半導(dǎo)體器件知識(shí)

半導(dǎo)體器件知識(shí)§2半導(dǎo)體的基本知識(shí)

在物理學(xué)中。根據(jù)材料的導(dǎo)電能力，可以將他們劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。典型的半導(dǎo)體是硅Si和鍺Ge，它們都是4價(jià)元素。硅原子鍺原子硅和鍺最外層軌道上的四個(gè)電子稱為價(jià)電子。

本征半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)束縛電子在絕對(duì)溫度T=0K時(shí)，所有的價(jià)電子都被共價(jià)鍵緊緊束縛在共價(jià)鍵中，不會(huì)成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱，接近絕緣體。一.本征半導(dǎo)體

本征半導(dǎo)體——化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體晶體。制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料的純度要達(dá)到99.9999999%，常稱為“九個(gè)9”。

這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)，也稱熱激發(fā)。當(dāng)溫度升高或受到光的照射時(shí)，價(jià)電子會(huì)獲得足夠的隨機(jī)熱振動(dòng)能量而掙脫共價(jià)鍵的束縛，而參與導(dǎo)電，成為自由電子。自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴

自由電子產(chǎn)生的同時(shí)，在其原來的共價(jià)鍵中就出現(xiàn)了一個(gè)空位，稱為空穴。

可見本征激發(fā)同時(shí)產(chǎn)生電子空穴對(duì)。

外加能量越高（溫度越高），產(chǎn)生的電子空穴對(duì)越多。

與本征激發(fā)相反的現(xiàn)象——復(fù)合在一定溫度下，本征激發(fā)和復(fù)合同時(shí)進(jìn)行，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。電子空穴對(duì)的濃度一定。常溫300K時(shí)：電子空穴對(duì)的濃度硅：鍺：自由電子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴電子空穴對(duì)在外電場的作用下，空穴和電子會(huì)產(chǎn)生移動(dòng)，即不斷有共價(jià)鍵中的電子擺脫束縛，填充到原有的空穴中，即象是空穴在移動(dòng)，形成的電流方向就是空穴移動(dòng)的方向

+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由電子E＋－本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性取決于外加能量：溫度變化，導(dǎo)電性變化；光照變化，導(dǎo)電性變化。導(dǎo)電機(jī)制二.雜質(zhì)半導(dǎo)體

在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量雜質(zhì)元素后的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。1.

N型半導(dǎo)體

在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)雜質(zhì)元素，例如磷，砷等，稱為N型半導(dǎo)體。

N型半導(dǎo)體多余電子磷原子硅原子多數(shù)載流子——自由電子少數(shù)載流子——空穴++++++++++++N型半導(dǎo)體施主離子自由電子電子空穴對(duì)

在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)雜質(zhì)元素，如硼、鎵等。空穴硼原子硅原子多數(shù)載流子——空穴少數(shù)載流子——自由電子－－－－－－－－－－－－P型半導(dǎo)體受主離子空穴電子空穴對(duì)2.

P型半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意圖++++++++++++N型半導(dǎo)體多子—電子少子—空穴－－－－－－－－－－－－P型半導(dǎo)體多子—空穴少子—電子少子濃度——由本征激發(fā)產(chǎn)生，與溫度有關(guān)多子濃度——與所摻雜質(zhì)濃度有關(guān)與溫度無關(guān)內(nèi)電場E因多子濃度差形成內(nèi)電場多子的擴(kuò)散空間電荷區(qū)

阻止多子擴(kuò)散，促使少子漂移。PN結(jié)合空間電荷區(qū)多子擴(kuò)散電流少子漂移電流耗盡層三.PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?/p>

1.PN結(jié)的形成

少子飄移補(bǔ)充耗盡層失去的多子，耗盡層窄，E多子擴(kuò)散又失去多子，耗盡層寬，E內(nèi)電場E多子擴(kuò)散電流少子漂移電流耗盡層動(dòng)態(tài)平衡：擴(kuò)散電流＝漂移電流總電流＝02.PN結(jié)的單向?qū)щ娦?1)加正向電壓（正偏）——電源正極接P區(qū)，負(fù)極接N區(qū)

外電場的方向與內(nèi)電場方向相反。

外電場削弱內(nèi)電場→耗盡層變窄→擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)＞漂移運(yùn)動(dòng)→多子擴(kuò)散形成正向電流IF正向電流

(2)加反向電壓——電源正極接N區(qū)，負(fù)極接P區(qū)

外電場的方向與內(nèi)電場方向相同。

外電場加強(qiáng)內(nèi)電場→耗盡層變寬→漂移運(yùn)動(dòng)＞擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)→少子漂移形成反向電流IRPN

在一定的溫度下，由本征激發(fā)產(chǎn)生的少子濃度是一定的，故IR基本上與外加反壓的大小無關(guān)，所以稱為反向飽和電流。但I(xiàn)R與溫度有關(guān)。

PN結(jié)加正向電壓時(shí)，具有較大的正向擴(kuò)散電流，呈現(xiàn)低電阻，PN結(jié)導(dǎo)通；

PN結(jié)加反向電壓時(shí)，具有很小的反向漂移電流，呈現(xiàn)高電阻，PN結(jié)截止。

由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?.PN結(jié)的伏安特性曲線及表達(dá)式

根據(jù)理論推導(dǎo)，PN結(jié)的伏安特性曲線如圖正偏I(xiàn)F（多子擴(kuò)散）IR（少子漂移）反偏反向飽和電流反向擊穿電壓反向擊穿熱擊穿——PN結(jié)電擊穿后，電流很大，電壓又很高，消耗在PN結(jié)上的功率很大，容易使PN結(jié)發(fā)熱超過它的耗散功率而過度到熱擊穿，燒壞PN結(jié)電擊穿——雪崩擊穿和齊納擊穿，可逆

根據(jù)理論分析：u為PN結(jié)兩端的電壓降i為流過PN結(jié)的電流IS為反向飽和電流UT=kT/q

稱為溫度的電壓當(dāng)量其中k為玻耳茲曼常數(shù)1.38×10－23q為電子電荷量1.6×10－9T為熱力學(xué)溫度對(duì)于室溫（相當(dāng)T=300K）則有UT=26mV。當(dāng)u>0u>>UT時(shí)當(dāng)u<0|u|>>|UT

|時(shí)4.PN結(jié)的電容效應(yīng)

當(dāng)外加電壓發(fā)生變化時(shí)，耗盡層的寬度要相應(yīng)地隨之改變，即PN結(jié)中存儲(chǔ)的電荷量要隨之變化，就像電容充放電一樣。

(1)勢壘電容CB(2)擴(kuò)散電容CD

當(dāng)外加正向電壓不同時(shí)，PN結(jié)兩側(cè)堆積的少子的數(shù)量及濃度梯度也不同，這就相當(dāng)電容的充放電過程。電容效應(yīng)在交流信號(hào)作用下才會(huì)明顯表現(xiàn)出來極間電容（結(jié)電容）§

2半導(dǎo)體二極管二極管=PN結(jié)+管殼+引線NP結(jié)構(gòu)符號(hào)陽極+陰極-

一、半導(dǎo)體二極管的V—A特性曲線

硅：0.5V鍺：

0.1V(1)正向特性導(dǎo)通壓降反向飽和電流(2)反向特性死區(qū)電壓擊穿電壓UBR實(shí)驗(yàn)曲線uEiVmAuEiVuA鍺硅：0.7V鍺：0.3V二.二極管的模型及近似分析計(jì)算例：IR10VE1kΩD—非線性器件iuRLC—線性器件二極管的模型DU串聯(lián)電壓源模型UD二極管的導(dǎo)通壓降。硅管0.7V；鍺管0.3V。理想二極管模型正偏反偏導(dǎo)通壓降二極管的V—A特性二極管的近似分析計(jì)算IR10VE1kΩIR10VE1kΩ例：串聯(lián)電壓源模型測量值9.32mA相對(duì)誤差理想二極管模型RI10VE1kΩ相對(duì)誤差0.7V例：二極管構(gòu)成的限幅電路如圖所示，R＝1kΩ，UREF=2V，輸入信號(hào)為ui。

(1)若ui為4V的直流信號(hào)，分別采用理想二極管模型、理想二極管串聯(lián)電壓源模型計(jì)算電流I和輸出電壓uo解：（1）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。（2）如果ui為幅度±4V的交流三角波，波形如圖（b）所示，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。解：①采用理想二極管模型分析。波形如圖所示。0-4V4Vuit2V2Vuot02.7Vuot0-4V4Vuit2.7V

②采用理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析，波形如圖所示。三.二極管的主要參數(shù)

(1)最大整流電流IF——二極管長期連續(xù)工作時(shí)，允許通過二極管的最大整流電流的平均值。(2)反向擊穿電壓UBR———

二極管反向電流急劇增加時(shí)對(duì)應(yīng)的反向電壓值稱為反向擊穿電壓UBR。

(3)反向電流IR——

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(nA)級(jí)；鍺二極管在微安(A)級(jí)。當(dāng)穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿狀態(tài)下,工作電流IZ在Izmax和Izmin之間變化時(shí),其兩端電壓近似為常數(shù)穩(wěn)定電壓四、穩(wěn)壓二極管

穩(wěn)壓二極管是應(yīng)用在反向擊穿區(qū)的特殊二極管正向同二極管反偏電壓≥UZ反向擊穿＋UZ－限流電阻

穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)

(1)穩(wěn)定電壓UZ——(2)動(dòng)態(tài)電阻rZ——

在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流IZ下，所對(duì)應(yīng)的反向工作電壓。

rZ=U

/I

rZ愈小，反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡。

(3)最小穩(wěn)定工作電流IZmin——

保證穩(wěn)壓管擊穿所對(duì)應(yīng)的電流，若IZ＜IZmin則不能穩(wěn)壓。

(4)最大穩(wěn)定工作電流IZmax——

超過Izmax穩(wěn)壓管會(huì)因功耗過大而燒壞。已知：穩(wěn)壓二極管DZ的穩(wěn)定電壓UZ，最小穩(wěn)定工作電流IZmin，最大穩(wěn)定工作電流IZmax。討論：（1）電路的功能（2）電路正常工作時(shí)，負(fù)載變化范圍（1）此電路為一穩(wěn)壓電路。當(dāng)Vin>UZ時(shí)，輸出電壓為Vout=UZ-VBE。對(duì)于三極管來說，其發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，所以工作在放大區(qū)。所以VBE幾乎為一恒定值。當(dāng)輸入電壓Vin增大，或負(fù)載電阻RL增大時(shí)，輸出電壓Vout將隨著增大，即晶體管發(fā)射極電位VE升高；穩(wěn)壓管端電壓基本不變，即晶體管基極電位VB基本不變；故晶體管的VBE（=VB-VE）減小，導(dǎo)致IB（IE）減小，從而使Vout減小；因此可以保持Vout基本不變。當(dāng)輸入電壓Vin減小，或負(fù)載電阻RL減小時(shí)，變化與上述過程相反。(2)由關(guān)系式：iB=iR-iZ;Iout=(1+β)iB;=(1+β)(iR-iZ);又因?yàn)椋篿R最大值為IZMAX；iZ最小值為IZMIN；故：IoutMAX==(1+β)(IZMAX-IZMIN)

§

3半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管，也叫晶體三極管。由于工作時(shí)，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運(yùn)行，因此，還被稱為雙極型晶體管（BipolarJunctionTransistor,簡稱BJT）。

BJT是由兩個(gè)PN結(jié)組成的。2/2/2023一.BJT的結(jié)構(gòu)NPN型PNP型符號(hào):三極管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):（1）發(fā)射區(qū)的摻雜濃度＞＞集電區(qū)摻雜濃度。（2）基區(qū)要制造得很薄且濃度很低。--NNP發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié)集電結(jié)ecb發(fā)射極集電極基極--PPN發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié)集電結(jié)ecb發(fā)射極集電極基極二．BJT的內(nèi)部工作原理（NPN管）

三極管在工作時(shí)要加上適當(dāng)?shù)闹绷髌秒妷骸Ｈ粼诜糯蠊ぷ鳡顟B(tài)：發(fā)射結(jié)正偏：+UCE－＋UBE－＋UCB－集電結(jié)反偏：由VBB保證由VCC、

VBB保證UCB=UCE-UBE>0共發(fā)射極接法c區(qū)b區(qū)e區(qū)2/2/2023

（1）因?yàn)榘l(fā)射結(jié)正偏，所以發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，形成了擴(kuò)散電流IEN

。同時(shí)從基區(qū)向發(fā)射區(qū)也有空穴的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，形成的電流為IEP。但其數(shù)量小，可忽略。所以發(fā)射極電流IE≈

IEN。

（2）發(fā)射區(qū)的電子注入基區(qū)后，變成了少數(shù)載流子。少部分遇到的空穴復(fù)合掉，形成IBN。所以基極電流IB≈

IBN。大部分到達(dá)了集電區(qū)的邊緣。1．BJT內(nèi)部的載流子傳輸過程（3）因?yàn)榧娊Y(jié)反偏，收集擴(kuò)散到集電區(qū)邊緣的電子，形成電流ICN

。

另外，集電結(jié)區(qū)的少子形成漂移電流ICBO。2．電流分配關(guān)系三個(gè)電極上的電流關(guān)系:IE=IC+IB定義：(1)IC與IE之間的關(guān)系:所以:其值的大小約為0.9～0.99。

2/2/2023(2)IC與IB之間的關(guān)系：聯(lián)立以下兩式：得：所以：得：令：E-M模式：BECIBICIEIDEIDCIE=-αR*IDC+IDEIB=(1-αR)IDC+(1-αF)IDEIC=-IDC+αF*IDE又根據(jù)PN結(jié)故有:αR*IDC

αF*IDEIE=-αR*ICS(eUbc/UT-1)+IES(eUbe/UT-1)IB=(1-αR)*ICS(eUbc/UT-1)+(1-αF)IES(eUbe/UT-1)

IC=-ICS(eUbc/UT-1)+αFIES(eUbe/UT-1)

當(dāng)三極管工作在正向放大工作區(qū)時(shí):UBE>>UT=26mV;UBC<0;則:IES(eUbe/UT-1)≈IES*eUbe/UT;ICS(eUbc/UT-1)≈0;

IE=IES*eUbe/UTIB=(1-αF)*IESeUbe/UTIC=αF*IESeUbe/UT

故:α=IC/IE=αF;β=IE/IB=1/(1-αF)=1/(1-α);另：三極管的有源寄生效應(yīng)三.BJT的特性曲線（共發(fā)射極接法）(1)輸入特性曲線

iB=f(uBE)

uCE=const（1）uCE=0V時(shí)，相當(dāng)于兩個(gè)PN結(jié)并聯(lián)。（3）uCE≥1V再增加時(shí)，因?yàn)榧娊Y(jié)的電場已足夠強(qiáng)，可以將發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的絕大部分非平衡少子都收集到集電極，iC無明顯增大，即iB幾乎不變，曲線右移很不明顯。

（2）當(dāng)uCE=1V時(shí)，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，所以基區(qū)復(fù)合減少，在同一uBE電壓下，iB減小。特性曲線將向右稍微移動(dòng)一些。死區(qū)電壓硅0.5V鍺0.1V導(dǎo)通壓降硅0.7V鍺0.3V

(2)輸出特性曲線iC=f(uCE)

iB=const

現(xiàn)以iB=60uA一條加以說明。

（1）當(dāng)uCE=0

V時(shí)，因集電極無收集作用，iC=0。（2）uCE↑→Ic

↑

。（3）當(dāng)uCE＞1V后，收集電子的能力足夠強(qiáng)。這時(shí)，發(fā)射到基區(qū)的電子都被集電極收集，形成iC。所以u(píng)CE再增加，iC基本保持不變。同理，可作出iB=其他值的曲線。

輸出特性曲線可以分為三個(gè)區(qū)域:飽和區(qū)——iC受uCE顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)uCE＜0.7

V。此時(shí)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏。截止區(qū)——iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲線的下方。此時(shí)，發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。放大區(qū)——曲線基本平行等距。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。該區(qū)中有：飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)四.BJT的主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)（2）共基極電流放大系數(shù)：

iCE△=20uA(mA)B=40uAICu=0(V)=80uAI△BBBIBiIBI=100uACBI=60uAi一般取20~200之間2.31.5（1）共發(fā)射極電流放大系數(shù)：

2.極間反向電流

（2）集電極發(fā)射極間的穿透電流ICEO

基極開路時(shí)，集電極到發(fā)射極間的電流——穿透電流。其大小與溫度有關(guān)。

（1）集電極基極間反向飽和電流ICBO

發(fā)射極開路時(shí)，在其集電結(jié)上加反向電壓，得到反向電流。它實(shí)際上就是一個(gè)PN結(jié)的反向電流。其大小與溫度有關(guān)。鍺管：ICBO為微安數(shù)量級(jí)，硅管：ICBO為納安數(shù)量級(jí)。++ICBOecbICEO由本征激發(fā)的少子的漂移形成，所以與溫度有關(guān)

3.極限參數(shù)

Ic增加時(shí)，要下降。當(dāng)值下降到線性放大區(qū)值的70％時(shí)，所對(duì)應(yīng)的集電極電流稱為集電極最大允許電流ICM。（1）集電極最大允許電流ICM（2）集電極最大允許功率損耗PCM

集電極電流通過集電結(jié)時(shí)所產(chǎn)生的功耗，

PC=ICUCE

PCM<PCM

（3）反向擊穿電壓

BJT有兩個(gè)PN結(jié)，其反向擊穿電壓有以下幾種：

①

U（BR）EBO——集電極開路時(shí)，發(fā)射極與基極之間允許的最大反向電壓。其值一般幾伏～十幾伏。②U（BR）CBO——發(fā)射極開路時(shí)，集電極與基極之間允許的最大反向電壓。其值一般為幾十伏～幾百伏。③U（BR）CEO——基極開路時(shí)，集電極與發(fā)射極之間允許的最大反向電壓。在實(shí)際使用時(shí)，還有U（BR）CER、U（BR）CES等擊穿電壓。--(BR)CEOU(BR)CBOU(BR)EBOUB-E間接電阻時(shí)集電極與發(fā)射極允許的最大反向電壓B-E短路時(shí)集電極與發(fā)射極允許的最大反向電壓

§4三極管的模型及分析方法iCIBIB=0uCE(V)(mA)=20uABI=40uABI=60uABI=80uABI=100uA非線性器件UD=0.7VUCES=0.3ViB≈0iC≈0一.BJT的模型++++i-uBE+-uBCE+Cibeec截止?fàn)顟B(tài)ecb放大狀態(tài)UDβIBICIBecb發(fā)射結(jié)導(dǎo)通壓降UD硅管0.7V鍺管0.3V飽和狀態(tài)ecbUDUCES飽和壓降UCES硅管0.3V鍺管0.1V直流模型二.BJT電路的分析方法（直流）1.模型分析法（近似估算法）VCCVBBRbRc12V6V4KΩ150KΩ+UBE—+UCE—IBIC+VCC+VBBRbRc(+12V)(+6V)4KΩ150KΩ+UBE—+UCE—IBIC例：共射電路如圖，已知三極管為硅管，β=40，試求電路中的直流量IB、

IC、UBE、UCE。+VCC+VBBRbRc(+12V)(+6V)4KΩ150KΩ+UBE—+UCE—IBIC0.7VβIBecbIC+VCCRc(+12V)4KΩ+UBE—IB+VBBRb(+6V)150KΩ+UCE—解：設(shè)三極管工作在放大狀態(tài)，用放大模型代替三極管。UBE=0.7V2.圖解法VCCVBBRbRc12V6V4KΩ150KΩ+uCE—IB=40μAiCiC=f(uCE)

iB=40μAM(VCC,0)(12,0)(0,3)iCCE(V)(mA)=60uAIBu=0BBII=20uABI=40uAB=80uAI=100uAIB直流負(fù)載線斜率：UCEQ6VICQ1.5mAIB=40μAIC=1.5mAUCEQ=6V直流工作點(diǎn)Q+VCCVinRbRc(+5V)45Ω2KΩ+UBE—+UCE—IBICVout討論：當(dāng)（1）Vin=0.5V；（2）Vin=0.5V；（3）Vin=0.5V時(shí)Vout?其中β=100，硅管（1）當(dāng)Vin=0.5V+VCCVin=0.5VRbRc(+5V)45Ω2KΩ+UBE—+UCE—IBICVout發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏，所以三極管工作在截止區(qū)。IC=βIB=0;Vout=VCC-IC*RC=5V;1.模型分析法（2）當(dāng)Vin=2V+VCCVin=2VRbRc(+5V)45Ω2KΩ+UBE—+UCE—IBICVout發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)不可知。假設(shè)集電結(jié)反偏，其工作在放大區(qū)。IB=(Vin-UBE)/Rb=(2-0.7)/2K=0.65mA;IC=βIB=65mA;集電極電壓：VC=VCC-IC*RC=5-65*45*10-3=2.075V又基極電壓：VB=0.7V，故集電結(jié)反偏；所以假設(shè)成立，三極管工作在放大區(qū)；Vout=VC=2.075V（2）當(dāng)Vin=3V+VCCVin=2VRbRc(+5V)45Ω2KΩ+UBE—+UCE—IBICVout發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)不可知。假設(shè)集電結(jié)反偏，其工作在放大區(qū)。IB=(Vin-UBE)/Rb=(3-0.7)/2K=1.15mA;IC=βIB=115mA;集電極電壓：VC=VCC-IC*RC=5-115*45*10-3=-0.175V又基極電壓：VB=0.7V，故集電結(jié)正偏；所以假設(shè)不成立，三極管工作在飽和區(qū)；Vout=UCES=0.3V;2.圖解法M(VCC,0)(5,0)(0,116)iCCE(V)(mA)=0.8mAIBu=0.2BBII=0.4mABI=0.6mAB=1.0mAI=1.2mAIB直流負(fù)載線120β=IC/IB=100（1）Vin=0.5V,IB=0mA;Q1(5,0)(2)Vin=2V,IB=0.65mA;Q2(2.075,65)(3)Vin=3V,IB=1.15mA;Q3(0.3,115)

§5場效應(yīng)管

BJT是一種電流控制元件(iB~iC)，工作時(shí)，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運(yùn)行，所以被稱為雙極型器件。增強(qiáng)型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道N溝道P溝道FET分類：

絕緣柵場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管

場效應(yīng)管（FieldEffectTransistor簡稱FET）是一種電壓控制器件(uGS~iD)，工作時(shí)，只有一種載流子參與導(dǎo)電，因此它是單極型器件。FET因其制造工藝簡單，功耗小，溫度特性好，輸入電阻極高等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。一.絕緣柵場效應(yīng)三極管

絕緣柵型場效應(yīng)管(MetalOxide

SemiconductorFET)，簡稱MOSFET。分為：

增強(qiáng)型N溝道、P溝道耗盡型N溝道、P溝道

1.N溝道增強(qiáng)型MOS管

（1）結(jié)構(gòu)4個(gè)電極：漏極D，源極S，柵極G和襯底B。符號(hào)：

當(dāng)uGS＞0V時(shí)→縱向電場→將靠近柵極下方的空穴向下排斥→耗盡層。（2）工作原理

當(dāng)uGS=0V時(shí)，漏源之間相當(dāng)兩個(gè)背靠背的二極管，在d、s之間加上電壓也不會(huì)形成電流，即管子截止。再增加uGS→縱向電場↑→將P區(qū)少子電子聚集到P區(qū)表面→形成N型導(dǎo)電溝道。①柵源電壓uGS的控制作用

如果此時(shí)加有漏源電壓，就可以形成漏極電流id。

定義：開啟電壓（UT）——?jiǎng)倓偖a(chǎn)生溝道所需的柵源電壓UGS。

N溝道增強(qiáng)型MOS管的基本特性：

uGS＜UT，管子截止，uGS＞UT，管子導(dǎo)通。uGS越大，溝道越寬，在相同的漏源電壓uDS作用下，漏極電流ID越大。

②漏源電壓uDS對(duì)漏極電流id的控制作用

當(dāng)uGS＞UT，且固定為某一值時(shí)，來分析漏源電壓VDS對(duì)漏極電流ID的影響。（設(shè)UT=2V，uGS=4V）

（a）uds=0時(shí)，id=0。（b）uds↑→id↑；同時(shí)溝道靠漏區(qū)變窄。（c）當(dāng)uds增加到使ugd=UT時(shí)，溝道靠漏區(qū)夾斷，稱為預(yù)夾斷。（d）uds再增加，預(yù)夾斷區(qū)加長，uds增加的部分基本降落在隨之加長的夾斷溝道上，id基本不變。（3）特性曲線

四個(gè)區(qū)：（a）可變電阻區(qū)（預(yù)夾斷前）。

①輸出特性曲線：iD=f(uDS)uGS=const（b）恒流區(qū)也稱飽和區(qū)（預(yù)夾斷后）。

（c）夾斷區(qū)（截止區(qū)）。

（d）擊穿區(qū)。可變電阻區(qū)恒流區(qū)截止區(qū)擊穿區(qū)

②轉(zhuǎn)移特性曲線：iD=f(uGS)uDS=const

可根據(jù)輸出特性曲線作出移特性曲線。例：作uDS=10V的一條轉(zhuǎn)移特性曲線：UT

一個(gè)重要參數(shù)——跨導(dǎo)gm：gm=iD/uGS

uDS=const(單位mS)

gm的大小反映了柵源電壓對(duì)漏極電流的控制作用。

在轉(zhuǎn)移特性曲線上，gm為的曲線的斜率。在輸出特性曲線上也可求出gm。附：特性曲線的計(jì)算LW導(dǎo)電溝道溝道中單位面積電荷Q（y)可表示為：Q（y)=Cox[VGS-VT-V(y)];其中：Cox為單位面積氧化物電容（F/cm2)溝道中單位長度dy的電阻：dR=ρ*dy/(W