第1章常用 半導(dǎo)體器件

1、第第1章章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 1.1 1.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識 1. .2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 1.3 1.3 晶體三極管晶體三極管 1.4 1.4 場效應(yīng)管場效應(yīng)管1.1 1.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識一、本征半導(dǎo)體一、本征半導(dǎo)體二、雜質(zhì)半導(dǎo)體二、雜質(zhì)半導(dǎo)體三、三、PNPN結(jié)的形成及單向?qū)щ娦越Y(jié)的形成及單向?qū)щ娦运?、四、PNPN結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性五、五、PNPN結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng)一、一、本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)為半導(dǎo)體。導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)為半導(dǎo)體。無雜質(zhì)無雜質(zhì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)本征半導(dǎo)體是本征半導(dǎo)體

2、是純凈，晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。純凈，晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。1、什么是半導(dǎo)體？什么是本征半導(dǎo)體？、什么是半導(dǎo)體？什么是本征半導(dǎo)體？ 導(dǎo)體鐵、鋁、銅等金屬元素等低價元素，其最外層電導(dǎo)體鐵、鋁、銅等金屬元素等低價元素，其最外層電子在外電場作用下很容易產(chǎn)生定向移動，形成電流。子在外電場作用下很容易產(chǎn)生定向移動，形成電流。 絕緣體惰性氣體、橡膠等，其原子的最外層電子受原子絕緣體惰性氣體、橡膠等，其原子的最外層電子受原子核的束縛力很強，只有在外電場強到一定程度才可能導(dǎo)電。核的束縛力很強，只有在外電場強到一定程度才可能導(dǎo)電。 半導(dǎo)體硅（半導(dǎo)體硅（Si）、鍺（）、鍺（Ge），均為四價元素，它們原），均為四價元素，它們

3、原子的最外層電子受原子核的束縛力介于導(dǎo)體與絕緣體之間。子的最外層電子受原子核的束縛力介于導(dǎo)體與絕緣體之間。1、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)由于熱運動，具有足夠能量由于熱運動，具有足夠能量的價電子掙脫共價鍵的束縛的價電子掙脫共價鍵的束縛而成為自由電子而成為自由電子自由電子的產(chǎn)生使共價鍵中自由電子的產(chǎn)生使共價鍵中留有一個空位置，稱為空穴留有一個空位置，稱為空穴 自由電子與空穴相碰同時消失，稱為復(fù)合。自由電子與空穴相碰同時消失，稱為復(fù)合。共價鍵共價鍵 一定溫度下，自由電子與空穴對的濃度一定；溫度升高，一定溫度下，自由電子與空穴對的濃度一定；溫度升高，熱運動加劇，掙脫共價鍵的電子增多，自由電子與

4、空穴對熱運動加劇，掙脫共價鍵的電子增多，自由電子與空穴對的濃度加大。的濃度加大。載流子載流子 外加電場時，帶負電的自由外加電場時，帶負電的自由電子和帶正電的空穴均參與導(dǎo)電子和帶正電的空穴均參與導(dǎo)電，且運動方向相反。由于載電，且運動方向相反。由于載流子數(shù)目很少，導(dǎo)電性很差。流子數(shù)目很少，導(dǎo)電性很差。 溫度升高，熱運動加劇，載溫度升高，熱運動加劇，載流子濃度增大，導(dǎo)電性增強。流子濃度增大，導(dǎo)電性增強。 絕對溫度絕對溫度0K時不導(dǎo)電。時不導(dǎo)電。2、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子、本征半導(dǎo)體中的兩種載流子運載電荷的粒子稱為載流子。運載電荷的粒子稱為載流子。二、雜質(zhì)半導(dǎo)體 1、N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體5磷（磷（P）

5、 雜質(zhì)半導(dǎo)體主要靠多數(shù)載雜質(zhì)半導(dǎo)體主要靠多數(shù)載流子導(dǎo)電。摻入雜質(zhì)越多，流子導(dǎo)電。摻入雜質(zhì)越多，多子濃度越高，導(dǎo)電性越強，多子濃度越高，導(dǎo)電性越強，實現(xiàn)導(dǎo)電性可控。實現(xiàn)導(dǎo)電性可控。多數(shù)載流子多數(shù)載流子2、P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體3硼（硼（B）多數(shù)載流子多數(shù)載流子 P型半導(dǎo)體主要靠空穴導(dǎo)電，型半導(dǎo)體主要靠空穴導(dǎo)電，摻入雜質(zhì)越多，空穴濃度越高，摻入雜質(zhì)越多，空穴濃度越高，導(dǎo)電性越強，導(dǎo)電性越強，三、三、PN結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦越Y(jié)的形成及其單向?qū)щ娦?物質(zhì)因濃度差而產(chǎn)生的運動稱為擴散運動。氣物質(zhì)因濃度差而產(chǎn)生的運動稱為擴散運動。氣體、液體、固體均有之。體、液體、固體均有之。擴散運動擴散運動P區(qū)空穴區(qū)空穴濃

6、度遠高濃度遠高于于N區(qū)。區(qū)。N區(qū)自由電區(qū)自由電子濃度遠高子濃度遠高于于P區(qū)。區(qū)。擴散運動使靠近接觸面擴散運動使靠近接觸面P區(qū)的空穴濃度降低、靠近接觸面區(qū)的空穴濃度降低、靠近接觸面N區(qū)區(qū)的自由電子濃度降低，產(chǎn)生內(nèi)電場，不利于擴散運動的進行。的自由電子濃度降低，產(chǎn)生內(nèi)電場，不利于擴散運動的進行。PN結(jié)的形成結(jié)的形成 因電場作用所產(chǎn)生因電場作用所產(chǎn)生的運動稱為漂移運動。的運動稱為漂移運動。 參與擴散運動和漂移運動的載流子數(shù)目相同，參與擴散運動和漂移運動的載流子數(shù)目相同，達到動態(tài)平衡，就形成了達到動態(tài)平衡，就形成了PN結(jié)。結(jié)。漂移運動漂移運動 由于擴散運動使由于擴散運動使P區(qū)與區(qū)與N區(qū)的交界面缺少多數(shù)

7、載流子，形成區(qū)的交界面缺少多數(shù)載流子，形成內(nèi)電場，而阻止擴散運動的進行。內(nèi)電場使空穴從內(nèi)電場，而阻止擴散運動的進行。內(nèi)電場使空穴從N區(qū)向區(qū)向P區(qū)、區(qū)、自由電子從自由電子從P區(qū)向區(qū)向N 區(qū)運動。區(qū)運動。PNPN結(jié)加正向電壓導(dǎo)通：結(jié)加正向電壓導(dǎo)通： 耗盡層變窄，擴散運動加耗盡層變窄，擴散運動加劇，由于外電源的作用，形劇，由于外電源的作用，形成擴散電流，成擴散電流，PNPN結(jié)處于導(dǎo)通結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。狀態(tài)。PNPN結(jié)加反向電壓截止：結(jié)加反向電壓截止： 耗盡層變寬，阻止擴散運動，耗盡層變寬，阻止擴散運動，有利于漂移運動，形成漂移電有利于漂移運動，形成漂移電流。由于電流很小，故可近似流。由于電流很小，故可

8、近似認為其截止。認為其截止。PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?所謂所謂PN結(jié)的伏安特性既是結(jié)的伏安特性既是指指PN結(jié)兩端電壓與電流的結(jié)兩端電壓與電流的關(guān)系。關(guān)系。（1）當(dāng)）當(dāng) 稱為正向特性。稱為正向特性。 （i與與u按指數(shù)規(guī)律變化）按指數(shù)規(guī)律變化）（2）當(dāng)）當(dāng) ， 稱為反向特性。稱為反向特性。TUu TUu四、四、PNPN結(jié)的伏安特性結(jié)的伏安特性Is為反向飽和電流； UT約為26mV) 1(TUuSeIiSIiTUuSeIi 五、五、PNPN結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng)1、勢壘電容、勢壘電容 PN結(jié)外加電壓變化時，空間電荷區(qū)的寬度將發(fā)生結(jié)外加電壓變化時，空間電荷區(qū)的寬度將發(fā)生變化，有電荷的積累和釋

9、放的過程，與電容的充放變化，有電荷的積累和釋放的過程，與電容的充放電相同，其等效電容為勢壘電容電相同，其等效電容為勢壘電容Cb。2、擴散電容、擴散電容 PN結(jié)外加的正向電壓變化時，在擴散路程中載結(jié)外加的正向電壓變化時，在擴散路程中載流子的濃度及其梯度均有變化，也有電荷的積累和流子的濃度及其梯度均有變化，也有電荷的積累和釋放的過程，其等效電容為擴散電容釋放的過程，其等效電容為擴散電容Cd。dbjCCC結(jié)電容：結(jié)電容： 結(jié)電容不是常量！若結(jié)電容不是常量！若PN結(jié)外加電壓頻率高到一定結(jié)外加電壓頻率高到一定程度，則失去單向?qū)щ娦裕〕潭?，則失去單向?qū)щ娦裕?. 2 半導(dǎo)體二極管一、二極管的組成二、二極管

10、的伏安特性及電流方程三、二極管的等效電路四、二極管的主要參數(shù)五、穩(wěn)壓二極管 一、二極管的組成一、二極管的組成將將PN結(jié)封裝，引出兩個電極，就構(gòu)成二極管。結(jié)封裝，引出兩個電極，就構(gòu)成二極管。點接觸型：點接觸型：結(jié)面積小，結(jié)電容小結(jié)面積小，結(jié)電容小故結(jié)允許的電流小故結(jié)允許的電流小最高工作頻率高最高工作頻率高面接觸型：面接觸型：結(jié)面積大，結(jié)電容大結(jié)面積大，結(jié)電容大故結(jié)允許的電流大故結(jié)允許的電流大最高工作頻率低最高工作頻率低平面型：平面型：結(jié)面積可小、可大結(jié)面積可小、可大小的工作頻率高小的工作頻率高大的結(jié)允許的電流大大的結(jié)允許的電流大 二、二極管的伏安特性及電流方程二、二極管的伏安特性及電流方程 二極

11、管的電流與其端電壓的關(guān)系稱為伏安特性二極管的電流與其端電壓的關(guān)系稱為伏安特性材料材料開啟電壓開啟電壓導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓反向飽和電流反向飽和電流硅硅Si0.5V0.50.8V1A以下鍺鍺Ge0.1V0.10.3V幾十A)(ufi 開啟開啟電壓電壓反向飽反向飽和電流和電流擊穿擊穿電壓電壓mV)26( ) 1e (TSTUIiUu常溫下溫度的溫度的電壓當(dāng)量電壓當(dāng)量從二極管的伏安特性可以反映出：從二極管的伏安特性可以反映出： 1、單向?qū)щ娦浴蜗驅(qū)щ娦?。，則若反向電壓；，則若正向電壓SSTeIiUuIiUuTUuT) 1e (TSUuIi2 2、伏安特性受溫度影響、伏安特性受溫度影響T（）在電流不變情況

12、下管壓降在電流不變情況下管壓降u 反向飽和電流反向飽和電流IS，U(BR) T（）正向特性左移正向特性左移，反向特性下移，反向特性下移正向特性為正向特性為指數(shù)曲線指數(shù)曲線反向特性為橫軸的平行線反向特性為橫軸的平行線三、二極管的等效電路三、二極管的等效電路 1 1、將伏安特性折線化、將伏安特性折線化理想理想二極管二極管近似分析近似分析中最常用中最常用理想開關(guān)理想開關(guān)導(dǎo)通時導(dǎo)通時 UD0截止時截止時IS0導(dǎo)通時導(dǎo)通時UDUon截止截止時時IS0導(dǎo)通時導(dǎo)通時i與與u成成線性關(guān)系線性關(guān)系應(yīng)根據(jù)不同情況選擇不同的等效電路！應(yīng)根據(jù)不同情況選擇不同的等效電路！三、二極管的等效電路三、二極管的等效電路DTDD

13、dIUiur根據(jù)電流方程，Q越高，越高，rD越小。越小。 當(dāng)二極管靜態(tài)基礎(chǔ)上有一動態(tài)信號作用，則可將二極管當(dāng)二極管靜態(tài)基礎(chǔ)上有一動態(tài)信號作用，則可將二極管等效為一個電阻，稱為動態(tài)電阻。也就是微變等效電路。等效為一個電阻，稱為動態(tài)電阻。也就是微變等效電路。ui=0時直流電源作用時直流電源作用小信號作用小信號作用靜態(tài)電流靜態(tài)電流2 2、微變等效電路、微變等效電路四、二極管的主要參數(shù)四、二極管的主要參數(shù) 最大整流電流最大整流電流IF：最大平均值：最大平均值 最大反向工作電壓最大反向工作電壓UR：最大瞬時值：最大瞬時值 反向電流反向電流 IR：即：即IS 最高工作頻率最高工作頻率fM：因：因PN結(jié)有電

14、容效應(yīng)結(jié)有電容效應(yīng)結(jié)電容為結(jié)電容為擴散電容（擴散電容（Cd）與與勢壘電容（勢壘電容（Cb）之和。之和。擴散路程中擴散路程中電荷的積累電荷的積累與釋放與釋放空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)寬窄的變化寬窄的變化有電荷的積有電荷的積累與釋放累與釋放例例1.2.1已知二極管的導(dǎo)通電壓已知二極管的導(dǎo)通電壓UD約約為為0.7V，試求開關(guān)斷開和閉，試求開關(guān)斷開和閉合時的輸出電壓值。合時的輸出電壓值。例例1.2.1已知二極管的導(dǎo)通電壓已知二極管的導(dǎo)通電壓UD約約為為0.7V，試求開關(guān)斷開和閉，試求開關(guān)斷開和閉合時的輸出電壓值。合時的輸出電壓值。解：開關(guān)斷開時，解：開關(guān)斷開時，UO=VI-VD=6-0.7=5.3V；開關(guān)閉

15、合時，開關(guān)閉合時，UO=V2=12V。五、穩(wěn)壓二極管五、穩(wěn)壓二極管1、伏安特性、伏安特性進入穩(wěn)壓區(qū)的最小電流進入穩(wěn)壓區(qū)的最小電流不至于損壞的最大電流不至于損壞的最大電流 由一個由一個PN結(jié)組結(jié)組成，反向擊穿后成，反向擊穿后在一定的電流范在一定的電流范圍內(nèi)端電壓基本圍內(nèi)端電壓基本不變，為穩(wěn)定電不變，為穩(wěn)定電壓。壓。2、主要參數(shù)、主要參數(shù)穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓UZ、穩(wěn)定電流、穩(wěn)定電流IZ最大功耗最大功耗PZM IZM UZ動態(tài)電阻動態(tài)電阻rzUZ /IZ討論一 判斷電路中二極管的工作狀態(tài)，求解輸出電壓。判斷電路中二極管的工作狀態(tài)，求解輸出電壓。判斷二極管工作狀態(tài)的方法？判斷二極管工作狀態(tài)的方法？例例1.

16、2.2 已知已知UI=10V，UZ=6V，Izmin=5mA，RL=2K ,求求R=500和和R=2K時時UO的值。的值。 例例1.2.2已知已知UI=10V，UZ=6V，Izmin=5mA，RL=2K ，求求R=500和和R=2K時時UO的值。的值。解：（解：（1）假設(shè)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓，則）假設(shè)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓，則mAIIImAImAILZLRRDRR5388500610326VUO6mAIIImAImAILZLRRDRUO522210DZ穩(wěn)壓，穩(wěn)壓，（2）假設(shè)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓，則）假設(shè)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓，則DZ截止，截止，1.3 晶體三極管一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號二、晶體管的放大原理三、晶體

17、管的共射輸入、輸出特性四、溫度對晶體管特性的影響五、主要參數(shù)一、三極管的結(jié)構(gòu)和符號一、三極管的結(jié)構(gòu)和符號多子濃度高多子濃度高多子濃度很多子濃度很低，且很薄低，且很薄面積大面積大晶體管有三個極、三個區(qū)、兩個晶體管有三個極、三個區(qū)、兩個PN結(jié)。結(jié)。小功率管小功率管中功率管中功率管大功率管大功率管二、晶體管的放大原理二、晶體管的放大原理（集電結(jié)反偏），即（發(fā)射結(jié)正偏）放大的條件BECECBONBE0uuuUu 擴散運動形成發(fā)射極電流擴散運動形成發(fā)射極電流IE，復(fù)合運動形成基極，復(fù)合運動形成基極電流電流IB，漂移運形成集電極電流，漂移運形成集電極電流IC。少數(shù)載少數(shù)載流子的流子的運動運動因發(fā)射區(qū)多子濃

18、度高使大量因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量電子從發(fā)射區(qū)擴散到基區(qū)電子從發(fā)射區(qū)擴散到基區(qū)因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少數(shù)擴散到基區(qū)的電子與空穴復(fù)合數(shù)擴散到基區(qū)的電子與空穴復(fù)合因集電區(qū)面積大，在外電場作用下大因集電區(qū)面積大，在外電場作用下大部分擴散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū)部分擴散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū)基區(qū)空穴基區(qū)空穴的擴散的擴散 電流分配：電流分配： I IE EI IB BI IC C I IE E擴散運動形成的電流擴散運動形成的電流 I IB B復(fù)合運動形成的電流復(fù)合運動形成的電流 I IC C漂移運動形成的電流漂移運動形成的電流 三、晶體管的共射放大電流系數(shù) 對一個高質(zhì)量

19、的放大管子要求：對一個高質(zhì)量的放大管子要求：I ICN CN I IEPEP， I ICN CN I IBNBN 用參數(shù)用參數(shù)表示表示I ICNCN / I / IE E，其值小于，其值小于1 1，此，此稱為共基極稱為共基極直流電流放大系數(shù)直流電流放大系數(shù) 所以所以I IC C=* * I IE E +I +ICBOCBO-（* *） 將式將式I IE E =I =IB B+I+IC C代入上式中整理得代入上式中整理得 三、晶體管的共射放大電流系數(shù)則則: :IC=*IB+（1+）*ICBO所以所以: :IE=IC+IB=（1+）*IB+（1+）ICBO一般情況下一般情況下 ICBO很小，可忽略

20、。很小，可忽略。則得則得: :IC*IB IE（1+）*IB稱為三極管的放大倍數(shù)。稱為三極管的放大倍數(shù)。1令令CBOBCIII111四、晶體管的共射特性 （一）輸入特性（一）輸入特性iB=f(uBE） UCE=常數(shù)常數(shù)1.UCE=0V時，相當(dāng)于兩個二極管并聯(lián)，與二極管特性相同。2隨UCE輸入特性曲線右移。（原因：大部分電子被吸引到集電區(qū)，為保證IB不變，需增大UBE。）3當(dāng)UCE1V，輸入特性曲線靠得很近，幾乎是同一條曲線。（電場強到使集電區(qū)吸引電子的能力達到最大，即IC基本不變，所以IB也基本不變。曲線不在右移。）圖:晶體管的輸入特性曲線（二）輸出特性（二）輸出特性電流與電壓的函數(shù)關(guān)系：ic

21、=f(uCE ） IB=常數(shù)1截止區(qū)：IB=0， IC=IE=0此時各極電壓關(guān)系如下：e，c結(jié)均反偏對NPN管uCuB，uBE uBuE，（uBE0.7V） 3 飽和區(qū)：ICIB此時各極電壓關(guān)系如下：e 結(jié)c結(jié)均正偏對NPN管uBuE uBuC臨界狀態(tài)（線）：uB=uC，放大與飽和的分界線。晶體管的輸出特性曲線晶體管的三個工作區(qū)域晶體管的三個工作區(qū)域 晶體管工作在放大狀態(tài)時，輸出回路電流晶體管工作在放大狀態(tài)時，輸出回路電流 iC幾乎僅僅決幾乎僅僅決定于輸入回路電流定于輸入回路電流 iB；即可將輸出回路等效為電流；即可將輸出回路等效為電流 iB 控制控制的電流源的電流源iC 。狀態(tài)狀態(tài)UBEIC

22、UCE截止截止UonICEOVCC放大放大 UoniB uBE飽和飽和 UoniB uBE五、溫度對晶體管特性的影響五、溫度對晶體管特性的影響B(tài)EBBBECEO )(uiiuIT不變時，即不變時六、主要參數(shù) 直流參數(shù)直流參數(shù)： 、 、ICBO、 ICEOc-e間擊穿電壓間擊穿電壓最大集電最大集電極電流極電流最大集電極耗散功最大集電極耗散功率，率，PCMiCuCE安全工作區(qū)安全工作區(qū) 交流參數(shù)：交流參數(shù)：、fT（使（使1的信號頻率）的信號頻率） 極限參數(shù)極限參數(shù)：ICM、PCM、U（BR）CEOECII1ECii討論一1、分別分析、分別分析uI=0V、5V時時T是工作在截止?fàn)顟B(tài)還是導(dǎo)通狀態(tài)；是工

23、作在截止?fàn)顟B(tài)還是導(dǎo)通狀態(tài)；2、已知、已知T導(dǎo)通時的導(dǎo)通時的UBE0.7V，若當(dāng)，若當(dāng)uI=5V，則，則在什么范圍在什么范圍內(nèi)內(nèi)T處于放大狀態(tài)，在什么范圍內(nèi)處于放大狀態(tài)，在什么范圍內(nèi)T處于飽和狀態(tài)？處于飽和狀態(tài)？ 通過通過uBE是否大于是否大于Uon判斷管子判斷管子是否導(dǎo)通。是否導(dǎo)通。A431007 . 05bBEIBRUuimA4 . 2512cCCCmaxRVi56BCmaxii臨界飽和時的臨界飽和時的 例：電路如圖所示，VCC15V，100，UBE0.7V。試問： （1）Rb50k時，UO？ （2）若T臨界飽和，則Rb？ 解：解：（1）Rb50k時，基極電流、集電極電流和管壓降分別為 A

24、所以輸出電壓UO UCE2V。 2）設(shè)臨界飽和時UCESUBE0.7V，所以 26bBEBBBRUVIk4 .45A6 .28mA86. 2BBEBBbCBcCESCCCIUVRIIRUVIV2mA6 . 2 CCCCCEBCRIVUII1.4 1.4 場效應(yīng)管場效應(yīng)管一、場效應(yīng)管一、場效應(yīng)管二、場效應(yīng)管放大電路靜態(tài)工作點的設(shè)置方法二、場效應(yīng)管放大電路靜態(tài)工作點的設(shè)置方法三、場效應(yīng)管放大電路的動態(tài)分析三、場效應(yīng)管放大電路的動態(tài)分析四、復(fù)合管四、復(fù)合管 三極管由于良好的放大性能得到了廣泛的應(yīng)用,但它有較嚴重的缺點: (1)必須有輸入電流才能產(chǎn)生輸出信號。 (2)由于各區(qū)的存儲電荷的存在,影響到快

25、速性,在高頻信號作用下受局限. 而場效應(yīng)管場效應(yīng)管是利用電場效應(yīng)來控制電流的一種半導(dǎo)體器件 。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。單極型晶體管。 其控制端基本不需要電流,這樣可大大降低電路的功耗,節(jié)省能源,此外它本身沒有存儲電荷,適用高頻情況. 根據(jù)結(jié)構(gòu)不同,場效應(yīng)管可分為結(jié)型和絕緣柵型場效應(yīng)管可分為結(jié)型和絕緣柵型,從制造工藝來看絕緣柵型場效應(yīng)管易于高度集成化而被廣泛應(yīng)用,所以我們主要學(xué)習(xí)絕緣柵型場效應(yīng)管。1.4.1結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管（以（以N溝道為例）溝道為例） 場效應(yīng)管有三個極：源極（場效應(yīng)管有三個極：源極（s）、柵極（、柵極（g）、漏極（）、漏極（d），對），對應(yīng)于晶

26、體管的應(yīng)于晶體管的e、b、c； 有三個工作區(qū)域：截止區(qū)、恒流區(qū)、可變電阻區(qū)，對應(yīng)于三有三個工作區(qū)域：截止區(qū)、恒流區(qū)、可變電阻區(qū)，對應(yīng)于三極管的截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。極管的截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。導(dǎo)電導(dǎo)電溝道溝道源極源極柵極柵極漏極漏極符號符號結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖柵柵- -源電壓對導(dǎo)電溝道寬度的控制作用源電壓對導(dǎo)電溝道寬度的控制作用溝道最寬溝道最寬溝道變窄溝道變窄溝道消失溝道消失稱為夾斷稱為夾斷 uGS可以控制導(dǎo)電溝道的寬度。為什么可以控制導(dǎo)電溝道的寬度。為什么g-s必須必須加負電壓？加負電壓？UGS（off）漏漏- -源電壓對漏極電流的影響源電壓對漏極電流的影響uGSUGS（off）且不變且

27、不變，VDD增大，增大，iD增大增大。預(yù)夾斷預(yù)夾斷uGDUGS（off）VDD的增大，幾乎全部用來克服溝道的增大，幾乎全部用來克服溝道的電阻，的電阻，iD幾乎不變，進入恒流區(qū)，幾乎不變，進入恒流區(qū)，iD幾乎僅僅決定于幾乎僅僅決定于uGS。場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件？場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件？uGDUGS（off）uGDUGS（off）常量DS)(GSDUufi夾斷夾斷電壓電壓漏極飽漏極飽和電流和電流轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，因而場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，因而uGSUGS（off）且且uDSUGS（off）2GS(off)GSDSSD)1 (UuIi在恒流區(qū)時 為什么必須用轉(zhuǎn)移特性為什

28、么必須用轉(zhuǎn)移特性描述描述uGS對對iD的控制作用？的控制作用？常量GS)(DSDUufig-s電壓控電壓控制制d-s的等的等效電阻效電阻輸出特性輸出特性常量DSGSDmUuig預(yù)夾斷軌跡，預(yù)夾斷軌跡，uGDUGS（off）可可變變電電阻阻區(qū)區(qū)恒恒流流區(qū)區(qū)iD幾乎僅決幾乎僅決定于定于uGS擊擊穿穿區(qū)區(qū)夾斷區(qū)（截止區(qū)）夾斷區(qū)（截止區(qū)）夾斷電壓夾斷電壓IDSSiD 不同型號的管子不同型號的管子UGS（off）、IDSS將不同。將不同。低頻跨導(dǎo)：低頻跨導(dǎo)：1.4.2 絕緣柵型場效應(yīng)管絕緣柵型場效應(yīng)管 一、分類一、分類 絕緣柵型場效應(yīng)管中目前常用的是MOS管管,根據(jù)導(dǎo)電溝道不同,它又分為NMOS(N溝道

29、)PMOS(P溝道),根據(jù)工作特性又分為增強型和耗盡型 。 N溝道增強型場效應(yīng)管（MOS管） N溝道耗盡型場效應(yīng)管 P溝道增強型場效應(yīng)管 P溝道耗盡型場效應(yīng)管二、二、N溝道增強型溝道增強型MOS管管 1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu) 源極：源極：s 柵極：柵極：g 漏極：漏極：d P襯底：襯底：B（多（多子為空穴）子為空穴） 符號：符號：符號中：柵極的畫法：虛線為增強型，實線為耗盡型。 箭頭的指向：指向內(nèi)部為N溝道，指向外部為P溝道。2、絕緣柵型場效應(yīng)管工作原理、絕緣柵型場效應(yīng)管工作原理 uGS增大，反型層（導(dǎo)電溝道）將變厚變長。當(dāng)增大，反型層（導(dǎo)電溝道）將變厚變長。當(dāng)反型層將兩個反型層將兩個N區(qū)相接時，形成導(dǎo)

30、電溝道。區(qū)相接時，形成導(dǎo)電溝道。增強型管增強型管SiO2絕緣層絕緣層襯底襯底耗盡層耗盡層空穴空穴高參雜高參雜反型層反型層大到一定大到一定值才開啟值才開啟增強型增強型MOS管管uDS對對iD的影響的影響 用場效應(yīng)管組成放大電路時應(yīng)使之工作在恒流區(qū)。用場效應(yīng)管組成放大電路時應(yīng)使之工作在恒流區(qū)。N溝道增強型溝道增強型MOS管工作在恒流區(qū)的條件？管工作在恒流區(qū)的條件？ iD隨隨uDS的增的增大而增大，可大而增大，可變電阻區(qū)變電阻區(qū) uGDUGS（th）,預(yù)夾斷預(yù)夾斷 iD幾乎僅僅幾乎僅僅受控于受控于uGS，恒，恒流區(qū)流區(qū)剛出現(xiàn)夾斷剛出現(xiàn)夾斷uGS的增大幾乎全部用的增大幾乎全部用來克服夾斷區(qū)的電阻來克服夾斷區(qū)的電阻3、N溝道增強型溝道增強型MOS管的特性曲線管的特性曲線 a、轉(zhuǎn)移特性、轉(zhuǎn)移特性：輸出電流iD與控制電壓UGS的關(guān)系。b、輸出特性、輸出特性：區(qū)：可變電阻區(qū)（非飽和狀態(tài)）ID隨UDS增加而增加。區(qū)：恒流區(qū)（放大區(qū)、飽和狀態(tài)）IDS=IDM不變。區(qū)：夾斷區(qū)，由于UGS很小，無導(dǎo)電溝道，IDS=0DGS(th)GSDO2GS(th)GSDOD2) 1(iUuIUuIi時的為式中在恒流區(qū)時，三、三、MOS管的主要參數(shù)（管的主要參數(shù)（50頁）頁） 1、直流參數(shù)