注册电气工程师资格考试模拟电子技术学习资料半导体和基本半导体器件

模拟电子技术Ch1半导体和基本半导体器件

1.1半导体理论基础1.2

PN结与二极管1.3各类二极管1.4双极型三极管1.5场效应管1.6运放模型1.1半导体基础半导体特性本征半导体杂质半导体半导体特性物质分类导体—

导电率为105S.cm-1，量级，如金属绝缘体—

导电率为10-22-10-14S.cm-1量级，如：橡胶、云母、塑料等。—

导电能力随条件变化。如：硅、锗、砷化镓等。半导体半导体特性掺入杂质则导电率增加几百倍掺杂特性半导体器件温度增加使导电率大为增加温度特性热敏器件光照不仅使导电率大为增加还可以产生电动势光照特性光敏器件光电器件Ch1Semiconductor…\1.1Elementary\…基础知识Sect本征半导体完全纯净、结构完整的半导体晶体。纯度：99.9999999%，“九个9”它在物理结构上呈单晶体形态。常用的本征半导体Si+14284Ge+3228184+4SectCh1Semiconductor…\1.1Elementary\…基础知识本征半导体本征半导体的原子结构和共价键:+4+4+4+4+4+4+4+4+4共价键内的电子称为束缚电子价带导带挣脱原子核束缚的电子称为自由电子价带中留下的空位称为空穴禁带EG外电场E自由电子定向移动形成电子流束缚电子填补空穴的定向移动形成空穴流SectCh1Semiconductor…\1.1Elementary\…基础知识1.本征半导体中有两种载流子—自由电子和空穴它们是成对出现的2.在外电场的作用下，产生电流—电子流和空穴流电子流自由电子作定向运动形成的与外电场方向相反自由电子始终在导带内运动空穴流价电子递补空穴形成的与外电场方向相同始终在价带内运动SectCh1Semiconductor…\1.1Elementary\…基础知识本征半导体中的载流子：本征半导体载流子的浓度：电子浓度ni

:表示单位体积的自由电子数空穴浓度pi:表示单位体积的空穴数。B—与材料有关的常数Eg—禁带宽度T—绝对温度k—玻尔曼常数结论1.本征半导体中电子浓度ni=空穴浓度pi

2.载流子的浓度与T、Eg有关

SectCh1Semiconductor…\1.1Elementary\…基础知识载流子的产生与复合:g——载流子的产生率即每秒成对产生的电子空穴的浓度。R——载流子的复合率即每秒成对产生的电子空穴的浓度。当达到动态平衡时g

=R

SectCh1Semiconductor…\1.1Elementary\…基础知识杂质半导体掺入杂质的本征半导体。掺杂后半导体的导电率大为提高

掺入的三价元素如B、Al、In等，形成P型半导体

掺入的五价元素如P、Se等，形成N型半导体杂质半导体SectCh1Semiconductor…\1.1Elementary\…基础知识N型半导体:+4+4+4+4+4+4+4+4+4+5+5在本征半导体中掺入的五价元素如P。价带导带+++++++施主能级自由电子是多数载流子空穴是少数载流子杂质原子提供由热激发形成由于五价元素很容易贡献电子，因此将其称为施主杂质。施主杂质因提供自由电子而带正电荷成为正离子SectCh1Semiconductor…\1.1Elementary\…基础知识P型半导体:+4+4+4+4+4+4+4+4+4+3+3在本征半导体中掺入的三价元素如B。价带导带-------受主能级自由电子是少数载流子空穴是多数载流子杂质原子提供由本征激发形成因留下的空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子。三价杂质因而也称为受主杂质。SectCh1Semiconductor…\1.1Elementary\…基础知识Ch1Semiconductor…\1.1Elementary\…基础知识Sect讨论：若使P型半导体和N型半导体“亲密接触”，会发生什么现象？1.2PN结与二极管PN结半导体二极管P区N区扩散运动载流子从浓度大向浓度小的区域扩散,称扩散运动形成的电流成为扩散电流内电场内电场阻碍多子向对方的扩散即阻碍扩散运动同时促进少子向对方漂移即促进了漂移运动扩散运动=漂移运动时达到动态平衡SectPN结的形成Ch1Semiconductor…\1.2PNjunc…\…基础知识内电场阻止多子扩散

载流子浓度差多子扩散杂质离子形成空间电荷区空间电荷区形成内电场内电场促使少子漂移扩散运动多子从浓度大向浓度小的区域运动，称为扩散。扩散运动产生扩散电流。漂移运动少子向对方运动，称为漂移。漂移运动产生漂移电流。动态平衡扩散电流=漂移电流，PN结内总电流为0。PN结稳定的空间电荷区，又称为高阻区、耗尽层，…SectCh1Semiconductor…\1.2PNjunc…\…基础知识VPN结的接触电位内电场的建立，使PN结中产生电位差。从而形成接触电位V接触电位V决定于材料及掺杂浓度锗：V=0.2～0.3硅：V=0.6～0.7SectCh1Semiconductor…\1.2PNjunc…\…基础知识1.PN结加正向电压时的导电情况外电场方向与PN结内电场方向相反，削弱了内电场。内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响。PN结呈现低电阻。P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；内外SectCh1Semiconductor…\1.2PNjunc…\…基础知识PN结的单向导电性2.PN结加反向电压时的导电情况外电场与PN结内电场方向相同，增强内电场。内电场对多子扩散运动阻碍增强，扩散电流大大减小。少子在内电场的作用下形成的漂移电流加大。PN结呈现高电阻。P区的电位低于N区的电位，称为加反向电压，简称反偏；内外SectCh1Semiconductor…\1.2PNjunc…\…基础知识结论：PN结具有单向导电性。PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。SectCh1Semiconductor…\1.2PNjunc…\…基础知识式中Is饱和电流;

VT=kT/q等效电压

k波尔兹曼常数；

T=300K（室温）时VT=26mVPN结电流方程由半导体物理可推出：当加反向电压时：当加正向电压时：(v>>VT)SectCh1Semiconductor…\1.2PNjunc…\…基础知识势垒电容CB由空间电荷区的离子薄层形成的。当外加电压使PN结上压降发生变化时，离子薄层的厚度也相应地随之改变，这相当PN结中存储的电荷量也随之变化，犹如电容的充放电。PN结电容效应SectCh1Semiconductor…\1.2PNjunc…\…基础知识

扩散电容是由多子扩散后，在PN结的另一侧面积累而形成的。因PN结正偏时，由N区扩散到P区的电子，与外电源提供的空穴相复合，形成正向电流。刚扩散过来的电子就堆积在P区内紧靠PN结的附近，形成一定的多子浓度梯度分布曲线。扩散电容CD

当外加正向电压不同时，扩散电流即外电路电流的大小也就不同。所以PN结两侧堆积的多子的浓度梯度分布也不同，这就相当电容的充放电过程。势垒电容和扩散电容均是非线性电容。SectCh1Semiconductor…\1.2PNjunc…\…基础知识PN结的反向击穿反向击穿PN结上反向电压达到某一数值，反向电流激增。雪崩击穿当反向电压增高时，少子获得能量高速运动，在空间电荷区与原子发生碰撞，产生碰撞电离。形成连锁反应，象雪崩一样。使反向电流激增。齐纳击穿当反向电压较大时，强电场直接从共价键中将电子拉出来，形成大量载流子,使反向电流激增。击穿可逆。掺杂浓度小的二极管容易发生击穿可逆。掺杂浓度大的二极管容易发生不可逆击穿—热击穿PN结的电流或电压较大，使PN结耗散功率超过极限值，使结温升高，导致PN结过热而烧毁。SectCh1Semiconductor…\1.2PNjunc…\…基础知识晶体二极管的结构类型在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管二极管按结构分点接触型面接触型平面型PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路PN结面积大，用于工频大电流整流电路往往用于集成电路制造工艺中。PN结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。半导体二极管Ch1Semiconductor…\1.2PNjunc…\…基础知识二极管的伏安特性是指二极管两端电压和流过二极管电流之间的关系。由PN结电流方程求出理想的伏安特性曲线IU1.当加正向电压时PN结电流方程为：2.当加反向电压时I随U↑，呈指数规率↑I=-Is

基本不变Ch1Semiconductor…\1.2PNjunc…\…基础知识晶体二极管的伏安特性1.正向起始部分存在一个死区或门坎，称为门限电压。硅：Ur=0.5-0.6v;锗：Ur=0.1-0.2v2.加反向电压时，反向电流很小即Is硅(nA)<Is锗(A)

硅管比锗管稳定3.当反压增大UB时再增加，反向激增，发生反向击穿，UB称为反向击穿电压。实测伏安特性IU①②③Ch1Semiconductor…\1.2PNjunc…\…基础知识晶体二极管晶体二极管的电阻非线性电阻直流电阻R(也称静态电阻）交流电阻r（又称动态电阻或微变电阻）一、直流电阻及求解方法定义二极管两端的直流电压UD与电流ID之比IDIUUDDCh1Semiconductor…\1.2PNjunc…\…基础知识晶体二极管晶体二极管的电阻直流电阻的求解方法：借助于静态工作点来求1.首先确定电路的静态工作点Q：借助于图解法来求IDEDDRLUDIU由电路可列出方程：UD=ED-IDRL直流负载线UD=0ID=EDID=0UD=ED/RLED/RLEDQIDUD2.直流负载线与伏安特性曲线的交点由Q得ID和UD，从而求出直流电阻RCh1Semiconductor…\1.2PNjunc…\…基础知识晶体二极管晶体二极管的电阻二、交流电阻rRLEDDuIQUUI或实质是特性曲线静态工作点处的斜率交流电导：g=dI/dU=I/nUT交流电阻：r=1/g=nUT/I若n=1,室温下：UT=26mv交流电阻：r=26mv/ID(mA)晶体二极管的正向交流电阻可由PN结电流方程求出：由此可得：Ch1Semiconductor…\1.2PNjunc…\…基础知识1.3各类二极管及其应用稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊二极管稳压特性：在反向击穿时，电流急剧增加而PN结两端的电压基本保持不变正向部分与普通二极管相同工作区在反向击穿区RZUZ特性参数：1.稳定电压VZ:反向击穿电压2.最大工作电流Izmax:受耗散功率的限制，使用时必须加限流电阻稳压二极管特性参数：1.稳定电压VZ:2.最大工作电流Izmax:3.动态电阻RZ很小，十几欧姆~几十欧姆

稳压二极管在工作时应反接，并串入一只电阻。电阻的作用一是起限流作用，以保护稳压管。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，取出误差信号以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。变容二极管利用结势垒电容CT随外电压U的变化而变化的特点制成的二极管。符号：注意：使用时，应加反向电压光电二极管与发光二极管光电二极管发光二极管光电二极管定义：有光照射时，将有电流产生的二极管类型：PIN型、PN型、雪崩型结构：和普通的二极管基本相同工作原理：利用光电导效应工作，PN结工作在反偏态，当光照射在PN结上时，束缚电子获得光能变成自由电子，形成光生电子—空穴对，在外电场的作用下形成光生电流DEDDRLUDIP注意：应在反压状态工作UD=-IPRL发光二极管定义：将电能转换成光能的特殊半导体器件，当管子加正向电压时，在正向电流激发下，管子发光，属电致发光常用驱动电路：直流驱动电路交流驱动电路注：在交流驱动电路中，为了避免发光二极管发生反向击穿，通常要加入串联或并联的保护二极管发光二极管只有在加正向电压时才发光二极管的应用整流电路滤波电路显示电路~220Ve2iDuL二极管应用整流电路整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，半波整流e2E2m+-iDuL整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。~220Ve2iDuL+-Udc≈0.45E2二极管应用整流电路全波整流~220VuLioRLe2e2’+--+~220VuLioRLe2’e2-+-+e2uLUdc≈0.9E2二极管应用整流电路桥式整流~220Ve2uL+-~220Ve2uL+-e2uLUdc≈0.9E2

依靠电容的冲放电作用可减小纹波：当电压小于电容两端电压时，由电容向负载放电。当电压大于电容两端电压时，由电压向电容充电，并向负载提供电压。二极管应用电容滤波电路直流信号电容相当于开路交流信号二极管应用LED显示器abcdfgabcdefgabcdefg+5V共阳极电路共阴极电路控制端为高电平对应二极管发光控制端为低电平对应二极管发光e小结

半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的一种物体。具有一系列特殊的性能，如掺杂、光照和温度都可以改变半导体的导电性能。利用这些性能可制作成具有各种特性的半导体器件。

PN结是构成半导体器件的基础，具有单向导电性、非线性电阻特性、电容效应、击穿稳压特性。当PN结加正向电压时，PN结导通，呈现低阻特性。当PN结加反向电压时，PN结截止，呈现高阻特性。二极管实际上就是一个PN结，描述二极管的性能常用二极管的伏安特性，可用二极管的电流方程来描述即二极管两端的电压和流过的电流满足I=Is(eU/UT-1).硅管：当UD>0.7V时，二极管导通，导通后，UD=0.7V锗管：当UD>0.3V时，二极管导通，导通后，UD=0.3V稳压管是一种应用很广的特殊类型的二极管，工作区在反向击穿区。可以提供一个稳定的电压。使用时注意加限流电阻。二极管基本用途是整流稳压和限幅。半导体光电器件分光敏器件和发光器件，可实现光—电、电—光转换。光电二极管应在反压下工作，而发光二极管应在正偏电压下工作。小结重点：晶体二极管的原理、伏安特性及电流方程。难点：1.两种载流子

2.PN结的形成3.单向导电性

4.载流子的运动重点难点半导体二极管的型号国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：附录半导体二极管图片附录半导体二极管图片附录半导体二极管图片附录1.4双极型三极管—BJTBJT的结构BJT的电流分配BJT的参数BJT的特性曲线Ch1Semiconductor…\1.4BJT\…基础知识SectBJT的结构发射结集电结两种结构类型：NPN型PNP型发射区集电区基区发射极基极集电极Ch1Semiconductor…\1.4BJT\…基础知识Sect1.由三层半导体组成，有三个区、三个极、两个结2.发射区掺杂浓度高、BECBECBJT的结构基区薄、集电结面积大SectCh1Semiconductor…\1.4BJT\…基础知识BJT的电流分配三极管各区的作用:发射区向基区提供载流子基区传送和控制载流子集电区收集载流子发射结加正向电压集电结加反向电压三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压才能起放大作用外部工作条件：发射结加正向电压即发射结正偏集电结加反向电压即集电结反偏Ch1Semiconductor…\1.4BJT\…基础知识SectPNPebcIEIB’IC’ICBOIBIC1.发射区向基区扩散空穴，形成发射极电流2.空穴在基区扩散和复合，形成了基区复合电流IB’3.集电极收集从发射区扩散到基区的空穴，形成了电流IC

’同时由于集电结反偏，少子在电场的作用下形成了漂移电流ICBO电流之间的分配关系IB=IB’-ICBOIC=IC’

+ICBOIE=IB+ICBJT的电流分配Ch1Semiconductor…\1.4BJT\…基础知识Sect共基极直流放大系数从发射区注入的载流子到达集电极部分所占的百分比ECII’α=由前面得到的电流之间的分配关系IC=I’C+ICBO可得：的数值一般在0.9~0.99之间从发射区注入的载流子绝大部分到达集电区，只有一小部分在基区复合Ch1Semiconductor…\1.4BJT\…基础知识SectEBECRbRcIBICIEEC>EB共发射极连接：IB=IB’-ICBOIC=I’C+ICBOIE=IB+IC输入电流输出电流共射直流放大系数

当IB=0时穿透电流由IB>>ICBOCh1Semiconductor…\1.4BJT\…基础知识SectVBBVCCRbRciBiCiE+-ViVo共基交流电流放大系数共射交流电流放大系数=IC/IBVCE=Cα=IC/IE

VCB=CioVΔVΔ=VA共射电路的电压放大倍数共发射极连接：Ch1Semiconductor…\1.4BJT\…基础知识Sect三极管的三种组态

双极型三极管有三个电极，其中两个可以作为输入,两个可以作为输出，这样必然有一个电极是公共电极。三种接法也称三种组态：

共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示;共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示。共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；SectCh1Semiconductor…\1.4BJT\…基础知识BJT的特性曲线三极管的伏安特性指管子各电极的电压与电流的关系曲线B是输入电极，C是输出电极，E是公共电极。Ib是输入电流，Ube是输入电压，加在B、E两电极之间。IC是输出电流，Uce是输出电压，从C、E两电极取出。输入特性曲线:Ib=f(Ube)Uce=C输出特性曲线:IC=f(Uce)

Ib=C本节介绍共发射极接法三极管的特性曲线：三极管输入特性曲线1.Uce=0V时，发射极与集电极短路，发射结与集电结均正偏，实际上是两个二极管并联的正向特性曲线。2.当Uce

≥1V时，Ucb=Uce

-Ube

>0，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，且基区复合减少，IC/IB

增大，特性曲线将向右稍微移动一些。但Uce再增加时，曲线右移很不明显。通常只画一条。输入特性曲线分三个区②非线性区①死区③线性区①②③正常工作区，发射极正偏NPNSi:Ube=0.6~0.7VPNPGe:Ube=-0.2~-0.3VCh1Semiconductor…\1.4BJT\…基础知识Sect三极管输出特性曲线IC=f(Uce)

Ib=C饱和区:(1)

IC受Uce显著控制的区域，该区域内Uce的数值较小，一般Uce＜0.7V(硅管)。发射结正偏，集电结正偏(2)Uces=0.3V左右截止区：——Ib=0的曲线的下方的区域Ib=0Ic=IceoNPN：Ube0.5V,管子就处于截止态通常该区：发射结反偏，集电结反偏。输出特性曲线可以分为三个区域:Ch1Semiconductor…\1.4BJT\…基础知识Sect三极管输出特性曲线放大区—IC平行于Uce轴的区域，曲线基本平行等距。(1)

发射结正偏，集电结反偏，电压Ube大于0.7V左右(硅管)。(2)Ic=Ib,即Ic主要受Ib的控制。(3)≈判断三极管工作状态的依据：饱和区:发射结正偏，集电结正偏截止区：发射结反偏，集电结反偏或：Ube0.5V（Si)Ube0.2V（Ge)Ch1Semiconductor…\1.4BJT\…基础知识SectSectCh1Semiconductor…\1.4BJT\…应用基础BJT的参数①ICM——集电极最大允许电流

当集电极电流增加时，就要下降，当值下降到线性放大区值的2/3时所对应的最大集电极电流极限参数当IC＞ICM时，三极管并不一定会损坏。②PCM——集电极最大允许功耗集电极电流通过集电结时所产生的功耗，

PCM=ICVCB≈ICVCE，因发射结正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集电结上。在计算时往往用VCE取代VCB。Ch1Semiconductor…\1.4BJT\…应用基础Sect极限参数③反向击穿电压表示三极管电极间承受反向电压的能力V(BR)CBO>V(BR)CES>V(BR)CER>V(BR)CEOCh1Semiconductor…\1.4BJT\…应用基础Sect直流参数1.集电极基极间反向饱和电流IcboIcbo的下标cb代表集电极和基极，

O是Open的字头，代表第三个电极E开路。

Ge管：A量级Si管：nA量级2.集电极发射极间的穿透电流Iceo

Iceo和Icbo有如下关系

Iceo=（1+）Icbo相当基极开路时，集电极和发射极间的反向饱和电流Ch1Semiconductor…\1.4BJT\…应用基础Sect电流放大系数共基直流电流放大系数共基交流电流放大系数共射交流电流放大系数=ic/ibα=ic/ie共射直流电流放大系数Ch1Semiconductor…\1.4BJT\…应用基础Sect1.5场效应管—FET1.5.0半导体器件的控制类型1.5.1JFET1.5.2MOSFETCh1Semiconductor…\1.5FET\…基础知识Sect1.5.0半导体器件的控制类型电流控制电压控制FET与BJT的区别1.BJT是电流控制元件；FET是电压控制元件。2.BJT参与导电的是电子—空穴，因此称其为双极型器件；

FET是电压控制元件，参与导电的只有一种载流子，因此称其为单级型器件。3.BJT的输入电阻较低，一般102~104；

FET的输入电阻高，可达109~1014场效应管的分类结型场效应管JFETMOS型场效应管MOSFETCh1Semiconductor…\1.5FET\…基础知识SectCh1Semiconductor…\1.5FET\…基础知识Sect1.5.1JFET结型场效应管的分类结型场效应管的结构结型场效应管的工作原理结型场效应管的特性曲线JFET结构JFET分类可分为N沟道和P沟道两种，输入电阻约为107。P+P+NGSDN沟道结型场效应管导电沟道Ch1Semiconductor…\1.5FET\…基础知识SectJFET工作原理

根据结型场效应三极管的结构，因它没有绝缘层，只能工作在反偏的条件下，对于N沟道结型场效应三极管只能工作在负栅压区，P沟道的只能工作在正栅压区，否则将会出现栅流。现以N沟道为例说明其工作原理。P+P+NGSDUDSIDDP+P+NGSUDSIDUGS预夹断UGS=UP夹断状态ID=0Ch1Semiconductor…\1.5FET\…基础知识Sect

当UGS=0时，沟道较宽，在UDS的作用下N沟道内的电子定向运动形成漏极电流ID。当UGS＜0时，PN结反偏，PN结加宽，漏源间的沟道将变窄，ID将减小，当UGS继续向负方向增加，沟道继续变窄，ID继续减小直至为0。当漏极电流为零时所对应的栅源电压UGS称为夹断电压UP。

JFET工作原理Ch1Semiconductor…\1.5FET\…基础知识SectJFET特性曲线UP转移特性曲线输出特性曲线Ch1Semiconductor…\1.5FET\…基础知识Sect结型场效应管

N沟道耗尽型P沟道耗尽型Ch1Semiconductor…\1.5FET\…基础知识SectCh1Semiconductor…\1.5FET\…基础知识Sect1.5.2MOSFET增强型MOSFET耗尽型MOSFETCh1Semiconductor…\1.5FET\…基础知识SectN沟道增强型MOS场效应管结构增强型MOS场效应管漏极D→集电极C源极S→发射极E栅极G→基极B衬底B电极—金属绝缘层—氧化物基体—半导体因此称之为MOS管Ch1Semiconductor…\1.5FET\…基础知识Sect

当UGS较小时，虽然在P型衬底表面形成一层耗尽层，但负离子不能导电。当UGS=UT时,在P型衬底表面形成一层电子层，形成N型导电沟道，在UDS的作用下形成ID。UDSID++--++--++++----UGS反型层

当UGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的PN结，无论UDS之间加上电压不会在D、S间形成电流ID,即ID≈0.

当UGS>UT时,沟道加厚，沟道电阻减少，在相同UDS的作用下，ID将进一步增加开始无导电沟道，当在UGSUT时才形成沟道,这种类型的管子称为增强型MOS管Ch1Semiconductor…\1.5FET\…基础知识SectN沟道增强型MOS场效应管特性曲线增强型MOS管UDS一定时，UGS对漏极电流ID的控制关系曲线

ID=f(UGS)UDS=C转移特性曲线UDS>UGS-UTUGS(V)ID(mA)UT在恒流区，ID与UGS的关系为ID≈K(UGS-UT)2沟道较短时，应考虑UDS对沟道长度的调节作用：ID≈K(UGS-UT)2（1+UDS)K—导电因子（mA/V2)—沟道调制长度系数n—沟道内电子的表面迁移率COX—单位面积栅氧化层电容W—沟道宽度L—沟道长度Sn—沟道长宽比K'—本征导电因子Ch1Semiconductor…\1.5FET\…基础知识SectN沟道增强型MOS场效应管特性曲线UGS一定时，ID与UDS的变化曲线，是一族曲线

ID=f(UDS)UGS=C输出特性曲线1.可变电阻区：

ID与UDS的关系近线性

ID≈2K(UGS-UT)UDSUGS=6VUGS=4VUGS=5VUGS=3VUGS=UT=3VUGS(V)ID(mA)当UGS变化时，RON将随之变化因此称之为可变电阻区当UGS一定时，RON近似为一常数因此又称之为恒阻区Ch1Semiconductor…\1.5FET\…基础知识SectN沟道增强型MOS场效应管特性曲线输出特性曲线2.恒流区：该区内，UGS一定，ID基本不随UDS变化而变3.击穿区：

UDS

增加到某一值时，ID开始剧增而出现击穿。当UDS

增加到某一临界值时，ID开始剧增时UDS称为漏源击穿电压。UGS=6VUGS=4VUGS=5VUGS=3VUGS=UT=3VUGS(V)ID(mA)Ch1Semiconductor…\1.5FET\…基础知识Sect

漏源电压UDS对漏极电流ID的控制作用UDS=UDG＋UGS

=－UGD＋UGS

UGD=UGS－UDS

当UDS为0或较小时，相当UGD＞UT，此时UDS

基本均匀降落在沟道中，沟道呈斜线分布。在UDS作用下形成IDCh1Semiconductor…\1.5FET\…基础知识SectSect基础知识

当UDS增加到使UGD=UT时，

当UDS增加到UGDUT时，增强型MOS管

漏源电压UDS对漏极电流ID的控制作用

这相当于UDS增加使漏极处沟道缩减到刚刚开启的情况，称为预夹断。此时的漏极电流ID

基本饱和

此时预夹断区域加长，伸向S极。UDS增加的部分基本降落在随之加长的夹断沟道上，ID基本趋于不变。Ch1Semiconductor…\1.5FET\…

MOS管衬底的处理

保证两个PN结反偏，源极—沟道—漏极之间处于绝缘态NMOS管—UBS加一负压PMOS管—UBS加一正压处理原则：处理方法：Ch1Semiconductor…\1.5FET\…基础知识SectN沟道耗尽型MOS场效应管结构耗尽型MOS场效应管+++++++耗尽型MOS管存在原始导电沟道Ch1Semiconductor…\1.5FET\…基础知识SectN沟道耗尽型MOS场效应管工作原理当UGS=0时，UDS加正向电压，产生漏极电流ID,此时的漏极电流称为漏极饱和电流，用IDSS表示当UGS＞0时，将使ID进一步增加。当UGS＜0时，随着UGS的减小漏极电流逐渐减小。直至ID=0。对应ID=0的UGS称为夹断电压，用符号UP表示。UGS(V)ID(mA)N沟道耗尽型MOS场效应管特性曲线转移特性曲线在恒流区，ID与UGS的关系为ID≈K(UGS-UP)2沟道较短时，ID≈K(UGS-UT)2（1+UDS)UPID≈IDSS(1-UGS/UP)2常用关系式：Ch1Semiconductor…\1.5FET\…基础知识SectN沟道耗尽型MOS场效应管特性曲线输出特性曲线UGS=6VUGS=4VUGS=1VUGS=0VUGS=--1VUGS(V)ID(mA)N沟道耗尽型MOS管可工作在UGS0或UGS>0N沟道增强型MOS管只能工作在UGS>0Ch1Semiconductor…\1.5FET\…基础知识Sect各类绝缘栅场效应三极管的特性曲线绝缘栅场效应管N沟道增强型P沟道增强型Ch1Semiconductor…\1.5FET\…基础知识Sect绝缘栅场效应管

N沟道耗尽型P沟道耗尽型Ch1Semiconductor…\1.5FET\…基础知识