半導(dǎo)體器件三極管與FET課件

《電子技術(shù)》晶體三極管場(chǎng)效應(yīng)管《電子技術(shù)》晶體三極管1.3.1三極管的類型和結(jié)構(gòu)1.3.2三極管的電流分配和電流放大作用1.3.3三極管的共發(fā)射極特性曲線1.3晶體三極管1.3.4三極管的主要參數(shù)1.3.1三極管的類型和結(jié)構(gòu)1.3.2三極管的電流分配和小功率管中功率管大功率管1.3.1類型和結(jié)構(gòu)1．類型小功率管中功率管大功率管1.3.1類型和結(jié)構(gòu)1．類型(a)NNCEBPCETBIBIEIC(b)BECPPNETCBIBIEICCE發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)集電結(jié)發(fā)射結(jié)NNP基極發(fā)射極集電極BCE發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)P發(fā)射結(jié)P集電結(jié)N集電極發(fā)射極基極B發(fā)射極的箭頭表示發(fā)射極電流的實(shí)際方向，即發(fā)射結(jié)在正向接法下的電流方向。２．結(jié)構(gòu)(a)NNCEBPCETBIBIEIC(b)BECPPNET基區(qū)：最薄，摻雜濃度最低發(fā)射區(qū)：摻雜濃度最高發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECNNP基極發(fā)射極集電極結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：集電區(qū)：面積最大基區(qū)：最薄，發(fā)射區(qū)：摻發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECNNP基極發(fā)射極集電共集電極接法：集電極作為公共電極，用CC表示。共基極接法：基極作為公共電極，用CB表示。共發(fā)射極接法：發(fā)射極作為公共電極，用CE表示。1.3.2三極管的電流分配和電流放大原理1.三極管的三種連接方式共集電極接法：集電極作為公共電極，用CC表示。共基極接法：基1.3.2三極管的電流分配和電流放大原理2.三極管電流放大的外部條件BECNNP發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏

PNP發(fā)射結(jié)正偏UB<UE集電結(jié)反偏UC<UB從電位的角度看：

NPN

發(fā)射結(jié)正偏UB>UE集電結(jié)反偏UC>UB

EBRBECRC1.3.2三極管的電流分配和電流放大原理2.三極管電流放三極管電流放大的實(shí)驗(yàn)電路

設(shè)EC=6V，改變可變電阻RB,則基極電流IB、集電極電流IC和發(fā)射極電流IE都發(fā)生變化，測(cè)量結(jié)果如下表：3.實(shí)驗(yàn)感性認(rèn)識(shí)mAAVVmAICECIBIERB+UBE+UCEEBCEB3DG100三極管電流放大的實(shí)驗(yàn)電路設(shè)EC=6三極管電流測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)論:(1)IE=IB+IC符合基爾霍夫定律(2)IC

IB

，

IC

IE

(3)IC

IB

把基極電流的微小變化能夠引起集電極電流較大變化的特性稱為晶體管的電流放大作用。

實(shí)質(zhì):用一個(gè)微小電流的變化去控制一個(gè)較大電流的變化，是CCCS器件。三極管電流測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)論:(1)IE=IB+IC+UBE

ICIEIB

CTEB+UCE(a)NPN型晶體管；+UBE

IBIEICCTEB+UCE電流方向和發(fā)射結(jié)與集電結(jié)的極性(4)要使三極管起放大作用，發(fā)射結(jié)必須正向偏置，集電結(jié)必須反向偏置。(b)PNP型晶體管+ICIEIBCB+(a)NPN型晶體管；

擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流IE，復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成基極電流IB，漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流IC。少數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng)因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量電子從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少數(shù)擴(kuò)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(chǎng)作用下大部分?jǐn)U散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū)基區(qū)空穴的擴(kuò)散4.三極管內(nèi)部載流子的傳輸過程擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流IE，復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成基極電流IB3、電流分配關(guān)系

IC=ICN+ICBOIB=IBN-ICBOIE=IB+IC基區(qū)少子漂移到集電區(qū)所形成的電流基區(qū)內(nèi)復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成的電流

ICN與IBN之比稱為共發(fā)射極電流放大倍數(shù)若IB=0,則

ICICE0通常

IC>>ICBO3、電流分配關(guān)系IC=ICN+ICBOIB=IBN3、電流分配關(guān)系、為電流放大系數(shù)，只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般

=0.90.99，

>>1以上看出，三極管內(nèi)有兩種載流子(自由電子和空穴)參與導(dǎo)電，故稱為雙極型三極管或BJT(BipolarJunctionTransistor)。

IE=IB+IC3、電流分配關(guān)系、為電流放大系數(shù)，只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸1.3.3共發(fā)射極特性曲線

三極管特性曲線是指管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線，是管子內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，是分析放大電路的依據(jù)。為什么要研究特性曲線：

(1)直觀地分析管子的工作狀態(tài)(2)合理地選擇偏置電路的參數(shù),設(shè)計(jì)性能良好的電路

重點(diǎn)討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線1.3.3共發(fā)射極特性曲線三極管特性曲線是指管子各發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端共發(fā)射極電路輸入回路輸出回路

測(cè)量三極管特性的實(shí)驗(yàn)線路mAAVVICECIBRB+UBE+UCEEBCEB3DG100發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端共發(fā)射極電路輸入回路輸vCE=0V+-bce共射極放大電路VBBVCCvBEiCiB+-vCE

iB=f(uBE)uCE=const(2)當(dāng)uCE≥1V時(shí)，uCB=uCE-uBE>0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的uBE下iB減小，特性曲線右移。uCE=0VuCE

1V(1)當(dāng)uCE=0V時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。1.輸入特性曲線①死區(qū)

②非線性區(qū)③線性區(qū)

vCE=0V+-bce共射極放大電路VBBVCCvBEiiC=f(uCE)iB=const2.輸出特性曲線+-bce共射極放大電路VBBVCCuBEiCiB+-uCE曲線特點(diǎn)：1、起始部分很陡，uCE略有增加，iC增加很快；2、當(dāng)uCE超過某一數(shù)值(約1V)后，特性曲線變的比較平坦。iC=f(uCE)iB=const2.輸出特性曲線+-bBJT的三個(gè)工作區(qū)域飽和區(qū)特點(diǎn)：

iC不再隨iB的增加而線性增加，即此時(shí)截止區(qū)特點(diǎn)：iB=0，iC=ICEO。當(dāng)工作點(diǎn)進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)時(shí)，將產(chǎn)生非線性失真。uCE=UCES，典型值為0.3V。放大區(qū)特點(diǎn)：BJT輸出特性比較平坦，接近于恒流特性，在這個(gè)區(qū)域符合

iB=βiC的規(guī)律，是放大器的工作部分。BJT的三個(gè)工作區(qū)域飽和區(qū)特點(diǎn)：iC不再隨iB的增加而線性判斷三極管工作狀態(tài)的依據(jù)：飽和區(qū):發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏截止區(qū)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏或：UBE0.5V（Si)|UBE|

0.2V（Ge)放大區(qū):發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏BJT的三個(gè)工作區(qū)域判斷三極管工作狀態(tài)的依據(jù)：飽和區(qū):發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏截止(1)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)1.電流放大系數(shù)

(2)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)=IC/IBvCE=const1.3.4晶體管的主要參數(shù)(1)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)1.電流放大系數(shù)(2)

2.極間反向電流

(1)集電極-基極間反向飽和電流ICBO

發(fā)射極開路時(shí)，集電結(jié)的反向飽和電流。

1.3.4晶體管的主要參數(shù)2.極間反向電流 (1)集電極-基極間反向飽和電流IC

(2)集電極-發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO

ICEO=（1+）ICBO

ICEO也稱為集電極發(fā)射極間穿透電流。ICBO和ICEO都是衡量BJT質(zhì)量的重要參數(shù)，由于ICEO比ICBO大的多，比較容易測(cè)量，常把測(cè)量ICEO作為判斷管子質(zhì)量的重要依據(jù)。另外在使用時(shí)還要注意，ICEO和ICBO都受溫度的影響。1.3.4晶體管的主要參數(shù)(2)集電極-發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO(1)集電極最大允許電流ICM

(2)集電極最大允許功率損耗PCM

PCM=ICUCE

3.極限參數(shù)

當(dāng)集電極電流增加時(shí)，就要下降，當(dāng)值下降到線性放大區(qū)值的2/3時(shí)所對(duì)應(yīng)的最大集電極電流。

IC＞ICM時(shí)，并不表示三極管會(huì)損壞。只是管子的放大倍數(shù)降低。(3)反向擊穿電壓U(BR)CBO＞U(BR)CEO＞U(BR)EBO1.3.4晶體管的主要參數(shù)(1)集電極最大允許電流ICM(2)集電極最大允許功率損耗

由PCM、ICM和U(BR)CEO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)。

1.3.4晶體管的主要參數(shù)由PCM、ICM和U(BR)CEO在輸出特性1.4.1場(chǎng)效應(yīng)管概述1.4.2結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管1.4.3絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管1.4.4場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)1.4場(chǎng)效應(yīng)晶體管（概述）1.4.1場(chǎng)效應(yīng)管概述1.4場(chǎng)效應(yīng)晶體管（概述）

場(chǎng)效應(yīng)管是通過改變外加（輸入）電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度來控制其（輸出）導(dǎo)電能力的半導(dǎo)體器件。它不僅具有雙極型三極管的體積小、重量輕、耗電少、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，而且還具有輸入電阻高、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)、噪聲低、制造工藝簡單、便于集成等特點(diǎn)。因而，在大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作原理不同,場(chǎng)效應(yīng)管可分為兩大類:

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(JFET)

絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(IGFET).1.4.1

概述場(chǎng)效應(yīng)管是通過改變外加（輸入）電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)1.4.２結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管一、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET)工作原理P+P+NGSD導(dǎo)電溝道

源極，用S或s表示N型導(dǎo)電溝道漏極，用D或d表示

P型區(qū)P型區(qū)柵極，用G或g表示柵極，用G或g表示1、結(jié)構(gòu)1.4.２結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管一、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET)工作原理DP+P+NGSVDSIDVGS電源極性的安排:DS間--D接電源正端

S接電源負(fù)端形成漏極電流iDGS間--S接電源正端

G接電源負(fù)端柵極電流iG≈0,

輸入電阻高達(dá)107ΩN溝道管加負(fù)柵源電壓，

P溝道管加正柵源電壓，否則將會(huì)出現(xiàn)柵流。2、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET)的工作原理DP+P+NGSVDSIDVGS電源極性的安排:N溝道管加負(fù)①UGS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)UGS＜0時(shí)

當(dāng)溝道夾斷時(shí),ID減小至0，此時(shí)對(duì)應(yīng)的柵源電壓UGS稱為夾斷電壓UGS(off)。對(duì)于N溝道的JFET，UPGS(off)<0。PN結(jié)反偏耗盡層加厚溝道變窄

UGS繼續(xù)減小，溝道繼續(xù)變窄，ID繼續(xù)變小DP+P+NGSUDSIDUGS當(dāng)UGS=0時(shí)，溝道最寬，溝道電阻最小，在UDS的作用下N溝道內(nèi)的電子定向運(yùn)動(dòng)形成漏極電流ID,此時(shí)最大。溝道電阻變大ID變小2、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET)的工作原理①UGS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)UGS＜0時(shí)當(dāng)溝道夾斷時(shí),I②UDS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)UGS=0時(shí)，UDSID

G、D間PN結(jié)的反向電壓增加，使靠近漏極處的耗盡層加寬，溝道變窄，從上至下呈楔形分布。

當(dāng)UDS增加到使UGD=UGS(off)時(shí)，在緊靠漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。此時(shí)UDS

夾斷區(qū)延長溝道電阻ID基本不變DP+P+NGSUDSIDUGS②UDS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)UGS=0時(shí)，UDSID綜上分析可知溝道中只有一種類型的多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，

所以場(chǎng)效應(yīng)管也稱為單極型三極管。JFET是電壓控制電流器件，iD受uGS控制預(yù)夾斷前iD與uDS呈近似線性關(guān)系；預(yù)夾斷后，iD趨于飽和。#

為什么JFET的輸入電阻比BJT高得多？

JFET柵極與溝道間的PN結(jié)是反向偏置的，因

此iG0，輸入電阻很高。

JFET是利用PN結(jié)反向電壓對(duì)耗盡層厚度的控制，來改變導(dǎo)電溝道的寬窄，從而控制漏極電流的大小。綜上分析可知溝道中只有一種類型的多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，

二、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET)的特性曲線#

JFET有正常放大作用時(shí)，溝道處于什么狀態(tài)？(2)轉(zhuǎn)移特性

UGS(off)(1)輸出特性

預(yù)夾斷軌跡，uGD＝UGS（off）夾斷電壓二、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET)的特性曲線#JFET有正常放大結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管

N溝道耗盡型P溝道耗盡型結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管NP增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管耗盡型MOS場(chǎng)效應(yīng)管MOS場(chǎng)效應(yīng)管分類1.4.３絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管耗盡型MOS場(chǎng)效應(yīng)管MOS場(chǎng)效應(yīng)管分類1MOS場(chǎng)效應(yīng)管N溝道增強(qiáng)型的MOS管P溝道增強(qiáng)型的MOS管N溝道耗盡型的MOS管P溝道耗盡型的MOS管VGS=0時(shí),無導(dǎo)電溝道，這種類型的管子稱為增強(qiáng)型MOS管VGS=0時(shí),有導(dǎo)電溝道，這種類型的管子稱為耗盡型MOS管MOS場(chǎng)效應(yīng)管分類MOS場(chǎng)效應(yīng)管N溝道增強(qiáng)型的MOS管P溝道增強(qiáng)型的MOS管N1.4.2絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管一、N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管漏極D→集電極C源極S→發(fā)射極E絕緣柵極G→基極B襯底B電極—金屬絕緣層—氧化物基體—半導(dǎo)體因此稱之為MOS管1、結(jié)構(gòu)1.4.2絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管一、N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管漏極各類絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)三極管的特性曲線絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管N溝道增強(qiáng)型P溝道增強(qiáng)型各類絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)三極管的特性曲線絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管NP絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管

N溝道耗盡型P溝道耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管NP1.4.４場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)2.夾斷電壓UGS(off)：是耗盡型FET的參數(shù)，當(dāng)UGS=UGS(off)時(shí),漏極電流為零。3.飽和漏極電流IDSS

耗盡型場(chǎng)效應(yīng)三極管當(dāng)UGS=0時(shí)所對(duì)應(yīng)的漏極電流。1.開啟電壓UGS(th)：MOS增強(qiáng)型管的參數(shù)，柵源電壓小于開啟電壓的絕對(duì)值,場(chǎng)效應(yīng)管不能導(dǎo)通。4.直流輸入電阻RGS(DS):柵源間所加的恒定電壓UGS與流過柵極電流IGS之比。結(jié)型:大于107Ω，絕緣柵:109～1015Ω。5.漏源擊穿電壓U(BR)DS:使ID開始劇增時(shí)的UDS。6.柵源擊穿電壓U(BR)

GSJFET：反向飽和電流劇增時(shí)的柵源電壓MOS：使SiO2絕緣層擊穿的電壓1.4.４場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)2.夾斷電壓UGS(off)1.4.４場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)7.低頻跨導(dǎo)gm：反映了柵源壓對(duì)漏極電流的控制作用。8.輸出電阻rds9.極間電容Cgs—柵極與源極間電容Cgd—柵極與漏極間電容

Csd—源極與漏極間電容1.4.４場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)7.低頻跨導(dǎo)gm：反映了柵場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管的區(qū)別1.晶體管是電流控制元件；場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制元件。2.晶體管參與導(dǎo)電的是電子—空穴，因此稱其為雙極型器件；場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制元件，參與導(dǎo)電的只有一種載流子，因此稱其為單極型器件。3.晶體管的輸入電阻較低，一般102~104；場(chǎng)效應(yīng)管的輸入電阻高，可達(dá)109~10141.4.4場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管的比較場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管的應(yīng)用均可用于放大電路和開關(guān)電路，構(gòu)成品種繁多的集成電路。場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管的區(qū)別1.晶體管是電流控制元件；場(chǎng)效應(yīng)管是謝謝觀看！謝謝觀看！《電子技術(shù)》晶體三極管場(chǎng)效應(yīng)管《電子技術(shù)》晶體三極管1.3.1三極管的類型和結(jié)構(gòu)1.3.2三極管的電流分配和電流放大作用1.3.3三極管的共發(fā)射極特性曲線1.3晶體三極管1.3.4三極管的主要參數(shù)1.3.1三極管的類型和結(jié)構(gòu)1.3.2三極管的電流分配和小功率管中功率管大功率管1.3.1類型和結(jié)構(gòu)1．類型小功率管中功率管大功率管1.3.1類型和結(jié)構(gòu)1．類型(a)NNCEBPCETBIBIEIC(b)BECPPNETCBIBIEICCE發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)集電結(jié)發(fā)射結(jié)NNP基極發(fā)射極集電極BCE發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)P發(fā)射結(jié)P集電結(jié)N集電極發(fā)射極基極B發(fā)射極的箭頭表示發(fā)射極電流的實(shí)際方向，即發(fā)射結(jié)在正向接法下的電流方向。２．結(jié)構(gòu)(a)NNCEBPCETBIBIEIC(b)BECPPNET基區(qū)：最薄，摻雜濃度最低發(fā)射區(qū)：摻雜濃度最高發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECNNP基極發(fā)射極集電極結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：集電區(qū)：面積最大基區(qū)：最薄，發(fā)射區(qū)：摻發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECNNP基極發(fā)射極集電共集電極接法：集電極作為公共電極，用CC表示。共基極接法：基極作為公共電極，用CB表示。共發(fā)射極接法：發(fā)射極作為公共電極，用CE表示。1.3.2三極管的電流分配和電流放大原理1.三極管的三種連接方式共集電極接法：集電極作為公共電極，用CC表示。共基極接法：基1.3.2三極管的電流分配和電流放大原理2.三極管電流放大的外部條件BECNNP發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏

PNP發(fā)射結(jié)正偏UB<UE集電結(jié)反偏UC<UB從電位的角度看：

NPN

發(fā)射結(jié)正偏UB>UE集電結(jié)反偏UC>UB

EBRBECRC1.3.2三極管的電流分配和電流放大原理2.三極管電流放三極管電流放大的實(shí)驗(yàn)電路

設(shè)EC=6V，改變可變電阻RB,則基極電流IB、集電極電流IC和發(fā)射極電流IE都發(fā)生變化，測(cè)量結(jié)果如下表：3.實(shí)驗(yàn)感性認(rèn)識(shí)mAAVVmAICECIBIERB+UBE+UCEEBCEB3DG100三極管電流放大的實(shí)驗(yàn)電路設(shè)EC=6三極管電流測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)論:(1)IE=IB+IC符合基爾霍夫定律(2)IC

IB

，

IC

IE

(3)IC

IB

把基極電流的微小變化能夠引起集電極電流較大變化的特性稱為晶體管的電流放大作用。

實(shí)質(zhì):用一個(gè)微小電流的變化去控制一個(gè)較大電流的變化，是CCCS器件。三極管電流測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)論:(1)IE=IB+IC+UBE

ICIEIB

CTEB+UCE(a)NPN型晶體管；+UBE

IBIEICCTEB+UCE電流方向和發(fā)射結(jié)與集電結(jié)的極性(4)要使三極管起放大作用，發(fā)射結(jié)必須正向偏置，集電結(jié)必須反向偏置。(b)PNP型晶體管+ICIEIBCB+(a)NPN型晶體管；

擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流IE，復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成基極電流IB，漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流IC。少數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng)因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量電子從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少數(shù)擴(kuò)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(chǎng)作用下大部分?jǐn)U散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū)基區(qū)空穴的擴(kuò)散4.三極管內(nèi)部載流子的傳輸過程擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流IE，復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成基極電流IB3、電流分配關(guān)系

IC=ICN+ICBOIB=IBN-ICBOIE=IB+IC基區(qū)少子漂移到集電區(qū)所形成的電流基區(qū)內(nèi)復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成的電流

ICN與IBN之比稱為共發(fā)射極電流放大倍數(shù)若IB=0,則

ICICE0通常

IC>>ICBO3、電流分配關(guān)系IC=ICN+ICBOIB=IBN3、電流分配關(guān)系、為電流放大系數(shù)，只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般

=0.90.99，

>>1以上看出，三極管內(nèi)有兩種載流子(自由電子和空穴)參與導(dǎo)電，故稱為雙極型三極管或BJT(BipolarJunctionTransistor)。

IE=IB+IC3、電流分配關(guān)系、為電流放大系數(shù)，只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸1.3.3共發(fā)射極特性曲線

三極管特性曲線是指管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線，是管子內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，是分析放大電路的依據(jù)。為什么要研究特性曲線：

(1)直觀地分析管子的工作狀態(tài)(2)合理地選擇偏置電路的參數(shù),設(shè)計(jì)性能良好的電路

重點(diǎn)討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線1.3.3共發(fā)射極特性曲線三極管特性曲線是指管子各發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端共發(fā)射極電路輸入回路輸出回路

測(cè)量三極管特性的實(shí)驗(yàn)線路mAAVVICECIBRB+UBE+UCEEBCEB3DG100發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端共發(fā)射極電路輸入回路輸vCE=0V+-bce共射極放大電路VBBVCCvBEiCiB+-vCE

iB=f(uBE)uCE=const(2)當(dāng)uCE≥1V時(shí)，uCB=uCE-uBE>0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的uBE下iB減小，特性曲線右移。uCE=0VuCE

1V(1)當(dāng)uCE=0V時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。1.輸入特性曲線①死區(qū)

②非線性區(qū)③線性區(qū)

vCE=0V+-bce共射極放大電路VBBVCCvBEiiC=f(uCE)iB=const2.輸出特性曲線+-bce共射極放大電路VBBVCCuBEiCiB+-uCE曲線特點(diǎn)：1、起始部分很陡，uCE略有增加，iC增加很快；2、當(dāng)uCE超過某一數(shù)值(約1V)后，特性曲線變的比較平坦。iC=f(uCE)iB=const2.輸出特性曲線+-bBJT的三個(gè)工作區(qū)域飽和區(qū)特點(diǎn)：

iC不再隨iB的增加而線性增加，即此時(shí)截止區(qū)特點(diǎn)：iB=0，iC=ICEO。當(dāng)工作點(diǎn)進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)時(shí)，將產(chǎn)生非線性失真。uCE=UCES，典型值為0.3V。放大區(qū)特點(diǎn)：BJT輸出特性比較平坦，接近于恒流特性，在這個(gè)區(qū)域符合

iB=βiC的規(guī)律，是放大器的工作部分。BJT的三個(gè)工作區(qū)域飽和區(qū)特點(diǎn)：iC不再隨iB的增加而線性判斷三極管工作狀態(tài)的依據(jù)：飽和區(qū):發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏截止區(qū)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏或：UBE0.5V（Si)|UBE|

0.2V（Ge)放大區(qū):發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏BJT的三個(gè)工作區(qū)域判斷三極管工作狀態(tài)的依據(jù)：飽和區(qū):發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏截止(1)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)1.電流放大系數(shù)

(2)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)=IC/IBvCE=const1.3.4晶體管的主要參數(shù)(1)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)1.電流放大系數(shù)(2)

2.極間反向電流

(1)集電極-基極間反向飽和電流ICBO

發(fā)射極開路時(shí)，集電結(jié)的反向飽和電流。

1.3.4晶體管的主要參數(shù)2.極間反向電流 (1)集電極-基極間反向飽和電流IC

(2)集電極-發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO

ICEO=（1+）ICBO

ICEO也稱為集電極發(fā)射極間穿透電流。ICBO和ICEO都是衡量BJT質(zhì)量的重要參數(shù)，由于ICEO比ICBO大的多，比較容易測(cè)量，常把測(cè)量ICEO作為判斷管子質(zhì)量的重要依據(jù)。另外在使用時(shí)還要注意，ICEO和ICBO都受溫度的影響。1.3.4晶體管的主要參數(shù)(2)集電極-發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO(1)集電極最大允許電流ICM

(2)集電極最大允許功率損耗PCM

PCM=ICUCE

3.極限參數(shù)

當(dāng)集電極電流增加時(shí)，就要下降，當(dāng)值下降到線性放大區(qū)值的2/3時(shí)所對(duì)應(yīng)的最大集電極電流。

IC＞ICM時(shí)，并不表示三極管會(huì)損壞。只是管子的放大倍數(shù)降低。(3)反向擊穿電壓U(BR)CBO＞U(BR)CEO＞U(BR)EBO1.3.4晶體管的主要參數(shù)(1)集電極最大允許電流ICM(2)集電極最大允許功率損耗

由PCM、ICM和U(BR)CEO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)。

1.3.4晶體管的主要參數(shù)由PCM、ICM和U(BR)CEO在輸出特性1.4.1場(chǎng)效應(yīng)管概述1.4.2結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管1.4.3絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管1.4.4場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)1.4場(chǎng)效應(yīng)晶體管（概述）1.4.1場(chǎng)效應(yīng)管概述1.4場(chǎng)效應(yīng)晶體管（概述）

場(chǎng)效應(yīng)管是通過改變外加（輸入）電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度來控制其（輸出）導(dǎo)電能力的半導(dǎo)體器件。它不僅具有雙極型三極管的體積小、重量輕、耗電少、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，而且還具有輸入電阻高、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)、噪聲低、制造工藝簡單、便于集成等特點(diǎn)。因而，在大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作原理不同,場(chǎng)效應(yīng)管可分為兩大類:

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(JFET)

絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(IGFET).1.4.1

概述場(chǎng)效應(yīng)管是通過改變外加（輸入）電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)1.4.２結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管一、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET)工作原理P+P+NGSD導(dǎo)電溝道

源極，用S或s表示N型導(dǎo)電溝道漏極，用D或d表示

P型區(qū)P型區(qū)柵極，用G或g表示柵極，用G或g表示1、結(jié)構(gòu)1.4.２結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管一、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET)工作原理DP+P+NGSVDSIDVGS電源極性的安排:DS間--D接電源正端

S接電源負(fù)端形成漏極電流iDGS間--S接電源正端

G接電源負(fù)端柵極電流iG≈0,

輸入電阻高達(dá)107ΩN溝道管加負(fù)柵源電壓，

P溝道管加正柵源電壓，否則將會(huì)出現(xiàn)柵流。2、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET)的工作原理DP+P+NGSVDSIDVGS電源極性的安排:N溝道管加負(fù)①UGS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)UGS＜0時(shí)

當(dāng)溝道夾斷時(shí),ID減小至0，此時(shí)對(duì)應(yīng)的柵源電壓UGS稱為夾斷電壓UGS(off)。對(duì)于N溝道的JFET，UPGS(off)<0。PN結(jié)反偏耗盡層加厚溝道變窄

UGS繼續(xù)減小，溝道繼續(xù)變窄，ID繼續(xù)變小DP+P+NGSUDSIDUGS當(dāng)UGS=0時(shí)，溝道最寬，溝道電阻最小，在UDS的作用下N溝道內(nèi)的電子定向運(yùn)動(dòng)形成漏極電流ID,此時(shí)最大。溝道電阻變大ID變小2、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET)的工作原理①UGS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)UGS＜0時(shí)當(dāng)溝道夾斷時(shí),I②UDS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)UGS=0時(shí)，UDSID

G、D間PN結(jié)的反向電壓增加，使靠近漏極處的耗盡層加寬，溝道變窄，從上至下呈楔形分布。

當(dāng)UDS增加到使UGD=UGS(off)時(shí)，在緊靠漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。此時(shí)UDS

夾斷區(qū)延長溝道電阻ID基本不變DP+P+NGSUDSIDUGS②UDS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)UGS=0時(shí)，UDSID綜上分析可知溝道中只有一種類型的多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，

所以場(chǎng)效應(yīng)管也稱為單極型三極管。JFET是電壓控制電流器件，iD受uGS控制預(yù)夾斷前iD與uDS呈近似線性關(guān)系；預(yù)夾斷后，iD趨于飽和。#

為什么JFET的輸入電阻比BJT高得多？

JFET柵極與溝道間的PN結(jié)是反向偏置的，因

此iG0，輸入電阻很高。

JFET是利用PN結(jié)反向電壓對(duì)耗盡層厚度的控制，來改變導(dǎo)電溝道的寬窄，從而控制漏極電流的大小。綜上分析可知溝道中只有一種類型的多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，

二、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET)的特性曲線#

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