精选模拟电子技术基础第四第一章讲义

（优选）模拟电子技术基础第四版第一章课件现在是1页\一共有129页\编辑于星期二绪论一、课程的地位和主要内容电路、电子技术（模拟、数字）、微机原理、自动控制原理、通信原理、……电子技术——研究电子器件、电子电路及其应用的科学技术。器件为路用现在是2页\一共有129页\编辑于星期二绪论模拟信号：在时间和数值上连续的信号。tu模拟电路现在是3页\一共有129页\编辑于星期二计算机检测控制系统原理框图微机传感器伺服机构模拟信号处理功率放大模数转换数模转换数字接口数字接口

被测控对象干扰、噪声、漂移、非线性绪论二、电子技术的典型应用模拟电子技术数字电子技术电机现在是4页\一共有129页\编辑于星期二三、如何学好模电绪论课程特点：内容多、内容杂、工程实践性强1、抓“重点”2、注重综合分析注重工程化素质培养3、提高学习效率、培养自学能力课堂、答疑、作业、自学“基本电路”原理基本原理基本分析方法图解法、小信号等效电路法放大器、反馈、振荡器现在是5页\一共有129页\编辑于星期二四、模电成绩如何算作业：１０％期末考试：９０％参考课堂和答疑表现作业：每周交1次，全交，有参考解答现在是6页\一共有129页\编辑于星期二内容提要半导体器件是组成各种电子电路——包括模拟电路和数字电路，集成电路和分立元件电路的基础。本章首先介绍半导体的特性，半导体中载流子的运动，阐明PN结的单向导电性，然后介绍半导体二极管、稳压管、半导体三极管及场效应管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数。第一章常用半导体器件现在是7页\一共有129页\编辑于星期二1.2

半导体二极管

1.3

稳压管1.4

半导体三极管

1.5

场效应管1.1

半导体基础知识现在是8页\一共有129页\编辑于星期二

半导体的特性一、定义导电能力介于导体和绝缘体之间的物体称半导体。如：硅（Si）、锗（Ge）等价电子：围绕原子核运动的最外层轨道的电子导体:低价元素绝缘体:高价元素硅（Si）、锗（Ge）：４个价电子1.1半导体基础知识现在是9页\一共有129页\编辑于星期二

4+简化模型（Ｓi，Ge）硅原子结构14

+价电子惯性核现在是10页\一共有129页\编辑于星期二二、半导体特性温度导电能力可做成各种热敏元件受光照导电能力可做成各种光电器件3.掺入微量杂质导电能力（几十万~几百万倍）可做成品种繁多、用途广泛的半导体器件。如半导体二极管、三极管、场效应管等。现在是11页\一共有129页\编辑于星期二

纯净的、没有结构缺陷的半导体单晶称为本征半导体。它是共价键结构。1.1.2本征半导体本征半导体的共价键结构Si，Ge惯性核价电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4

相邻原子的价电子成为共用电子，即共价键结构现在是12页\一共有129页\编辑于星期二+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子空穴复合在常温下自由电子和空穴的形成成对出现成对消失现在是13页\一共有129页\编辑于星期二+4+4+4+4+4+4+4+4+4外电场方向空穴移动方向

电子移动方向

在外电场作用下，电子和空穴均能参与导电(载流子)。这是半导体导电与导体导电最本质的区别。价电子填补空穴现在是14页\一共有129页\编辑于星期二本征激发——

价电子受热及光照后，挣脱共价键束缚成为自由电子。半导体的导电特性：1、热敏特性：T

导电能力2、光敏特性：光照导电能力

激励(温度和光照)一定时，电子空穴对的产生和复合会达到“动态平衡”。

现在是15页\一共有129页\编辑于星期二注意本征半导体中载流子的浓度除与半导体材料本身的性质有关外，还与温度密切相关。半导体材料性能对温度的这种敏感性，既可用来制造热敏和光敏器件，又是造成半导体器件温度稳定性差的原因。现在是16页\一共有129页\编辑于星期二+4+4+4+4+4+4+4+4

杂质半导体一、N型半导体磷原子多余价电子自由电子正离子通过扩散工艺，在本征半导体中掺入微量特定元素，便可形成杂质半导体。在纯净的硅或锗晶体中掺入微量五价元素（如磷）所形成的杂质半导体称N型半导体。+4+5现在是17页\一共有129页\编辑于星期二

N型半导体结构示意图少数载流子多数载流子正离子在N型半导体中，自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。现在是18页\一共有129页\编辑于星期二+4+4+4+4+4+4+4二、P型半导体在纯净的硅或锗的晶体中掺入微量的三价元素（如硼）所形成的杂质半导体称P型半导体。

+4硼原子填补空位+4+3负离子现在是19页\一共有129页\编辑于星期二少数载流子负离子多数载流子P型半导体结构示意图在P型半导体中，空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。现在是20页\一共有129页\编辑于星期二对于杂质半导体，多子浓度约等于所掺杂质浓度，多子浓度受温度影响小；少子（本征激发）浓度受温度影响大；注意现在是21页\一共有129页\编辑于星期二注意不论是N型半导体还是P型半导体，虽然它们都有一种载流子占多数，但整个晶体仍然是不带电的，呈电中性。通过掺入杂质来提高半导体的导电能力不是最终目的，因为导体的导电能力更强。杂质半导体的奇妙之处在于，掺入不同性质、不同浓度的杂质，并使P型和N型半导体采用不同的方式结合，可以制造出形形色色、品种繁多、用途各异的半导体器件。现在是22页\一共有129页\编辑于星期二载流子的两种运动：扩散——载流子在浓度差作用下的运动载流子总是从高浓度向低浓度扩散飘移——载流子在电场作用下的运动电子逆电场方向运动空穴顺电场方向运动现在是23页\一共有129页\编辑于星期二P区N区1.2.1PN结的形成

采用不同的掺杂工艺，在同一块半导体单晶上形成P型半导体和N型半导体，在它们的交界面处就形成了一个PN结。N区的电子向P区扩散并与空穴复合P区的空穴向N区扩散并与电子复合空间电荷区内电场方向1.2PN结现在是24页\一共有129页\编辑于星期二多子扩散－＞形成空间电荷区－＞有利少子向对方漂移、阻挡多子向对方扩散，少子向对方的漂移－＞空间电荷区变窄－＞有利于多子向对方扩散；当多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡时，空间电荷区的宽度一定，形成PN结。现在是25页\一共有129页\编辑于星期二内电场方向E外电场方向RI1.2.2PN结的单向导电性P区N区外电场驱使P区的空穴进入空间电荷区抵消一部分负空间电荷N区电子进入空间电荷区抵消一部分正空间电荷空间电荷区变窄

扩散运动增强，形成较大的正向电流，此时PN结导通一、外加正向电压（正向偏置）外电场加强扩散现在是26页\一共有129页\编辑于星期二P区N区内电场方向ER空间电荷区变宽外电场方向IR二、外加反向电压（反向偏置）外电场驱使空间电荷区两侧的多子(空穴和自由电子)移走,空间电荷区加宽少数载流子越过PN结形成很小的反向电流，此时PN结截止多数载流子的扩散运动难于进行外电场削弱扩散现在是27页\一共有129页\编辑于星期二结论综上所述，当PN结正向偏置时，回路将产生一个较大的正向电流，PN结处于导通状态；当PN结反向偏置时，回路中的反向电流非常小，几乎等于零，且由于该电流是由少数载流子产生的，所以温度对其影响很大（温度愈高，反向电流愈大），此时PN结处于截止状态。可见，PN结具有单向导电性。现在是28页\一共有129页\编辑于星期二PN结的伏安特性正偏：P——“+”N——“-”正向低阻导通反偏：P——“-”N——“+”反向高阻截止i=-Is反向击穿——PN结特性之二：“击穿特性”

（反向击穿i很大）-P->NP->N正偏和反偏UT=26mV现在是29页\一共有129页\编辑于星期二半导体基础知识半导体中的载流子自由电子空穴载流子的产生本征激发掺杂—P型、N型载流子的运动漂移扩散PN结的特性正向导通性反向截止特性反向击穿特性多子扩散引起少子飘移引起现在是30页\一共有129页\编辑于星期二1.3.1二极管的结构和符号1.3半导体二极管一、符号正极（阳极）负极（阴极）DDiodeP区N区现在是31页\一共有129页\编辑于星期二600400200–0.1–0.200.40.8–50–100iD

/mAuD/V硅管的伏安特性1.3.2二极管的伏安特性反向特性死区－IS正向特性－UBRUoniD=f（uD）iD+uD

–DUＤ非线性特性iD=Is(e

/

–1)uDUTＵＢＲ反向击穿电压ＵＺ（稳压管）i-u?,q-u?,L?反向击穿正向和反向现在是32页\一共有129页\编辑于星期二开启电压：

UonSi

管：0.5V左右Ge管：0.1V左右正向导通电压UＤSi

管：0.6V~0.8V（０.７Ｖ）Ge管：0.2V~0.3V（０.３Ｖ）二极管方程iD=Is(e

/

–1)uDUTUT：温度的电压当量。常温下，即T=300K（270C）时，UT=26mV。Is：反向饱和电流。在正向段：当uD>>UT时，iD=Ise/uDUT在反向段：当|uD|>>UT时，iD–IS一般:特性曲线上区分Uon和UＤ计算时不区分Uon和UＤ现在是33页\一共有129页\编辑于星期二二极管的伏安特性受温度的影响。如当环境温度升高时，二极管的正向特性曲线左移，反向特性曲线下移。注意i(mA)u(V)0I反

UD1

UD2现在是34页\一共有129页\编辑于星期二1.3.4二极管的等效电路能够模拟二极管特性的电路称二极管等效电路，也称二极管的等效模型。URR

VUI

I?U?uD0IUiD现在是35页\一共有129页\编辑于星期二一、二极管的直流模型1.理想二极管(导通时正向压降为零,截止时反向电流为零)的等效模型0iDuDiD+uD–大信号作用下的模型现在是36页\一共有129页\编辑于星期二2.二极管导通时正向压降为一常量UＤ（正向导通电压０.7V或０.３V），截止时反向电流为零的二极管的等效模型iDuD0UＤUＤiD+uD

–Question1UDUON现在是37页\一共有129页\编辑于星期二3.二极管导通且正向压降uD大于UＤ后，其电流iD与uD成线性关系（直线斜率为1/rD），截止时反向电流为零的等效模型iDuD0UＤ以上三个等效电路中1的误差最大，3的误差最小，一般情况下多采用2所示的等效电路。UＤrDiD+uD

–直流电阻现在是38页\一共有129页\编辑于星期二二极管主要用于限幅，整流，钳位．判断二极管是否正向导通：１．先假设二极管截止，求其阳极和阴极电位；２．若阳极阴极电位差＞UD

，则其正向导通；３．若电路有多个二极管，阳极和阴极电位差最大的二极管优先导通；其导通后，其阳极阴极电位差被钳制在正向导通电压（０.7V或０.３V）；再判断其它二极管．用直流模型2现在是39页\一共有129页\编辑于星期二URR

VUI

用直流模型2现在是40页\一共有129页\编辑于星期二图1.2.6例1.2.1电路图现在是41页\一共有129页\编辑于星期二

【例1】

下图中，已知VA=3V，VB=0V，DA

、DB为锗管，求输出端Y的电位，并说明每个二极管的作用。

DA

–12VYABDBR现在是42页\一共有129页\编辑于星期二解：

DA优先导通，则VY=3–0.3=2.7VDA导通后，DB因反偏而截止，起隔离作用，DA起钳位作用，将Y端的电位钳制在+2.7V。现在是43页\一共有129页\编辑于星期二

【例2】下图是二极管限幅电路，D为理想二极管，E=3V

，ui

=6sintV，试画出

uo及uD的波形。2ui3时，D截止，uo=ui，uD=ui–3ui>3时，D导通，uo=3，uD=0

ui

/Vt

6302解：t

30–6uo

/VDE3VRuiuouRuDt

0–9uD

/V–3现在是44页\一共有129页\编辑于星期二URR

VUI

iD

现在是45页\一共有129页\编辑于星期二二、二极管的小信号交流模型（微变等效电路）二极管外加直流正向电压时，将有一电流，则反映在其伏安特性曲线上的点为Q（Q点称为静态工作点）。iDuD0IUQ若在Q点基础上外加微小的变化量，则可用以Q点为切点的直线来近似微小变化时的曲线，即可将二极管等效成一个线性器件，用动态电阻rd来表示，且rd=uD/iD。uDiDrdiDuDquestion2小信号作用下的模型现在是46页\一共有129页\编辑于星期二即动态电阻与Q点有关现在是47页\一共有129页\编辑于星期二图1.2.8直流电压和交流信号

同时作用urR

URR

V直流通路交流通路ui

UDI

U

rdid

udquestion3现在是48页\一共有129页\编辑于星期二作业:1.4(1.3),1.3(1.2)现在是49页\一共有129页\编辑于星期二

稳压管实质上是一种特殊的面接触型半导体硅二极管。它工作于反向击穿区，在一定的电流范围内，端电压几乎不变，所以这段特性可以用来稳压，因而广泛用于稳压电源与限幅电路。1.4稳压管现在是50页\一共有129页\编辑于星期二i/mAu/V0正向特性反向击穿区-UZ-IZmin-IZmax伏安特性1.4.1稳压管的伏安特性IZ正极负极-UZ

+正极负极符号+

u

-iDZ正极负极D1D2UZrZ等效电路-u+iZener反向特性现在是51页\一共有129页\编辑于星期二一.稳定电压UZ：是在规定电流下稳压管的反向击穿电压。二.

稳定电流

IZmin：保证管子进入反向击穿区的电流。若电流低于IZmin，则管子的稳压性不佳，甚至根本不稳压。要求IZ>IZmin.

IZUZ1.4.2稳压管的主要参数i/mAu/V0-UZ-IZmin-IZmax现在是52页\一共有129页\编辑于星期二四.电阻

rZ：rZ=

IZ

UZ三.最大允许耗散功率PZM：PZM=UZIZmax通过上式可求出Izmax。稳压管的功耗超过PZM时，会因结温升过高而烧坏。要求IZ<IZmax由上式可看出，rZ愈小，管子的稳压性能愈好。IZUZi/mAu/V0-UZ-IZmin-IZmax现在是53页\一共有129页\编辑于星期二1.4.3稳压管稳压电路一、电路关于电路组成的说明：（1）负载（RL）必需与DZ并联，使Uo稳定。（2）DZ必需工作在反向击穿区。（3）为保证IZmin<IZ<Izmax，必需串联一个大小合适的限流电阻R。RUi

IL

UoIＺ

DZ

RL

IRUz+二、稳压原理UiUo(UZ)IＺIRURUo现在是54页\一共有129页\编辑于星期二RUimin–UZIZmin+ILmaxUimax–UZIZmax+ILmin三、限流电阻的选择IZminIZIZmaxIZ=UiUZR－IL1.当Ui最大，而IL最小时，IZ最大：UimaxUZR－ILminIZmaxRUimaxUZ

Izmax+ILmin2.当Ui最小，而IL最大时，IZ最小：UiminUZR－ILmax

IZminRUiminUZ

IZmin+ILmax现在是55页\一共有129页\编辑于星期二【例1】在稳压管稳压电路中，已知Ui=12V，且变化范围20%，UZ=5V，IZmin=5mA，PZmax=360mw，IL=0~5mA，求限流电阻R。解：由已知条件得：Uimin=9.6V，Uimax=14.4V，IZmin=5mA，IZmax=PZmax/UZ=360/5=75mA则现在是56页\一共有129页\编辑于星期二作业:1.9(1.6),1.11()现在是57页\一共有129页\编辑于星期二

1.5.1三极管的结构分类和符号1.5

半导体三极管（双极型晶体管）一、分类按结构划分NPN型PNP型按材料划分硅管锗管按功率划分大功率管小功率管按频率划分高频管低频管现在是58页\一共有129页\编辑于星期二二、NPN型三极管集电区集电结基区发射结发射区集电极C基极B发射极ENNP2.符号ECBT1.结构示意图现在是59页\一共有129页\编辑于星期二集电区集电结基区发射结发射区

集电极C发射极E基极BNNPPN三、PNP型三极管CBET1.结构示意图2.符号现在是60页\一共有129页\编辑于星期二

NN＋P几百微米几微米ebcNPN型三极管结构图现在是61页\一共有129页\编辑于星期二三极管能具有放大作用的内部结构特点（1）基区很薄（几m~几十m）,形成两个靠得很近的PN结,且载流子浓度很低。（2）发射区掺杂浓度很高。（3）集电结的面积很大。现在是62页\一共有129页\编辑于星期二

三极管能具有放大作用的外部条件:（1）发射结正向偏置；（2）集电结反向偏置。对于NPN型三极管应满足:UBE

>0UBC

<

0即

VC>

VB>

VE对于PNP型三极管应满足:UEB>0UCB

<0即

VC

<VB

<

VEECBTCBET现在是63页\一共有129页\编辑于星期二晶体管的基本放大应用输入回路输出回路有源器件Ｒb偏置电阻ＲＣ集电极负载电阻共射(CE)20VVCCRCRbVBBui+-uCE(uO)+-VBBVCC偏置电源ui要放大的小信号uO放大后的输出现在是64页\一共有129页\编辑于星期二1.5.2三极管的三种接法一、共发射极(CE)接法二、共集电极(CC)接法三、共基极(CB)接法uiuouiuouiuo不同的接法具有不同的电路特性，但管子的工作原理都是相同的。现在是65页\一共有129页\编辑于星期二以NPN管共发射极接法为例，来说明电流放大的概念。1.5.3三极管的电流放大（控制）作用一、电流放大的概念VCCRCIC

UCECEBUBE输出回路输入回路公共端VBBRBIBIE

TVCC>VBB调节RB，观察IB、IC及IE的变化。结论（1）IB+IC=IE—此结果符合KCL（2）IC、IE比IB大得多。（3）IB很小的变化可引起IC很大的变化，即IC受IB控制—这就是三极管的电流控制作用。现在是66页\一共有129页\编辑于星期二PN结无外加电压时(平衡PN结),P区或N区的少子因达到动态平衡而称为平衡少子 PN结外加正向电压时,P区或N区的多子扩散到对方而成为对方的非平衡少子平衡少子:非平衡少子:本区本征激发的少子另一区的多子扩散过来的现在是67页\一共有129页\编辑于星期二发射区向基区扩散电子IEIBN电子在基区扩散与复合集电区收集电子

电子流向电源正极形成ICＮICNNPN电源负极向发射区补充电子形成

发射极电流IE二、管内载流子的运动VBB正极拉走电子，或补充被复合的空穴，形成IBＮVCCRCVBBRBICBOEBCIBIC现在是68页\一共有129页\编辑于星期二IE=ICN+IBN电流关系：定义：CE直流电流放大系数—此结果符合KCL整理得到：IB=IBN-ICBOIC=ICN+ICBOIE=IC+IB基极开路时集电极与发射极间的穿透电流发射区的多子扩散现在是69页\一共有129页\编辑于星期二记住：现在是70页\一共有129页\编辑于星期二20VVCCRCRbVBBui+-uCE(uO)+-定义：CE交流电流放大系数一般认为：现在是71页\一共有129页\编辑于星期二定义：CB直流电流放大系数整理得到：定义：CB交流电流放大系数一般认为：发射极开路时集电结的反向饱和电流现在是72页\一共有129页\编辑于星期二e区的多子扩散而导电c区和b区的平衡少子飘移而导电：IE=ICN+IBNICBO双极性晶体管现在是73页\一共有129页\编辑于星期二ECBTiBiCiECBETiEiBiC现在是74页\一共有129页\编辑于星期二1.5.4三极管的特性曲线(CE)三极管的特性曲线是其各极电压和电流之间关系的曲线。从使用三极管的角度来说，了解其特性曲线比了解其内部载流子运动显得更为重要。iCuCEuBEiBiB

=f(uBE)UCE=常数输入特性输出特性IB=

常数iC

=f

(uCE)双端口网络现在是75页\一共有129页\编辑于星期二一、三极管的输入特性iB

=f(uBE)UCE=常数1.5.4三极管的特性曲线(CE)死区uBE/ViB/A0UCE

=

0UCE

≥

1VUCE=0时：+-uBEBCEiBUCE

>0V时，曲线右移，UCE≥1V后，曲线几乎重合。一般用UCE

>１V的任一曲线与二极管正向特性相似ＵＯＮ现在是76页\一共有129页\编辑于星期二由上述分析可知：三极管输入特性也有一段死区。在正常工作下，NPN型硅管uBE=0.６～0.8V；PNP型硅管uBE=-0.8~-0.6V。UCE

>

1VuBE/ViB/A0现在是77页\一共有129页\编辑于星期二uBE/ViB/A0cbeTiB?现在是78页\一共有129页\编辑于星期二iC

/mAuCE

/V0IB=

0µA20µA40µA60µA80µA饱和区截止区放大区饱和区:发射结、集电结均正向偏置截止区:发射结、集电结均反向偏置放大区:发射结正向偏置；集电结反向偏置iBiCQ二、三极管的输出特性IB=

常数iC

=f

(uCE)UCES发射结反偏:uBE

＜=

UON集电结反偏:uCB>0NPN现在是79页\一共有129页\编辑于星期二饱和区iC明显随uCE增大而增大

ic<

iＢ

IＣ

<

IB

NPN:

uBE>UON,

uCE＜=uBE（uCE＜UCES)（uCE0)截止区

iB=0、iC0的曲线下方。NPN:

uBE＜=

UON,uCE>uBE放大区曲线平行等距iC近似平行于uCE轴CCCSic

iＢIＣ

IBNPN:

uBE>UON,uCE>uBE现在是80页\一共有129页\编辑于星期二1.5.5三极管的主要参数一、直流参数1.共射直流电流放大系数

=

IC

IB2.共基直流电流放大系数

=

IC

IE(1)发射极开路时集电结的反向饱和电流—ICBO。

3.极间反向电流

一般小功率硅管ICBO为nA级，而锗管为几A~几十A。(2)基极开路时集电结与发射结间的穿透电流—ICEO。

ICEO=（1+

）ICBOICBO、ICEO受稳度的影响很大，实际工作中其值愈小，性能愈稳定。忽略ICBO现在是81页\一共有129页\编辑于星期二二、交流参数2.共基交流电流放大系数

=

iC

iB

UCE=常数1.共射交流电流放大系数

=

iC

iE

UCB=常数现在是82页\一共有129页\编辑于星期二一般可以认为：

iC等距平行于uCE轴即可以表示在加上，可以认为：

=

iC

iB

现在是83页\一共有129页\编辑于星期二五、温度对晶体管特性的影响温度增加，会导致ICBO

、

IB

增大。温度对晶体管输入特性的影响现在是84页\一共有129页\编辑于星期二图1.3.9温度对晶体管输出特性的影响现在是85页\一共有129页\编辑于星期二三极管特性容易受温度影响温度增加，会导致IC增大。温度增加，会导致β,增大。现在是86页\一共有129页\编辑于星期二总结1.4、双极型晶体管放大条件结构上E重掺杂、B薄且掺杂低、C面积大；外电源使Je正偏、Jc反偏。电流关系iC

βiB

iE=iC+iB现在是87页\一共有129页\编辑于星期二uBE/ViB/A0UCE

>

1V三极管(NPN)的特性曲线Je和Jc均正偏，uCE很小，ce间近似短路。Je正偏、Jc反偏，iC=βiB，T相当CCCS。Je和Jc均反偏，ic很小，ce间近似开路。现在是88页\一共有129页\编辑于星期二二极管的特性曲线600400200–0.1–0.200.40.8–50–100iD

/mAuD/V现在是89页\一共有129页\编辑于星期二二极管的直流模型iDuD0UＤUＤiD+uD

–iD+uD

–D现在是90页\一共有129页\编辑于星期二作业:1.15(1.9),1.16(1.10),1.19(1.12)现在是91页\一共有129页\编辑于星期二2、晶体管的等效模型（1）晶体管直流模型iBuBE0UＤiC

/mAuCE

/V0IB4IB3IB2IB1IB4IB3IB2IB1前提:Q点在放大区现在是92页\一共有129页\编辑于星期二IBQUDbeUBEQecICQIBQUCEQ（1）晶体管直流模型现在是93页\一共有129页\编辑于星期二RCRb20VVCCVBB+-uCE(uO)ui+-直流电压和交流信号同时作用下现在是94页\一共有129页\编辑于星期二

三极管在小信号(微变量)情况下工作时，可以在静态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的特性曲线，三极管就可以用线性二端口网络来等效代替。

(2)三极管的交流(微变)等效电路icuceubeibube=h11ib+h12uceic=h21ib+h22uce线性电路ubeuceibic在小信号下H参数等效模型现在是95页\一共有129页\编辑于星期二ube=h11ib+h12uceic=h21ib+h22uceh11=ube/ib|uce=0=rbeh21=ic/ib|uce=0=h12=ube/uce|ib=00h22=ic/uce|ib=0=1/rce0

=

iC

iB

UCE=常数现在是96页\一共有129页\编辑于星期二QQ现在是97页\一共有129页\编辑于星期二rbe称三极管的输入电阻rbb称为基区的体电阻，对于小功率管，一般为100~500。现在是98页\一共有129页\编辑于星期二三极管的微变等效电路ube=rbeib+h12uceic=ib+uceicuceubeibbceuberbe

eibibicucebc三极管简化的微变等效电路uberbe

eibibic

rcerceuceucebch12uce+三极管的微变等效电路只能用来分析放大电路变化量之间的关系rce1线性化如ce端所接很大,不能忽略现在是99页\一共有129页\编辑于星期二IBQUDbeUBEQecICQIBQUCEQ（1）晶体管直流模型(2)三极管的交流(微变)等效电路uberbe

eibibicucebcecbTecbTcbeT放大区现在是100页\一共有129页\编辑于星期二交流模型只能求解交流量直流模型只能求解直流量H参数在静态工作点附近定义的，只适合于交流小信号（大小和方向）从属于NPN和PNP具有相同的H参数交流模型uberbe

eibibicucebc现在是101页\一共有129页\编辑于星期二1.6场效应管(单极型三极管)本节要介绍的场效应管是依靠一种极性的载流子(多子)飘移参与导电，所以称单极型三极管。又因为它是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的，所以又称场效应管。它是电压控制电流源(VCCS)器件。它的输入阻抗高．1.6.1场效应管FET(FieldEffectTransistor)

的类型按其结构绝缘栅型结型按其工作状态增强型耗尽型N沟道P沟道N沟道P沟道现在是102页\一共有129页\编辑于星期二1.6.2结型场效应管(耗尽型)一、结构示意图（以N沟道为例）NP耗尽层GSD两个PN结夹着一个N沟道。三个电极：

G：栅极Gate

D：漏极Drain

S：源极Source现在是103页\一共有129页\编辑于星期二结构和符号（以N沟道为例）现在是104页\一共有129页\编辑于星期二GSDVGG(uGS)

二、结型场效应管的工作原理

1.栅源电压对沟道的控制作用

在栅源间加负电压VGG<=

0，令uDS=0(2)当│uGS│↑时，PN结反偏，导电沟道变窄，沟道电阻增大。(3)当│uGS│增加到一定值时，沟道完全合拢。沟道电阻无穷大

夹断电压UGS(off)—使导电沟道完全合拢（消失）所需要的栅源电压uGS。

(1)当uGS=0时，为平衡PN结，导电沟道最宽。沟道电阻最小UGS(off)<0现在是105页\一共有129页\编辑于星期二2.漏源电压对沟道的影响作用

(1)当VDD=0时，iD=0。(2)VDD↑→iD↑

→靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，呈楔(xie-)形分布。(3)当VDD↑，使uGD=uGS

uDS=UGS(off)时，在靠漏极处夹断——预夹断。预夹断前:

VDD↑→iD↑。预夹断后:

VDD↑→iD几乎不变。(4)VDD再↑，夹断点下移。在漏源间加电压VDD>=0

，令uGS=0由于uGS=0，所以导电沟道最宽。现在是106页\一共有129页\编辑于星期二图1.4.4UGS(off)<uGS<0且uDS>0的情况预夹断预夹断前预夹断后恒流区可变电阻区沟道电阻受uGS控制现在是107页\一共有129页\编辑于星期二（1）输出特性曲线：

iD=f（uDS）│UGS=常数

3.结型场效应三极管的特性曲线

饱和区内：△iD/△uGS

≈常数=gm

gm—低频跨导１可变电阻区：预夹断前。２饱和区（恒流区）：预夹断后。３夹断区（截止区）。即：

△iD=gm△uGS

—放大原理ＶＣＣＳ现在是108页\一共有129页\编辑于星期二（2）转移特性曲线：

iD=f（uGS）│UDS=常数4321051015UGS

=0-1V-2V-3V-4VuDS/ViD

/mA4321iD

/mAuGS/V0-1-2-3-4UGS（off）饱和漏极电流IDSSUGS(off)

uGSiD=IDSS(1)2（UGS（off）uGS0）N沟道UDS=10V只在恒流区内只适合于恒流区内IDSS:uGS=0时的iD直流模型现在是109页\一共有129页\编辑于星期二1.6.3绝缘栅场效应管(MOS管)SiO2结构示意图P型硅衬底源极S栅极G漏极D衬底引线BN+N+符号1.结构和符号一、增强型绝缘栅场效应管（以N沟道为例）DBSGN沟道DBSGP沟道G(Metal)-SiO2铝现在是110页\一共有129页\编辑于星期二SiO2结构示意图P型硅衬底耗尽层衬底引线BN+N+SGDUDSiD

=0D与S之间是两个PN结反向串联，无论D与S之间加什么极性的电压，漏极电流均接近于零。2.工作原理(1)uGS=0时现在是111页\一共有129页\编辑于星期二图1.4.8uDS

＝0时uGS对导电沟道的控制现在是112页\一共有129页\编辑于星期二P型硅衬底N++BSGD。UDS耗尽层iD

栅极下P型半导体表面形成N型导电沟道，当D、S加上正向电压后可产生漏极电流iD。(2)uGS>UGS(th)N型导电沟道N+N+UGS现在是113页\一共有129页\编辑于星期二图1.4.9uGS为大于UGS(th)的某一值时

uDS对iD的影响预夹断前预夹断预夹断后可变电阻区沟道电阻受uGS控制恒流区现在是114页\一共有129页\编辑于星期二4321051015UGS

=5V6V4V3V2ViD/mAUDS=10V增强型

NMOS管的特性曲线

0123饱和区可变电阻区245uGS

/

V3.特性曲线UGs(th)输出特性转移特性

uDS/ViD/mAiD=IDO(1)2

uGS

UGS(th)

夹断区IDOIDO:uGS=2UGS(th)时的iD（uGS>UGS（th)>0,N沟道)现在是115页\一共有129页\编辑于星期二1.结构特点和工作原理符号结构示意图P型硅衬底源极S漏极D栅极G衬底引线B耗尽层N+N+正离子N型沟道SiO2制造时，在二氧化硅绝缘层中掺入大量的正离子。二、耗尽型绝缘栅场效应管（以N沟道为例）DBSGN沟道DBSGP沟道现在是116页\一共有129页\编辑于星期二432104812UGS

=1V–2V–3V输出特性转移特性耗尽型NMOS管的特性曲线

1230V–101–1–2–3uGS/V2.特性曲线UGs(off)uDS/