lecture场效应晶体管及晶闸管

1、1会计学lecture场效应晶体管及晶闸管场效应晶体管及晶闸管场效应管的分类：场效应管的分类：场效应管场效应管FET结型（结型（JFET) 绝缘栅型（绝缘栅型（IGFET)（MOS)N沟沟道道P沟沟道道耗尽型耗尽型depletion增强型增强型enhancementN沟沟道道N沟沟道道P沟沟道道P沟沟道道均为耗尽型均为耗尽型N沟道P沟道一一 、结构和符号、结构和符号gatedrainsource二、工作原理（以二、工作原理（以N沟道为例）沟道为例）NGSDNNPPIDUDS=0V时时PN结反偏，结反偏，UGS=0导电导电沟道较宽。沟道较宽。NNDIDNGSVGGPPUGS越大耗尽区越宽，越大耗

2、尽区越宽，沟道越窄，电阻越大沟道越窄，电阻越大。但当但当UGS较小时，耗尽较小时，耗尽区宽度有限，存在导区宽度有限，存在导电沟道。电沟道。DS间相当于间相当于线性电阻。线性电阻。DVGGIDSPPNUGS达到一定值时（达到一定值时（夹断电压夹断电压UP）,耗尽耗尽区碰到一起，区碰到一起，DS间间被夹断，这时，即使被夹断，这时，即使UDS 0V，漏极电流，漏极电流ID=0A。改变改变UGS的大小，可以有的大小，可以有效地控制沟道电阻的大效地控制沟道电阻的大小，若加上小，若加上UDS则则ID将会将会受到受到UGS的控制。的控制。N沟道结型沟道结型场效应管场效应管UP为负值。为负值。VDDUGS0、

3、UGDUP时时耗尽区的形状耗尽区的形状PPGNSDVGG越靠近漏端，越靠近漏端，PN结反压越大结反压越大IDUDS较小时，较小时，ID随随UDS的增大几的增大几乎成正比地增大乎成正比地增大。GVGG增大增大VGG,使使 UGD=UGS-UDS=UP时时D漏端的沟道被夹断，漏端的沟道被夹断，称为称为予夹断。予夹断。再增大再增大UDS，夹断长夹断长度会略有增加，但度会略有增加，但夹断处场强很大，夹断处场强很大，仍能将电子拉过夹仍能将电子拉过夹断区，形成漏极电断区，形成漏极电流。在从源极到夹流。在从源极到夹断处的沟道上，沟断处的沟道上，沟道内电场基本上不道内电场基本上不随随UDS改变而变化改变而变化

4、。ID基本不随基本不随UDS增增加而上升，漏极电加而上升，漏极电流趋于饱和流趋于饱和IDSS。VDDIDPPSDVGGIDSPPN继续增大继续增大VGG,则两边则两边耗尽层的接触部分逐耗尽层的接触部分逐渐增大。渐增大。UGSUP时时，耗尽层全部合拢，耗尽层全部合拢，导电沟道完全夹断，导电沟道完全夹断，ID0，称为，称为夹断夹断。结论：结论：JFET栅极、沟道（与源极相连）之间的栅极、沟道（与源极相连）之间的PN结是反结是反偏的，因此，偏的，因此，IG=0，输入电阻很高。，输入电阻很高。JFET是电压控制器件，是电压控制器件，ID受受UGS控制。由于每个控制。由于每个管子的管子的UP为一定值，预

5、夹断点会随为一定值，预夹断点会随UGS改变而改改变而改变。变。预夹断前，预夹断前，ID与与UDS呈近似线性关系；预夹断后呈近似线性关系；预夹断后，ID趋于饱和。趋于饱和。三、三、JFET的特性曲线的特性曲线output characteristicstransfer 四、主要参数Pinch off voltage 五、结型场效应管的缺点：五、结型场效应管的缺点：1. 栅源极间的电阻虽然可达栅源极间的电阻虽然可达107以上，但在以上，但在某些场合仍嫌不够高。某些场合仍嫌不够高。2. 在高温下，在高温下，PN结的反向电流增大，栅源结的反向电流增大，栅源极间的电阻会显著下降。极间的电阻会显著下降。3

6、. 栅源极间的栅源极间的PN结加正向电压时，将出现结加正向电压时，将出现较大的栅极电流。较大的栅极电流。绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。3 绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管IGFET、MOS 增强型N沟道示意图耗尽型N沟道示意图增强型P沟道示意图耗尽型P沟道示意图 4 场效应管的主要参数场效应管的主要参数 (1) 开启电压UGS(th)(UT): 当UDS为常数时，形成ID所需的最小|UGS|值，称开启电压。 (2) 夹断电压 UGS(off): 在UDS固定时，使ID为某一微小电流(如1A、10A)所需的UGS值。 (3) 低频跨导gm: UDS为

7、定值时，漏极电流ID的变化量ID与引起这个变化的栅源电压UGS的变化量UGS的比值，即常数DSGSDmUUIg| (4) 漏源击穿电压U（BR）GS: 管子发生击穿，ID急剧上升时的UDS值；UDSU（BR)GS。 (5) 最大耗散功率PDM: PD=I DUDSPDM。不能超过PDM，否则要烧坏管子。 (6) 最大漏极电流IDM：管子工作时，ID不允许超过这个值。 (1) 场效应管是电压控制器件（多子）， 而三极管是电流控制器件（多子和少子），但都可获得较大电压放大倍数。 (2) 场效应管温度稳定性好， 三极管受温度影响较大。 (3) 场效应管制造工艺简单， 便于集成化， 适合制造大规模集成

8、电路。 (4) 场效应管存放时，各个电极要短接在一起，防止外界静电感应电压过高时击穿绝缘层使其损坏。焊接时电烙铁应有良好的接地线， 防止感应电压对管子的损坏。 场效应管与三极管的比较场效应管与三极管的比较一、一、 晶闸管的基本结构晶闸管的基本结构 晶闸管是在晶体管的基础上发展起来的一种大功率半导体器件， 由四层半导体1、制成，形成三个结、 、 ，如图)所示。由最外的层引出的电极为阳极，最外的层引出的电极为阴极，由中间的层引出的电极为控制极，然后用外壳封装起来，图为示意图。图是晶闸管的表示符号。 普通型晶闸管有螺栓式和平板式。图)是螺栓式晶闸管，图中带有螺栓的是阳极引出端，同时可以利用它固定散热

9、片，另一端较粗的一根是阴极引出线，另一根较细的是控制极引出线。图晶闸管的结构、等效电路和符号图晶闸管的结构、等效电路和符号图晶闸管的外形 二、晶闸管的工作原理二、晶闸管的工作原理 为了说明晶闸管的工作原理， 把晶闸管看成由一个型的晶体管1和一个PNP型晶体管2两个晶体管联接而成， 阴极K相当于1的发射极，阳极A相当于2的发射极，中间的P2层和N1层为两管共用，第一个晶体管的基极与另一个晶体管的集电极相联接，如图所示。 (1) 控制极不加电压（开路），当阳极A和阴极K之间加正向电压（A为高电位，K为低电位）时，由图可知，PN结J1和J3处于正向偏置，J2处于反向偏置，且IG=0，故V1不能导通，

10、晶闸管处于截止状态（称阻断状态）； 图晶闸管等效为晶体管示意图图晶闸管等效为晶体管示意图 当阳极A和阴极K之间加反向电压时，则J2处于正向偏置， 而J1和J3处于反向偏置，V1仍不能导通，故晶闸管还是处于阻断状态。 (2) 当控制极G和阴极K之间加正向电压（G为高电位，K为低电位），阳极和阴极之间加正向电压，如图所示，当控制极电流IG达到一定数值时，晶闸管导通。 综上所述， 晶闸管导通条件是： 阳极和阴极之间加正向电压，控制极和阴极之间加正向电压，阳极电流大于擎住电流。 满足这三个条件晶闸管才能导通，否则，呈阻断状态。所以晶闸管是一个可控的导电开关。 图晶闸管工作原理图图晶闸管工作原理图 满足

11、这三个条件晶闸管才能导通，否则，呈阻断状态。 所以晶闸管是一个可控的导电开关。它与二极管相比，不同之处是其正向导通受控制极电流控制；与三极管相比，不同之处是晶闸管对控制极电流没有放大作用。 晶闸管如何从导通变为阻断？1）阳极电流IA减小到擎住电流IH，（正向阻断）2）阳极和阴极之间加反向电压（反向阻断） 晶闸管的导通和阻断这两个工作状态是由阳极电压UAK、 阳极电流IA及控制极电流IG等决定的，晶闸管的伏安特性曲线，如图所示。 图晶闸管伏安特性曲线图晶闸管伏安特性曲线Thank you very much! See you next time! 场效应管的分类：场效应管的分类：场效应管场效应管FET结型（结型（JFET) 绝缘栅型（绝缘栅型（IGFET)（MOS)N沟沟道道P沟沟道道耗尽型耗尽型depletion增强型增强型enhancementN沟沟道道N沟沟道道P沟沟道道P沟沟道道均为耗尽型均为耗尽型N沟道P沟道一一 、结构和符号、结构和符号gatedrainsource结论：结论：JFET栅极、沟道（与源极相连）之间的栅极、沟道（与源极相连）之间的PN结是反结是反偏的，因此，偏的，因此，IG=0，输入电阻很高。，输入电阻很高。JFET是电压控制器件，是电压控制器件，ID受受UGS控制