第5章 常用半导体器件

1、1青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 5.1 PN结及其单向导电性结及其单向导电性 5.2 半导体二极管半导体二极管 5.3 稳压二极管稳压二极管 5.6 光电器件光电器件 常用半导体器件常用半导体器件 第第 5 章章 5.4 半导体三极管半导体三极管 5.5 绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管 2青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 本章学习目标本章学习目标 l理解电子和空穴两种载流子及扩散运动和漂移运动的概念。理解电子和空穴两种载流子及扩散运动和漂移运动的概念。 l掌握掌握PNPN结的单向导

2、电性。结的单向导电性。 l掌握二极管的伏安特性、主要参数及主要应用场合。掌握二极管的伏安特性、主要参数及主要应用场合。 l掌握稳压管的稳压作用、主要参数及应用。掌握稳压管的稳压作用、主要参数及应用。 l理解三极管的工作原理、特性曲线、主要参数、放大作用理解三极管的工作原理、特性曲线、主要参数、放大作用 和开关作用。和开关作用。 l会分析三极管的三种工作状态。会分析三极管的三种工作状态。 l理解场效应管的恒流、夹断、变阻三种工作状态，了解场理解场效应管的恒流、夹断、变阻三种工作状态，了解场 效应管的应用。效应管的应用。 3青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工

3、电子技术III 5.1 PN结及其单向导电性结及其单向导电性 5.1.1 半导体基础知识半导体基础知识 导导 体体: 自然界中很容易导电的物质自然界中很容易导电的物质.例如例如金属金属。 绝缘体：绝缘体：电阻率很高的物质，几乎不导电电阻率很高的物质，几乎不导电;如如橡皮橡皮、 陶瓷陶瓷、塑料塑料和和石英石英等。等。 半导体：半导体：导电特性处于导体和绝缘体之间的物质，导电特性处于导体和绝缘体之间的物质， 例如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等例如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等 半导体的特点半导体的特点 当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。当受外界热和光的作用时，它的导电能力明

4、显变化。 往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力 明显改变。明显改变。 4青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 1. 本征半导体本征半导体 Ge Si 本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理 纯净的半导体纯净的半导体。如：硅和锗如：硅和锗 1）最外层四个价电子。）最外层四个价电子。2）共价键结构）共价键结构 +4+4 +4+4 共价键共用电子对共价键共用电子对+4表示除去价电子后的原子表示除去价电子后的原子 5青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子

5、技术III 共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价 键中，称为键中，称为束缚电子束缚电子，常温下束缚电子很难，常温下束缚电子很难 脱离共价键成为脱离共价键成为自由电子自由电子，因此本征半导体，因此本征半导体 中的自由电子很少，所以本征半导体的导电中的自由电子很少，所以本征半导体的导电 能力很弱。能力很弱。 形成共价键后，每个原子的最外层电形成共价键后，每个原子的最外层电 子是八个，构成稳定结构。子是八个，构成稳定结构。 共价键有很强的结合力，共价键有很强的结合力， 使原子规则排列，形成晶体。使原子规则排列，形成晶体。 +4+4 +4+4 6青岛大学电工电子实验教学

6、中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 3）在绝对）在绝对0度和没有度和没有 外界激发时外界激发时,价电子完全价电子完全 被共价键束缚着，本征被共价键束缚着，本征 半导体中没有可以运动半导体中没有可以运动 的带电粒子（即的带电粒子（即载流子载流子 ），它的导电能力为），它的导电能力为0 ，相当于绝缘体。，相当于绝缘体。 +4+4 +4 +4 4）在热或光激发）在热或光激发 下，使一些价电子获下，使一些价电子获 得足够的能量而脱离得足够的能量而脱离 共价键的束缚，成为共价键的束缚，成为 自由电子自由电子，同时共价，同时共价 键上留下一个空位，键上留下一个空位， 称为称为

7、空穴空穴。 +4+4 +4+4 空空 穴穴 束缚束缚 电子电子 自由自由 电子电子 7青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 在其它力的作用下，空在其它力的作用下，空 穴吸引临近的电子来填穴吸引临近的电子来填 补，这样的结果相当于补，这样的结果相当于 空穴的迁移，而空穴的空穴的迁移，而空穴的 迁移相当于正电荷的移迁移相当于正电荷的移 动，因此可以认为空穴动，因此可以认为空穴 是载流子。是载流子。 +4+4 +4+4 5）自由电子和空穴的运动形成电流）自由电子和空穴的运动形成电流 8青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电

8、子技术电工电子技术III 可见因热激发而出现的自由电子和空穴是可见因热激发而出现的自由电子和空穴是 同时成对出现的，称为同时成对出现的，称为电子空穴对电子空穴对。 9青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 本征半导体的导电机理本征半导体的导电机理 本征半导体中存在数量相等的两种本征半导体中存在数量相等的两种载流载流 子子，即，即自由电子自由电子和和空穴空穴。 温度温度越高越高载流子的载流子的浓度浓度越高越高本征半本征半 导体的导体的导电能力越强导电能力越强。 本征半导体的导电能力取决于本征半导体的导电能力取决于载流子的载流子的 浓度浓度。 归纳

9、归纳 10青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 2. 杂质半导体杂质半导体 杂质半导体使某种载流子浓度大大增加。杂质半导体使某种载流子浓度大大增加。 在本征半导体中掺入某些微量杂质。在本征半导体中掺入某些微量杂质。 1）N型半导体型半导体 在硅或锗晶体（四价）中掺入少量的五价元素磷，在硅或锗晶体（四价）中掺入少量的五价元素磷， 使自由电子浓度大大增加。使自由电子浓度大大增加。 多数载流子（多子）：电子。取决于掺杂浓度；多数载流子（多子）：电子。取决于掺杂浓度； 少数载流子（少子）：空穴。取决于温度。少数载流子（少子）：空穴。取决于温度。 11

10、青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III +4+4 +5+4 N型型半导体半导体 多余电子多余电子 磷原子磷原子 12青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 2）P型半导体型半导体 在硅或锗晶体（四价）中掺入少量的三价元素硼，在硅或锗晶体（四价）中掺入少量的三价元素硼， 使空穴浓度大大增加。使空穴浓度大大增加。 多数载流子（多子）：空穴。取决于掺杂浓度；多数载流子（多子）：空穴。取决于掺杂浓度； 少数载流子（少子）：电子。取决于温度。少数载流子（少子）：电子。取决于温度。 +4+4 +3+4 空穴

11、空穴 硼原子硼原子 13青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 归纳归纳 3、杂质半导体中起导电作用的主要是多子、杂质半导体中起导电作用的主要是多子。 4、N型半导体中电子是多子，空穴是少子型半导体中电子是多子，空穴是少子； P型半导体中空穴是多子，电子是少子。型半导体中空穴是多子，电子是少子。 1、杂质半导体中两种载流子浓度不同，分为多、杂质半导体中两种载流子浓度不同，分为多 数载流子和少数载流子（简称多子、少子）。数载流子和少数载流子（简称多子、少子）。 2、杂质半导体中多数载流子的数量取决于掺杂、杂质半导体中多数载流子的数量取决于掺杂 浓

12、度，少数载流子的数量取决于温度。浓度，少数载流子的数量取决于温度。 5 5、杂质半导体对外并不显示电性。、杂质半导体对外并不显示电性。 14青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 杂质半导体的示意表示法杂质半导体的示意表示法 P型半导体型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + N型半导体型半导体 15青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 5.1.2 PN 结的形成结的形成 在同一片半导体基片上，分别制造在同一片半导体基片上，分别制

13、造P型半导体和型半导体和 N型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面 处就形成了处就形成了PN结。结。 因浓度差因浓度差 多子的扩散运动多子的扩散运动由由杂质离子形成空间电荷区杂质离子形成空间电荷区 空间电荷区形成内电场空间电荷区形成内电场 内电场促使少子漂移内电场促使少子漂移 内电场阻止多子扩散内电场阻止多子扩散 16青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III P型半导体型半导体 N型半导体型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 扩散运动

14、 内电场E 漂移运动 空间电荷区空间电荷区 PN结处载流子的运动结处载流子的运动 17青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 扩散的结果是使空间电扩散的结果是使空间电 荷区逐渐加宽。荷区逐渐加宽。 漂移运动漂移运动 P型半导体型半导体 N型半导型半导 体体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 扩散运动扩散运动 内电场内电场E PN结处载流子的运动结处载流子的运动 内电场越强，就使漂内电场越强，就使漂 移运动越强，而漂移移运动越强，而漂移 使空间电荷区变薄。使空间电荷区变薄。 18青岛大

15、学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 漂移运动漂移运动 P型半导体型半导体 N型半导体型半导体 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 扩散运动扩散运动 内电场内电场E PN结处载流子的运动结处载流子的运动 所以扩散和漂所以扩散和漂 移这一对相反移这一对相反 的运动最终达的运动最终达 到平衡，相当到平衡，相当 于两个区之间于两个区之间 没有电荷运动没有电荷运动 ，空间电荷区，空间电荷区 的厚度固定不的厚度固定不 变。变。 19青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技

16、术电工电子技术III + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 空间空间 电荷电荷 区区 N型区型区 P型区型区 20青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 1） PN结加正向电压时的导电情况结加正向电压时的导电情况 外加的正向电压有外加的正向电压有 一部分降落在一部分降落在PN结结 区，方向与区，方向与PN结内结内 电场方向相反，削弱电场方向相反，削弱 了内电场。于是了内电场。于是,内内 电场对多子扩散运动电场对多子扩散运动 的阻碍减弱，扩散电的阻碍减弱，扩散电 流加大。扩散电流远流加大。

17、扩散电流远 大于漂移电流，可忽大于漂移电流，可忽 略漂移电流的影响，略漂移电流的影响， PN结呈现低阻性。结呈现低阻性。 21青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 2. PN结加反向电压时的导电情况结加反向电压时的导电情况 外加的反向电压有一部分外加的反向电压有一部分 降落在降落在PN结区，方向与结区，方向与 PN结内电场方向相同，加结内电场方向相同，加 强了内电场。内电场对多强了内电场。内电场对多 子扩散运动的阻碍增强，子扩散运动的阻碍增强， 扩散电流大大减小。此时扩散电流大大减小。此时 PN结区的少子在内电场的结区的少子在内电场的 作用下

18、形成的漂移电流大作用下形成的漂移电流大 于扩散电流，可忽略扩散于扩散电流，可忽略扩散 电流，电流，PN结呈现高阻性。结呈现高阻性。 在一定的温度条件下在一定的温度条件下 ，由本征激发决定的少子，由本征激发决定的少子 浓度是一定的，故少子形浓度是一定的，故少子形 成的漂移电流是恒定的，成的漂移电流是恒定的， 基本上与所加反向电压的基本上与所加反向电压的 大小无关大小无关，这个电流也称这个电流也称 为为反向饱和电流反向饱和电流。 22青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 空间电荷区中没有载流子。空间电荷区中没有载流子。 空间电荷区中内电场阻碍空间

19、电荷区中内电场阻碍多子多子（ P中的中的 空穴、空穴、N中的电子）中的电子） 的的扩散运动。扩散运动。 P中的电子和中的电子和N中的空穴（中的空穴（都是少子都是少子），）， 数量有限，因此由它们形成的漂移电数量有限，因此由它们形成的漂移电 流很小。流很小。 空间电荷区中内电场推动空间电荷区中内电场推动少子少子（ P中的中的 电子、电子、N中的空穴）中的空穴） 的的漂移运动。漂移运动。 23青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 5.1.3 PN结的单向导电性结的单向导电性 PN结结加正向电压加正向电压（正向偏置）正向偏置）： P区区 接电源的正

20、极、接电源的正极、N区接电源的负极。区接电源的负极。 PN结结加反向电压加反向电压（反向偏置反向偏置）：）： P区区 接电源的负极、接电源的负极、N区接电源的正极。区接电源的正极。 24青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III PN结正向偏置结正向偏置 + + + + 内电场内电场 外电场外电场 变薄变薄 PN + _ 内电场被削弱，内电场被削弱， 多子的扩散加强多子的扩散加强 能够形成较大的能够形成较大的 扩散电流。扩散电流。 I正 正 25青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III PN结反向偏置

21、结反向偏置 + + + + 内电场内电场 外电场外电场 变厚变厚 NP + _ 内电场被被加强内电场被被加强 ，多子的扩散受，多子的扩散受 抑制。少子漂移抑制。少子漂移 加强，但少子数加强，但少子数 量有限，只能形量有限，只能形 成较小的反向电成较小的反向电 流。流。 I反 反 26青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III PN结的单向导电性结的单向导电性 正向特性正向特性 反向特性反向特性 归纳归纳 P（+），），N（-），外电场削弱内电场，结导通，），外电场削弱内电场，结导通，I大；大； I的大小与外加电压有关；的大小与外加电压有关； P（-

22、），），N（+），外电场增强内电场，结不通，），外电场增强内电场，结不通，I反 反很小 很小 ； I反 反的大小与少子的数量有关，与 的大小与少子的数量有关，与 温度有关；温度有关； 27青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 5.2 半导体二极管半导体二极管 5.2.1 基本结构基本结构 PN结结 + 管壳和引线管壳和引线 P N 阳极阳极 阴极阴极 符号：符号： VD 28青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 半导体二极管半导体二极管 29青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教

23、学中心 电工电子技术电工电子技术III 半导体二极管半导体二极管 30青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 半导体二极管半导体二极管 31青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 5.2.2 伏安特性伏安特性 U I 死区电压死区电压 硅管硅管 0.6V,锗管锗管0.2V 导通压降导通压降: 硅硅 管管0.60.7V,锗锗 管管0.20.3V。 反向击穿电反向击穿电 压压U(BR) 正向特性：正向特性： E VD I 反向特性：反向特性： E VD I反 反 U死区死区 电压，导电压，导 通；通

24、； UI I反 反很小，与温度 很小，与温度 有关；有关；U 击穿电击穿电 压，击穿导通；压，击穿导通； I 32青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 5.2.3 主要参数主要参数 1.最大整流电流最大整流电流 IOM 2.最大反向工作电压最大反向工作电压URM 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。 二极管正常工作时允许承受的最大反向工作电压二极管正常工作时允许承受的最大反向工作电压。手册上给。手册上给 出的最高反向工作电压出的最高反向工作电压URM一般是一般是UBR的一半。

25、的一半。 3. 最大反向电流最大反向电流 IRM 指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流。反向电。反向电 流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好 。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管。反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管 的反向电流较小，锗管的反向电流要大几十到几百倍。的反向电流较小，锗管的反向电流要大几十到几百倍。 33青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 1. 理想二极管理想二极管 U 0，VD导通；导通；UD=0

26、，I 取决于外电路；相当于一取决于外电路；相当于一 个闭合的开关个闭合的开关 E VD I UD E I U U 0，VD截止；截止；I=0， UD （负值）取决于外电路；（负值）取决于外电路； 相当于一个断开的开关相当于一个断开的开关 E VD I反 反 UD E I反 反 U 5.2.4 应用举例应用举例 34青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 2.二极管的应用二极管的应用 电路如图示：已知电路如图示：已知E=5V， ui=10sin t V R VD E ui uO 解：解： 此类电路的分析方法：此类电路的分析方法： 当当D的阳极电位

27、高于阴极电位时，的阳极电位高于阴极电位时， D导通，将导通，将D作为一短路线；作为一短路线； 当当D的阳极电位低于阴极电位时，的阳极电位低于阴极电位时， D截止，将截止，将D作为一断开的开关；作为一断开的开关； 将二极管看成理想二极管将二极管看成理想二极管 ui t uO t 10V 5V 5V 削波削波 例例1 求：求： uO的波形的波形 35青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III RRL uiuR uo t t t ui uR uo 设设 =RC tp， ，求 求uo的波形的波形 tp 例例2 2 36青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电

28、工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 电路如图示：已知电路如图示：已知 VA=3V VB=0V 求求：VF=？ 解：解： 此类电路的分析方法：此类电路的分析方法： 将二极管看成理想二极管。将二极管看成理想二极管。 当几个二极管共阳极或共阴极连接时，承受当几个二极管共阳极或共阴极连接时，承受 正向电压高的二极管先导通。正向电压高的二极管先导通。 VDB通通， VF=0V R VDA A VDB B +12V F 箝位箝位 隔离隔离 例例3 3 37青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 5.3 稳压二极管稳压二极管 U I UZ I

29、Z IZmax UZ IZ 曲线越曲线越 陡，电陡，电 压越稳压越稳 定。定。 1.结构和符号：结构和符号：结构同二极管结构同二极管 2.伏安特性：伏安特性： 稳压值稳压值 同二极管同二极管 VDZ 稳压稳压 误差误差 + - + - 38青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 3.主要参数主要参数 1）稳定电压）稳定电压 UZ 2）动态电阻）动态电阻 Z Z I U Z r d d = 3）稳定电流）稳定电流IZ、 、最大、最小稳定电流 最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。 4）最大允许功耗）最大允许功耗 maxZZZM IUP U I

30、 UZ IZmin IZmax 39青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 4.稳压管与二极管的主要区别稳压管与二极管的主要区别 稳压管运用在反向击穿区稳压管运用在反向击穿区 二极管运用在正向区；二极管运用在正向区； 稳压管比二极管的反向特性更陡。稳压管比二极管的反向特性更陡。 40青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 稳压二极管在工稳压二极管在工 作时应反接，并作时应反接，并 串入一只电阻。串入一只电阻。 电阻的作用一是起电阻的作用一是起限流限流作用，以保护稳压管；作用，以保护稳压管； 其次

31、是当输入电压或负载电流变化时，通过该其次是当输入电压或负载电流变化时，通过该 电阻上电压降的变化，取出误差信号以电阻上电压降的变化，取出误差信号以调节稳调节稳 压管的工作电流压管的工作电流，从而起到稳压作用。，从而起到稳压作用。 UO VDZ R RL + 41青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 已知图示电路中，已知图示电路中，UZ=6V，最，最 小稳定电流小稳定电流IZmin=5mA，最大，最大 稳定电流稳定电流IZmax=25mA，负载电负载电 阻阻RL=600 ，求限流电阻，求限流电阻R的的 取值范围。取值范围。 R IR UO VD

32、Z RL IL IDZ + UI=10V 解解：10 4 6 . 0 64 RRR U R UU III L ZZI LRDZ 由由： maxmin 10 4 ZZ I R I 得得： 227R114R u i O u i IZ UZ IZM 例例4 4 42青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 5. 4 半导体三极管半导体三极管 5.4.1 三极管的基本结构三极管的基本结构 NPN型型 PNP型型 B E C 基极基极 发射极发射极 集电极集电极 N N P P P N B E C 发射极发射极 集电极集电极 基极基极 43青岛大学电工电子

33、实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 基区：较薄，基区：较薄， 掺杂浓度低掺杂浓度低 集电区：集电区： 面积较大面积较大 发射区：掺发射区：掺 杂浓度较高杂浓度较高 B E C 基极基极 发射极发射极 集电极集电极 N N P 44青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III B E C 基极基极 发射极发射极 集电极集电极 N N P 发射结发射结 集电结集电结 45青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 1. 放大状态放大状态 B E C N N P EB RB

34、 Ec RC 5.4.2 三极管的工作原理三极管的工作原理 放大的条件：放大的条件：发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏 EB保证发射结正偏，保证发射结正偏，ECEB保证集电结反偏。保证集电结反偏。 46青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 进入进入P区的电子区的电子 少部分与基区的少部分与基区的 空穴复合，形成空穴复合，形成 电流电流IB ，多数扩，多数扩 散到集电结。散到集电结。 B E C N N P EB RB Ec 发射结正发射结正 偏，发射偏，发射 区电子不区电子不 断向基区断向基区 扩散，形扩散，形 成发射极成发射极 电

35、流电流IE。 IE IB RC IB 47青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 从基区扩从基区扩 散来的电散来的电 子作为集子作为集 电结的少电结的少 子，漂移子，漂移 进入集电进入集电 结而被收结而被收 集，形成集，形成IC 。 B E C N N P EB RB Ec IE IC IB IC RC IB BC II EBC III 48青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III IC与与IB之比称为之比称为电流放大倍数电流放大倍数 B C I I 静态电流放大系数：静态电流放大系数： 动态电流

36、放大系数：动态电流放大系数： B C I I 通常：通常： 49青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III B E C IB IE IC NPN型三极管型三极管 B E C IB IE IC PNP型三极管型三极管 注注 意意！ 只有：只有：发射结正偏，集电结反偏，发射结正偏，集电结反偏，晶体管晶体管 才能工作在放大状态。内部条件是才能工作在放大状态。内部条件是制造时制造时 使基区薄且掺杂浓度低，发射区掺杂浓度使基区薄且掺杂浓度低，发射区掺杂浓度 远高于集电区。远高于集电区。 CBE VVV CBE VVV 50青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学

37、电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 2. 饱和状态饱和状态 当三极管的当三极管的UCEUBE时，时， BC结处于正向偏置，此时结处于正向偏置，此时 ，即使再增加，即使再增加IB，IC也不也不 会增加了。会增加了。饱和状态饱和状态 饱和的三极饱和的三极 管相当于一管相当于一 个闭合的开个闭合的开 关关 V.UU R E I ,II CESCE C C CBC 3010 3. 截止状态截止状态 当三极管的当三极管的UBEIC， ， UCE 0.3V称为称为 饱和区。饱和区。 55青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III IC(mA

38、) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 此区域中此区域中 : IB=0,IC=ICEO,U BE0， UCE UBE 发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏 IC = IB 电流放大作用电流放大作用 UBE0， UCE 0时时 UGS足够大时足够大时 （UGSUTH） 感应出足够多感应出足够多 电子，这里以电子，这里以 电子导电为主电子导电为主 出现出现N型的导型的导 电沟道。电沟道。 感应出电子感应出电子 UTH称为开启电压称为开启电压 71青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子

39、技术III P NN GSD UDSUGS UGS较小时，较小时， 导电沟道相当导电沟道相当 于电阻将于电阻将D-S 连接起来，连接起来， UGS越大此电越大此电 阻越小。阻越小。 72青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 5.5.2 增强型增强型N沟道沟道MOS管的特性曲线管的特性曲线 0 ID UGS VT | DS D mU GS I g U 跨导：跨导： UGS对对ID的的 控制能力控制能力 当漏源间电压当漏源间电压U DS 保持一定值时，漏极电流保持一定值时，漏极电流ID与栅源极电与栅源极电 压压UGS的关系曲线。的关系曲线。 1.

40、 转移特性转移特性 73青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 当栅源间电压当栅源间电压UGS UTH 并保持一定值时，漏极电流并保持一定值时，漏极电流ID与与 漏源极电压漏源极电压U DS的关系曲线的关系曲线 ID U DS 0 UGS=3V UGS=4V UGS=5V 区：区：UDS较小时较小时 ID随随UDS的增加而增加，的增加而增加， 相当于一个相当于一个可变电阻可变电阻 可变电阻区可变电阻区 区：区：UDS较大时较大时 ID只随只随UGS的变化而变的变化而变 化，化， UGS一定时，一定时， 相相 当于一个当于一个压控恒流源压控恒流源

41、 恒流区恒流区 2. 输出特性曲线输出特性曲线 74青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 耗尽型耗尽型N沟道沟道MOS管的特性曲线管的特性曲线 耗尽型的耗尽型的MOS管管UGS=0时就有导电沟道时就有导电沟道，加，加 反向电压才能夹断。反向电压才能夹断。 转移特性曲线转移特性曲线 0 ID UGS Uoff 夹断电压夹断电压 75青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III 输出特性曲线输出特性曲线ID U DS0 UGS=0 UGS0 不论栅不论栅源电压正、负或源电压正、负或0都能控制漏极都能控制漏极 电流，但一般工作在负栅电流，但一般工作在负栅源电压状态源电压状态 76青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技术电工电子技术III P沟道绝缘栅场效应管的工作原理和特性沟道绝缘栅场效应管的工作原理和特性 与与N沟道场效应管完全相同，两者只是在工沟道场效应管完全相同，两者只是在工 作时所加电压的极性不同，当然，产生电流作时所加电压的极性不同，当然，产生电流 的方向也不同。的方向也不同。 即：即：P沟道增强型场效应管在沟道增强型场效应管在 UGS 0时时 导通导通 77青岛大学电工电子实验教学中心青岛大学电工电子实验教学中心 电工电子技