ch半导体二极管三极管和场效应管实用教案

1、1、什么(shn me)是半导体 PN结绝缘体导电能力(nngl)0 uUT时1eTUu当 u|U T |时1eTUu4. PN结的电流方程 PN结下一页前一页第 1-20 页退出本章第20页/共120页第二十页，共121页。5. PN结的伏安特性(txng)曲线正偏IF（多子(du z)扩散）IR（少子(sho z)漂移）反偏反向饱和电流反向击穿电压反向击穿 PN结下一页前一页第 1-21 页退出本章第21页/共120页第二十一页，共121页。6. PN结的电容(dinrng)效应 当外加电压发生变化时，耗尽层的宽度要相应地随之改变(gibin)，即PN结中存储的电荷量要随之变化，就像电容充

2、放电一样。 (1) 势垒电容(dinrng)CB PN结下一页前一页第 1-22 页退出本章第22页/共120页第二十二页，共121页。(2) 扩散电容CD当外加正向(zhn xin)电压不同时，PN结两侧堆积的非平衡少子的数量及浓度梯度也不同，这就相当电容的充放电过程。平衡少子(sho z)：PN结处于平衡时的少子(sho z)。非平衡少子：外加正向电压时，从P区扩散(kusn)到N区的空穴和从N区扩散(kusn)到P区的自由电子。 PN结下一页前一页第 1-23 页退出本章第23页/共120页第二十三页，共121页。 PN结结电容（极间电容）结结电容（极间电容）CJCJ = CB + CD

3、由于一般很小，对于低频信号呈现较大的容抗，其作用可忽略不计，所以，只有(zhyu)在信号频率较高时，才考虑电容的作用。 PN结下一页前一页第 1-24 页退出(tuch)本章第24页/共120页第二十四页，共121页。半导体本征半导体:本征激发(jf)杂质半导体N型半导体P型半导体PN结形成(xngchng)过程单向(dn xin)导电性小结： PN结第25页/共120页第二十五页，共121页。 二极管 = PN结 + 管壳 + 引线(ynxin)NP1、结构(jigu)2、符号(fho)正极+负极- 半导体二极管下一页前一页第 1-26 页退出本章第26页/共120页第二十六页，共121页。

4、 3、二极管的分类(fn li)：1）、 点接触型二极管 PN结面积小，结电容小，用于检波和变频(bin pn)等高频电路。N型 锗正 极 引 线负 极 引 线外 壳金 属 触 丝 半导体二极管第27页/共120页第二十七页，共121页。3）、 平面(pngmin)型二极管 用于集成电路制造工艺中。PN 结面积可大可小，用于高频(o pn)整流和开关电路中。2）、 面接触(jich)型二极管 PN结面积大，用于工频大电流整流电路。负 极 引 线正 极 引 线N型 硅P型 硅铝 合 金 小 球底 座 半导体二极管下一页前一页第 1-28 页退出本章第28页/共120页第二十八页，共121页。 硅

5、：0.5 V 锗： 0.1 V(1) 正向(zhn xin)特性导通压降反向饱和电流(2) 反向(fn xin)特性死区电压(diny)iu0击穿电压UBR实验曲线uEiVmAuEiVuA锗 硅：0.7 V 锗： 半导体二极管下一页前一页第 1-29 页退出本章第29页/共120页第二十九页，共121页。 (1) 最大整流(zhngli)电流IF二极管长期(chngq)连续工作时，允许通过二极管的最大整流电流的平均值。(2) 反向击穿(j chun)电压UBR 二极管反向电流急剧增加时对应的反向电压值称为反向击穿电压UBR。 (3) 反向电流IR 在室温下，在规定的反向电压下的反向电流值。硅二

6、极管的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极管在微安(A)级。 (4) 最高工作频率fM 二极管工作的上限频率 半导体二极管下一页前一页第 1-30 页退出本章第30页/共120页第三十页，共121页。1、理想(lxing)等效电路模型正偏反偏2、恒压源等效电路U ON :二极管的导通压降。硅管 ，锗管 。导通压降二极管的伏安特性-+iuiu0 半导体二极管下一页前一页第 1-31 页退出(tuch)本章第31页/共120页第三十一页，共121页。1、理想(lxing)二极管模型相对误差(xin du w ch)：硅二极管电路如图所示，若已知回路电流I测量值 为 ，试分别(fnbi)用理想模型和

7、恒压降模型计算回路电流I，并比较误差。2、恒压降模型解：相对误差：0.7V例1： 半导体二极管下一页前一页第 1-32 页退出本章第32页/共120页第三十二页，共121页。例：电路(dinl)如图所示，R1k，UREF=2V，输入信号为ui。 (1)若 ui为4V的直流信号，分别采用理想二极管模型、恒压降模型计算电流I和输出电压uo解：（1）采用理想模型(mxng)分析。 采用理想二极管串联电压源模型(mxng)分析。 半导体二极管下一页前一页第 1-33 页退出本章第33页/共120页第三十三页，共121页。（2）如果ui为幅度4V的交流(jioli)三角波，波形如图（b）所示，UREF=

8、2V,分别采用理想二极管模型和理想二极管串联电压源模型分析电路并画出相应的输出电压波形。解：采用理想二极管模型(mxng)分析。波形如图所示。0-4V4Vuit2V2Vuot 半导体二极管下一页前一页第 1-34 页退出(tuch)本章第34页/共120页第三十四页，共121页。02.7Vuot0-4V4Vuit2.7V 采用恒压降模型分析(fnx)，波形如图所示。 半导体二极管下一页前一页第 1-35 页退出(tuch)本章第35页/共120页第三十五页，共121页。已知ui10sint (V)，二极管正向导(xingdo)通电压可忽略不计。试画出ui与uO的波形。 半导体二极管uiuoDR

9、下一页前一页第 1-36 页退出本章第36页/共120页第三十六页，共121页。已知硅二极管组成电路，试画出在输入信号ui作用下输出电压(diny)uo波形。 半导体二极管uiuoD2D1RuOuitt下一页前一页第 1-37 页退出(tuch)本章第37页/共120页第三十七页，共121页。0V010100110001BLA输 入输出3、用于数字电路B+VALDD3kR（+5V）CC12例：分析如图所示电路的功能。解：输输 入入输出输出D1（V）D2（V）VL（V）0V0V5V5V0V5V0V5V0V0V0V0V0V0V0V0V5V 半导体二极管下一页前一页第 1-38 页退出(tuch)本

10、章第38页/共120页第三十八页，共121页。 正向(zhn xin)同二极管1、符号(fho)：稳压(wn y)二极管工作在反向击穿区 半导体二极管下一页前一页第 1-39 页退出本章稳定电压2、伏安特性：第39页/共120页第三十九页，共121页。 3、稳压二极管的主要(zhyo) 参数 (1) 稳定(wndng)电压UZ(2) 动态(dngti)电阻rZ 在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。 rZ =U /I rZ愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡。 (3) 最小稳定工作 电流IZmin 保证稳压管击穿所对应的电流，若IZIZmin则不能稳压。 (4) 最大稳定工作电流I

11、Zmax 超过Izmax稳压管会因功耗过大而烧坏。 半导体二极管下一页前一页第 1-40 页退出本章第40页/共120页第四十页，共121页。RLUOIDZIRUOUR如图所示电路，若负载(fzi)发生变化引起输出减小，可利用该电路实现稳压作用。 半导体二极管下一页前一页第 1-41 页退出本章第41页/共120页第四十一页，共121页。4.3 双极型晶体管第42页/共120页第四十二页，共121页。1 晶体管的结构(jigu)BECNNP基极(j j)发射极集电极NPN型PNPBCEPNP型4.3 双极型晶体管两PN结、三区、三极集电区基区发射区集电结发射结下一页前一页第 1-43 页退出本

12、章第43页/共120页第四十三页，共121页。BECIBIEICNPN型三极管BECIBIEICPNP型三极管4.3 双极型晶体管2 符号(fho)下一页前一页第 1-44 页退出(tuch)本章第44页/共120页第四十四页，共121页。BECNNP基极发射极集电极基区：较薄，掺杂(chn z)浓度低集电区：面积(min j)较大发射区：掺杂浓度(nngd)较高4.3 双极型晶体管3 晶体管结构的特点下一页前一页第 1-45 页退出本章第45页/共120页第四十五页，共121页。becRcRb 1、晶体管内部(nib)载流子的运动I EIB发射结加正向电压，扩散运动形成发射极电流发射区的电子

13、越过发射结扩散到基区，基区的空穴扩散到发射区形成发射极电流 IE (基区多子(du z)数目较少，空穴电流可忽略)。2. 扩散(kusn)到基区的自由电子与空穴的复合运动形成基极电流电子到达基区，少数与空穴复合形成基极电流 Ibn，复合掉的空穴由 VBB 补充。多数电子在基区继续扩散，到达集电结的一侧。4.3 双极型晶体管下一页前一页第 1-46 页退出本章第46页/共120页第四十六页，共121页。becI EI BRcRb3.集电结加反向电压，漂移运动形成集电极电流Ic 集电结反偏，有利于收集基区扩散过来(gu li)的电子而形成集电极电流 Icn。其能量来自外接电源 VCC 。I C另外

14、，集电区和基区的少子在外电场的作用下将进行漂移运动而形成反向(fn xin)饱和电流，用ICBO表示。ICBO4.3 双极型晶体管下一页前一页第 1-47 页退出本章第47页/共120页第四十七页，共121页。beceRcRb2、晶体管的电流(dinli)分配关系IEpICBOIEICIBIEnIBnICnIC = ICn + ICBO IE= ICn + IBn + IEp = IEn+ IEpIB=IEp+ IBnICBOIE =IC+IB4.3 双极型晶体管下一页前一页第 1-48 页退出(tuch)本章第48页/共120页第四十八页，共121页。3、晶体管的共射电流(dinli)放大系

15、数整理(zhngl)可得：ICBO 称反向(fn xin)饱和电流ICEO 称穿透电流1) 共射直流电流放大系数2) 共射交流电流放大系数VCCRb+VBBC1TICIBC2Rc+共发射极接法4.3 双极型晶体管下一页前一页第 1-49 页退出本章第49页/共120页第四十九页，共121页。3) 共基直流电流放大系数 11或4) 共基交流(jioli)电流放大系数直流参数 与交流参数 、 的含义是不同的，但是，对于大多数三极管来说， 与 ， 与 的数值却差别不大，计算中，可不将它们严格(yng)区分。5) 与的关系(gun x)ICIE+C2+C1VEEReVCCRc共基极接法4.3 双极型晶

16、体管第50页/共120页第五十页，共121页。4、三极管的电流(dinli)方向发射极的电流方向与发射极的箭头(jintu)方向一致4.3 双极型晶体管下一页前一页第 1-51 页退出本章第51页/共120页第五十一页，共121页。1、输入(shr)特性UCE 1VIB(A)UBE(V)204060800.40.8工作(gngzu)压降： 硅管UBE0.60.7V,锗管UBE。UCE=0VUCE =0.5V 死区电压(diny)，硅管，锗管。4.3 双极型晶体管 iB=f(uBE) UCE=const下一页前一页第 1-52 页退出本章第52页/共120页第五十二页，共121页。2、输出特性1

17、234IC(mA )UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区域满足(mnz)IC=IB称为线性区（放大区）。当UCE大于一定(ydng)的数值时，IC只与IB有关，4.3 双极型晶体管iC=f(uCE) IB=const下一页前一页第 1-53 页退出本章第53页/共120页第五十三页，共121页。IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区域中UCEUBE,集电结正偏，IBIC，UCE称为(chn wi)饱和区。4.3 双极型晶体管下一页前一页第 1-54 页退出(tuch)本章第54页/共120页第五十四页，共121页。

18、IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此区域中 : IB=0,IC=ICEO,UBEIC，UCE (3) 截止区： UBE 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0 4.3 双极型晶体管下一页前一页第 1-56 页退出本章第56页/共120页第五十六页，共121页。判断三极管工作(gngzu)状态的方法三极管工作状态电位法电流法截止发射结反偏IB= 0饱和两结均正偏IC 0，即。第60页/共120页第六十页，共121页。4.3 双极型晶体管下一页前一页第 1-61 页退出(tuch)本章第61页/共120页第六十一页，共121页。例： =50，

19、 USC =12V， RB =70k， RC =6k 当USB = -2V，2V，5V时，晶体管的静态工作(gngzu)点Q位于哪个区？1） USB = - 2V时：IB=0 ， IC=0Q位于(wiy)截止区 4.3 双极型晶体管解：RCICUCEIBUSCRBUSBCBE下一页前一页第 1-62 页退出本章第62页/共120页第六十二页，共121页。2）USB =5V时:IB IBmax， Q位于饱和区。(实际上，此时(c sh)IC和IB 已不是的关系，晶体管饱和失真）4.3 双极型晶体管RCICUCEIBUSCRBUSBCBE例： =50， USC =12V， RB =70k， RC

20、=6k 当USB = -2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点Q位于(wiy)哪个区？ICMAX (USCUCES)/RC (120.3)/6 1.95(mA)下一页前一页第 1-63 页退出本章IBMAX ICMAX/ mA第63页/共120页第六十三页，共121页。IB IBmax (=1.95mA) ， Q位于(wiy)放大区。3）USB =2V时：4.3 双极型晶体管RCICUCEIBUSCRBUSBCBE例： =50， USC =12V， RB =70k， RC =6k 当USB = -2V，2V，5V时，晶体管的静态工作(gngzu)点Q位于哪个区？下一页前一页第 1-64 页退出

21、本章IBMAX ICMAX/ mA第64页/共120页第六十四页，共121页。6V20K200K1.5KS1VABC例： 电路(dinl)如图所示， =50，当开关S分别接到ABC三个触点时，判断三极管的工作状态。4.3 双极型晶体管第65页/共120页第六十五页，共121页。4.3 双极型晶体管三极管的参数分为三大类: 直流参数、交流(jioli)参数、极限参数1、直流参数(cnsh)1）共发射极直流电流放大系数=（ICICEO）/IBIC / IB vCE=const2）共基直流电流放大系数3）集电极基极(j j)间反向饱和电流ICBO集电极发射极间的穿透电流ICEOICEO=（1+ ）I

22、CBO第66页/共120页第六十六页，共121页。2、交流(jioli)参数1）共发射极交流(jioli)电流放大系数 =iC/iBUCE=const2） 共基极交流(jioli)电流放大系数 =iC/iE UCB=const3）特征频率 fT值下降到1的信号频率4.3 双极型晶体管第67页/共120页第六十七页，共121页。1 1）最大集电极耗散）最大集电极耗散(ho sn)(ho sn)功率功率PCMPCM P PC C= i iC Cu uCECE 3 3、 极限极限(jxin)(jxin)参数参数2 2）最大集电极电流）最大集电极电流(dinli)ICM(dinli)ICM3 3）反向

23、击穿电压反向击穿电压 U UCBOCBO发射极开路时的集电结反发射极开路时的集电结反 向击穿电压。向击穿电压。 U EBO集电极开路时发射结的反 向击穿电压。 UCEO基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。几个击穿电压有如下关系 UCBOUCEOUEBO4.3 双极型晶体管第68页/共120页第六十八页，共121页。 由由P PCMCM、 I ICMCM和和U UCEOCEO在输出特性曲线上可以确在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。定过损耗区、过电流区和击穿区。 输出特性曲线上的过损耗区和击穿区输出特性曲线上的过损耗区和击穿区 PC= iCuCE U (BR) CEOUCE/

24、V第69页/共120页第六十九页，共121页。4、温度(wnd)对晶体管特性及参数的影响1）温度(wnd)对ICBO的影响温度每升高100C ， ICBO增加约一倍。反之(fnzh)，当温度降低时ICBO减少。硅管的ICBO比锗管的小得多。2）温度对输入特性的影响温度升高时正向特性左移，反之右移60402000.4 0.8I / mAU / V温度对输入特性的影响2006003）温度对输出特性的影响温度升高将导致 IC 增大iCuCEOiB200600温度对输出特性的影响第70页/共120页第七十页，共121页。场效应管：一种载流子参与导电，利用输入回路(hul)的电场效应来控制输出回路(hu

25、l)电流的三极管，又称单极型三极管。场效应管分类(fn li)结型场效应管绝缘(juyun)栅场效应管特点单极型器件(一种载流子导电)； 输入电阻高；工艺简单、易集成、功耗小、体积小、成本低。 4.4 场效应管第71页/共120页第七十一页，共121页。N沟道(u do)P沟道(u do)增强型耗尽(ho jn)型N沟道P沟道N沟道P沟道（耗尽型）FET场效应管JFET结型MOSFET绝缘栅型(IGFET)场效应管分类：第72页/共120页第七十二页，共121页。 由金属、氧化物和半导体制成。称为(chn wi)金属-氧化物-半导体场效应管，或简称 MOS 场效应管。特点(tdin)：输入电阻

26、可达 1010 以上。类型(lixng)N 沟道P 沟道增强型耗尽型增强型耗尽型UGS = 0 时漏源间存在导电沟道称耗尽型场效应管；UGS = 0 时漏源间不存在导电沟道称增强型场效应管。第73页/共120页第七十三页，共121页。1、N 沟道(u do)增强型 MOS 场效应管 结构(jigu)P 型衬底N+N+BGSDSiO2源极 S漏极 D衬底引线(ynxin) B栅极 GSGDB第74页/共120页第七十四页，共121页。1. 工作(gngzu)原理 绝缘栅场效应管利用 UGS 来控制“感应电荷(dinh)”的多少，改变由这些“感应电荷(dinh)”形成的导电沟道的状况，以控制漏极电

27、流 ID。2.工作原理(yunl)分析(1)UGS = 0 漏源之间相当于两个背靠背的 PN 结，无论漏源之间加何种极性电压，总是不导电。SBD第75页/共120页第七十五页，共121页。(2) UDS = 0，0 UGS UT)导电沟道呈现一个(y )楔形。漏极形成电流 ID 。b. UDS= UGS UT， UGD = UT靠近漏极沟道(u do)达到临界开启程度，出现预夹断。c. UDS UGS UT， UGD UT由于夹断区的沟道电阻很大，UDS 逐渐增大时，导电沟道两端电压基本不变， iD因而基本不变。a. UDS UTP 型衬底N+N+BGSDVGGVDDP 型衬底N+N+BGSD

28、VGGVDDP 型衬底N+N+BGSDVGGVDD夹断区第77页/共120页第七十七页，共121页。DP型衬底N+N+BGSVGGVDDP型衬底N+N+BGSDVGGVDDP型衬底N+N+BGSDVGGVDD夹断区(a) UGD UT(b) UGD = UT(c) UGD UGS UT时，对应于不同(b tn)的uGS就有一个确定的iD 。此时， 可以把iD近似看成是uGS控制的电流源。第78页/共120页第七十八页，共121页。3. 特性(txng)曲线与电流方程(a)转移(zhuny)特性(b)输出特性UGS UT 时)三个区：可变电阻区、恒流区(或饱和区)、夹断区。UT 2UTIDOuG

29、S /ViD /mAOiD/mAuDS /VOTGSUU 预夹断轨迹恒流区 可变电阻区夹断区。UGS增加第79页/共120页第七十九页，共121页。二、N 沟道(u do)耗尽型 MOS 场效应管P型衬底N+N+BGSD+制造过程中预先在二氧化硅(r yng hu gu)的绝缘层中掺入正离子，这些正离子电场在 P 型衬底中“感应”负电荷，形成“反型层”。即使 UGS = 0 也会形成 N 型导电沟道。+UGS = 0，UDS 0，产生较大(jio d)的漏极电流；UGS 0；UGS 正、负、零均可。iD/mAuGS /VOUP(a)转移特性IDSS耗尽(ho jn)型 MOS 管的符号SGDB

30、(b)输出特性iD/mAuDS /VO+1VUGS=03 V1 V2 V43215101520N 沟道耗尽型MOSFET第81页/共120页第八十一页，共121页。三、P沟道(u do)MOS管1.P沟道增强型MOS管的开启电压UGS(th) 0 当UGS UGS(th) ，漏-源之间应加负电源电压管子才导通,空穴(kn xu)导电。2.P沟道耗尽型MOS管的夹断电压UGS(off)0 UGS 可在正、负值的一定范围内实现对iD的控制(kngzh)，漏-源之间应加负电源电压。SGDBP沟道SGDBP沟道四、VMOS管VMOS管漏区散热面积大，可制成大功率管。第82页/共120页第八十二页，共1

31、21页。DSGN符号( fho)1、结构(jigu)N型沟道(u do)N型硅棒栅极源极漏极P+P+P 型区耗尽层(PN 结)在漏极和源极之间加上一个正向电压，N 型半导体中多数载流子电子可以导电。导电沟道是 N 型的，称 N 沟道结型场效应管。第83页/共120页第八十三页，共121页。P 沟道(u do)场效应管N+N+P型沟道GSD P 沟道(u do)场效应管是在 P 型硅棒的两侧做成高掺杂的 N 型区(N+)，导电沟道(u do)为 P 型，多数载流子为空穴。符号GDS第84页/共120页第八十四页，共121页。2、结型场效应管工作(gngzu)原理 N 沟道结型场效应管用改变 UG

32、S 大小(dxio)来控制漏极电流 ID 的。(VCCS)GDSNN型沟道栅极源极漏极P+P+耗尽层*在栅极和源极之间加反向(fn xin)电压，耗尽层会变宽，导电沟道宽度减小，使沟道本身的电阻值增大，漏极电流 ID 减小，反之，漏极 ID 电流将增加。 *耗尽层的宽度改变主要在沟道区。第85页/共120页第八十五页，共121页。1)当UDS = 0 时， uGS 对导电沟道的控制(kngzh)作用ID = 0GDSN型沟道P+P+ (a) UGS = 0UGS = 0 时，耗尽层比较(bjio)窄，导电沟比较(bjio)宽UGS 由零逐渐(zhjin)减 小 ， 耗 尽 层 逐 渐(zhji

33、n)加宽，导电沟相应变窄。当 UGS = UGS（Off)，耗尽层合拢，导电沟被夹断.ID = 0GDSP+P+N型沟道(b) UGS(off) UGS UGS（Off) ，iD 较大(jio d)。GDSP+NiSiDP+P+VDDVGG uGS UGS（Off) ，iD 变小(bin xio)。GDSNiSiDP+P+VDD注意：当 uDS 0 时，耗尽层呈现楔形。(a)(b)uGD uGS uDS 第87页/共120页第八十七页，共121页。GDSP+NiSiDP+P+VDDVGGuGS 0,uGD = UGS(off), ,沟道(u do)变窄预夹断uGS 0 ,uGD uGS(off

34、),夹断(ji dun)，iD几乎不变GDSiSiDP+VDDVGGP+P+(1) 改变 uGS ，改变了 PN 结中电场，控制了 iD ，故称场效应管； (2)结型场效应管栅源之间加反向偏置电压(diny)，使 PN 反偏，栅极 基本不取电流，因此，场效应管输入电阻很高。(c)(d)第88页/共120页第八十八页，共121页。3.当uGD uGS(off),时， , uGS 对漏极电流iD的控制(kngzh)作用场效应管用低频跨导gm的大小(dxio)描述栅源电压对漏极电流的控制作用。场效应管为电压(diny)控制元件(VCCS)。在uGD uGS uDS uGS(off)情况下, 即当uD

35、S uGS -uGS(off) 对应(duyng)于不同的uGS ，d-s间等效成不同阻值的电阻。(2)当uDS使uGD uGS(off)时，d-s之间预夹断(ji dun)(3)当uDS使uGD U(BR)GS ，PN 将被击穿，这种击穿与电容击穿的情况类似，属于破坏性击穿。1.最大漏极电流IDM第99页/共120页第九十九页，共121页。例电路如图1所示，其中管子(gun zi)T的输出特性曲线如图2所示。试分析ui为0V、8V和10V三种情况下uo分别为多少伏？图1图2分析(fnx)：N沟道增强型MOS管，开启电压UGS(th) 4VGSD第100页/共120页第一百页，共121页。解:

36、(1) ui为0V ，即uGSui0，管子处于(chy)夹断状态所以(suy)u0 VDD 15V(2) uGSui8V时，从输出特性曲线可知(k zh)，管子工作 在恒流区， iD 1mA， u0 uDS VDD - iD RD 10V(3) uGSui10V时，若工作在恒流区， iD 。因而u0 15- 2.2*5 4V但是， uGS 10V时的预夹断电压为uDS= uGS UT=(10-4)V=6V可见，此时管子工作在可变电阻区第101页/共120页第一百零一页，共121页。从输出特性曲线可得uGS 10V时d-s之间的等效电阻(D在可变电阻区，任选(rn xun)一点，如图)所以(su

37、y)输出电压为图2第102页/共120页第一百零二页，共121页。晶体管场效应管结构(jigu)NPN型、PNP型结型耗尽(ho jn)型 N沟道 P沟道绝缘(juyun)栅增强型 N沟道 P沟道绝缘栅耗尽型 N沟道 P沟道C与E一般不可倒置使用D与S有的型号可倒置使用载流子 多子扩散少子漂移 多子运动输入量 电流输入 电压输入控制电流控制电流源CCCS()电压控制电流源VCCS(gm)场效应管与晶体管的比较第103页/共120页第一百零三页，共121页。噪声(zoshng) 较大 较小温度(wnd)特性 受温度(wnd)影响较大 较小，可有零温度系数点输入电阻 几十到几千欧姆 几兆(j zh

38、o)欧姆以上静电影响 不受静电影响 易受静电影响集成工艺 不易大规模集成 适宜大规模和 超大规模集成晶体管场效应管第104页/共120页第一百零四页，共121页。小 结第 4 章第105页/共120页第一百零五页，共121页。一、两种半导体和两种载流子两种载流子的运动(yndng)电子(dinz)空穴(kn xu)两 种半导体N 型 (多电子)P 型 (多空穴)二极管单向正向电阻小(理想为 0)，反向电阻大()。第106页/共120页第一百零六页，共121页。iDO uDU (BR)I FURM正向(zhn xin) 最大平均电流 IF反向(fn xin) 最大反向工作电压 U(BR)(超过(

39、chogu)则击穿)反向饱和电流 IR (IS)(受温度影响)IS第107页/共120页第一百零七页，共121页。3. 二极管的等效(dn xio)模型理想模型 (大信号状态(zhungti)采用)uDiD正偏导通 电压降为零 相当于理想开关(kigun)闭合反偏截止 电流为零 相当于理想开关断开恒压降模型UD(on)正偏电压 UD(on) 时导通 等效为恒压源UD(on)否则截止，相当于二极管支路断开UD(on) = (0.6 0.8) V估算时取 0.7 V硅管：锗管：(0.1 0.3) V0.2 V折线近似模型相当于有内阻的恒压源 UD(on)第108页/共120页第一百零八页，共121

40、页。4. 二极管的分析方法图解法微变等效电路法5. 特殊(tsh)二极管工作(gngzu)条件主要用途稳压(wn y)二极管反 偏稳 压发光二极管正 偏发 光光电二极管反 偏光电转换第109页/共120页第一百零九页，共121页。三、两种半导体放大器件双极型半导体三极管(晶体(jngt)三极管 BJT)单极(dn j)型半导体三极管(场效应管 FET)两种载流子导电(dodin)多数载流子导电晶体三极管1. 形式与结构NPNPNP三区、三极、两结2. 特点基极电流控制集电极电流并实现放大第110页/共120页第一百一十页，共121页。放大条件内因：发射区载流子浓度(nngd)高、 基区薄、集电区面积大外因(wiyn)：发射结正偏、集电结反偏3. 电流(dinli)关系IE = IC + IBIC = IB + ICEO IE = (1 + ) IB + ICEOIE = IC + IBIC = IB IE = (1 + ) IB 第111页/共120页第一百一十一页，共121页。4. 特性(txng)iC / mAuCE /V100 A80 A60 A40 A20 AIB = 0O 3 6 9 124321O0.4