天津工业大学模拟电子技术

电气工程及其自动化学院电子教研室—多媒体教学课件模拟电子技术基础

FundamentalsofAnalogElectronics

童诗白、华成英主编1

常用半导体器件(5次)2

基本放大电路(5次)3

多级放大电路(3次)

4

集成运算放大电路(不讲)5

放大电路的频率响应(不讲)6

放大电路中的反馈(4次)7

信号的运算和处理(3次)8

波形的发生和信号的转换(3次)9

功率放大电路(1次)10

直流稳压电源(3次)

目录第一章常用半导体器件1.1

半导体基础知识

1.2

半导体二极管

1.3

双极型晶体管

1.4

场效应管本章重点和考点：1.二极管的单向导电性、稳压管的原理。

2.三极管的电流放大原理，如何判断三极管的管型、管脚和管材。

3.场效应管的工作原理本章教学时数：10学时

半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。例如：当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。光敏器件二极管

1.1半导体的基础知识1.1.1本征半导体杂质半导体

PN结

纯净的具有晶体结构的半导体导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。一、导体、半导体和绝缘体PNJunction1.1.1本征半导体GeSi通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。现代电子学中，用的最多的半导体是硅和锗，它们的最外层电子（价电子）都是四个。二、本征半导体的晶体结构+4+4+4+4+4+4+4+4+4价电子共价键当温度T=0

K时，半导体不导电，如同绝缘体。+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子空穴T

自由电子和空穴使本征半导体具有导电能力，但很微弱。空穴可看成带正电的载流子。三、本征半导体中的两种载流子T

自由电子和空穴形成两种电流：电子电流和空穴电流四、本征半导体中载流子的浓度在一定温度下本征半导体中载流子的浓度是一定的，并且自由电子与空穴的浓度相等。本征半导体中载流子的浓度公式：T=300K室温下,本征硅的电子和空穴浓度:

n=p=1.43×1010/cm3本征锗的电子和空穴浓度:

n=p=2.38×1013/cm3ni=

pi=

K1T3/2e-EGO/(2KT)本征激发复合动态平衡1.半导体中两种载流子带负电的自由电子带正电的空穴

2.本征半导体中，自由电子和空穴总是成对出现，称为电子-空穴对。

4.本征半导体中自由电子和空穴的浓度用ni和pi表示，显然ni

=pi

。

3.在一定的温度下，产生与复合运动会达到平衡，载流子的浓度就一定了。

5.载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度的升高，基本按指数规律增加。小结杂质半导体杂质半导体有两种N型半导体P型半导体一、N型半导体(Negative)在硅或锗的晶体中掺入少量的5价杂质元素，如磷、锑、砷等，即构成N型半导体(或称电子型半导体)。常用的5价杂质元素有磷、锑、砷等。施主原子+4+4+4+4+4+4+4+4+4+5图1.1.3

N型半导体自由电子

自由电子浓度远大于空穴的浓度，即n>>p。

电子称为多数载流子(简称多子)，

空穴称为少数载流子(简称少子)。二、P型半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4在硅或锗的晶体中掺入少量的3价杂质元素，如硼、镓、铟等，即构成P型半导体。+3空穴浓度多于电子浓度，即p>>n。空穴为多数载流子，电子为少数载流子。

3价杂质原子称为受主原子。受主原子空穴图P型半导体说明：

1.掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决定少数载流子的浓度。3.杂质半导体总体上保持电中性。4.杂质半导体的表示方法如下图所示。

2.杂质半导体载流子的数目要远远高于本征半导体，因而其导电能力大大改善。(a)N型半导体(b)P型半导体

在一块半导体单晶上一侧掺杂成为P型半导体，另一侧掺杂成为N型半导体，两个区域的交界处就形成了一个特殊的薄层，称为PN结。PNPN结一、PN结的形成

PN结PN结中载流子的运动耗尽层空间电荷区PN1.扩散运动

2.扩散运动形成空间电荷区电子和空穴浓度差形成多数载流子的扩散运动。——PN结，耗尽层。PN3.空间电荷区产生内电场PN空间电荷区内电场Uho空间电荷区正负离子之间电位差Uho——电位壁垒；——

内电场；内电场阻止多子的扩散——

阻挡层。

4.漂移运动内电场有利于少子运动—漂移。

阻挡层5.扩散与漂移的动态平衡二、PN结的单向导电性1.PN结外加正向电压时处于导通状态又称正向偏置，简称正偏。外电场方向内电场方向耗尽层VRIPN什么是PN结的单向导电性？有什么作用？空间电荷区变窄，有利于扩散运动，电路中有较大的正向电流。在PN结加上一个很小的正向电压，即可得到较大的正向电流，为防止电流过大，可接入电阻R。耗尽层PN外电场方向内电场方向VRIS2.PN结外加反向蚂电压时处府于截止状乔态(反偏)反向电流阴又称反向饱领和电流。对温度十彩分敏感，随着温度泪升高，IS将急剧绒增大。当PN结正向偏痒置时，PN结呈低催阻性，回路中将暴产生一个域较大的正菌向电流，PN结处于导通状根态；当PN结反向偏饱置时，PN结呈高阻盯性，回路中亩反向电固流非常音小，几眼乎等于薪零，PN结处于截止状态。综上所植述：可见，PN结具有单向导电铁性。IS：反向命饱和电金流UT：温度框的电压逐当量在常温(300晓K)下，UT26劳mV三、PN结的电完流方程PN结所加端畏电压u与流过的乡丰电流i的关系为公式推纠导过程谋略四、PN结的伏逢安特性i=f(u)之间的燃关系曲菜线。604020–0.002–0.00400.51.0–25–50i/mAu/V正向特性死区电压击穿电压U(BR)反向特瓣性若|VBR|≥7V时,主要是雪章崩击穿；施若|VBR|≤4烛V时,则主要是齐齐纳击穿每。反向击穿齐纳击穿雪崩击穿PN结高频买小信号葱时的等坝效电路歌：势垒电容典和扩散电垄容的综合厚效应rd五PN结的电容毯效应1.2半导体吸二极管二极管按滥结构分有点接触型窗、面接触扒型和平面乓型将PN结封装，兄引出两个肯电极，就梯构成了二票极管。小功率二女极管大功率把二极管稳压二极管发光二极管1点接触型贺二极管(a)点接触型

二极管的结构示意图1.2亦.1半导体驻二极管抓的几种垮常见结蛇构PN结面积小灭，结电容剩小，用于甚检波和变珍频等高频史电路。3平面型二系极管往往用于格集成电路束制造工艺磨中。PN结面积可项大可小，击用于高频的整流和开强关电路中敞。2面接触型蓬二极管PN结面积大示，用于工弓频大电流堆整流电路真。(b)面接触型(c)平面型4二极管剪的代表耀符号D1.2.仙2二极管秘的伏安酿特性二极管摆的伏安构特性曲坦线可用亚下式表表示硅二极管2CP10的伏安特性正向特惰性反向特卧性反向击穿后特性开启电压译：0.5叮V导通电压辽：0.7一、伏秋安特性锗二极管2AP15的伏安特性UonU(BR)开启电鼠压：0.1躁V导通电压球：0.2类V二、温度练对二极管骄伏安特性忍的影响在环境温偷度升高时供，二极管土的正向特丧性将左移废，反向特命性将下移练。二极管的晋特性对温括度很敏感剥，具有负遍温度系脚数。–50I/mAU

/V0.20.4–2551015–0.01–0.020温度增加1.2碌.3二极管便的参数(1)最大整流姻电流IF(2)反向击害穿电压U（BR）和最高反运向工作电炒压URM二极管长悲期连续工作时，斜允许通寨过二极管的牛最大整浑流电流的饶平均值沈。

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VBR。

为安全计，在实际工作时，最大反向工作电压VRM一般只按反向击穿电压VBR的一半计算。(3)反向电流IR(4)最高工仆作频率fM在实际伞应用中余，应根寸据管子吓所用的培场合，衫按其所慌承受的妻最高反坑向电压卖、最大树正向平诊均电流啦、工作朋频率、局环境温禾度等条饰件，选颈择满足剪要求的绿二极管婶。二极管终未被击芹穿时的模反向电躁流。IR越小，驶二极管宝的单向衬导电性滴越好，IR对温度非淡常敏感二极管的磁上限截至盏频率，超庆过此值，碌由于结电锅容的存在鸣，就不能孩很好的体夺现单向导搁电性了1.理想模型理想二极涂管：（1）正向导草通，导通钟压降为零带，正向导材通电流为犹无穷大。（2）反向截彩至，反向掠电流为零糟。1.2拆.4二极管等效电路2开关等侨效模型深（恒压彻降模型通）恒压降浪模型的捷二极管贴：（以伞硅为例倒）（1）U>0.右7V，二极需管导通押，导通菊压降为0.7满V，导通壶电流无邪穷大（2）U<0.雪7V，二极管婚反向截止络，反向电粒流为零。3折线模型4.微变等播效模型iDuDIDUDQiDuDrD是二极绘管特性割曲线上签工作点Q附近电炭压的变削化与电裳流的变丢化之比例：显然，rD是对Q附近的微甘小变化区件域内的电心阻。应用举例二极管的克静态工作沉情况分析（R=10k）VDD=10V时理想模我型恒压模型（硅二极管典型值）RLuiuouiuott补充：半导体路二极管体的应用1.二极管郑整流电矿路(理想模邻型)2.限幅电路福（恒压降慕模型）导通导通0.7V导通截止0.7友V截止导通0.7子V导通导通3.7赔VUA(V)UB(V)D1D2UO(V)00033033功能：警二极管靠与门注意：压差大的膝二极管导集通3.门电路如何判断二极管是否导通呢？电路如裙图，二切极管的坊管压降为0.7V通,求：UABV阳=－6V，V阴=－12V，V阳>V阴，删二极管摄导通，UAB=－6.7铲V。例1：取B点作为参借考点，断开二极管易，分析伞二极管阳极和阴极的电位。V阳>V阴,二极管导通,否则，二极管截至D6V12V3kBAUAB+–ui>8晴V二极管存导通，材可看作毕短路uo=8碌Vui<8V二极管截衔止，可看川作开路uo=ui已知：二极管是理想的，试画出uo波形。u218V8V例3D8VRuoui++––1.2.集5稳压二极培管

利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压二极管稳压时工作在反向电击穿状态，反向电压应大于稳压电压。UIIZm练inIZmaxUZIZ稳压误差曲线越陡己，电压越挎稳定。UZ稳压二极管加正向电压，相当于普通二极管稳压二极侦管的应用解：ui和uo的波形刘如图所拒示（UZ＝3V）uiuODZR(a)(b)uiuORDZ稳压二万极管的沾工作电蹦流IZmi乖n<I<言IZma惯x，超过此惨围，稳压改管不能正爽常工作，戏所以稳压输管电路中败必须串联薯一个电阻头来限制电芽流，故称这个访电阻为限基流电阻。1.必须工作远在反向击浪穿状态（掩利用其正谈向特性除恩外）电源电屠压>稳压管稳模压值2.流过管子柏的电流必熔须介于稳焰定电流和眯最大电流拣之间。注意：稳压管是正常工业作的两孙个条件举：稳压管的矛一种实物请图黑头一角侧为阴凑极，即k端稳压值分离别为6V，8V的两个稳客压管的不哈同连接，兵可以得到丘哪些电压懒值？思考：光电管ak可用来孟作为光瞧的测量慢，是将蝇光信号峰转换为巴电信号珍的常用饺器件。发光管ak(发光)最常见窝的有红驴、黄、表绿等颜昂色。实际中，坝二者配合凝使用的情锅况很多，拆如遥控电睛视机、光拥缆传输电关信号等。(接收光)1.2臭.6其它类紧型的二拾极管几种普通里发光二极鬼管实物图长脚为正尖极大头为放负极1.3双极型是晶体管(BJT)又称半导跟体三极管引、晶体三烧极管，或驶简称晶体糖管。(Bipo灿lar腿Junc役tion毙Tra蚂nsis疮tor)三极管妻的外形魔如下图工所示。三极管有扎两种类型弯：NPN型和PNP型。主要以NPN型为例羞进行讨柜论。1.3孝.1晶体管的糠结构及类推型常用的三关极管的结社构有硅平盒面管和锗钓合金管两黎种类型。图1.3.乱2a三极管的圾结构(a)平面型(NPN)(b)合金型(PNP)NecNPb二氧化硅becPNP发射区集电区基区基区发射区集电区图1.3.侄2(b)三极管黎结构示蹦意图和傲符号NPN型ecb符号集电区集电结基区发射结发射区集电极c(co蛾lle脚cto奴r)基极b(bas裂e)发射极e(emi川tter轮)NNP箭头方蒙向：由P区→N区集电区集电结基区发射结发射区集电极c发射极e基极b

cbe符号NNPPN图1.3.2©三极管结构示意图和符号(b)PNP型1.3芝.2晶体管的睛电流放大臂作用以NPN型三极晒管为例缸讨论cNNPebbec表面看三极管苗若实现默放大，业必须从三极管内粥部结构和外部所疫加电源拣的极性来保证亏。不具备放原大作用三极管犬内部结箭构要求骨：NNPebcNNNPPP1.发射区高然掺杂。2.基区做狗得很薄。通常嫩只有几斑微米到警几十微谁米，而伴且掺杂较暮少。三极管放丘大的外部挎条件：外加电粒源的极性扬应使发射结苗处于正虹向偏置状态，而集电结薯处于反叮向偏置状态。3.集电结面她积大。becRcRb一、晶亩体管内扫部载流泽子的运西动IEIB发射极发筐射电子形架成IE2.在基区柴与空穴慰复合形里成IB3.集电区专收集电林子形驼成ICICIE=IC+IB（共设粪电流放萝大系数亡）beceRcRb二、晶英体管的快电流分拖配关系IEpICBOIEICIBIEnIBnICnIC=ICn+ICBOIE=纤=IEn+IEp=ICn蕉+IBn焦+IEpIB+ICBO=IEP+IBNIE=IC+IB晶体管顷内部载仆流子的路运动与系外部电践流IB=IEP+IBN收-ICBO总结：三极管放再大的特点NPN型：ube>零0,uc营b>0所以：Vc>V牢b>VePNP型：ueb扒>0,成ubc辽>0所以：Ve>站Vb>令Vc三极管妹处于放低大状态翻时，三迫个极上电位关系：三极管处民于放大状野态时，三黑个极上电流关系：IB<庄IC<I沃E[例1]某放大遣电路中BJT三个电极酸的电流如直图所示。IA＝-2m会A,IB＝-0.0浴4mA,IC＝+2.0佳4mA,试判断寄管脚、单管型。解：电流树判断法。IE=IB+ICABCIAIBICC为发射极B为基极A为集电极富。管型为NPN管。例[2]：测得工油作在放大电虑路中几个晶体皱管三个电柱极的电位U1、U2、U3分别为：（1）U1=课3.5紫V、U2=际2.8迈V、U3=1煮2V（2）U1=3珠V、U2=2舱.8V、U3=狭12V（3）U1=萄6V、U2=1劣1.3V、U3=超12V（4）U1=叹6V、U2=1撑1.8V、U3=1耐2V判断它们壁是NPN还是PNP型？是硅揪管还是锗舍管？并确容定e、b、c。（1）U1b、U2袄e、U3c乏NP斩N硅（2）U1b、U2e、U3巨c军NP水N锗（3）U1发c、U2览b、U3e旦P锯NP硅（4）U1低c、U2b、U3产e姨PN久P锗答案：原则：先求B→E访→C，UBE若等于0.6箩-0.宽7V，为硅管；若绸等于0.2疫-0.歌3V，为锗管。发射结正偏，集柏电结反偏。NPN管UBE＞0，UBC＜0，即UC＞UB＞UE。PNP管UBE＜0，UBC＜0，即UC＜UB＜UE。BJT的特性开曲线是嗽指各电甚极电压凤与电流愤之间的臂关系曲榴线，它膊是BJT内部载流滔子运动的监外部表现骆。由于BJT也是非线性巩元件，它有功三个电此极，故浅要通过苦它的伏榜安特性垫曲线来怖对它进砍行描述顷，但它湿的伏安樱特性并园不像二千极管那姑样简单展。工程上打最常用洗的是BJT的输入特百性和输出特性曲线。1.3.尸3晶体管熔的共射春特性曲句线ICmAAVVUCEUBERBIBVCCVBB

实验线路iB=f(uBE)UCE=con侮st一.输入特性姿曲线二.输出特咳性曲线iC=f(uCE)iB=co茫nstiB=f(uBE)UCE=co纹nst一.输入特瞒性曲线IB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE=0V(1)当uCE=耕0V时，相州当于发赌射结的役正向伏嗽安特性贞曲线。IB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE=0VUCE=0.5ViB=f(uBE)UCE=con逢st一.输入特性腾曲线(2)当uCE≥简1V时，uCB=uCE厘-uBE>励0，集电结读已进入反晴偏状态，呆开始收集镰电子，基煮区复合减节少，在同黑样的uBE下IB减小，特然性曲线右腿移。UCE1VIB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE=0VUCE=0.5ViB=f(uBE)UCE=con屯st一.输入特懒性曲线二.输出特性沉曲线iC=f(uCE)iB=co穗nst现以iB=60丽uA一条加以乳说明。（1）当uCE=0膝V时，因集泪电极无收域集作用，iC=0。（2）uCE↑尸→Ic↑。（3）当uCE＞1V后，收握集电子须的能力殖足够强疮。这时稍，发射搅到基区啦的电子沉都被集叙电极收折集，形苹成iC。所以uCE再增加周，iC基本保持翻不变。同理，载可作出iB=其他值弄的曲线胆。输出特性淘曲线可以桂分为三个冲区域:放大区——曲线基本揪平行等距。此目时，发射结正偏损，集电结反偏。该区中有腥：考虑：给捎出输出特桨性曲线，廊能否从曲业线求出值？放大区截止区——iC接近零役的区域登，相当iB=0的曲线荷的下方南。此时俩，发射星结反偏，集常电结反偏。uBE抚<0.奇7VIB=屋0，IC≈弱0；截止区饱和区——iC受uCE显著控烧制的区句域，该叹区域内uCE＜0.7V。此时发射哭结正偏，访集电结也琴正偏。IC私<IB临界饱递和：uCE=递0.7销V深度饱忍和：uCES崇=0.篇3V饱和区三极管工首作状态的俭判断[例1]：测量某NPN型硅管BJT各电极室对地的据电压值之如下，结试判别铸管子工滴作在什谊么区域偿？（1）VC＝6VVB＝0.7逗VVE＝0V（2）VC＝6VVB＝4VVE＝3.6杜V（3）VC＝3.6煎VVB＝4VVE＝3.3V解：对NPN管而言，比放大时VC＞VB＞VE对PNP管而言惧，放大被时VC＜VB＜VE（1）放大饺区（2）截止区骂（3）饱和挽区ce22K5K10Vb+_+_ViVORbRc已知：＝50，Vi为0V和3V交替工屡作时，勇求UO解：判季断三极按管类型医为NPN型（1）Vi＝0V时，IB=鲜0，BJT处于截较止状态搞，IC=债0，UO=1押0V(2)Vi＝3V时，BJT的发射结组处于导通似状态，BJT是放大熔还是饱借和，如弱何判断赞？三极管去应用电着路：反相器IB=肃(Ui－Ube弯)/R蹈b=(罗Ui-0.7度)/2恳2=0役.11踢mA=洋110μA例：判断方法2：不直广接求UO，而通助过观察IC值来判断您：ICm洒ax=尽10/品5K=从2mA飞(此时假债设UCE＝0V）IB＝5mA所以BJT此时处捎于深度衬饱和状推态，UO=茧UC醋ES=0.3V反相器：UI=0掩V堵UO=1羞0VUI=3畏V擦UO=0仗.3V若假设故三极管谷处于放复大状态备则：IC=IB＝5mA，则UO=宰10-产5×5＝－15V（？）UO的最小值稳为UCES沃=0.3中V,所以BJT此时处燥于深度诱饱和状横态，UO=U底CES=易0.3V判断方杰法1：通过假户设判断ICma乳x<IB练习：电路如静图所示臣，晶体镇管导通击时UBE＝0.7麻V，β=50。试分限析VBB为0V、1V、3V三种情况嗓下T的工作状齐态及输出谎电压uo的值。解：（1）当uI=VBB＝0时，T截止，uo≈VCC=12护V。μA

（3）当uI=VBB＝3V时μA

所以工煌作在饱属和区，Uo=0负.3V（2）当uI=VBB＝1V时，因卫为Je正偏，JC反偏，T处于放大心状态。三极管的税参数分为得三大类:直流参数洗、交流参瞒数、极限丹参数一、直愈流参数1.共发射流极直流桌电流放呜大系数=（IC－ICEO）/IB≈IC/IBvCE=const1.3.容4晶体管的主要笋参数2.共基直流电流放大系数3.集电极基寄极间反向冬饱和电流ICBO集电极兵发射极层间的反非向饱和泄电流（丸穿透电歼流）ICEOICEO=（1+）ICBO二、交调流参数1.共发射去极交流飘电流放洒大系数=iC/iBUCE=co钉nst2.共基极森交流电稀流放大勾系数αα=iC/iEUCB=co捏nst3.特征频率fT值下降芬到1的信号中频率1.最大集电唯极耗散功达率PCMPCM=iCuCE三、极限参数2.最大集电另极电流ICM3.反向击穿承电压：晶输体管的某娘一电极开您路时，另唇外两个电悄极间所允逮许加的最携高反向电瞧压。UCBO—可—发射极开辨路时的集尤电极-基极间的咸反向击穿垂电压。UEBO—蠢—集电极详开路时洒发射极-基极间的反向击托穿电压。UCE铸O——基极开路刃时集电极举和发射极趋间的击穿嘴电压。几个击球穿电压烟有如下旧关系UCBO＞UCE剂O＞UEB丢O1.3.混5温度对晶梦体管特性膛及参数的圣影响一、温度鱼对ICBO的影响温度每蒙升高100C，ICB愧O增加约一货倍。反之，当渗温度降低马时ICB可O减少。硅管的ICBO比锗管昆的小得梅多。1.3.钞5温度对援晶体管私特性及企参数的僻影响60402000.40.8I/mAU/V温度对输入特性的影响200600二、温度立对输入特畏性的影响温度升高赤时正向特茎性左移1.3.梨5温度对星晶体管范特性及字参数的哄影响三、温度醒对输出特缠性的影响iCuCEOiB200600温度升高究将导致IC增大1.3垄.6光电三肢极管一、等效膏电路、符库号二、光拴电三极势管的输浑出特性辽曲线ceceiCuCEO光电三极管的输出特性E1E2E3E4E＝01.4场效应三肌极管场效应失管：一种载流杠子参与导追电，利用修输入回路奴的电场效幸应来控制南输出回路词电流的三破极管，又厉称单极型戒三极管台。场效应扇管分类结型场伴效应管Junc吃tion避Fie役ldE久ffec潮tTr霸ansi膏stor绝缘栅场婚效应管Met港al-房诚Oxi姑de慌Sem鼻ico秃ndu歼cto纠rF险iel差dE串ffe宜ct白Tra难nsi普sto蕉r特点单极型器矮件(一种载流颂子导电)；输入电阻炉高；工艺简虫单、易莫集成、恨功耗小两、体积威小、成续本低。N沟道P沟道增强型耗尽型N沟道P沟道N沟道P沟道（耗尽怜型）FET场效应管JFET结型MOSFET绝缘栅型(IGFET)场效应管分类：DSGN符号1.4执.1结型场效泥应管Jun趣cti嚼on森Fie陶ld辉Eff渐ect锋Tr叨ans尊ist晒or结构图1.4.划1N沟道结型费场效应管朽结构图N型沟道N型硅棒栅极源极漏极P+P+P型区耗尽层(PN结)在漏极和弟源极之间珠加上一个藏正向电压窜，N型半导体砖中多数载闹流子电子可以导袖电。导电沟逼道是N型的，称N沟道结型狸场效应管。P沟道场缺效应管P沟道结杰型场效堵应管结摸构图N+N+P型沟道GSDP沟道场饿效应管盈是在P型硅棒的辫两侧做成疾高掺杂的N型区(N+)，导电沟咐道为P型，多数掀载流子谊为空穴暂。符号GDS一、结型泊场效应管廉工作原理N沟道结型震场效应管用改变UGS大小来拳控制漏怪极电流ID的。(VCC奋S)GDSNN型沟道栅极源极漏极P+P+耗尽层UGS对iD电流的郊影响UDS对iD电流的楚影响栅源电间压vGS对电流iD的控制作御用这里要疾讨论的新关系是港：在栅源间砍加负电压vGS，为便于贝讨论，先令vDS鼓=0①当vGS=0时，导节电沟道园最宽。在栅源给间加负寨电压vGS，为便于棍讨论，先乖令vDS移=0①当vGS=0时，导电案沟道最宽皱。②当│vGS│↑时，PN结反偏钱，耗尽世层变宽犬，导电颗沟道变拳窄，沟双道电阻些增大。对于N沟道JFE哀T，VGS(羞off)<0在栅源间见加负电压vGS，为便准于讨论铅，先令vDS坛=0①当vGS=0时，导电中沟道最宽无。②当│vGS│↑时，PN结反偏，榴耗尽层变棒宽，导电猪沟道变窄腰，沟道电姐阻增大。③当│vGS│↑到一定膊值时炼，沟道彻会完全劝合拢。夹断电鸭压VGS(续off)——使导电吊沟道完预全合拢间（消失觉）所需桨要的栅暖源电压vGS。注意可以归恳纳，vDS＝0时vGS对导电帆沟道的喉控制作兰用：此时，vGS变化虽然益导电沟道庄随之变化许，但漏极争电流iD总是等圈于0。若vDS为一固定凶正值，则iD将受vGS的控制，│vGS│↑时，沟道幼电阻↑，iD↓。(a)vGS=0(b)vGS<0(c)vGS=VGS(off)vDSvDS对iD的影响这里要讨捷论的关系顿是：在漏源振间加电桨压vDS，为便批于讨论荡，先令vGS=具0由于vGS=0，所以导电沟视道最宽。①当vDS=葱0时，iD=0。在漏源间就加电压vDS，为便于芦讨论，先令vGS攻=0由于vGS=鞠0，所以导电沟往道最宽。①当vDS=0时，iD=0。②vDS↑→iD↑→靠近漏极抓处的耗尽奸层加现宽，沟尚道变窄，颗呈楔形分林布A在漏源间似加电压vDS，为便于虹讨论，先令vGS=露0由于vGS=您0，所以导电沟道唇最宽。①当vDS=匙0时，iD=0。②vDS↑→iD↑→靠近漏丸极处的绝耗尽层饰加宽，克沟道变并窄，呈尚楔形分驼布③当vDS↑，使vGD=VGS(脸off罢)时，在吩靠漏极A点处夹断——预夹断。此时iD达到了饱和漏抛电流IDS领S表示栅源宾极间短路在漏源间及加电压vDS，为便于我讨论，先令vGS=起0由于vGS=0，所以导电沟道翻最宽。①当vDS=哀0时，iD=0。②vDS↑→iD↑→靠近漏冒极处的打耗尽层天加宽，夏沟道变不窄，呈供楔形分阁布③当vDS↑，使vGD=VGS(o坛ff)时，在赞靠漏极A点处夹断——预夹断。④vDS再↑，预笛夹断点下厌移预夹断萍前，vDS↑→iD↑预夹断庙后，vDS↑→iD几乎不变Why？(a)vGS=0,vDS=0时iD=0(b)vGS=0,vDS<│VGS(off)│iD迅速增大(c)vGS=0,vDS=│VGS(off)│iD趋于饱和iD饱和(d)vGS=0,vDS>│VGS(off)│图示：改产变vDS时JFET导电沟竿道的变煮化综上分收析可知穿：（d）预夹断尤前iD与vDS呈近似线蝇性关系；洞预夹断后团，iD趋于饱和。（a）JFE沉T沟道中只有一译种类型帮的多数街载流子巷参与导络电，所以掠场效应勿管也称苍为单极休型三极壶管（b）JFE扩T栅极与妙沟道间息的PN结是反向丙偏置的，挖因此输入电摸阻很高；（c）JFET是电压控制竞电流器件，iD受vGS控制；uGS=0VuGS=-1V三.JF蓄ET的特性曲革线及参数输出特怪性曲线恒流区的锈特点：△iD/△vGS=gm≈常数即：△iD=gm△vGS（放大原头理）①可变电阻循区（预夹坡断前）②恒流区或饱和区（预夹断耻后），也赖称线性放遣大区③夹断区（截止区）④击穿区可变电绵阻区恒流区截止区击穿区分四个彻区：转移特熊性曲线可根据疯输出特忙性曲线旨作出转仆移特性胃曲线。例：作uDS=10V的一条转妖移特性曲乘线AABBCCDD综上分析谱可知：（d）预夹断前iD与vDS呈近似线撕性关系；奏预夹断后后，iD趋于饱而和。（a）JFET沟道中只有一灯种类型装的多数膏载流子朽参与导敲电，所以劝场效应潮管也称密为单极舱型三极狼管（b）JFET栅极与启沟道间烤的PN结是反向也偏置的，屋因此输入电阻族很高；（c）JFET是电压控肿制电流主器件，iD受vGS控制；场效应管慌的主要参允数（1）夹断电纵压VGS(哨off)（2）饱和漏蕉电流IDS磨S（3）低频回互导（煮跨导）gm结型场效思应管的缺浸点：1.栅源极沾间的电叛阻虽然秤可达107以上，但采在某些场产合仍嫌不屡够高。3.栅源极间唇的PN结加正直向电压圾时，将营出现较短大的栅妈极电流冈。绝缘栅证场效应秧管可以共很好地辟解决这位些问题姿。2.在高温下县，PN结的反向无电流增大饮，栅源极劈燕间的电阻狂会显著下银降。1.4步.2绝缘栅降型场效号应管MOS贡FETMet炒al-显Oxi肢de垂Sem呈ico寸ndu点cto厦rF密iel钢dE锐ffe第ct愧Tra亩nsi汁sto冰r由金属、笋氧化物和泳半导体制清成。称为金属-氧化物-半导体场跨效应管，或简苏称MOS场效应管。特点：导输入电疤阻可达1010以上。类型N沟道P沟道增强型耗尽型增强型耗尽型所谓“增强型”：指vGS船=0时，没有艺导电沟道，即iD=0，而必须通依靠栅源这电压vGS的作用，释才形成感排生沟道的FET，称为悬增强型FET。所谓“耗尽型”：指vGS夏=0时，也坝会存在券导电沟陆道，iD≠0的FET，称为立耗尽型FET。一、N沟道增转强型MOS场效应管1.结构P型衬底N+N+BGSDSiO2源极S漏极D衬底引难线B栅极G图1.4.欣7N沟道增强框型MOS场效应管层的结构示帆意图SGDB2.工作原毁理分析(1)UGS=篇0漏源之遍间相当糊于两个春背靠背唐的PN结，无闯论漏源剃之间加碧何种极奸性电压真，总是不导胜电。SBDP型衬底N+N+BGSD(2)UDS巷=0，0<UGS<UGS(t出h)P型衬底N+N+BGSD栅极金属屯层将聚集武正电荷，呢它们排斥P型衬底箩靠近SiO2一侧的右空穴，形成由负港离子组成店的耗尽层小。增大UGS耗尽层凳变宽。VGG---------(3)UDS香=0，UGS≥UGS(将th)由于吸引国了足够多P型衬底学的电子竭，会在耗邀尽层和SiO2之间形成挠可移动的右表面电荷寻层——---N型沟道反型层拐、N型导电沟陕道。UGS升高，N沟道变服宽。因料为UDS悄=0，所以ID=劣0。UGS(洋th)或UT为开始捉形成反蚁型层所卷需的UGS，称开启电压。(4)UDS对导电沟设道的影响(UGS赢>UT)导电沟蝴道呈现浑一个楔志形。漏爸极形成除电流ID。b.UGD论=UT靠近漏极博沟道达到窄临界开启展程度，出任现预夹断改。c.UGD垒<UT由于夹另断区的捡沟道电箭阻很大迹，UDS逐渐增罚大时，购导电沟诸道两端若电压基基本不变但，iD因而基本悲不变。a.UGD>UTP型衬底N+N+BGSDVGGVDDP型衬底N+N+BGSDVGGVDDP型衬底N+N+BGSDVGGVDD夹断区DP型衬底N+N+BGSVGGVDDP型衬底N+N+BGSDVGGVDDP型衬底N+N+BGSDVGGVDD夹断区UDS对导电沟脆道的影响(a)UGD>UT(b)UGD=UT(c)UGD<UT在UDS>UGS–UT时，对禁应于不必同的uGS就有一旅个确定棚的iD。此时，帖可以把iD近似看狸成是uGS控制的电毙流源。1.4耳.4场效应管兔与晶体管物的比较1.愧BJT中的b、c、e对应FET的g、d、s，d、s可换，c、e不可换2.手B磁JT流控器廊件，基盘极要取趁电流IB，FET栅极不认取电流秩，输入涉电阻高叫，但BJT放大倍容数大3.剩B誉JT两种载挣流子参五与导电礼，FET只有多子巷参与导电矿，对于干池扰，辐射真，温度变企化大的环籍境下要用BJT。4.游FE恩T更易于冤集