(qū)位于截止區(qū) 4.3 4.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 解：解： RC IC UCE IB USC RB USB C B E 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-636363 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 63教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 2）USB =5V時時: : IB IBmax， ， Q位于飽和區(qū)。 位于飽和區(qū)。(實(shí)際上，此時實(shí)際上，此時IC和和IB 已不是已不是 的關(guān)的關(guān) 系，晶體管飽和失真）系，晶體管飽和失真） mA0610 70 7

36、05 . . R UU I B BESB B 4.3 4.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 RC IC UCE IB USC RB USB C B E 例：例： =50=50， U USC SC =12V =12V， R RB B =70k=70k ， R RC C =6k=6k 當(dāng)當(dāng)U USB SB = -2V = -2V， 2V2V，5V5V時，晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)時，晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)QQ位于哪個區(qū)？位于哪個區(qū)？ ICMAX (USCUCES)/RC (120.3)/6 1.95(mA) 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-646464 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 IB

37、MAX ICMAX/ 1.95/50=0.039 mA 64教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 IB IBmax (=1.95mA) ， Q位于放大區(qū)。位于放大區(qū)。 3）USB =2V時：時： 9mA010 70 702 . . R UU I B BESB B 0.95mA9mA01050.II BC 4.3 4.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 RC IC UC E IB USC RB USB C B E 例：例： =50=50， U USC SC =12V =12V， R RB B =70k=70k ， R RC C =6k=6k 當(dāng)當(dāng)U USB SB = -2V = -2V， 2V

38、2V，5V5V時，晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)時，晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)QQ位于哪個區(qū)？位于哪個區(qū)？ 下一頁下一頁下一頁前一頁前一頁前一頁第第第 1-1-1-656565 頁頁頁退出本章退出本章退出本章 IBMAX ICMAX/ 1.95/50=0.039 mA 65教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 6V 20K 200K1.5K S 1V A B C 例：例： 電路如圖所示，電路如圖所示， =50=50，當(dāng)開關(guān)，當(dāng)開關(guān)S S分別接到分別接到ABCABC三個觸點(diǎn)時，三個觸點(diǎn)時， 判斷三極管的工作狀態(tài)。判斷三極管的工作狀態(tài)。 4.3 4.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 66教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算

39、機(jī)通信工程學(xué)院制作 4.3 4.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 三極管的參數(shù)分為三大類三極管的參數(shù)分為三大類: : 直流參數(shù)、交流參數(shù)、極限參數(shù)直流參數(shù)、交流參數(shù)、極限參數(shù) 1 1、直流參數(shù)、直流參數(shù) 1 1）共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)）共發(fā)射極直流電流放大系數(shù) =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=const 2 2）共基直流電流放大系數(shù)）共基直流電流放大系數(shù) E C I I 3 3）集電極基極間反向飽和電流）集電極基極間反向飽和電流I ICBO 集電極發(fā)射極間的穿透電流集電極發(fā)射極間的穿透電流I ICEO CEO ICEO=（1+ ）ICBO 67教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程

40、學(xué)院制作 2 2、交流參數(shù)、交流參數(shù) 1 1）共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)）共發(fā)射極交流電流放大系數(shù) = i iC C/ / i iB B U UCE=const =const 2 2） 共基極交流電流放大系數(shù)共基極交流電流放大系數(shù) = i iC C/ / i iE E U UCB CB=const =const 3 3）特征頻率）特征頻率 f fT T 值下降到值下降到1 1的信號頻率的信號頻率 4.3 4.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 68教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 1 1）最大集電極耗散功率）最大集電極耗散功率P PCM CM P PC C= i iC Cu uCE CE

41、3 3、 極限參數(shù)極限參數(shù) 2 2）最大集電極電流）最大集電極電流I ICM CM 3 3）反向擊穿電壓反向擊穿電壓 U UCBO CBO發(fā)射極開路時的集電結(jié)反 發(fā)射極開路時的集電結(jié)反 向擊穿電壓。向擊穿電壓。 U U EBO EBO集電極開路時發(fā)射結(jié)的反 集電極開路時發(fā)射結(jié)的反 向擊穿電壓。向擊穿電壓。 U UCEO CEO基極開路時集電極和發(fā)射 基極開路時集電極和發(fā)射 極間的擊穿電壓。極間的擊穿電壓。 幾個擊穿電壓有如下關(guān)系幾個擊穿電壓有如下關(guān)系 U UCBO CBO U UCEO CEO U UEBO EBO 4.3 4.3 雙極型晶體管雙極型晶體管 69教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信

42、工程學(xué)院制作 由由P PCM CM、 I ICMCM和 和U UCEO CEO在輸出特性曲線上可以確 在輸出特性曲線上可以確 定過損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)。定過損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)。 輸出特性曲線上的過損耗區(qū)和擊穿區(qū)輸出特性曲線上的過損耗區(qū)和擊穿區(qū) PC= iCuCE U (BR) CEO UCE/V 70教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 4 4、溫度對晶體管特性及參數(shù)的影響、溫度對晶體管特性及參數(shù)的影響 1 1）溫度對）溫度對I ICBO CBO的影響 的影響 溫度每升高溫度每升高10100 0C C ， I ICBO CBO增加約一倍。 增加約一倍。 反之，當(dāng)溫度降低時反之

43、，當(dāng)溫度降低時I ICBO CBO減少。 減少。 硅管的硅管的I ICBO CBO比鍺管的小得多。 比鍺管的小得多。 2 2）溫度對輸入特性的影響）溫度對輸入特性的影響 溫度升高時正向特性左移，溫度升高時正向特性左移， 反之右移反之右移 6060 4040 2020 0 0 0.4 0.4 0.80.8 I I / mA/ mA U U / V / V 溫度對輸入特性的影響溫度對輸入特性的影響 20200 0 60600 0 3 3）溫度對輸出特性的影響）溫度對輸出特性的影響 溫度升高將導(dǎo)致溫度升高將導(dǎo)致 I IC C 增大增大 i iC C u uCE CE OO i iB B 20200

44、0 60600 0 溫度對輸出特性的影響溫度對輸出特性的影響 71教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 場效應(yīng)管：場效應(yīng)管：一種載流子參與導(dǎo)電，利用輸入回路的電場一種載流子參與導(dǎo)電，利用輸入回路的電場 效應(yīng)來控制輸出回路電流的三極管，又稱效應(yīng)來控制輸出回路電流的三極管，又稱單極型三極管。單極型三極管。 場效應(yīng)管分類場效應(yīng)管分類 結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管 絕緣柵場效應(yīng)管絕緣柵場效應(yīng)管 特點(diǎn)特點(diǎn) 單極型器件單極型器件( (一種載流子導(dǎo)電一種載流子導(dǎo)電) )； 輸入電阻高；輸入電阻高； 工藝簡單、易集成、功耗小、體積小、工藝簡單、易集成、功耗小、體積小、 成本低。成本低。 4.4 4.4 場

45、效應(yīng)管場效應(yīng)管 72教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 NN溝道溝道 P P溝道溝道 增強(qiáng)型增強(qiáng)型 耗盡型耗盡型 NN溝道溝道 P P溝道溝道 NN溝道溝道 P P溝道溝道 （耗盡型）（耗盡型） FETFET 場效應(yīng)管場效應(yīng)管 JFETJFET 結(jié)型結(jié)型 MOSFETMOSFET 絕緣柵型絕緣柵型 (IGFET)(IGFET) 場效應(yīng)管分類：場效應(yīng)管分類： 73教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 由金屬、氧化物和半導(dǎo)體制成。稱為由金屬、氧化物和半導(dǎo)體制成。稱為金屬金屬- -氧化物氧化物- -半半 導(dǎo)體場效應(yīng)管，導(dǎo)體場效應(yīng)管，或簡稱或簡稱 MOS MOS 場效應(yīng)管場效應(yīng)管。

46、特點(diǎn)：輸入電阻可達(dá)特點(diǎn)：輸入電阻可達(dá) 101010 10 以上。 以上。 類型類型 N N 溝道溝道 P P 溝道溝道 增強(qiáng)型增強(qiáng)型 耗盡型耗盡型 增強(qiáng)型增強(qiáng)型 耗盡型耗盡型 U UGS GS = 0 = 0 時漏源間存在導(dǎo)電溝道稱時漏源間存在導(dǎo)電溝道稱耗盡型場效應(yīng)管；耗盡型場效應(yīng)管； U UGS GS = 0 = 0 時漏源間不存在導(dǎo)電溝道稱時漏源間不存在導(dǎo)電溝道稱增強(qiáng)型場效應(yīng)管。增強(qiáng)型場效應(yīng)管。 74教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 1 1、N N 溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型 MOS MOS 場效應(yīng)管場效應(yīng)管 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) P P 型襯底型襯底 NN+ +NN+ + B B G GS S

47、D D SiOSiO2 2 源極源極 S S 漏極漏極 D D 襯底引線襯底引線 B B 柵極柵極 G G S S G G D D B B 75教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 1. 1. 工作原理工作原理 絕緣柵場效應(yīng)管利用絕緣柵場效應(yīng)管利用 U UGS GS 來控制 來控制“感應(yīng)電荷感應(yīng)電荷”的多少，的多少， 改變由這些改變由這些“感應(yīng)電荷感應(yīng)電荷”形成的導(dǎo)電溝道的狀況，以控制形成的導(dǎo)電溝道的狀況，以控制 漏極電流漏極電流 I ID D。 。 2.2.工作原理分析工作原理分析 (1)(1)U UGS GS = 0 = 0 漏源之間相當(dāng)于兩個背靠漏源之間相當(dāng)于兩個背靠 背的背的

48、PN PN 結(jié)，無論漏源之間加何結(jié)，無論漏源之間加何 種極性電壓，種極性電壓，總是不導(dǎo)電總是不導(dǎo)電。 S S B B D D 76教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 (2) (2) U UDS DS = 0 = 0，0 0 U UGS GS U UT T) ) 導(dǎo)電溝道呈現(xiàn)一個楔形。導(dǎo)電溝道呈現(xiàn)一個楔形。 漏極形成電流漏極形成電流 I ID D 。 b. b. U UDS DS= = U UGS GS U UT T， ， U UGD GD = = U UT T 靠近漏極溝道達(dá)到臨界開靠近漏極溝道達(dá)到臨界開 啟程度，出現(xiàn)預(yù)夾斷。啟程度，出現(xiàn)預(yù)夾斷。 c. c. U UDS DS U U

49、GS GS U UT T， ， U UGD GD U UT T 由于夾斷區(qū)的溝道電阻很大，由于夾斷區(qū)的溝道電阻很大，U UDS DS 逐漸增大時，導(dǎo)電 逐漸增大時，導(dǎo)電 溝道兩端電壓基本不變，溝道兩端電壓基本不變， i iD D因而基本不變。因而基本不變。 a. a. U UDS DS U UT T P P 型襯底型襯底 NN+ +NN+ + B B G GS SD D V VGG GG V VDD DD P P 型襯底型襯底 NN+ +NN+ + B B G GS SD D V VGG GG V VDD DD P P 型襯底型襯底 NN + + NN + + B B G GS SD D V

50、VGG GG V VDD DD 夾斷區(qū)夾斷區(qū) 78教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 D D P P型襯底型襯底 NN+ +NN+ + B B G GS S V VGG GG V VDD DD P P型襯底型襯底 NN+ +NN+ + B B G GS SD D V VGG GG V VDD DD P P型襯底型襯底 NN+ +NN+ + B B G GS SD D V VGG GG V VDD DD 夾斷區(qū)夾斷區(qū) (a) (a) U UGD GD U UT T(b) (b) U UGD GD = = U UT T(c) (c) U UGD GD U UGS GS U UT T時，對

51、應(yīng)于不同的 時，對應(yīng)于不同的u uGS GS就有一個確定的 就有一個確定的i iD D 。 此時，此時， 可以把可以把i iD D近似看成是近似看成是u uGS GS控制的電流源。 控制的電流源。 79教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 3. 3. 特性曲線與電流方程特性曲線與電流方程 (a)(a)轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性 (b)(b)輸出特性輸出特性 U UGS GS U UT T 時時) ) 三個區(qū)：可變電阻區(qū)、三個區(qū)：可變電阻區(qū)、 恒流區(qū)恒流區(qū)( (或飽和區(qū)或飽和區(qū)) )、夾斷、夾斷 區(qū)。區(qū)。 U UT T 2 2U UT T I IDO DO u uGS GS /V /V i iD

52、D /mA /mA OO i iD D/ /mAmA u uDS DS / /V V OO TGS UU 預(yù)夾斷軌跡預(yù)夾斷軌跡 恒流區(qū)恒流區(qū) 可變可變 電阻區(qū)電阻區(qū) 夾斷區(qū)。夾斷區(qū)。 U UGS GS增加 增加 80教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 二、二、N N 溝道耗盡型溝道耗盡型 MOS MOS 場效應(yīng)管場效應(yīng)管 P P型襯底型襯底 NN+ +NN+ + B B G GS SD D + + + 制造過程中預(yù)先在二氧化硅的絕緣層中摻入正離子，制造過程中預(yù)先在二氧化硅的絕緣層中摻入正離子， 這些正離子電場在這些正離子電場在 P P 型襯底中型襯底中“感應(yīng)感應(yīng)”負(fù)電荷，形成負(fù)電荷，

53、形成“反反 型層型層”。即使。即使 U UGS GS = 0 = 0 也會形成也會形成 N N 型導(dǎo)電溝道型導(dǎo)電溝道。 + + + + + + U UGS GS = 0 = 0，U UDS DS 0 0，產(chǎn)，產(chǎn) 生較大的漏極電流；生較大的漏極電流； U UGS GS 0 0； UGS 正、負(fù)、正、負(fù)、 零均可。零均可。 iD/mA uGS /VOUP ( (a) )轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性 IDSS 耗盡型耗盡型 MOS MOS 管的符號管的符號 S G D B ( (b) )輸出特性輸出特性 iD/mA uDS /V O +1V UGS=0 3 V 1 V 2 V 4 3 2 1 51015 20

54、N 溝道耗盡型溝道耗盡型MOSFET 82教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 三、三、P P溝道溝道MOSMOS管管 1. 1.P P溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSMOS管管的開啟電壓的開啟電壓U UGS(th) GS(th) 0 0 當(dāng)當(dāng)U UGS GS U UGS(th) GS(th) ， ， 漏漏- -源之間應(yīng)加負(fù)電源電壓源之間應(yīng)加負(fù)電源電壓 管子才導(dǎo)通管子才導(dǎo)通, ,空穴導(dǎo)電空穴導(dǎo)電。 2.2.P P溝道耗盡型溝道耗盡型MOSMOS管管的夾斷電壓的夾斷電壓U UGS(off) GS(off) 0 0 U UGS GS 可在正、負(fù)值的一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對 可在正、負(fù)值的一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對

55、i iD D的控制的控制， 漏漏- -源之間應(yīng)加負(fù)電源電壓源之間應(yīng)加負(fù)電源電壓。 S S G G D D B B P P溝道溝道 S S G G D D B B P P溝道溝道 四、四、VMOSVMOS管管 VMOSVMOS管漏區(qū)散熱面積大，管漏區(qū)散熱面積大， 可制成大功率管?？芍瞥纱蠊β使?。 83教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 D D S S G G NN 符符 號號 1 1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu) NN 型型 溝溝 道道 NN型硅棒型硅棒 柵極柵極 源極源極 漏極漏極 P P+ +P P+ + P P 型區(qū)型區(qū) 耗盡層耗盡層 (PN (PN 結(jié)結(jié)) ) 在漏極和源極之間加在漏極和源極之間

56、加 上一個正向電壓，上一個正向電壓，N N 型半型半 導(dǎo)體中多數(shù)載流子導(dǎo)體中多數(shù)載流子電子電子可可 以導(dǎo)電。以導(dǎo)電。 導(dǎo)電溝道是導(dǎo)電溝道是 N N 型的，型的， 稱稱 N N 溝道結(jié)型場效應(yīng)管溝道結(jié)型場效應(yīng)管。 84教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 P P 溝道場效應(yīng)管溝道場效應(yīng)管 NN+ +NN+ + P P 型型 溝溝 道道 G G S S D D P P 溝道場效應(yīng)管是在溝道場效應(yīng)管是在 P P 型硅棒的兩側(cè)做成高摻型硅棒的兩側(cè)做成高摻 雜的雜的 N N 型區(qū)型區(qū)(N(N+ +) )，導(dǎo)電溝導(dǎo)電溝 道為道為 P P 型型，多數(shù)載流子為，多數(shù)載流子為 空穴?？昭?。 符號符號 G

57、 G D D S S 85教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 2 2、結(jié)型場效應(yīng)管工作原理、結(jié)型場效應(yīng)管工作原理 N N 溝道結(jié)型場效應(yīng)溝道結(jié)型場效應(yīng)管用改變管用改變 U UGS GS 大小來控制漏極電流 大小來控制漏極電流 I ID D 的。 的。(VCCS)(VCCS) G G D D S S NN NN 型型 溝溝 道道 柵極柵極 源極源極 漏極漏極 P P+ +P P+ + 耗盡層耗盡層 * *在柵極和源極之間在柵極和源極之間 加反向電壓，耗盡層會變加反向電壓，耗盡層會變 寬，導(dǎo)電溝道寬度減小，寬，導(dǎo)電溝道寬度減小， 使溝道本身的電阻值增大，使溝道本身的電阻值增大， 漏極電流

58、漏極電流 I ID D 減小，反之， 減小，反之， 漏極漏極 I ID D 電流將增加。 電流將增加。 * *耗盡層的寬度改變耗盡層的寬度改變 主要在溝道區(qū)。主要在溝道區(qū)。 86教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 1) 1)當(dāng)當(dāng)U UDS DS = 0 = 0 時，時， u uGS GS 對導(dǎo)電溝道的控制作用 對導(dǎo)電溝道的控制作用 I ID D = 0 = 0 G G D D S S NN 型型 溝溝 道道 P P+ +P P+ + (a) (a) U UGS GS = 0 = 0 U UGS GS = 0 = 0 時，耗盡時，耗盡 層比較窄，導(dǎo)電溝層比較窄，導(dǎo)電溝 比較寬比較寬 U

59、 UGS GS 由零逐漸減小，耗盡 由零逐漸減小，耗盡 層逐漸加寬，導(dǎo)電溝相層逐漸加寬，導(dǎo)電溝相 應(yīng)變窄。應(yīng)變窄。 當(dāng)當(dāng) U UGS GS = = U UGS GS（Off)Off)，耗 ，耗 盡層合攏，導(dǎo)電溝被盡層合攏，導(dǎo)電溝被 夾斷夾斷. . I ID D = 0 = 0 G G D D S S P P+ +P P+ + NN 型型 溝溝 道道 ( (b) b) U UGS(off) GS(off) U UGS GS U UGS GS（Off)Off) ， ，i iD D 較大較大。 G G D D S S P P+ + NN i iS S i iD D P P+ +P P+ +V VDD

60、 DD V VGG GG u uGS GS 0 U UGS GS（Off)Off) ， ，i iD D 變小。 變小。 G G D D S S NN i iS S i iD D P P+ +P P+ + V VDD DD 注意：當(dāng)注意：當(dāng) u uDS DS 0 0 時，耗盡層呈現(xiàn)楔形。時，耗盡層呈現(xiàn)楔形。 (a)(a) (b)(b) u uGD GD u uGS GS u uDS DS 88教育教學(xué) 長沙理工大學(xué)計算機(jī)通信工程學(xué)院制作 G G D D S S P P+ + NN i iS S i iD D P P+ +P P+ + V VDD DD V VGG GG u uGS GS 0, 0