半導(dǎo)體器件二級管你三極管場效應(yīng)管

半導(dǎo)體器件二級管你三極管場效應(yīng)管第1頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四掌握：掌握PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕徽莆瞻雽?dǎo)體器件它們的特性和主要參數(shù)。理解：理解普通二極管、穩(wěn)壓二極管、晶體管和場效應(yīng)管的工作原理。了解：本征半導(dǎo)體、雜質(zhì)半導(dǎo)體和PN結(jié)的形成。重點：PN結(jié)的單向?qū)щ娦耘c各種電子器件的主要特性及主要參數(shù)。難點：各種電子器件的主要特性。第2頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四

導(dǎo)體：電阻率

<10-4

·

cm的物質(zhì)。如銅、銀、鋁等金屬材料。絕緣體：電阻率

>109·

cm物質(zhì)。如橡膠、塑料等。半導(dǎo)體：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間的物質(zhì)。大多數(shù)半導(dǎo)體器件所用的主要材料是硅(Si)和鍺(Ge)。根據(jù)導(dǎo)電能力（電阻率）的不同，物質(zhì)可分為來劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。第3頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四1.1半導(dǎo)體的特性(可做成溫度敏感元件，如熱敏電阻)。摻雜性：往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，導(dǎo)電能力明顯改變(可做成各種不同用途的半導(dǎo)體器件，如二極管、三極管和晶閘管等）。光敏性：當(dāng)受到光照時，導(dǎo)電能力明顯變化(可做成各種光敏元件，如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等)。熱敏性：當(dāng)環(huán)境溫度升高時，導(dǎo)電能力顯著增強第4頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四圖1.1.1硅原子結(jié)構(gòu)(a)硅的原子結(jié)構(gòu)圖最外層電子稱價電子價電子鍺原子也是4價元素

4價元素的原子常常用+4電荷的正離子和周圍4個價電子表示。+4(b)簡化模型半導(dǎo)體導(dǎo)電性能是由其原子結(jié)構(gòu)決定的。第5頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四1.1.1

本征半導(dǎo)體

+4+4+4+4+4+4+4+4+4

完全純凈的、不含其他雜質(zhì)且具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。將硅或鍺材料提純便形成單晶體，它的原子結(jié)構(gòu)為共價鍵結(jié)構(gòu)。價電子共價鍵圖1.1.2單晶體中的共價鍵結(jié)構(gòu)當(dāng)溫度T=0

K（熱力學(xué)溫度）時，半導(dǎo)體不導(dǎo)電，如同絕緣體。第6頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四+4+4+4+4+4+4+4+4+4將有少數(shù)價電子克服共價鍵的束縛成為自由電子，在原來的共價鍵中留下一個空位，成為空穴?？昭煽闯蓭д姷妮d流子。自由電子空穴載流子：運載電荷的粒子。自由電子（帶負(fù)電）空穴（帶正電）復(fù)合若T

，本征激發(fā)第7頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四（1）本征半導(dǎo)體中，自由電子和空穴總是成對出現(xiàn)，稱為電子-空穴對。（2）由于物質(zhì)的運動，自由電子和空穴不斷的產(chǎn)生又不斷的復(fù)合。在一定的溫度下，產(chǎn)生與復(fù)合運動會達(dá)到平衡，載流子的濃度就一定了。（3）載流子的濃度與溫度密切相關(guān)，它隨著溫度的升高，基本按指數(shù)規(guī)律增加。常溫下，本征半導(dǎo)體導(dǎo)電能力差。本征半導(dǎo)體相關(guān)結(jié)論：自由電子和空穴的濃度相等

。第8頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四1.1.2雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體有兩種N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體一、N型半導(dǎo)體在硅或鍺的晶體中摻入少量的5價雜質(zhì)元素，如磷、銻、砷等，即構(gòu)成N型半導(dǎo)體(或稱電子型半導(dǎo)體)。常用的5價雜質(zhì)元素有磷、銻、砷等。第9頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四+4+4+4+4+4+4+4+4+4+5自由電子施主原子圖1.1.4

N型半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)多數(shù)載流子——自由電子少數(shù)載流子——

空穴N型半導(dǎo)體的表示方法自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴的濃度第10頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四二、P型半導(dǎo)體+4+4+4+4+4+4+4+4+4在硅或鍺的晶體中摻入少量的3價雜質(zhì)元素，如硼、鎵、銦等，即構(gòu)成P型半導(dǎo)體。+3受主原子空穴圖1.1.5

P型半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)多數(shù)載流子——空穴少數(shù)載流子——自由電子P型半導(dǎo)體的表示方法空穴濃度遠(yuǎn)大于自由電子的濃度第11頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四

1.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中多子的數(shù)量與

（a.摻雜濃度、b.溫度）有關(guān)。

2.在雜質(zhì)半導(dǎo)體中少子的數(shù)量與（a.摻雜濃度、b.溫度）有關(guān)。

3.當(dāng)溫度升高時，少子的數(shù)量（a.減少、b.不變、c.增多）。abc

4.在外加電壓的作用下，P型半導(dǎo)體中的電流主要是

，N型半導(dǎo)體中的電流主要是。（a.電子電流、b.空穴電流）ba第12頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)論：

1.多數(shù)載流子濃度取決于摻入雜質(zhì)的濃度；少數(shù)載流子的濃度取決于溫度。3.雜質(zhì)半導(dǎo)體總體上保持電中性。

2.雜質(zhì)半導(dǎo)體載流子的數(shù)目要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本征半導(dǎo)體，因而其導(dǎo)電能力大大改善。第13頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四1.2.1

PN結(jié)及其單向?qū)щ娦栽谝粔K半導(dǎo)體單晶上一側(cè)摻雜成為P型半導(dǎo)體，另一側(cè)摻雜成為N型半導(dǎo)體，兩個區(qū)域的交界處就形成了一個特殊的薄層，稱為PN結(jié)。PNPN結(jié)圖1.2.1

PN結(jié)的形成1.2半導(dǎo)體二極管第14頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四空間電荷區(qū)PN多子擴散運動PN復(fù)合消失空間電荷區(qū)（耗盡層）內(nèi)電場內(nèi)電場阻止多子擴散有利少子漂移動態(tài)平衡，形成PN結(jié)一、PN結(jié)中載流子的運動UD電位壁壘阻擋層硅0.6~0.8V鍺0.2~0.3V第15頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四二、PN結(jié)的單向?qū)щ娦酝怆妶鰞?nèi)電場空間電荷區(qū)VRI空間電荷區(qū)變窄，有利于擴散運動，電路中有較大的正向電流。PN1、加正向電壓(正偏)P(+)N(-)第16頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四2、加反向電壓(反偏)P(-)N(+)空間電荷區(qū)少子形成反向電流。當(dāng)其不再隨外電壓增大時，稱為反向飽和電流（IS）。IS很小，隨溫度升高，IS將增大。PN外電場內(nèi)電場VRIS第17頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四綜上所述：當(dāng)PN結(jié)正向偏置時，回路中將產(chǎn)生一個較大的正向電流，PN結(jié)處于（低阻）導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)PN結(jié)反向偏置時，回路中反向電流非常小，幾乎等于零，PN結(jié)處于（高阻）截止?fàn)顟B(tài)?？梢?，PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。?8頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四1.2.2二極管的伏安特性第19頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四半導(dǎo)體二極管的型號2CZ9B用漢語拼音字母表示規(guī)格號用數(shù)字表示序號用字母表示器件的類型型號如：P表示普通管，Z整流管，W穩(wěn)壓管等用字母表示器件的材料如：A為N型Ge材料，B為P型Ge材料；C為N型Si材料，D為P型Si材料用數(shù)字表示電極數(shù)2為二極管，3為三極管第20頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四半導(dǎo)體二極管的類型：按PN結(jié)結(jié)構(gòu)分：點接觸型二極管：不允許通過較大的電流，因結(jié)電容小，可在高頻下工作。面接觸型二極管：PN結(jié)的面積大，允許流過的電流大，但只能在較低頻率下工作。平面型二極管：往往用于集成電路制造工藝中，PN結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路中。

按用途劃分：有整流二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管、發(fā)光二極管、變?nèi)荻O管等。按半導(dǎo)體材料分：有硅二極管、鍺二極管等。第21頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四陰極引線陽極引線二氧化硅保護(hù)層P型硅N型硅(

c

)平面型金屬觸絲陽極引線N型鍺片陰極引線外殼(

a

)點接觸型鋁合金小球N型硅陽極引線PN結(jié)金銻合金底座陰極引線(

b

)面接觸型二極管的結(jié)構(gòu)示意圖陰極陽極(

d

)符號D第22頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四在二極管的兩端加上電壓，測量流過管子的電流，I=f

(U

)之間的關(guān)系曲線。604020–0.002–0.00400.51.0–25–50I/mAU/V正向特性硅管的伏安特性死區(qū)電壓擊穿電壓U(BR)反向特性–50I/mAU

/V0.20.4–2551015–0.01–0.02鍺管的伏安特性0圖1.2.4二極管的伏安特性二極管的伏安特性第23頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四1.正向特性

正向特性死區(qū)電壓60402000.40.8I/mAU/VPN–+死區(qū)：外加正向電壓較小時，外電場不足以克服內(nèi)電場對多子擴散的阻力，PN結(jié)仍處于截止?fàn)顟B(tài)死區(qū)電壓：0.5V或0.1V

。正向?qū)▍^(qū)：正向電壓大于某一電壓后，正向電流

隨著正向電壓增大迅速上升。導(dǎo)通壓降：硅0.6~0.8V鍺0.2~0.3V第24頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四2.反向特性–0.02–0.040–25–50I/mAU/V反向特性反向飽和電流擊穿并不意味管子損壞，若控制擊穿電流，電壓降低后，還可恢復(fù)正常。擊穿電壓U(BR)PN+–反向截止區(qū)：外加反向電壓時，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)，反向電流

很小。因為少數(shù)載流子的數(shù)量很少，且基本不隨反向電壓變化。反向擊穿區(qū)：當(dāng)反向電壓增加到一定值時，反向電流突然增加，進(jìn)入反向擊穿區(qū)。（因為加在它兩端的反向電壓，超過它所能承受的最大反向電壓，使內(nèi)部原子電離而產(chǎn)生的）第25頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四（1）電擊穿:雪崩擊穿：當(dāng)U↑，載流子獲得能量高速運動，產(chǎn)生碰撞電離，形成連鎖反應(yīng)，象雪崩一樣。使反向電流I↑。雪崩擊穿發(fā)生在摻雜濃度較低的PN結(jié)中，反向擊穿電壓較高。齊鈉擊穿：當(dāng)U↑，強電場直接破壞共價鍵。將電子拉出來，形成大量載流子,使反向電流I↑。齊納擊穿發(fā)生在摻雜濃度較高的PN結(jié)中，反向擊穿電壓較低。通常擊穿電壓在6V以下屬于齊納擊穿；在6V以上主要是雪崩擊穿。（2）熱擊穿:當(dāng)U↑，耗散功率超過PN結(jié)的極限值,使溫度升高,導(dǎo)致PN結(jié)過熱燒毀.第26頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四3.伏安特性表達(dá)式(二極管方程)IS：反向飽和電流UT：溫度的電壓當(dāng)量在常溫(300K)下，

UT

26mV二極管加反向電壓，即U<0，且|U|

>>UT，則I

-IS。二極管加正向電壓，即U>0，且U>>UT

，則，可得，說明電流I與電壓U

基本上成指數(shù)關(guān)系。由半導(dǎo)體物理的原理得：第27頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)論：二極管具有單向?qū)щ娦浴＜诱螂妷簳r導(dǎo)通，呈現(xiàn)很小的正向電阻，如同開關(guān)閉合；加反向電壓時截止，呈現(xiàn)很大的反向電阻，如同開關(guān)斷開。從二極管伏安特性曲線可以看出，二極管的電壓與電流變化不成線性關(guān)系，其內(nèi)阻不是常數(shù)，所以二極管屬于非線性器件。第28頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四1.2.3二極管的主要參數(shù)1.最大整流電流IF二極管長期運行時，允許通過的最大正向平均電流。2.最高反向工作電壓UR工作時允許加在二極管兩端的反向電壓值。通常將擊穿電壓UBR的一半定義為UR。3.反向電流IR通常希望IR

值愈小愈好。4.最高工作頻率fM

fM值主要決定于PN結(jié)結(jié)電容的大小。結(jié)電容愈大，二極管允許的最高工作頻率愈低。第29頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四最高反向工作電壓V最大整流電流mA最大整流電流mA最大整流電流mA100300500252CZ52A2CZ53A2CZ54A502CZ52B2CZ53B2CZ54B1002CZ52C2CZ53C2CZ54C2002CZ52D2CZ53D2CZ54D3002CZ52E2CZ53E2CZ54E第30頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四*1.2.4二極管的電容效應(yīng)當(dāng)二極管上的電壓發(fā)生變化時，PN結(jié)中儲存的電荷量將隨之發(fā)生變化，使二極管具有電容效應(yīng)。電容效應(yīng)包括兩部分勢壘電容擴散電容1.勢壘電容是由PN結(jié)的空間電荷區(qū)（正負(fù)雜質(zhì)離子）變化形成的。(a)PN結(jié)加正向電壓（b)PN結(jié)加反向電壓-N空間電荷區(qū)PVRI+UN空間電荷區(qū)PRI+-UV第31頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四空間電荷區(qū)的正負(fù)離子數(shù)目發(fā)生變化，這相當(dāng)PN結(jié)中存儲的電荷量也隨之變化，這是一種電容效應(yīng)。勢壘電容的大小可用下式表示：由于PN結(jié)寬度l隨外加電壓U而變化，因此勢壘電容Cb不是一個常數(shù)。其Cb=f(U)

曲線如圖示。：半導(dǎo)體材料的介電比系數(shù)；S：結(jié)面積；l：耗盡層寬度。OUCb圖1.2.8第32頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四2.擴散電容CdQ是由多數(shù)載流子在擴散過程中積累而引起的。在某個正向電壓下，P區(qū)中的電子濃度np(或N區(qū)的空穴濃度pn)分布曲線如圖中曲線1所示。x=0處為P與N區(qū)的交界處當(dāng)電壓加大，np(或pn)會升高，如曲線2所示(反之濃度會降低)。OxnPQ12Q當(dāng)加反向電壓時，擴散運動被削弱，擴散電容的作用可忽略。Q正向電壓時，變化載流子積累電荷量發(fā)生變化，相當(dāng)于電容器充電和放電的過程——擴散電容效應(yīng)。圖1.2.9第33頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四綜上所述：

PN結(jié)總的結(jié)電容Cj

包括勢壘電容Cb

和擴散電容Cd

兩部分。一般來說，當(dāng)二極管正向偏置時，擴散電容起主要作用，即可以認(rèn)為Cj

Cd；當(dāng)反向偏置時，勢壘電容起主要作用，可以認(rèn)為Cj

Cb。

Cb

和Cd

值都很小，通常為幾個皮法~幾十皮法，有些結(jié)面積大的二極管可達(dá)幾百皮法。第34頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四二極管的測試1.二極管極性的判定將紅、黑表筆分別接二極管的兩個電極，若測得的電阻值很?。◣浊W以下），則黑表筆所接電極為二極管正極，紅表筆所接電極為二極管的負(fù)極；若測得的阻值很大（幾百千歐以上），則黑表筆所接電極為二極管負(fù)極，紅表筆所接電極為二極管的正極，如圖1.15所示。第35頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四圖1.15二極管極性的測試第36頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四2.二極管好壞的判定（1）若測得的反向電阻很大（幾百千歐以上），正向電阻很?。◣浊W以下），表明二極管性能良好。（2）若測得的反向電阻和正向電阻都很小，表明二極管短路，已損壞。（3）若測得的反向電阻和正向電阻都很大，表明二極管斷路，已損壞。第37頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四二極管電路分析舉例定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)導(dǎo)通截止否則，正向管壓降硅0.6~0.7V鍺0.2~0.3V分析方法：將二極管斷開，分析二極管兩端電位的高低或所加電壓UD的正負(fù)。若V陽

>V陰或UD為正(正向偏置)，二極管導(dǎo)通若V陽

<V陰或UD為負(fù)(反向偏置)，二極管截止若二極管是理想的，正向?qū)〞r正向管壓降為零，反向截止時二極管相當(dāng)于斷開。第38頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四例:

R=1kΩ，RL=3kΩ，二極管為理想二極管，求電路中電流IO和輸出電壓UO值。第39頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四解：假設(shè)二極管斷開陽極電位：

UP=15VUP>UN，二極管導(dǎo)通UO=15VIO=UO/RL=15V/3

k?

=5mA陰極電位：則：第40頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四RE2VD2VD1E18V16VUO例設(shè)圖１-３中的VD1、VD2都是理想二極管，求電阻Ｒ（Ｒ＝３kΩ）中的電流和電壓ＵＯ。

解在二個電源Ｅ１和Ｅ２作用下，VD1和VD2是正向偏置還是反向偏置不易看出。這類題可用下面的方法判斷二極管的狀態(tài)。先把被判斷的二極管從電路中取下，然后比較兩個開路端電位的高低，即確定開路端電壓的極性。若這個開路電壓的極性對被判斷的二極管是正向偏置的,管子接回原處仍是正向偏置；反之，管子接回原處就是反向偏置的。圖1-3第41頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四

１）先判斷VD1的狀態(tài)。把VD1從圖中取下，如圖1-4a所示（Ｒ＝３kΩ

）。RE2VD2E18V16VUOab+_RE2VD1E18V16VUOcd+_圖1-4a判斷VD1的狀態(tài)從圖1-4a可以判斷出VD2是正向?qū)ǖ?，于是８Ｖ電源的正極接a端，負(fù)極接b端，a點電位高于b點電位，這個極性使VD1反向偏置。

２）再判斷VD2的狀態(tài)。把VD2從圖中取下，如圖1-4b所示。圖1-4b判斷VD2的狀態(tài)可以判斷出圖中的VD1是正向?qū)ǖ?，于是８V電源的正極經(jīng)VD1接d端，負(fù)極接c端，即開路端d點電位高于c點電位，這個極性使VD2正向偏置。第42頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四３）根據(jù)上述判斷可以畫出圖１-３的等效電路（圖１-５）。Ｉ＝E1+E2

/R=(8+16)V/3kΩ=8mA

UＯ＝-E1=-8VＵＯ＝16V-３kΩ*8mA=-8V

流過電阻Ｒ（Ｒ＝３kΩ

）的電流：RE2VD2VD1E18V16VUOI圖1-5圖1-3的等效電路第43頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四1、鉗位電路如圖設(shè)二極管均為硅管（UD=0.6V），當(dāng)A、B的電位分別為以下組合時，UF=？第44頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四承受正向電壓較大者優(yōu)先導(dǎo)通-0.7V4.3V4.3V4.3VRDBDA12VAB第45頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四第46頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四2、限幅電路例：設(shè)ui=10sinωtV，DZ為理想二極管，E=5V。求輸出電壓u0波形。ui≤–5V，DZ導(dǎo)通，ui﹥–5V，DZ截止，u0=–5Vu0=ui第47頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四ui≤–5V，DZ導(dǎo)通，ui﹥–5V，DZ截止，u0=–5Vu0=ui第48頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四雙向限幅電路第49頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四南京理工大學(xué)2007年研究生考試題第50頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四ui<6V，D截止,ui≥

6V，D導(dǎo)通，u0=1/3uiu0=2V2V第51頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管。穩(wěn)壓管工作于反向擊穿區(qū)。

I/mAU/VO+正向

+反向U(b)穩(wěn)壓管符號(a)穩(wěn)壓管伏安特性+I圖1.2.10穩(wěn)壓管的伏安特性和符號

1.2.5穩(wěn)壓管第52頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四穩(wěn)壓管的參數(shù)主要有以下幾項：1.穩(wěn)定電壓UZ3.動態(tài)電阻rZ2.穩(wěn)定電流IZ穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)時的穩(wěn)定工作電壓。正常工作的參考電流。I<IZ時，管子的穩(wěn)壓性能差；I>IZ

，只要不超過額定功耗即可。

rZ愈小愈好。對于同一個穩(wěn)壓管，工作電流愈大，rZ值愈小。IZ=5mArZ

16IZ=20mArZ

3IZ/mA第53頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四4.電壓溫度系數(shù)U穩(wěn)壓管電流不變時，環(huán)境溫度每變化1℃引起穩(wěn)定電壓變化的百分比。

當(dāng)UZ

＞7V時，具有正溫度系數(shù)，當(dāng)UZ

＜4V時，具有負(fù)溫度系數(shù)，當(dāng)4V＜UZ

＜7V時，穩(wěn)壓管可以獲得接近零的溫度系數(shù)。這樣的穩(wěn)壓二極管可以作為標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)壓管使用。

2CW17：UZ=9~10.5V，U=0.09

%/℃

2CW11：UZ=3.2~4.5V，U=-(0.05~0.03)%/℃

(3)2DW7系列為溫度補償穩(wěn)壓管，用于電子設(shè)備的精密穩(wěn)壓源中。第54頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四

2DW7系列穩(wěn)壓管結(jié)構(gòu)(a)2DW7穩(wěn)壓管外形圖(b)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖管子內(nèi)部包括兩個溫度系數(shù)相反的二極管對接在一起。溫度變化時，一個二極管被反向偏置，溫度系數(shù)為正值；而另一個二極管被正向偏置，溫度系數(shù)為負(fù)值，二者互相補償，使1、2兩端之間的電壓隨溫度的變化很小。例：

2DW7C，U

=0.005

%/℃圖1.2.12

2DW7穩(wěn)壓管第55頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四5.額定功耗PZ額定功率決定于穩(wěn)壓管允許的溫升。PZ=UZIZPZ會轉(zhuǎn)化為熱能，使穩(wěn)壓管發(fā)熱。電工手冊中給出IZM，IZM=PZ/UZ

[例]

求通過穩(wěn)壓管的電流IZ等于多少？R是限流電阻，其值是否合適？IZVDZ+20VR=1.6k+

UZ=12V-

IZM=18mA例題電路圖IZ

<IZM

，電阻值合適。[解]第56頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四VDZR使用穩(wěn)壓管需要注意的幾個問題：圖1.2.13穩(wěn)壓管電路UOIO+IZIRUI+

1.

外加電源的正極接管子的N區(qū)，電源的負(fù)極接P區(qū)，保證管子工作在反向擊穿區(qū)；RL

2.

穩(wěn)壓管應(yīng)與負(fù)載電阻RL

并聯(lián)；

3.

必須限制流過穩(wěn)壓管的電流IZ，不能超過規(guī)定值，以免因過熱而燒毀管子。第57頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四例：兩個硅穩(wěn)壓管，UZ1=6V，UZ2=9V，求各圖中的U015V6V6.7V0.7V第58頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四例：如圖所示電路，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ=5V，正向電壓降忽略不計。求當(dāng)輸入電壓為為交流ui=10sinωtV，求u0的波形。在ui的正半周，當(dāng)ui≤5V,DZ工作在截止?fàn)顟B(tài)，u0=ui

；當(dāng)ui

＞5V,DZ工作在反向擊穿區(qū)，起穩(wěn)壓作用，u0=5V

。在ui的負(fù)半周，DZ處于正向?qū)顟B(tài)，u0=0V。第59頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四在ui的正半周，當(dāng)ui≤5V,DZ工作在截止?fàn)顟B(tài)，u0=ui

；當(dāng)ui

＞5V,DZ工作在穩(wěn)壓區(qū)，u0=5V

。在ui的負(fù)半周，

DZ處于正向?qū)顟B(tài)，u0=0V。第60頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四又稱半導(dǎo)體三極管、晶體管，或簡稱為三極管。(BipolarJunctionTransistor)三極管有兩種類型：NPN

和PNP

型。主要以

NPN型為例進(jìn)行討論。圖1.3.1三極管的外形1.3雙極型三極管(BJT)第61頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四1.3.1三極管的結(jié)構(gòu)常用三極管的結(jié)構(gòu)有硅平面管和鍺合金管兩種類型。圖1.3.2三極管的結(jié)構(gòu)(a)平面型(NPN)(b)合金型(PNP)NecNPb二氧化硅becPNPe發(fā)射極，b基極，c集電極。第62頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四平面型(NPN)三極管制作工藝NcSiO2b硼雜質(zhì)擴散e磷雜質(zhì)擴散磷雜質(zhì)擴散磷雜質(zhì)擴散硼雜質(zhì)擴散硼雜質(zhì)擴散PN在N型硅片(集電區(qū))氧化膜上刻一個窗口，將硼雜質(zhì)進(jìn)行擴散形成P型(基區(qū))，再在P型區(qū)上刻窗口，將磷雜質(zhì)進(jìn)行擴散形成N型的發(fā)射區(qū)。引出三個電極即可。合金型三極管制作工藝：在N型鍺片(基區(qū))兩邊各置一個銦球，加溫銦被熔化并與N型鍺接觸，冷卻后形成兩個P型區(qū)，集電區(qū)接觸面大，發(fā)射區(qū)摻雜濃度高。第63頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四圖1.3.3三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號(a)NPN型ecb符號集電區(qū)集電結(jié)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)集電極c基極b發(fā)射極eNNP第64頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四集電區(qū)集電結(jié)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)集電極c發(fā)射極e基極b

cbe符號NNPPN圖1.3.3三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號(b)PNP型第65頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四1.3.2三極管的放大作用和載流子的運動以NPN型三極管為例討論圖1.3.4三極管中的兩個PN結(jié)cNNPebbec表面看三極管若實現(xiàn)放大，必須從三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部所加電源的極性來保證。不具備放大作用第66頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求：（2）外部條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。NPN:VC>VB>VEPNP:VE>VB>VC1、產(chǎn)生放大作用的條件①基區(qū)要制造得很薄且濃度最低；②發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；③集電區(qū)面積最大。BECNNPVBBRBVCCRC從電位的角度看：第67頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四becRcRb2、三極管中載流子運動過程IEIB（1）發(fā)射發(fā)射區(qū)的電子越過發(fā)射結(jié)擴散到基區(qū)，基區(qū)的空穴擴散到發(fā)射區(qū)—形成發(fā)射極電流

IE

(基區(qū)多子數(shù)目較少，空穴電流可忽略)。（2）復(fù)合和擴散電子到達(dá)基區(qū)，少數(shù)與空穴復(fù)合形成基極電流IBn，復(fù)合掉的空穴由VBB

補充。多數(shù)電子在基區(qū)繼續(xù)擴散，到達(dá)集電結(jié)的一側(cè)。第68頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四becIEIBRcRb（3）收集集電結(jié)反偏，有利于收集基區(qū)擴散過來的電子而形成集電極電流

ICn。其能量來自外接電源VCC

。IC

另外，集電區(qū)和基區(qū)的少子在外電場的作用下將進(jìn)行漂移運動而形成反向飽和電流，用ICBO表示。ICBO第69頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四晶體管的電流分配關(guān)系動畫演示第70頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四beceRcRb3、三極管的電流分配關(guān)系IEpICBOIEICIBIEnIBnICnIC=

IE=ICn+ICBO

ICn+IBnIB=IBn

-

ICBOIE=IC+IB

IEN兩者分配的比例關(guān)系反映二極管的電流放大能力，該比值定義為共射極電流放大系數(shù)第71頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四beceRcRbIEpICBOIEICIBIEnIBnICn一般可達(dá)0.95~0.99從另一個角度，由發(fā)射區(qū)注入的電流與擴散至集電結(jié)的電流之間也存在一定的比例關(guān)系，該比值定義為共基極電流放大系數(shù)第72頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四若IE=0時，IC=ICBO，ICBO稱為反向飽和電流。若IB=0，ICEO稱為穿透電流。當(dāng)ICBO<<IC可將其忽略，則當(dāng)ICEO<<IC

時，忽略ICEO，則第73頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四一組三極管電流關(guān)系典型數(shù)據(jù)IB/mA-0.00100.010.020.030.040.05IC/mA0.0010.010.561.141.742.332.91

IE/mA00.010.571.161.772.372.96(1)

任何一列電流關(guān)系符合IE=IC+IB，IB<IC<IE,ICIE。

(2)

當(dāng)IB有微小變化時，IC

較大。說明三極管具有電流放大作用。(3)共射電流放大系數(shù)共基電流放大系數(shù)第74頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四根據(jù)和

的定義，以及三極管中三個電流的關(guān)系，可得，交流參數(shù)故與兩個參數(shù)之間滿足以下關(guān)系：直流參數(shù)與交流參數(shù)、的含義是不同的，但是，對于大多數(shù)三極管來說，與，與的數(shù)值卻差別不大，計算中，可不將它們嚴(yán)格區(qū)分。第75頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四UBE=0.7V例：用直流電壓表測某一個三極管工作于放大狀態(tài)，三極管的管腳電位U1=2.8V，U2=2.1V，U3=7V，判斷其管腳及管型。因NPN:VC>VB>VEPNP:VE>VB

>VC解：則1------B2------E3------C該管為硅管、NPN型第76頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四輸出回路輸入回路+UCE-1.3.3三極管的特性曲線特性曲線是選用三極管的主要依據(jù)，可從半導(dǎo)體器件手冊查得。IBUCE圖1.3.6三極管共射特性曲線測試電路ICVCCRbVBBcebRcV+V+A++mA輸入特性：輸出特性：+UCE-+UCE-IBIBIBUBE第77頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四1、輸入特性(1)UCE=0時的輸入特性曲線RbVBBcebIB+UBE_VBBIB+UBE_bceOIB/A當(dāng)UCE=0時，基極和發(fā)射極之間相當(dāng)于兩個PN結(jié)并聯(lián)。所以，當(dāng)b、e之間加正向電壓時，應(yīng)為兩個二極管并聯(lián)后的正向伏安特性。第78頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四

(2)

UCE>0時的輸入特性曲線

當(dāng)UCE>0時，有利于將發(fā)射區(qū)擴散到基區(qū)的電子收集到集電極?；鶇^(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一些。OIB/AUCE≥2時的輸入特性具有實用意義。IBUCEICVCCRbVBBcebRCV+V+A++mAUBE

（3）UCE≥2V，曲線右移很不明顯。因為集電結(jié)所加的反向電壓已能把注入基區(qū)的絕大部分電子拉到集電極，再增加，IB也不再明顯地減小。第79頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四ICUCEIB=常數(shù)2、輸出特性圖1.3.9

NPN三極管的輸出特性曲線

ICmA

UCE/V100μA80μA60μA40μA20μAIB=0O510154321截止區(qū)放大區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)第80頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四（1）截止區(qū)條件：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏特點：IB=

0;IC≈

0;UCE≈UCC，C與E之間相當(dāng)于開路。IB=0曲線以下的區(qū)域。IEIBIC

ICmA

UCE/V100μA80μA60μA40μA20μAIB=0O510154321第81頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四IEIBIC

ICmA

UCE/V100μA80μA60μA40μA20μAIB=0O510154321特點：IC=βIB

；UC>UB>UE,UCE>UBE（2）放大區(qū)條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏特性曲線中，接近水平的部分。第82頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四（3）飽和區(qū)飽和程度規(guī)定：UCE=UBE時的狀態(tài)稱為臨界飽和狀態(tài)，當(dāng)UCE＜UBE時稱為過飽和狀態(tài)。飽和時UCE電壓記為UCES，硅管UCES≈0.3V，特性曲線左邊UCE很小的區(qū)域。IEIBIC

ICmA

UCE/V100μA80μA60μA40μA20μAIB=0O510154321第83頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。特點：UCE≤

UBE，

C與E之間相當(dāng)于短路；

IB變化，IC基本不變化，失去了控制作用；臨界飽和IBS=ICS/β,ICS≈UCC/RCIEIBIC第84頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四當(dāng)晶體管飽和時，UCE≈0，發(fā)射極與集電極之間如同一個開關(guān)接通，其間電阻很??；當(dāng)晶體管截止時，IC≈0，發(fā)射極和集電極之間如同一個開關(guān)的斷開，其間電阻很大?？梢姡w管除了有放大作用外，還有開關(guān)的作用。在模擬電子電路中主要起放大作用，在數(shù)字電路中主要起開關(guān)作用。第85頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四

0

0.1

0.5

0.1

0.6~0.70.2~0.3

0.30.1

0.7

0.3硅管(NPN)鍺管(PNP)可靠截止開始截止

UBE/V

UBE/VUCE/V

UBE/V

截止

放大

飽和

工作狀態(tài)

管型晶體管結(jié)電壓的典型值第86頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四判斷三極管的工作狀態(tài)方法：（1）根據(jù)UBE、UCE值來判別;UBE≤0.5V，UCE≈VCC，截止；UBE(=0.7)

>UCE，UCE≈0，飽和;UBE(=0.7)

<UCE<

VCC，放大（2）根據(jù)IB和IC值來判別;IB≤0，截止；IC=βIB，放大；IB>IBS(=ICS/β)，飽和區(qū)；第87頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四例：晶體管三個電極對地的電位，判斷其工作狀態(tài)。UBE＝0.6VUCE＝5V放大UBE＝－1V截止飽和UBE＝0.6VUCE＝0.3V第88頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四（2）根據(jù)IB和IC值來判別;IB≤0，截止；IC=βIB，放大；IB>IBS(=ICS/β)，飽和區(qū)；例：在如圖所示電路中，UCC=6V，RC=3kΩ，RB=10kΩ，β=25，當(dāng)輸入電壓Ui分別為3V、1V和–1V時，問晶體管處于何種工作狀態(tài)？第89頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四解：晶體管飽和時的集電極電流IC為晶體管臨界飽和時的基極電流為（1）當(dāng)Ui=3V時處于深度飽和第90頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四（2）當(dāng)Ui=1V時處于放大狀態(tài)（3）當(dāng)Ui=–1V時處于截止?fàn)顟B(tài)第91頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四1.3.4三極管的主要參數(shù)三極管的連接方式ICIE+C2+C1VEEReVCCRc(b)共基極接法VCCRb+VBBC1TICIBC2Rc+(a)共發(fā)射極接法圖1.3.10

NPN三極管的電流放大關(guān)系一、電流放大系數(shù)是表征管子放大作用的參數(shù)。有以下幾個：第92頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四1.共射電流放大系數(shù)

2.共射直流電流放大系數(shù)忽略穿透電流ICEO時，3.共基電流放大系數(shù)

4.共基直流電流放大系數(shù)忽略反向飽和電流ICBO時，和

這兩個參數(shù)不是獨立的，而是互相聯(lián)系，關(guān)系為：第93頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四二、反向飽和電流1.集電極和基極之間的反向飽和電流ICBO2.集電極和發(fā)射極之間的反向飽和電流ICEO(a)ICBO測量電路(b)ICEO測量電路ICBOcebAICEOAceb小功率鍺管ICBO約為幾微安；硅管的ICBO小，有的為納安數(shù)量級。當(dāng)b開路時，c和e之間的電流。值愈大，則該管的ICEO也愈大。圖1.3.11反向飽和電流的測量電路第94頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四三、極限參數(shù)1.集電極最大允許電流ICM當(dāng)IC過大時，三極管的值要減小。在IC=ICM

時，值下降到額定值的三分之二。2.集電極最大允許耗散功率

PCM過損耗區(qū)安全工作區(qū)將IC與UCE乘積等于規(guī)定的PCM值各點連接起來，可得一條雙曲線。ICUCE<PCM

為安全工作區(qū)ICUCE>PCM為過損耗區(qū)ICUCEOPCM=ICUCE安全工作區(qū)安全工作區(qū)過損耗區(qū)過損耗區(qū)圖1.3.11三極管的安全工作區(qū)第95頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四3.極間反向擊穿電壓外加在三極管各電極之間的最大允許反向電壓。

U(BR)CEO：基極開路時，集電極和發(fā)射極之間的反向擊穿電壓。

U(BR)CBO：發(fā)射極開路時，集電極和基極之間的反向擊穿電壓。

安全工作區(qū)同時要受PCM、ICM和U(BR)CEO限制。過電壓ICU(BR)CEOUCEO過損耗區(qū)安全工作區(qū)ICM過流區(qū)圖1.3.11三極管的安全工作區(qū)第96頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四例：某一晶體管的PCM=100mW，ICM=20mA，U(BR)CEO=15V，在下列幾種情況下哪一種能正常工作（）？A．IC=15mA，UCE=10VB．IC=40mA，UCE=2VC．IC=10mA，UCE=14VD．IC=10mA，UCE=3V√

第97頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四晶體管參數(shù)與溫度的關(guān)系

1.UBE

減小。UBE

的溫度系數(shù)約為–2mV/C，即溫度每升高1C，UBE約下降

2mV。

2.增大。溫度每升高1C，

值約增加

0.5%~1%，溫度系數(shù)分散性較大。

3.ICBO增大。溫度每升高10C，ICBQ

大致將增加一倍，說明ICBQ

將隨溫度按指數(shù)規(guī)律上升。iBuBE25oC50oCiCuCE第98頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四*1.3.5

PNP型三極管放大原理與NPN型基本相同，但為了保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，外加電源的極性與NPN正好相反。圖1.3.13三極管外加電源的極性(a)NPN型VCCVBBRCRb~

NNP++uoui(b)PNP型VCCVBBRCRb~++uoui第99頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四

PNP三極管電流和電壓實際方向。UCEUBE++IEIBICebCUCEUBE(+)()IEIBICebC(+)()

PNP三極管各極電流和電壓的規(guī)定正方向。PNP三極管中各極電流實際方向與規(guī)定正方向一致。電壓(UBE、UCE)實際方向與規(guī)定正方向相反。計算中UBE

、UCE

為負(fù)值；輸入與輸出特性曲線橫軸為(-UBE)

、(-UCE)。第100頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四

半導(dǎo)體三極管的型號第二位：A鍺PNP管、B鍺NPN管、

C硅PNP管、D硅NPN管

第三位：X低頻小功率管、D低頻大功率管、

G高頻小功率管、A高頻大功率管、K開關(guān)管用字母表示材料用字母表示器件的種類用數(shù)字表示同種器件型號的序號用字母表示同一型號中的不同規(guī)格三極管國家標(biāo)準(zhǔn)對半導(dǎo)體器件型號的命名舉例如下：3DG110B第101頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四1.3.4三極管的檢測1.已知型號和管腳排列的三極管，判斷其性能的好壞（1）測量極間電阻（2）三極管穿透電流ICEO大小的判斷（3）電流放大系數(shù)β的估計第102頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四

2.判別三極管的管腳（1）判定基極和管型（2）判定集電極c和發(fā)射極e第103頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四圖1.35判別三極管c、e電極的原理圖第104頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四N溝道P溝道1.4場效應(yīng)三極管BJT是一種電流控制元件(iB→iC)，工作時，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運行，所以被稱為雙極型器件。場效應(yīng)管（FieldEffectTransistor簡稱FET）是一種電壓控制器件(uGS→iD)，工作時，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，得到了廣泛應(yīng)用。FET分類：絕緣柵場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管增強型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道第105頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四dsgN符號1.4.1結(jié)型場效應(yīng)管一、結(jié)構(gòu)圖1.4.1

N溝道結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)圖N型溝道N型硅棒柵極源極漏極P+P+P型區(qū)耗盡層(PN結(jié))gds第106頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四P溝道場效應(yīng)管圖1.4.2

P溝道結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)圖N+N+P型溝道GSD

P溝道場效應(yīng)管是在P型硅棒的兩側(cè)做成高摻雜的N型區(qū)(N+)，導(dǎo)電溝道為P型，多數(shù)載流子為空穴。符號gds第107頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四二、工作原理（以N溝道為例）

N溝道結(jié)型場效應(yīng)管通過改變uGS大小來控制漏極電流iD的。

NFET工作時，一般在柵極G和源極S之間加反向電壓(uGS<0)，使耗盡層寬度有變化，通過控制PN結(jié)耗盡層的寬度，來改變導(dǎo)電溝道的寬度，從而控制漏極電流iD。因此，工作原理主要是討論uGS對iD的控制作用和uDS對iD的影響。P+P+N型溝道GSD第108頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四1.uGS對溝道的控制作用（設(shè)uDS=0時）iD=0GDSN型溝道P+P+

(a)

uGS=0uGS=0時，為平衡PN結(jié)，導(dǎo)電溝道最寬。uGS由0逐漸增大，耗盡層逐漸加寬，導(dǎo)電溝道相應(yīng)變窄。當(dāng)uGS=UGS(off)，耗盡層合攏，導(dǎo)電溝道被夾斷，UGS(off)為夾斷電壓(負(fù)值)。iD=0GDSP+P+N型溝道

(b)

uGS<0VGGiD=0GDSP+P+

(c)

uGS=UGS(off)VGGUP第109頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)論：uGS<0，PN結(jié)反偏。uGS越負(fù)，耗盡層寬度越寬，導(dǎo)電溝道越窄。iD=0GDSP+P+N型溝道

(b)

uGS<0VGGiD=0GDSP+P+

(c)

uGS=UGS(off)VGG第110頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四2.uDS對溝道的控制作用（設(shè)uGS固定，

UGS(off)

<uGS<0）(1)uDS=0

uDS↑→iD↑→溝道上各點電位不等。漏極處反偏電壓最大，靠近漏極處的耗盡層加寬，溝道變窄，呈楔形分布。(2)uDS>0GDSP+P+N型溝道VGGGDSP+P+N型溝道VGGVDDiDGDSNiSiDP+P+VDDVGGiD=0第111頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四(3)(4)當(dāng)uDS↑夾斷部分延長，導(dǎo)電溝道的電阻增大，限制了iD的增大。達(dá)到預(yù)夾斷后，溝道電阻的增大抵消了uDS的升高，使iD幾乎不再隨著uDS而增大，而達(dá)到基本恒定。uDS再↑，預(yù)夾斷點下移。使uGD=uGS-

uDS=UP時，在靠漏極處夾斷——預(yù)夾斷。GDSP+NiSiDP+P+VDDVGGGDSiSiDP+VDDVGGP+P+第112頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)論：iD受uGS的控制（幾乎不隨著uDS變化而變化）。uGS=0，耗盡層較窄，溝道較寬，iD較大，uGS<0，耗盡層變寬，溝道變窄，iD減小。當(dāng)uGS<UGS(off)時，導(dǎo)電溝道完全被夾斷，iD減為0。根據(jù)以上分析可知，改變柵極G與源極S之間的電壓uGS，即可控制漏極電流iD。這種器件利用柵源之間的電壓來改變PN結(jié)中的電場，從而控制漏極電流，故稱為結(jié)型場效應(yīng)管。第113頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四IDSS/ViD/mAUDS/VOUGS=0V-1-2-3-4-5-6-7預(yù)夾斷軌跡恒流區(qū)擊穿區(qū)可變電阻區(qū)輸出特性也有三個區(qū)：可變電阻區(qū)、恒流區(qū)和擊穿區(qū)。1.輸出特性UDSIDVDDVGGDSGV+V+UGS圖1.4.5特性曲線測試電路+mA圖1.4.6(b)漏極特性三、特性曲線一是輸出特性曲線，二是轉(zhuǎn)移特性曲線。第114頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四2.轉(zhuǎn)移特性0

UGSiDIDSSUP圖1.4.6轉(zhuǎn)移特性uGS=0，iD最大；uGS

越負(fù)，iD越?。籾GS=UP，iD0。兩個重要參數(shù)飽和漏極電流

IDSS(uGS=0時的ID)夾斷電壓UP

(iD=0時的UGS)UDSIDVDDVGGDSGV+V+UGS+mA第115頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四場效應(yīng)管的兩組特性曲線之間互相聯(lián)系，可根據(jù)漏極特性用作圖的方法得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)移特性。UDS=常數(shù)iD/mA0-0.5-1-1.5UGS/VUDS=15V5iD/mAUDS/V0UGS=0-0.4V-0.8V-1.2V-1.6V101520250.10.20.30.40.5結(jié)型場效應(yīng)管柵極基本不取電流，其輸入電阻很高，可達(dá)107以上。如希望得到更高的輸入電阻，可采用絕緣柵場效應(yīng)管。圖1.4.7在漏極特性上用作圖法求轉(zhuǎn)移特性第116頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四1.4.2絕緣柵型場效應(yīng)管由金屬、氧化物和半導(dǎo)體制成。稱為金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管，或簡稱MOS場效應(yīng)管。特點：輸入電阻可達(dá)109以上。類型N溝道P溝道增強型耗盡型增強型耗盡型uGS=0時漏源間存在導(dǎo)電溝道稱耗盡型場效應(yīng)管；uGS=0時漏源間不存在導(dǎo)電溝道稱增強型場效應(yīng)管。第117頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四一、N溝道增強型MOS場效應(yīng)管1.結(jié)構(gòu)P型襯底N+N+BgsdSiO2源極s漏極d襯底引線B柵極g圖1.4.8

N溝道增強型MOS場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖符號SgdB通常襯底源極在管子內(nèi)部連接在一起。第118頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四2.工作原理結(jié)型場效應(yīng)管→控制PN結(jié)耗盡層的寬度→改變導(dǎo)電溝道的寬度→控制漏極電流iD。絕緣柵場效應(yīng)管→“感應(yīng)電荷”的多少→改變由感應(yīng)電荷形成的導(dǎo)電溝道的狀況→控制漏極電流iD。P型襯底N+N+Bgsd利用uGS第119頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四(1)uGS對導(dǎo)電溝道的影響漏源之間相當(dāng)于兩個背靠背的PN結(jié)，無論漏源之間加何種極性電壓，總是不導(dǎo)電。sbdP型襯底N+N+Bgsd①uGS=0第120頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四②

uGS>0，

uDS=0，P型襯底N+N+BgSdVGG------------N型溝道垂直于襯底表面的電場→把襯底中的電子吸引到表面層→由負(fù)離子組成的耗盡層增大uGS

，耗盡層變寬。當(dāng)uGS

增大到一定值,會在耗盡層和SiO2之間形成可移動的表面電荷層開始形成反型層所需的uGS稱開啟電壓，UT或UGS(th）如果此時加有漏源電壓，就可以形成漏極電流iD。-------反型層、N型導(dǎo)電溝道。

第121頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四(2)

uDS對導(dǎo)電溝道的影響(uGS>UT)漏極形成電流iD

。導(dǎo)電溝道呈現(xiàn)一個楔形。②uDS增大；靠近漏極溝道達(dá)到臨界開啟程度，稱為預(yù)夾斷。③uDS再增大；形成夾斷區(qū)。夾斷區(qū)的溝道電阻很大，uDS進(jìn)一步增大的數(shù)值幾乎全落在夾斷區(qū)。夾斷區(qū)以外的溝道電阻較小，兩端電壓基本不變，iD因而基本不變。①uDS較小；P型襯底BgsdVGGVDDN+N+P型襯底N+BgsdVGGVDDN+P型襯底BgSdVGGVDDN+N+P型襯底N+N+BgSdVGGVDD夾斷區(qū)漏極和襯底之間反偏最大，PN結(jié)的寬度最大，溝道最窄。iD第122頁，共135頁，2023年，2月20日，星期四3.特性曲線(1)輸出特性曲線預(yù)夾斷軌跡飽和區(qū)（恒流區(qū)）擊穿區(qū)可變電阻區(qū)iD/mAuDS/VO