电工电子技术及应用 第2版 申凤琴 3 第6章新

1、第六章第六章 常用半导体元件及应用常用半导体元件及应用 第一节第一节 半导体二极管及应用半导体二极管及应用 第二节第二节 半导体晶体管及应用半导体晶体管及应用 第三节第三节 场效应晶体管及应用场效应晶体管及应用 返回主目录返回主目录 半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间 的物质称为半导体。常用的半导体有硅、锗等。的物质称为半导体。常用的半导体有硅、锗等。 n本征半导体 一种完全纯净的、结构完整的半导体晶体 本征半导体虽有大量的价电子，但没有自由 电子，此时半导体是不导电的。 第一节第一节 半导体二极管及应用半导体二极管及应用 一、一、pn结的形成结的形成 n

2、 型型 +5 +4+4+4 +4+4 磷原子磷原子 自由电子自由电子 载流子数载流子数 电子数电子数 多数载流子多数载流子 少数载流子少数载流子 正离子正离子 负离子负离子 多数载流子多数载流子少数载流子少数载流子 +3 +4+4+4 +4+4 载流子数载流子数 空穴数空穴数 硼原子硼原子 空穴空穴 p 型型 pn结的形成 内建电场内建电场 p 型型 n 型型 pn结结 空间电荷区 pn结的单向导电性 正偏导通，呈低阻状态，电流较大 p 区区n 区区 内电场内电场 外电场外电场 if pn结的单向导电性 反偏截止，呈高阻状态，电流近似为零 p 区区n 区区 内电场内电场 外电场外电场 ir 结

3、具有单向导电性结具有单向导电性 正偏：在结上加正向 电压时，结电阻很 低，正向电流较大， 结处于导通状态。 反偏：反偏：加反向电压时，加反向电压时， 结电阻很高，反向电流很小，结电阻很高，反向电流很小， 结处于截止状态。结处于截止状态。 二、二极管的结构和符号二、二极管的结构和符号 图图6-1 常见二极管外形图常见二极管外形图 pn (阳阳极 极) 外外壳壳 阴阴极极引引线线阳阳极极引引线线 +- + - (阳 阳极 极) (阴 阴极 极) (阴 阴极 极) a)b) vd 图图6-2 二极管的结构与图形符号二极管的结构与图形符号 结构结构 图形符图形符 号号 三、二极管的伏安特性三、二极管的

4、伏安特性 二极管的主要特性是单向导电性，其伏安特性曲线如二极管的主要特性是单向导电性，其伏安特性曲线如图图6- 3所示。（以正极到负极为参考方向）。所示。（以正极到负极为参考方向）。 1）外加正向电压很小时，二极管呈现较大的电阻，几乎没有）外加正向电压很小时，二极管呈现较大的电阻，几乎没有 正向电流通过。曲线正向电流通过。曲线 段（或段（或 段）称作死区，点段）称作死区，点 （或（或 ）的电压称为死区电压，硅管的死区电压一般为）的电压称为死区电压，硅管的死区电压一般为0.5v， 锗管则约为锗管则约为0.1v。 oa oaa a 2）二极管的正向电压大于死区电压后，二极管呈现很小的）二极管的正向

5、电压大于死区电压后，二极管呈现很小的 电阻，有较大的正向电流流过，称为二极管导通，如电阻，有较大的正向电流流过，称为二极管导通，如 段段 （或（或 ）特性曲线所示，此段称为导通段。从图中可以看）特性曲线所示，此段称为导通段。从图中可以看 出：硅管电流上升曲线比锗管更陡。二极管导通后的电压为出：硅管电流上升曲线比锗管更陡。二极管导通后的电压为 导通电压，硅管一般为导通电压，硅管一般为0.7v，锗管约为，锗管约为0.3v。 b a ab 1正向特性正向特性 2反向特性反向特性 1）当二极管承受反向电压时，其反向电阻很大，此时仅有非）当二极管承受反向电压时，其反向电阻很大，此时仅有非 常小的反向电流

6、（称为反向饱和电流或反向漏电流），如曲常小的反向电流（称为反向饱和电流或反向漏电流），如曲 线段线段 （或（或 段）所示。实际应用中二极管的反向饱和电段）所示。实际应用中二极管的反向饱和电 流值越小越好，硅管的反向电流比锗管小得多，一般为几十流值越小越好，硅管的反向电流比锗管小得多，一般为几十 微安，而锗管为几百微安。微安，而锗管为几百微安。 oc oc 2）当反向电压增加到一定数值时（如曲线中的）当反向电压增加到一定数值时（如曲线中的 点或点或 点），反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿，此时对点），反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿，此时对 应的电压称为反向击穿电压，用应的电压称为反

7、向击穿电压，用 表示，曲线中表示，曲线中 段段 （或（或 段）称为反向击穿区。通常加在二极管上的反向电段）称为反向击穿区。通常加在二极管上的反向电 压不允许超过击穿电压，否则会造成二极管的损坏（稳压管压不允许超过击穿电压，否则会造成二极管的损坏（稳压管 除外）。除外）。 c c br ucd d c 图图6-3 二极管的伏安特性二极管的伏安特性 四、二极管的主要参数四、二极管的主要参数 （1）最大整流电流）最大整流电流 它是指二极管长期工作时所允许通过它是指二极管长期工作时所允许通过 的最大正向平均电流。实际应用时，流过二极管的平均电流不的最大正向平均电流。实际应用时，流过二极管的平均电流不

8、能超过这个数值，否则，将导致二极管因过热而永久损坏。能超过这个数值，否则，将导致二极管因过热而永久损坏。 fm i （2）最高反向工作电压）最高反向工作电压 指二极管工作时所允许加的最指二极管工作时所允许加的最 高反向电压，超过此值二极管就有被反向击穿的危险。通常高反向电压，超过此值二极管就有被反向击穿的危险。通常 手册上给出的最高反向工作电压手册上给出的最高反向工作电压 约为击穿电压约为击穿电压 的一半。的一半。 rm u rm ubr u （3）反向电流）反向电流 指二极管未被击穿时的反向电流值。指二极管未被击穿时的反向电流值。 越小，说明二极管的单向导电性能越好。越小，说明二极管的单向导

9、电性能越好。 对温度很敏感，对温度很敏感， 温度增加，反向电流会增加很大。温度增加，反向电流会增加很大。 r ir i r i 五、特殊二极管五、特殊二极管 1稳压二极管稳压二极管 稳压二极稳压二极 管简称稳压管，管简称稳压管， 它是一种用特它是一种用特 殊工艺制造的殊工艺制造的 面结合型硅半面结合型硅半 导体二极管，导体二极管， 其图形符号和其图形符号和 外形封装如图外形封装如图6- 4所示。所示。 图图6-4 稳压二极管的图形符号与外形稳压二极管的图形符号与外形 外形外形 图形符图形符 号号 稳压管的伏安特性曲线稳压管的伏安特性曲线 工作区域工作区域 图图6-5 稳压管的应用稳压管的应用

10、使用时，阴极接外加电压的正极，阳极接外加电压负极，使用时，阴极接外加电压的正极，阳极接外加电压负极， 管子管子反向偏置反向偏置，工作在反向击穿状态，利用它的反向击穿特性，工作在反向击穿状态，利用它的反向击穿特性 稳定直流电压。稳定直流电压。 二极管在反向击穿状态下，流过管子的电流变化很大，而二极管在反向击穿状态下，流过管子的电流变化很大，而 两端电压变化很小，稳压管正是利用这一点实现稳压作用的。两端电压变化很小，稳压管正是利用这一点实现稳压作用的。 稳压管工作时，必须接入限流电阻，才能使其流过的反向电流稳压管工作时，必须接入限流电阻，才能使其流过的反向电流 在在 范围内变化范围内变化 minz

11、 i maxz i 发光二极管是一种光发射器件，能把电能直接转换成光发光二极管是一种光发射器件，能把电能直接转换成光 能的固体发光器件，它是由镓（能的固体发光器件，它是由镓（ga）、砷（）、砷（as）、磷（）、磷（p） 等化合物制成的，其图形符号如等化合物制成的，其图形符号如图图6-6a所示。由这些材料构所示。由这些材料构 成的结加上成的结加上正偏电压正偏电压时，时，pn结便以发光的形式来释放能结便以发光的形式来释放能 量。量。 发光二极管的种类按发光的颜色可分为红、橙、黄、绿发光二极管的种类按发光的颜色可分为红、橙、黄、绿 和红外光二极管等多种，按外形可分为方形、圆形等。和红外光二极管等多种

12、，按外形可分为方形、圆形等。图图6- 6b是发光二极管的外形，它的导通电压比普通二极管高。是发光二极管的外形，它的导通电压比普通二极管高。 2发光二极管发光二极管 图图6-6 发光二极管的图形符号和外形发光二极管的图形符号和外形 图形符图形符 号号 外形外形 发光二极管的应用发光二极管的应用 应用时，加正向电压，并接入相应的限流电阻，它的正应用时，加正向电压，并接入相应的限流电阻，它的正 常工作电流一般为几个毫安至几十毫安。发光强度在一定范常工作电流一般为几个毫安至几十毫安。发光强度在一定范 围内与正向电流大小近似成线性关系。围内与正向电流大小近似成线性关系。 发光二极管作为显示器件，除单个使

13、用外，也常做成七发光二极管作为显示器件，除单个使用外，也常做成七 段式或矩阵式，如用作微型计算机、音响设备、数控装置中段式或矩阵式，如用作微型计算机、音响设备、数控装置中 的显示器。的显示器。 发光二极管的检测一般用万用表发光二极管的检测一般用万用表r10k()档，通常正档，通常正 向电阻向电阻15k左右，反向电阻为无穷大。左右，反向电阻为无穷大。 1、单相半波整流电路、单相半波整流电路 图图610是单相半波整流电路，该电路由电源变压器是单相半波整流电路，该电路由电源变压器t、 整流二极管整流二极管vd及负载电阻及负载电阻rl组成。组成。 图图610 在在u2的负半周，二极的负半周，二极 管因

14、承受反向电压而截管因承受反向电压而截 止，止， uo=0 。 1整流原理整流原理 u2的正半周，二极的正半周，二极 管因承受正向电压而导管因承受正向电压而导 通，忽略二极管正向压通，忽略二极管正向压 降，降， uo=u2。 设设u2= u2sint 2 图图611 2负载电压及电流负载电压及电流 直流脉动电压直流脉动电压：整流电压方向不变，但大小变化。：整流电压方向不变，但大小变化。 平均电压平均电压uo：一个周期的平均值：一个周期的平均值uo表示直流电压的大小。表示直流电压的大小。 电阻性负载的平均电流为电阻性负载的平均电流为io，即，即 22o 45. 0 2 uuu (61) l 2 l

15、 o o 45. 0 r u r u i (62) 3选用二极管的原则选用二极管的原则 为了安全地使用二极管，选用二极管必须满足以下原则：为了安全地使用二极管，选用二极管必须满足以下原则： ifm iv urmuvm 在交流电压的负半周，二极管截止在交流电压的负半周，二极管截止，u2电压全部加在二电压全部加在二 极管上极管上，二极管所承受的最高反向电压二极管所承受的最高反向电压uvm为为u2的峰值，即的峰值，即 uvm= u2 。 二极管导通时的电流为负载电流二极管导通时的电流为负载电流，所以二极管所以二极管 平均电流平均电流iv=io。 2 2、单相桥式整流电路、单相桥式整流电路 单相桥式整

16、流电路是由四个二极管接成电桥的形式构成。单相桥式整流电路是由四个二极管接成电桥的形式构成。 图图612 单相桥式整流电路单相桥式整流电路 常用画法常用画法 简化画法简化画法 (2)整流原理整流原理 u2 正半周，正半周， u2的实际极性为的实际极性为 a 正正b 负，二极管负，二极管 vd1 和和 vd3 导通，导通，vd2 、vd4截止，截止，uo=u2，如图，如图613a所示。波形所示。波形 如如图图614b中的中的0段。段。 图图613 单相桥式整流原理单相桥式整流原理 图图6 13 单相桥式整流原理单相桥式整流原理 u2的负半周，的负半周，u2实际极性为实际极性为 a 负负b 正，二极

17、管正，二极管vd2 、 vd4导通，导通，vd1 、vd3截止，截止，uo= - u2。如图。如图613b所示。波所示。波 形形如图如图914b中的中的2段。段。 图图6 14 单相桥式整流波形单相桥式整流波形 (3)负载电压和电流负载电压和电流 全波整流电路的整流电压的平均值全波整流电路的整流电压的平均值uo比半波整流增加一比半波整流增加一 倍，即倍，即 l 2 r u io=0.9 uo=20.45u2=0.9u2 (65) (66) 选用二极管的原则选用二极管的原则 二极管截止时所承受的反向电压在图二极管截止时所承受的反向电压在图614所示电路中可以所示电路中可以 看出。若看出。若vd1

18、 、vd3 两只二极管导通时，就将两只二极管导通时，就将u2加到了二极管加到了二极管 vd2、vd4的两端，使这两只二极管因承受反向电压而截止，波的两端，使这两只二极管因承受反向电压而截止，波 形如图形如图614d 所示，即二极管承受的最高反向电压所示，即二极管承受的最高反向电压 udm= u2 2 ifm iv urmuvm 从图从图612可知，每只二极管只在半个周期内导通，可知，每只二极管只在半个周期内导通， 所以在一个周期内流过每个管子的平均电流只有负载电流所以在一个周期内流过每个管子的平均电流只有负载电流 的一半，即的一半，即 iv=io/2。 二极管的选择原则：二极管的选择原则： 第

19、二节第二节 半导体晶体管及应用半导体晶体管及应用 一、晶体管的外形、结构和符号一、晶体管的外形、结构和符号 1 外形外形 半导体三极管又称晶体三极管或双极型晶体管，简称晶体管。半导体三极管又称晶体三极管或双极型晶体管，简称晶体管。 图图6-15 几种常见晶体管的外形和封装几种常见晶体管的外形和封装 晶体管的结构示意图如晶体管的结构示意图如图图6-16a所示，分为所示，分为npn型管和型管和 pnp型管。为了收集发射区发射过来的载流子以及便于散热，型管。为了收集发射区发射过来的载流子以及便于散热， 要求集电结面积较大，发射区多数载流子的浓度比集电区大，要求集电结面积较大，发射区多数载流子的浓度比

20、集电区大， 因此使用时集电极与发射极不能互换。晶体管的图形符号如因此使用时集电极与发射极不能互换。晶体管的图形符号如 图图6-16b所示，符号中的箭头方向表示发射结正向偏置时的电所示，符号中的箭头方向表示发射结正向偏置时的电 流方向。流方向。 图图6-16 晶体管的结构和图形符号晶体管的结构和图形符号 结构结构 图形符号图形符号 a）pnp型 b）npn型 1晶体管的工作电压晶体管的工作电压 图图6-17 晶体管的工作电压晶体管的工作电压 npnpnp 二、晶体管电流分配关系和放大作用二、晶体管电流分配关系和放大作用 图图6-18 晶体管演示实验晶体管演示实验 2 晶体管各个电极的电流分配晶体

21、管各个电极的电流分配 实验电路如图实验电路如图6-18所示。此电路称为晶体管的共发射极所示。此电路称为晶体管的共发射极 放大电路。放大电路。 4.053.182.361.540.720.01 /ma 3.953.102.301.500.70 ， 而且当调节电位器而且当调节电位器rp使使 有一微小变化时，会有一微小变化时，会 引起引起 较大的变化，这表明基极电流较大的变化，这表明基极电流 （小电（小电 流）控制着集电极电流流）控制着集电极电流 （大电流），所以晶体（大电流），所以晶体 管是一个电流控制器件，这种现象称为晶体管的管是一个电流控制器件，这种现象称为晶体管的 电流放大作用。电流放大作用

22、。 c i b i c i c i b i b i 三、晶体管的特性曲线三、晶体管的特性曲线 1输入特性曲线输入特性曲线 图图6-19 输入特性曲线输入特性曲线 2. 输出特性曲线输出特性曲线（图（图6-20） （1）截止区截止区 发射结零偏或反偏，集电结也反向偏置。发射结零偏或反偏，集电结也反向偏置。 （2）放大区放大区 发射结正向偏置，集电结反向偏置。发射结正向偏置，集电结反向偏置。 与与 成正比关系。成正比关系。 c i b i （3） 饱和区饱和区 发射结和集电结均处于正向偏置。晶体管失去发射结和集电结均处于正向偏置。晶体管失去 放大作用，放大作用， 处于处于“饱和饱和”状态。状态。

23、称为晶体管的饱和称为晶体管的饱和 压降，此值很小，约为压降，此值很小，约为0.3v。 c i ceo u （4）击穿区击穿区 当当 大于某一值后，大于某一值后， 开始剧开始剧 增，这个现增，这个现 象称为一次击穿。一次击穿过程是可逆的。象称为一次击穿。一次击穿过程是可逆的。 c i ceo u 晶体管具有晶体管具有“开关开关”和和“放大放大”功能。功能。 图图6-20 输出特性曲线输出特性曲线 四、晶体管的主要参数四、晶体管的主要参数 1电流放大倍数电流放大倍数 （1）共发射极直流电流放大倍数）共发射极直流电流放大倍数 静态时静态时 与与 的比的比 值称为共发射极静态电流放大倍数，即直流电流放

24、大倍数值称为共发射极静态电流放大倍数，即直流电流放大倍数 c i b i b c i i （6-11） （2）共发射极交流电流放大倍数）共发射极交流电流放大倍数 （ ） 动态时，动态时， 与与 的比值称为动态电流放大倍数，即交流电流放大倍数的比值称为动态电流放大倍数，即交流电流放大倍数 ef h c i b i （6-12） b c i i 估算时，估算时， 。 2极间反向电流极间反向电流 （1）集电极）集电极基极反向饱和电流基极反向饱和电流 是晶体管的发射是晶体管的发射 极开路时，集电极和基极间的反向漏电流，又叫反向饱和电流，极开路时，集电极和基极间的反向漏电流，又叫反向饱和电流， 小功率硅

25、管的小功率硅管的 小于小于1a，锗管的，锗管的 约约10a。 的测量电路如的测量电路如图图6-21a所示。所示。 cbo i cbo i cbo i cbo i cbo i （2）穿透电流）穿透电流 为基极开路时，由集电区穿过基区为基极开路时，由集电区穿过基区 流入发射区的穿透电流，它是流入发射区的穿透电流，它是 的（的（1+ ）倍，即）倍，即 ceo i ceo i cbo i cboceo 1i )(i 的测量电路如的测量电路如图图6-21b所示。所示。 ceo i 图图6-21 极间反向电流的测量电路极间反向电流的测量电路 的测量电路的测量电路 cbo i 的测量电路的测量电路ceo i

26、 3极限参数极限参数 （1）集电极最大允许电流）集电极最大允许电流 当当 值下降到正常值的三分值下降到正常值的三分 之二时的集电极电流，称为之二时的集电极电流，称为 。使用时，。使用时， 超过超过 时晶时晶 体管并不一定会损坏，但体管并不一定会损坏，但 值将降低。值将降低。 cm i cm i c i cm i （2）集电极发射极反向击穿电压）集电极发射极反向击穿电压 指基极开路指基极开路 时，加于集电极与发射极间的反向击穿电压，一般为几十伏时，加于集电极与发射极间的反向击穿电压，一般为几十伏 至几百伏以上。至几百伏以上。 (br)ceo u （3）发射极基极反向击穿电压）发射极基极反向击穿电

27、压 指集电极开路指集电极开路 时，允许加在发射极基极之间的最高反向电压，一般为几时，允许加在发射极基极之间的最高反向电压，一般为几 伏至几十伏。伏至几十伏。 (br)ebo u （4）集电极最大允许功耗）集电极最大允许功耗 使用中应使使用中应使 ， ， bq i 1 i bq i 21 ii b2b1 ccb2 b rr ur v （6-13） （2）工作点稳定：）工作点稳定：利用发射极电阻来获得反映电流变化的信利用发射极电阻来获得反映电流变化的信 号，反馈到输入端，实现工作点的稳定。其过程为号，反馈到输入端，实现工作点的稳定。其过程为 ( c) t cq i e v be u bq i cq

28、 i 通常通常 ，所以发射极电流，所以发射极电流 b v be u e b e beb e r v r uv i (6-14) 式（式（6-13）、式）、式 (6-14)分别说明了分别说明了 和和 是稳定的，基本上是稳定的，基本上 不随温度而变，而且也基本上与管子的参数不随温度而变，而且也基本上与管子的参数无关。无关。 b v e i 第三节第三节 场效应晶体管及应用场效应晶体管及应用 场效应晶体管，简称场效应管。场效应晶体管，简称场效应管。 场效应管和晶体管的特点：场效应管和晶体管的特点：场效应管是一种场效应管是一种电压控电压控 制制型器件。而晶体管是一种型器件。而晶体管是一种电流控制电流控

29、制型器件。型器件。 优点：优点：具有很高的输入电阻、热稳定性好、低噪声、具有很高的输入电阻、热稳定性好、低噪声、 抗辐射能力强、制造工艺简单、便于集成等。抗辐射能力强、制造工艺简单、便于集成等。 分类：分类：场效应管可分为结型和场效应管可分为结型和绝缘栅型绝缘栅型两类，其中两类，其中 绝缘栅型（简称绝缘栅型（简称mos管）管）应用更广泛应用更广泛 。 一、绝缘栅场效应管的结构及符号一、绝缘栅场效应管的结构及符号 mos管：管：绝缘栅型场效应管是由金属、氧化物和半导体组成，绝缘栅型场效应管是由金属、氧化物和半导体组成， 因此又称为金属氧化物半导体场效应管，简称因此又称为金属氧化物半导体场效应管，

30、简称mos管。管。 mos管的分类管的分类：可分为增强型与耗尽型两种类型，每一种又分可分为增强型与耗尽型两种类型，每一种又分 为为n沟道和沟道和p沟道，即沟道，即nmos管和管和pmos管。管。 增强型增强型mos管管：图图6-30为为n沟道增强型沟道增强型mos管结构示意图和图管结构示意图和图 形符号，箭头向内表示形符号，箭头向内表示n沟道。沟道。图图6-31为为p沟道增强型沟道增强型mos管结管结 构示意图和图形符号，箭头向外表示构示意图和图形符号，箭头向外表示p沟道。沟道。 导电沟道的特点是原先没有导电沟道，在外电场的作用下才导电沟道的特点是原先没有导电沟道，在外电场的作用下才 形成了导

31、电沟道。形成了导电沟道。 耗尽型耗尽型mos管：管：导电沟道的特点是在制造时就有一个原始导电导电沟道的特点是在制造时就有一个原始导电 沟道。图形符号沟道。图形符号如图如图所示。所示。 图图6-30 n沟道增强型绝缘栅场效应管沟道增强型绝缘栅场效应管 a) 结构结构 b) 图形符号图形符号 结构结构图形符号图形符号 图图6-31 p沟道增强型绝缘栅场效应管沟道增强型绝缘栅场效应管 结构结构 图形符号图形符号 耗尽型耗尽型mos管符号管符号 二、绝缘栅场效应管的特性二、绝缘栅场效应管的特性 1n沟道增强型沟道增强型mos管特性管特性 称为称为nmos管的开启电压（管的开启电压（v）。）。 t u

32、（1）转移特性）转移特性 图图6-32a为某增强型为某增强型nmos管的转移特性曲管的转移特性曲 线。当线。当 时，时， ，这相当于晶体管输入特性，这相当于晶体管输入特性 曲线的死区；当曲线的死区；当 时，导电沟道开始形成，随着时，导电沟道开始形成，随着 的增大，的增大， 也增大，这说明也增大，这说明 开始受到开始受到 的控制。的控制。 gs u gs(th) u 0 d i gs u t u d i gs u d igs u （2）输出特性）输出特性 图图6-32b为某增强型为某增强型nmos管的输出特性曲线。管的输出特性曲线。 3）截止区）截止区 当当 时，场效应管工作在截止区，此时，场效

33、应管工作在截止区，此 时，漏极电流时，漏极电流 极小，几乎不随极小，几乎不随 变化。变化。 ds u d i gs u gs(th) u 注意：注意： 较大时，场效应管的较大时，场效应管的 会急剧增大，如无限流措会急剧增大，如无限流措 施，管子将被损坏，该区域叫击穿区，此时，场效应管已不能施，管子将被损坏，该区域叫击穿区，此时，场效应管已不能 正常工作。正常工作。 ds u d i 1）可变电阻区）可变电阻区 在该区域，在该区域， 越大，沟道电阻越小，故曲线越大，沟道电阻越小，故曲线 越陡。在这个区域中，沟道电阻由越陡。在这个区域中，沟道电阻由 决定，故称可变电阻区。决定，故称可变电阻区。 g

34、s u gs u d i 2）恒流区）恒流区（饱和区）（饱和区） 该区的特点是该区的特点是 已趋于饱和，具有恒已趋于饱和，具有恒 流性质，所以又称饱和区。但流性质，所以又称饱和区。但 受受 的控制。的控制。 增大，增大， 沟道电阻减小，沟道电阻减小， 随之增加。随之增加。 gs u d i gs u d i 图图6-32 增强型增强型nmos管的特性曲线管的特性曲线 转移特性转移特性 输出特性输出特性 2n沟道耗尽型沟道耗尽型mos管特性管特性 上述的增强型上述的增强型nmos管只有当管只有当ugsut时才能形成导电时才能形成导电 沟道，如果在制造时就使它具有一个原始导电沟道，这种沟道，如果在

35、制造时就使它具有一个原始导电沟道，这种 mos管称为耗尽型场效应管。如图管称为耗尽型场效应管。如图6-33a、b所示是耗尽型所示是耗尽型 nmos管的特性曲线图。管的特性曲线图。 由曲线图可以看出，耗尽型由曲线图可以看出，耗尽型nmos管不论栅源电压是正是负管不论栅源电压是正是负 或零，都能控制漏极电流，这个特点使它的应用具有较大的或零，都能控制漏极电流，这个特点使它的应用具有较大的 灵活性。一般情况下，这类管子还是工作在负栅源电压的状灵活性。一般情况下，这类管子还是工作在负栅源电压的状 态。态。 图图6-33 耗尽型耗尽型nmos管特性管特性 夹断电压夹断电压gs(off) u 三、场效应管

36、的主要参数三、场效应管的主要参数 （1）开启电压）开启电压 或夹断电压或夹断电压 当当 为某固定为某固定 值时，使漏极电流接近零时的栅值时，使漏极电流接近零时的栅源电压即为开启电压源电压即为开启电压 （增强型）或夹断电压（增强型）或夹断电压 （耗尽型）。（耗尽型）。 gs(th) u gs(off) u ds u t u gs(off) u （2）零偏漏极电流）零偏漏极电流 当当 为某固定值时，栅为某固定值时，栅源电压源电压 为零时的漏极电流。为零时的漏极电流。 dss i ds u （3）漏源击穿电压）漏源击穿电压 当当 增加，使增加，使 开始剧增开始剧增 时的时的 称为称为 。使用时，。使

37、用时， 不允许超过此值，否不允许超过此值，否 则会烧坏管子。则会烧坏管子。 (br)ds u d i ds u ds u (br)ds u ds u (br)gs u（4）栅源击穿电压）栅源击穿电压 使二氧化硅绝缘层击穿时的使二氧化硅绝缘层击穿时的 栅栅源电压叫做栅源击穿电压源电压叫做栅源击穿电压 ，一旦绝缘层被击穿将，一旦绝缘层被击穿将 造成短路现象，使管子损坏。造成短路现象，使管子损坏。 (br)gs u （6）漏极最大耗散功率）漏极最大耗散功率 是管子允许的最大耗散功是管子允许的最大耗散功 率，类似于半导体三极管中的率，类似于半导体三极管中的 。 dm p dm p cm p 常数 ds

38、 gs d m d d u u i g (6-15) 式中，式中， 单位为毫西门子（单位为毫西门子（ms）。）。m g （7）跨导）跨导 当当 为规定值时，漏极电流变化量和引起这为规定值时，漏极电流变化量和引起这 个变化的栅源电压变化量之比，称为跨导，即个变化的栅源电压变化量之比，称为跨导，即 m g gs u 越大，场效应管放大能力越好，即越大，场效应管放大能力越好，即 控制控制 的能力的能力 越强。一般为零点几到几毫西门子。越强。一般为零点几到几毫西门子。 m g gs u d i （5）直流输入电阻）直流输入电阻 栅源间所加电压与栅极电流的比值。栅源间所加电压与栅极电流的比值。 约为约为 。 gs r 10 10 四、场效应管与晶体管的比较四、场效应管与晶体管的比较 相同点：相同点：场效应管与晶体管都是半导体器件。场效应管与晶体管都是半导体器件。 不同点：不同点： 1）场效应管是电压控制器件，几乎没有输入电