电路和电子技术下李燕民主编第章半导体器件

教学内容及学时分配（一）理论教学（40学时）第1章半导体器件（6学时）第2章交流放大电路（6学时）第3章集成运算放大器（8学时）第4章电源技术（2学时）第5章组合逻辑电路（8学时）第6章时序逻辑电路（8学时）第7章模拟量与数字量的转换（2学时）（二）实验教学（8学时）实验1：常用电子仪器的使用实验2：集成运算放大器的基本应用（Ⅰ）实验3：计数器及其应用实验4：D/A、A/D转换器考核与成绩评定本课程成绩评定方法：实验成绩占20％，平时成绩占20％，期末考试成绩占60％。其中，平时成绩由作业、小测验成绩等综合评定。第1章半导体器件1.2半导体二极管1.3硅稳压二极管1.4半导体三极管1.5绝缘栅场效应管1.1半导体的基础知识1.6电力半导体器件

在热力学温度零度和没有外界激发时,本征半导体不导电。

把纯净的具有共价键结构的半导体单晶称为本征半导体。它是共价键结构。本征半导体的共价键结构硅原子价电子1.1.1本征半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+41.1半导体的基础知识+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子空穴本征激发复合在常温下自由电子和空穴的形成成对出现成对消失+4+4+4+4+4+4+4+4+4外电场方向

空穴导电的实质是共价键中的束缚电子依次填补空穴形成电流。故半导体中有电子和空穴两种载流子。

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。价电子填补空穴+4+4+4+4+4+4+4+41.1.2杂质半导体1.N型半导体在硅或锗的晶体中掺入少量的五价元素,如磷,则形成N型半导体。

磷原子+4+5多余价电子自由电子正离子

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型半导中,电子是多数载流子,

空穴是少数载流子。+4+4+4+4+4+4+4空穴2.P型半导体

在硅或锗的晶体中掺入少量的三价元素,如硼,则形成P型半导体。

+4+4硼原子填补空位+3负离子

P型半导体结构示意图电子是少数载流子负离子空穴是多数载流子在P型半导中,电子是少数载流子,

空穴是多数载流子。P区N区1.PN结的形成

用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上,形成P型半导体区域和N型半导体区域,在这两个区域的交界处就形成了一个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1.1.3PN结多子扩散少子漂移内电场方向空间电荷区P区N

区

在一定的条件下，多子扩散与少子漂移达到动态平衡，空间电荷区的宽度基本上稳定下来。

空间电荷区不存在载流子，因而不能导电。内电场方向E外电场方向R2.PN结的单向导电性P型半导体外电场驱使P型半导体的空穴进入空间电荷区抵消一部分负空间电荷N型半导体电子进入空间电荷区抵消一部分正空间电荷a.外加正向电压N型半导体内电场方向E外电场方向RI空间电荷区变窄

扩散运动增强，形成较大的正向电流a.外加正向电压P型半导体N型半导体内电场方向ER空间电荷区变宽外电场方向IR外电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走少数载流子越过PN结形成很小的反向电流多数载流子的扩散运动难于进行b.外加反向电压P型半导体N型半导体1、PN结加享正向蚀电压杠：PN结所冰处的只状态吓称为正向企导通，其艰特点跳：PN结正概向电炸流大派，PN结电敲阻小组。相当咽于开魔关闭样合SPN结的励单向紧导电早性：2、PN结加刊反向诵电压争：PN结所聚处的崇状态肾称为反向咸截止，其潮特点歌：PN结反炎向电遮流小论，PN结电观阻大匆。相当废于开诱关打谈开

正极引线触丝N型锗支架外壳负极引线点接早触型轧二极兵管1.梦2.燥1二极枕管的萝基本论结构二极管的符号正极负极1.售2半导石体二贱极管

正极引线二氧化硅保护层P型区负极引线面接触型二极管N型硅PN结PN结60歌040舌020清0–盗0.欣1–佩0.体200.衫40.富8–5偷0–1娱00ID/加mAUD/们V正向献特性反向姿击穿特推性硅管草的伏座安特部性1.担2.姨1二极描管的题伏安捆特性反向特性死区电压ID/mAUD/V0.40.8–40–80246–0.1–0.2锗管的伏安特性正向特性反向特性0死区电压+UD–IDID=f（UD）600400200–0.1–0.200.40.8–50–100ID

/mAUD/V正向特性反向击穿特性硅管的伏安特性反向特性死区电压对于浆理想储二极蛋管锗管正向压降0.2--0.3V硅管正向压降0.6--0.8VR-+USIDDUD-+R-+USIDD正向送特性氧：二极窗管加未正向购电压600400200–0.1–0.200.40.8–50–100ID

/mAUD/V正向特性反向击穿特性硅管的伏安特性反向特性死区电压对于堆理想旗二极碗管R-+USDUD-+R-+USIRD反是向特壳性：二极腊管加瘦反向筛电压1.缸2.剧3二极戒管的乳主要喜参数最大的整流泡电流IF最大耻整流黄电流欲是指甘二极城管长寇时间纵使用气时，灶允许殖流过赶二极艺管的壮最大四正向母平均啦电流妇。反向御工作糊峰值识电压URM它是诵保证肯二极字管不见被击渗穿而田给出锹的反尾向峰冤值电暮压，园一般畏是反闸向击鬼穿电倚压的孟一半联或三畅分之厦二。反向都峰值顷电流IR它是晓指二怀极管智上加馒反向避工作魄峰值只电压危时的浸反向医电流男值。二极奖管的应用返范围狭很广,它可蒸用于械整流削、检撒波、教限幅皂、元件榴保护虽以及宅在数载字电败路中解作为馋开关捕元件厨。DE3VRuiuouRuD例：属下图失是二极况管限幅缘瑞电路绩，D为理呢想二服极管疫，ui=6模si慎n怜tV，E=3V，试燃画出uo波形马。矮tui/V6330t

uo/V022–6uR？1.二极评管限思幅1.柳2.华2二极督管的封主要贯应用名t6302双向眯限幅仓电路繁t03–3DE3VRDE3VuiuouRuDui/Vuo/V–3uo否to姿to兰to骡to23uou2u2u1uDioioRLT232U22U22U2Im2233uDD2.二极加管整庆流将交愤流电株变成绪直流符电称权为整猜流。（1）单镇相半抓波整维流电确路UouO摘t0盗t席t挨t23uOu2u2u1uDuDiOiODRLT232U22U22U2Im2233UO=0产.4售5U2电路伏计算000u2=2U2sintuO的电武压平秃均值盐：UO=0.4佣5U2uO的电锦压平蹈均值能：负载苏的电匙流平律均值永：截止族时二纠极管陈所承克受的伸最高竹反向攻电压脑为：（2）单今相桥鞠式整难流电慰路整流辞电路礼中最酬常用居的是吹单相虽桥式逆整流粗电路秒它由皂四个耗二极踢管D1D4接成荐电桥傻的形蒙式构叹成。RLAu2u1uo+D1D2D4D3B++iOt0uot0u20tuDuD2、uD4uD1、uD3ioRLAu2u1uo+D1D2D4D3B++在u2的正半堤周，D1和D3导通，D2和D4截止(相当架于开禾路)。ioRLAu2u1uo++D1D2D4D3B–+在u2的负宴半周误，D2和D4导通,胖D1和D3截止(相当诞于开浇路)，在一鞭个周览期内睛，通窗过电拦阻的备电流颤方向守相同唐，在嗓负载蚂上得岔到的肉是全栽波整政流电界压uo。工作欠原理Uototototo2323Im2233uD1uD3uD4uD2uOuuDiO由于眉二极数管的存正向盖压降换很小级，因众此可绵认为uO的波返形和u的正仁半波垦是相踩同的效。输俘出电泡压的酱平均手值为式中U2是变尸压器尿副方慕交流培电压u2的有势效值宣。截止笋管所看承受躁的最羡高反揪向电屯压为UO=0.9U2每个喘二极苏管通市过的补平均宿电流下图代是单锄相桥底式整第流电弦路的例简化欣画法+uoRLio~+u例晴已钳知负汇载电剧阻RL=8繁0柳,负载巾电压UO=1错10凶V。今坝采用单相陶桥式暮整流格电路祝，交叼流电渐源电后压为38叔0V。（1）如渡何选溪用晶底体二死极管罪？（2）求众整流昨变压胳器的翠变比炕及容辱量。解鸭（1）负麻载电宏流每个肤二极设管通据过的感平均度电流变压初器副烛边电融压的齐有效奏值为整流笑桥符馅号考虑泽到变尸压器告副绕农组及颜管子安上的需压降墨，变练压器姓副边妨的电豪压大侧约要现高出10买%，即12缸21锦.1赛=1痒34肿V。于圆是因此歌可选鹿用，蒸其最大嫌整流驰电流为1A，反向元工作伯峰值敏电压为30刊0V晶体伯二极嚼管。（2）变尽压器僻的变香比及您容量变压墨器的塌变比变压下器副凑边电净流的泛有效核值为变压皇器的剧容量鸽为可选范用BK州30佳0（30疗0V•A），38咱0/汁13件4V的变托压器锡。半波蔑整流尽电容美滤波电路嗽的外举特性估算皂公式:UO=1盒.0U22UDRM=2U2注意:t0232U2u2Io

Uo2U20.45U20滤波环后输萄出电来压uo的波液形变许得平松缓,平均世值提赚高。uO（1）拔电容押滤波3.滤波足电路二极加管导雪通时佛给电泊容充头电,二极喜管截汉止时聚电容苗向负块载放宣电uou2uDioDRLTu1C半波整流电容滤波电路tuO2U2''UO=1旗.2U22U2IO

UO0.9U20.45U2全波整流电容滤波电路的外特性00uoRLC+uCu2u1+++io放电喜时间望常数=RLC越大,脉动糕越小,输出话电压皱平均挣值越盖高,一般馒要求全波贫整流精电容铃滤波陕电路例杠有一单相访桥式电容越滤波整流俱电路裁，已拖知交回流电础源频准率f=5韵0H育z,负载弄电阻RL=2阅00愉,要求酸直流净输出源电压UO=3仿0V叙,选择整流饺二极扬管及滤波崭电容正器。解挽（1）选喜择整流锁二极镰管流过缺二极羞管的烫电流取UO=1射.2U2,所以酿变压骑器副月边电树压的效有效政值RLC1u2u1++型电缠容滤径波整窄流电休路++C2R（2）选择铜滤波僚电容宏器选用C=2发50F，耐脉压为50妙V的极紫性电容形器二极禁管所愈承受舍的最笔高反练向电资压因此蛛可选层用二清极管秤，其最大闹整流铃电流为10跳0m是A，反向戒工作竹峰值搞电压为50停V。（2）政电感恳滤波电感剥滤波议电路uoRLLu2u1+++iotuo0由于附电感覆的感月抗XL＝L，对总直流拜分量XL＝0，电即感视少为短昼路。暖对于僵交流慕分量烈频率那越高焦，XL越大景，因缝此直查流分铜量通椒过电纸感线艳圈全腾部输昨出到热负载扛上，根而交正流分疑量在队电感埋线圈劣上产尘生较毛大压雅降，廊而被切滤掉制，使跃负载赔上得锹到较互平缓杰的输赵出电恭压，贩电感L越大煌，滤妙波效酱果越往好。若忽艺略电项感线骄圈电寻阻，念输出胡电压恳为Uo＝0.纠9U21.梨3硅稳拢压二微极管稳压乐管是丙一种灭特殊少的面介接触孕型半送导体津硅二陈极管非。其单表示毫符号周如下暮图所撞示。稳压邪管工作少于反菜向击瓶穿区棒。从管反向养特性稍曲线旅上可研以看加出，扎反向硬电压迅在一敏定范竟围内坑变化竿时，晕反向叮电流茫很小狠。当馅反向键电压辽增高驾到击子穿电应压时老，反们向电鬼流突啄然剧居增，稳压傅管反向躺击穿船。此呼后，绩电流爱虽然匙在很您大范懂围内锻变化叫，但稳压闸管两端馅的电唉压变枕化很叼小。色利用逐这一弟特性室，稳压裁管在电补路中成能起活到稳周压作纤用。1.趣3.赢1硅稳亭压二闯极管对的伏艘安特俩性DZI/mAU/V0UZIZIZmax+正向+反向UZIZUZminIZmin1.稳定痛电压UZUZ是稳葡压管遗反向获击穿列后，垄稳压堡管两按端的都稳压肚值。摊不同于型号摊的稳蚕压管磨具有角不同款的稳颤压值性，同送一型新号稳勇压管型的稳针压值扮也略观有差垂别。1.毕3.弯2稳压春二极肚管的渠主要竟参数4.动态雄电阻RzrZ是稳炕压管府在工写作区蠢电压拼变化躺量UZ与电资流变址化量吴IZ的比谦值，皂即：2.最小陈稳定早电流IZm舟inIZm众in是保豪证稳叙压管曾具有计正常藏稳压馒性能弱的最英小工伸作电盖流，暮当稳果压管棵的反脉向电首流小材于IZm艺in时，途稳压辱管尚征未击岸穿，饲输出塔电压个不稳斤定。3.最大务稳定嫩电流IZm万axIZm疤ax是稳惊压管社允许汇流过葱的最钉大工磨作电盗流。动态根电阻臂越小渔，反油向伏考安特脖性曲妄线越洞陡，桃稳压揪性能弹越好熄。1.丝式3.亭3稳压坏二极改管稳春压电域路RLCRIRIZDZIo+Uo+Ui~+引起词电压警不稳忆定的岁原因碧是交疮流电借源电烛压的艇波动夺和负栏载电鸦流的犁变化,下面金分析浊在这藏两种违情况爆下的致稳压脉作用振。（1）当烛交流挪电源很电压陷增加雅而使守整流枪输出字电压Ui随着记增加到时，蜜负载同电压Uo也要销增加克。Uo即为熊稳压肌管两寸端的黎反向监电压惧。当负载杏电压Uo稍有芳增加凯时，观稳压亮管的罢电流IZ就显糠著增彩加，盾因此隶限流败电阻R上的摧压降让增加船，以陷抵偿Ui的增坡加，旁从而酸使Uo保持母近似家不变守。UoRL不变搏：u2UiUoIZIRUR限流钓电阻TRLCUiUZIZDZuou2iou1u2不变含：RLIRUOURIZUoURIRIO（2）当殃电源屋电压孩保持橡不变兴，而松负载服电流急增大医时，寒电阻R上的蚊压降腊增大取，负活载电杂压Uo因而网下降攀。只凝要Uo下降训一点填，稳夕压管增电流IZ就显雀著减苹小，牢使通感过电将阻R的电脾流和赖电阻捕上的鲁压降鬼保持象近似陕不变毙，因盗此负蓝载电佣压Uo也就残近似图稳定惠不变道。RIR选择沃稳压迷管时元一般臂取：UZ=Uo，Ui=(扒2~折3)Uo，Izm国ax=(虎2~泡3)Iom误ax稳压俭管稳找压电捐路结味构简惜单，似但输奏出电庆流较提小，茂输出饺电压碧不能之调节膝，通逐常适解用于朗小电潮流，卫固定方输出扯电压咽，负彼载变锋化不必大，典稳压恼精度脾要求套不高壤的场添合（1）在垒稳压虾电路金中，互稳压它管为蹲反接绩；（2）使企用稳扔压管百时必级须串粒联限咱流电坡阻。注意店：例稳压蝇管稳熊压电须路，锄负载商电阻衰由开耻路变眼到50继0，要卸求输蛛出电怜压Uo＝6V，宽试进求Ui，U2，UZ、IZm慈ax。IZm到ax=(宾2~厦3)Iom预ax=(予2~辣3)主12面=2柱4~村36麻mAUZ=Uo=6秧V[解]Ui＝（2~飞3）Uo＝（2~蒙3）6＝12见~1忘8V1.青4.坚1半导康体三路极管骡的结比构1.业4半导得体三可极管集电直区集电拐结基区发射劈燕结发射全区集电纳极C基极B发射播极ENNPECB符号NP被N型三刊极管集电无区集电课结基区发射宿结发射缸区集电御极C发射厉极E基极BNNPPNPN隶P型三拣极管

CBE符号ECRCICUCECEBUBE共发肚射极自接法怕放大眼电路1.朽4.泰2三极提管的议电流闻放大债状态1.三极柔管的云电流证放大曲状态（1）发贞射结溉正向婶偏置（加括正向见电压者）；（2）集投电结墓反向纠偏置（加尼反向查电压昌）。EBRBIBNP杀N型三扎极管:UBE>熔0UBC<0即VC>VB>VE通常NP着N型硅神管的宾发射评结电凶压UBE=0拢.6跟V~价0.欲7V，PN衣P型锗瞎管的堡发射等结电怖压UBE=依-0脑.2掀V~手-0腐.3慌V。IEECRCICUCECEBUBE共发扛射极镰接法显放大碰电路三极妻管具粉有电刊流控制作构用的则外部牲条件:（1）发瞎射结矩正向谈偏置炉；（2）集得电结迁反向僵偏置香。对于PN响P型三娘极管啦应满连足:EBRBIBIE即VC<VB<VEUBC>0UBE<01.三极灶管的紫电流瞒放大汪状态CBE三极怠管的巩电流择放大焰示意驶图UCCUBBRCRBNNPIEICIB电子发射区向基区扩散电子电子在基区扩散与复合集电财区收您集电鬼子电子流向电源正极形成IC电源负极向发射区补充电子形成

发射极电流IE电源正极拉走电子，补充被复合的空穴，形成IBCBEUCCUBBRCRBNNPIEICIBECRCIC

UCECEBUBEEBRBIBIE由于捐基区跟很薄,掺杂肃浓度碰又很智小,电子命在基驶区扩话散的涌数量远远植大于偷复合两的数位量。艇所以的：IC>>IB同样脑有:IC>>IB所以干说三逆极管绘具有土电流相控制疤作用,也称熟之为忧电流茫放大酷作用阶。电流矿关系班：IE=IB+ICECRCICUCECEBUBEEBRBIBIEIC=IB直流纽奉电流俯放大皆系数

=

IC

IB交流疯电流占放大谢系数（1）UBE>虾0，UBC<0（2）IC=IB条件特征（1）发肾射结赖正向迈偏置揭；（2）集步电结快反向民偏置框。ECRCICUCECEBUBEEBRBIBIE1.三极梅管的的电流躺放大片状态集电维结、研发射垂结均凶反向旧偏置屿，即UBE<价0（1）IB增加码时，IC基本棉不变骂，且ICUC/沾RC（2）UCE0晶体哨管C、E之间坦相当幕于短附路即UCE<UBE（1）IB=0、IC0（2）UCEEC晶体制管C、E之间炮相当垦于开看路条件特征（1）发稀射结睬正向腿偏置扮；（2）集新电结肃正向奋偏置削。条件特征2.三极汇管的消饱和膀状态ECRCICUCECEBUBEEBRBIBIE3.三极到管的仗截止剑状态IBUBE0UCE≥1V死区电压1.三极聋管的草输入扣特性IB

=f(UBE)UCE=常数1.扭4.肯3三极兼管的犯特性酱曲线EC输出回路输入回路公共颜端RCICUCECEBUBEEBRBIBIEIB=40远µAIB=60舒µAUCE

0IC

IB增加IB

减小IB=20段µAIB=

常数IC

=f

(UCE)2.三极鄙管的监输出超特性IC/mAUCE/V0放大区三极灵管输抚出特昏性上共的三何个工维作区IB=0诉µA20µA40µA截止区饱和区60µA80µAUCE小IC小（1）发桌射结恨正向称偏置疫；（2）集绣电结挠反向痛偏置永。VC>VB>VE且IC=IB3三极亏管的布三个扩区对叹应三湿极管瓜的三券种工杏作状避态集电巴结、抄发射矿结均往反向饿偏置适，即UBE<逃0UCE=UCC-RCIC，且ICSUC/序RCUCE0晶体誓管C、E之间逢相当狂于短胖路，即UCE<UBEIB=0、IC0UCEEC晶体茂管C、E之间屠相当搞于开妙路发射颤结集冈电结均正向木偏置筝；三极帐管的吸饱和寸区对陡应三歼极管洞的饱涌和状喘态三极更管的匠截止荐区对晌应三乘极管首的截撑止状懒态三极棕管的捡放大津区对紧应三绘极管廊的放鞭大状睡态（NP柿N型三贫极管允）IB增加剥时，IC基本殿不变候，1.晚4.网4三极词管的苏主要大参数1.电流鼠放大赔系数(1贡)直流允电流屠放大秆系数(2级)交流狼电流矮放大抗系数

=

IC

IB

2.穿透太电流ICE旨O3.集电挪极最坏大允仗许电冶流ICM4.集--射反换向击潜穿电跌压U(B坝R)束CE躲O5.集电晃极最茶大允匹许耗状散功喉率PCM极限参数使用时不允许超过!

=

IC

IBIC=ICE矮O+IB三极牲管在号小信除号(微变橡量)情况扇下工纽奉作时,可以冷在静向态工悟作点堪附近誓的小范乐围内印用直腊线段区近似狂地代健替三笼极管北的特这性曲币线,三极汁管就舒可以尚等效陶为一肝个线脆性元理件。匆这样消就可佳以将耕非线付性元爬件三盒极管殊所组姜成的岔放大依电路创等效钞为一翅个线球性电肆路。1三极体管的柄微变智等效仔电路OIB

UBE

UCEIB

QIBUBE在晶造体管执的输青入特跳性曲例线上孝，将节工作托点Q附近静的工诉作段雁近似肝地看名成直堵线，简当UCE为常接数时韵，UBE与IB之比称为篇晶体疾管的壳输入版电阻粥，在筐小信赤号的毅条件牛下，rbe是一帖常数奖，由炸它确茧定ube和ib之间伤的关默系。何因此抗，晶碍体管误的输骗入电秒路可猴用rbe等效楚代替因。1.躁4.饺5三极蹄管的叛微变好等效坏电路低频幸小功仔率晶向体管黄输入态电阻母的常垫用下榆式估旗算rbe是对炸交流胳而言泡的一谋个动顷态电耀阻。QIC

UCE

IBICICUCE晶体播管输扮出特郑性曲驶线的打线性议工作呈区是化一组为近似任等距殃离的滋平行取直线圣，当UCE为常石数时挪，IC与IB之比即为航晶体讽管的测电流神放大救系数竭，在歇小信圣号的愚条件重下，是一率常数得，由掩它确其定ic受ib的控武制关异系。戒因此贯，晶辱体管猪的输傻出电垦路可点用一受控孕电流倡源ic=ib等效坟代替鸡。QIC

UCE

IBICICUCEUCE晶体苗管的棚输出校特性盏曲线秋不完指全与华横轴首平行梯，当IB为常属数时蒸，UCE与IC之比称为分晶体矿管的乞输出洲电阻烦，在筋小信睛号的笑条件尝下，rce也是显一常脖数，掉在等铺效电雁路中富与ib并联暂，EBCrceicrbe

ibib+uce+ubeCBE+ube+uceicibT由以仿上分把析可层得出畅晶体顽管的哥微变秧等效狭电路由于rce的阻毯值很捉高，普可以乳将其萄看成孟开路股。EBCicrbe

ibib+uce+ube––SiO2结构咐示意蛾图1.半5.醋1绝缘出栅场叶效应米管的钩基本沟结构P型硅衬底源极S栅极G漏极D1.富5绝缘置栅型绵场效咐应管衬底引线BN+N+DBSG符号1.N沟道音增强枝型场效贷应管峡分为忙增强嚷型和灿耗尽揪型，岛导电山沟道候分为P沟道提和N沟道状。N沟道核载流叶子为答电子性，P沟道增载流被子为脏空穴惠。SiO2结构寺示意委图1.杠5.丢1绝缘翁栅场慎效应伙管的漏基本昏结构N型硅衬底源极S栅极G漏极D1.卸5绝缘烈栅型傍场效垒应管衬底引线BP+P+DBSG符号2.P沟道狱增强啄型结构泛示意董图P型硅委衬底源极S漏极D栅极G衬底膏引线B耗尽窗层3.探N沟道穗耗尽涝型N+N+正离子N型沟道Si移O2DBSG符号制造帐时,在二怎氧化物硅绝晚缘层甘中掺平入大挑量的暂正离智子，形成山原始来导电企沟道兆。GDBS符号P沟道高耗尽蓬型N沟道披耗尽别型SiO2结构示示意久图P型硅衬底耗尽连层衬底引线BN+N+SGDUDSID=催0D与S之间肤是两坟个PN结反斩向串深联，无论D与S之间堪加什么茫极性翼的电房诚压，总有速一个PN结是畏反向偏祖置，追漏极晶电流均接企近于宗零。1.袜5.喉2场效可应管踪蝶的工级作原甘理(1松)UGS=01.增强匠型NM激OS管P型硅硬衬底N++BSGD。耗尽胆层ID=透0(2获)架0<魔UGS<呆UGS头(t巨h)由柵搁极指映向衬驱底方向的役电场蔑使空量穴向乘下移俯动,电子班向上限移炉动,在P型硅拿衬底眼的胖上蝇表面眉形成闯耗尽忠层。疮仍李然没惰有漏怨极电屋流。UGSN+N+UDS1.增强顺型NM割OS管UGS驱(t你h)：使NM间OS管导通竹的开经启电蛮压。P型硅这衬底N++BSGD。UDS耗尽盟层ID栅极而下P型半漠导体表绒面形粪成N型导们电沟道攀，当D、S加上正向扬电压默后可蔽产生漏极艰电流ID。(3亿)UGS>UGS清(t帐h)N型导电沟道N+N+UGS1.增强阻型NM缓OS管通过谁控制UGS来控食制导键电沟绳道的更宽度怜，从扩而控论制电置流ID。N型硅钉衬底N++BSGD。耗尽路层PM乖OS管结猫构示秒意图P沟道PM姥OS管与NM馒OS管互为西对偶零关系怨，使凭用时UGS、UDS的极婆性也与NM页OS管相芽反。P+P+UGSUDSID2.增强愧型PM啄OS管3.耗尽画型绝皱缘栅万场效农应管夹断逗电压UGS(o刮ff柔)为正浴值，UGS<UGS(o氧ff怀)时导焦通。导电廊沟道喂在管他子制辞成后盆就已青存在执，在享漏源软极加拒正向拔电压胸，就津会有条漏极蔬电流ID，对帅于耗柄尽型NM仙OS管：当UGS>0时，榜导电棍沟道山变宽介；UGS<误0时导粘电沟傍道变标窄。隔为了防使UGS能从ID=0开始创控制ID的大习小，塔应潮使UGS<侄0，使ID=0的UGS称为夹断启电压UGS(o穿ff正)。UGS>UGS(o岁ff龄)时管馆子导拘通，知夹断肝电压UGS(o雨ff认)为负帜值。对于感耗尽经型PM碎OS管：4321051015UGS=5V6V4V3V2VID/m迟AUDS=1严0V增强海型NM争OS管的翼特性石曲线0123饱和区击穿区可变电阻区246UGS/V1.茧5.院3场效胃应管自的特性陆曲线UGs(显th鹿)输出周特性转移竿特性UDS/VID/m略A（1）可鹅变电病阻区熊：UGS不变哥，ID与UDS成正亿比，到漏源声之间络相当灭于一漠个受UGS电压返控制属的可璃变电们阻。夹断步区4321051015UGS=5V6V4V3V2VID/m吓AUDS=1画0V增强嫌型NM所OS管的垄特性赔曲线0123饱和区击穿区可变电阻区246UGS/VUGs(仇th峡)输出座特性转移予特性UDS/VID/m乞A（2）饱奥和区抗（放植大区抵）：UDS大于朴一定卡值，ID几乎端不随UDS变化桂，ID受UGS的控世制。胜相当杨于电矿压控舒制电险流源立。夹断富区4321051015UGS=5V6V4V3V2VID/m醉AUDS=1争0V增强习型NM阵OS管的厅特性样曲线0123饱和区击穿区可变电阻区246UGS/VUGs(述th跑)输出挪特性转移长特性UDS/VID/m粘A（3）击躲穿区虏：UDS过大仔，ID急剧护增加诵。夹断挣区（4）夹帽断区奸：UGS<营UGS芳(t浴h)，场释效应首管截佛止，ID=04321051015UGS=5V6V4V3V2VID/m搏AUDS=1春0V增强倡型NM创OS管的披特性女曲线0123饱和区击穿区可变电阻区246UGS/VUGs(概th泼)输出反特性转移聋特性UDS/VID/m巾A转移台特性戚：栅极者对漏桐极电勇流的早控制庭作用游，场碍效应泼管是吉电压贵控制搬器件子。夹断惕区1.搁5.张4场效税应管走的微变漏等效墓电路SiO2P型硅衬底源极S栅极G漏极D衬底引线BN+N+DBSG符号绝缘鲁栅型恰场效逝应管谋的栅司源之喷间为连一层充绝缘康物质恒，即租使在斥栅源旨之间横加入温电压妹，栅歪源之寻间也免没有胆电流主，管港子的蛇输入紧电阻梁很高胡，认吵为栅撕源之钞间开防路。1.乘5.素4场效燃应管立的微变扔等效般电路DBSG符号场效垒应管慨工作叙在饱悄和区养，表统现出研恒流叶特性质，漏从极电腰流的们变化瓣量ID与栅傻、源踪蝶极间歼的电播压变升化量泉UGS成比么例变认化，气即场效赶应管口小信驱号的洗微变挽等效比电路gmugsidugs++udsDGS输出炮回路氏可等扑效为拌电压唐控制铅的受管控电森流源浇。场阁效应明管小惧信号架的微专变等变效电制路如话图所梨示在UDS=0时，娇栅源幸电压银与栅镜极电沸流的棚比值讨，其互值很胆高。1.敢5.鼻5绝缘翅栅场城效应条管的恢主要号参数1.开启冬电压UGS言(t烟h)指在掌一定挠的UDS下，暮开始嫁出现雹漏极垂电流锁所需垄的栅粪源电压。缴它是木增强耗型MO币S管的超参数局，NM声OS为正简，PM干OS为负列。2.夹断爪电压UGS邮(o子ff枝)指在勤一定享的UDS下，沟使漏酷极电不流近茂似等染于零鹿时所矛需的栅源蔑电压违。是鼠耗尽稼型MO曾S管的达参数允，NM份OS管是益负值搂，PM烛OS管是党正值简。3.直流灾输入血电阻RGS（DC）4.低频缓跨导gmUDS为常崇数时描，漏炭极电塘流的场微变荒量与择引起臭这个军变化蚂的栅源概电压乐的微烤变量个之比离称为抛跨导,即另外念，漏川源极驼间的馅击穿晚电压U(B爽R)辉DS、栅据源极醉间的骄击穿电皆压U(B似R)继GS以及严漏极煮最大鹿耗散疗功率PDM是管糊子的党极限参数郊，使廉用时上不可涛超过愚。gm=ID

/UGSUGS=常数跨导爆是衡饲量场避效应习管栅摄源电击压对练漏极卫电流济控制月能力拳的一花个重贡要参束数。1.6电力从半导交体器西件电力桌半导于体器却件是借用来将进行电能颜转换加，功玩率控腿制与椅处理驻的核雕心器恨件。它街与前骆面介透绍的垫半导巴体器舅件不醉同，员一方针面它板必须医要有岂高电季压，叫大电不流的伶承受亡能力哄，另墙一方倒面必歪须以样开关凤模式忽运行酱。电车力半泻导体宝器件刷有很疮多种含类和兴不同跳的分边类方吃式，陡按照救开通某、关悉断控扁制方木式可宏分为肢三大苏类：（1）不控假型。这定是一灾类两判个极堪的器支件，春一端仗是正祥极，风另一迟端是议负极眯，其昼开通害和关窄断由剥两个关极所侍加电径压来俩决定碧，常棋见的萌有大梅功率内二极蛾管、虏快速惊恢复蹦二极吸管等勉。（2）半控让型。这往类器住件是谜三个继极的榨器件嘴，除州了正岸负极棋外，对还有骡一个乱控制崇极，刺它的膛开通员可以板通过剥控制通极控归制，垫但不惕能通婶过控瓶制极蔑控制托关断战。这廉类器假件主淹要有蛛晶闸爷管。1.6电力隙半导追体器割件（3）全控洒型。这库类器第件也李是三泰个极悦的器管件，沉控制惰极不迫仅可锅以控看制其黎开通穿，而具且也逝能控课制其贤关断拥，这拦类器斑件是追电力降半导信体器醋件的悔主导熔方向甩，代逐表这蓝类器旧件有扎控制悼极可集关断封晶闸妥管GT柴O，双准极型多大功废率晶屈体管BJ知T，绝毒缘栅歉型双倘极晶吧体管IG你BT等。晶闸项管又阔称可万控硅腿（SC奋R），考是一赵种大桂功率佩半导缝体器绸件，琴主要估用于愚整流慌、逆它变电司路中恒，具氧有体狼积小透，耐后压高纳的特雕点。1.屑6.崇1晶闸掠管1.晶闸拌管的姜基本谎结构榴及工载作原挥理晶闸租管结横构示膏意图慰及符郑号P1P2N1N2J1J2J3KAGGAKTIA晶闸循管是膛一个PN阴PN四层爸结构无的半脸导体备器件篮，有恒三个PN结J1、J2、J3，引串出三赤个极怒，分敲别为掉阳极A，阴劣极K，控喊制极G。工作替原理腊：当晶壶闸管控阳极A与阴去极K两端创加正壁向电橡压（uAK0），J2结处自于反原向偏仗置状蝴态，号器件A、K两端加仍不坦导通厦，这凤种状棍态称敲为正异向阻阿断状捕态。P1P2N1N2J1J2J3KAG当在滋晶闸戚管阳盖极A与阴球极K两端因加反展向电盖压（uAK0），J1、J3结处命于反策向偏含置状级态，过器件A、K两端捞不导拜通，甩这种叶状态助称为侵反向收阻断衔状态部。工作笋原理墨：并且幕即使旨电压uG消失善，晶载闸管呆仍可匀保持灾导通遥。因叫此控梯制极蜜的作信用只戏是使豆晶闸侵管触甚发导袭通，遭导通斩后控默制极股就失锣去了祥控制忌用。骄晶闸舌管导朗通时神，阳墙极与叨阴极演之间陆的正掀向压舒降一揭般为0.芽6~顾1.骨2V。在这烟种情愤况下僚若在蚕晶闸霞管的误控制贪极G与阴梁极K间加赔一个敌正向喘电压uG，又彼称触堡发电竿压，迁且uG0，这特个触降发电辉压使纯晶闸槽管A、K两端凡导通街，晶恶闸管蹈一旦次导通泰，就妹显示军出了娘与二岂极管偶类似哲的正逢向特惰性。P1P2N1N2J1J2J3KAG若要浓关断袭晶闸甩管，铺可减侄小阳劳极电甩流IA到维持沃电流IH以下票，使浙它由词导通医状态走变为钳正向昌阻断液状态风而关墨断；缘瑞或在渴阳极泊与阴糠极之仪间加反向抛电压，使美其由绘导通神状态某变为音反向忘阻断呢状态荐而关铃断。综上推所述使，晶闸箩管的掩导通润条件为：在阳荒极和坚阴极港间加虹正向境电压缸，并锹在控宵制极冲和阴送极之仓间加猪正向完触发备电压。晶红闸管塑的关断境条件：使IAIH或在元阳极腥与阴陡极间拘加反顾向电殃压。因门此可破将晶医闸管油看成绩是一竹个可疲控的便单向冒导电招开关永。双向第晶闸皮管。它独是可驰以两许个方狼向控绑制导皱通的枕晶闸串管，燃其符蹦号如乔图所姿示。耕用T1和T2分别啄表示晒两个持极，G仍为炭控制稍极。GT1T2实际禁上它重相当释于两鹊个反纳向并舟联晶穷闸管市的组思合，朵只是降共用收一个蚂控制叫极，友通过周在控桃制极曲施加绣正负监电压叔来控漏制晶继闸管与的双栗向导换通。双向签晶闸勤管GT1T2T2T1G通常uT2煎T10时，烈控制休极与T1极间锦加正悠向电腿压，刘即uGT笑10，双向滔晶闸屈管为散正向适导通茂；uT2雨T10时，在短控制蜘极与T1极间烧加反泊向控钱制电腿压，势即uGT阔10，双切向晶患闸管惰为反岩向导抓通。晶闸府管有忍两个累工作话区域沿。当演晶闸兴管承伶受反比向电教压，炼且大魂小低献于反尿向击传穿电秧压UBR时，浪仅有耐极小宿的反滑向漏垦电电雀流，终与二筑极管房诚的反让向特通性类峰似。闸这时伯无论奔控制女极是堤否有泛正向或电压戴，晶闲闸管携均不市会导让通，标处于号反向潜阻断裳状态袭。晶闸挡管的两特性僵曲线IAUAKUBRUDSMIG=0IG1IG2IH02.晶闸诱管的讲特性声曲线当反疑向电述压超瓜过一岗定值薄并达批到反版向击答穿电号压时疏，会为使反亡向漏图电电贫流急搬剧增零大，帐导致么晶闸趟管损培坏。IAUAKUBRUDSMIG=0IG1IG2IH0当晶贫闸管咽两端遣加入还正向竖电压股、而割控制荐极未弹加电船压时聪，IG＝0，晶浸闸管先处于榆正向赚阻断守状态探，只东有很治小的杀正向泼漏电朽电流IA。若稠晶闸局管两挺端正过向电藏压增虽加到评某一步数值梅时（UDS脱M），遮电流IA突然员急剧颜增加赔，晶市闸管宪在没迹有控炊制极帖电压傅作用挖下，狡由正惭向阻叛断变遇为导器通，鉴这个辅电压UDS专M称为题晶闸崭管的栗正向勇转折椅电压战。在正降常工款作时派，一羞般不踢允许蹄晶闸兽管上吩的正罪向电鸭压值刚达到UDS羞M，因镰为这截将失秤去晶子闸管宏控制俭极的悔作用诞，同痰时这索种导尖通方恒法容俗易造炊成晶迷闸管盾的损闷坏。IAUAKUBRUDSMIG=0IG1IG2IH0若在义控制扛极上引加触北发电葛压，娃则产谋生控衡制极贞电流爹，即IG0，这勒会降编低转尼折电布压，艇电流IG越大乏，转捞折电缎压越效低。扣电流IG从控纹制极藏流入里晶闸读管、灭从阴极流款出晶醋闸管膝。双向猾晶闸岸管的惹特性经曲线锐在第1和第3象限踏有对坟称的杆伏安阔特性聪。双向传晶闸砌管特景性曲即线IUIG=00（1）正向伐重复磁峰值慌电压UDR跳MUDR糖M是指施控制趟极开玩路时油，允科许重监复加划在晶颠闸管申上的可最大友正向鄙电压贡，通粘常UDR怪M＝0.蹈8UDS手M3.晶闸侍管的守主要桶参数(2特)反向嚼重复坟峰值熔电压URR刚MURR会M是指防控制萝极开吨路时挪，允酱许重涉复加叨在晶蝇闸管弱上的盾最大钉反向迅电压疲，通械常URR追M＝0.孝8UBR。普通者晶闸角管的UDR奔M和URR参M的值纷为10趁0~娱30煌00惠V。(3匪)额定够正向龄平均遵电流IFIF是指绳在规差定环着境温粮度和妈标准扣散热床及晶邪闸管手全导捉通条吨件下串，允圣许晶说闸管脊连续慢通过记的工救频正辉弦半候波在学一个巷周期窗内的标平均查值即（4）垃维持孔电流IHIH是指谱在控忘制极葬开路榨和规测定环项境温朝度下世，维州持晶侦间管遍导通掏的最木小电洽流。谣当晶昆闸管肃正向情电流起小于IH时，葡晶闸休管将菊自行唇关闭拔。（5）区控制宜极触书发电丹流IGIG是指习在室潮温和座阳、恼阴极铜之间旬直流冶电压绪为6V条件受下，趁使晶贼闸管朝完全单导通薯所需残的最肠小控旬制极军直流勒电流页，从暑几毫苦安至蛾几百爬毫安景。（6）控浑制极籍触发耍电压UGUG是指郑使晶拦闸管锋正向著导通嗓时，线控制包极所常加电唯压，候一般侧为1~防5V。1.克6.茎2晶闸遇管的遭应用1.单相标半波棕可控压整流阅电路(1修)电阻谊性负处载当电抱源电虫压为掩正半衰周时支，晶港闸管T承受幻玉正向妈电压躁，在t1时刻偶，控雹制极其加入世触发惊电压uG，晶窑闸管礼从t1时刻稳开始烦导通宜，导疫通后秋负载室上输逮出电毯压uo。当伐电压u下降叛接近墓零时税，晶腾闸管苏因正聋向电胳流小抽于维曲持电黎流而诸关断赖。设电铺压uoRLT+uTu~++iou0t0tuo0tuTuGuuGt1t2ioiouo在u的负避半周寄，晶爸闸管T承受惑反向聪电压壶而阻凶断。窜在下吨一个要周期悄的同更一时礼刻再府次加迁入触离发电毕压，挑重复搬前一历个周遵期的饭过程蹈。u0t0tuo0tuTuGuuGt1t2ioiououoRLT+uTu~++io称为揉控制某角，控浸制晶妻闸管弓的导息通时寺刻，称为伐导通马角。在即单相妻半波览整流逃电路要中与的关勤系为＝18裕0－导通岂角越谈大，传输出齿电压坝越高废。整即流电比路输弓出电坟压平索均值容为输出辈电流梳平均现值为整流裂元件仪中流嚼过的陆电流贵平均泡值（2）电牵感性择负载由于泛电感呢的存湾在，呀使电枪流io不能球发生赢跃变姻。当随晶闸姨管刚封触发户导通用时，偏电流io将由0逐渐射增加叔（因狂为电男感元锡件中浑的感其应电肤动势辛阻碍届电流荷变化取）电复流达泥到最掠大值东的时蛙间滞翠后于棚电压uo达到箩最大遵值的醋时间铸。当识电压忍下降沸到零志后，松电流io并不汉为零惭，在u变为下负值掏以后烤仍能兼使晶团闸管忘导通戒，这架时感手应电障动势病大于揭电压u，且间极性躬仍使泰晶闸洁管导雕通，轨只有联当io降低员到维洞持电饲流以垄下时羊，晶竟闸管思才关指断。感性超负载决半波图可控垂整流板电路uoRLT+uTu~++io（a）L（b）u0t0tuo0tuTuGuuGt1t2ioiouo在交另流电视压u进入振负半似周以逗后，竭出现页了一驱段晶色闸管循导通剑的时丝式间，虑使输面出电禽压uo出现身了负嘉值。作电感阶越大浙，uo出现摘负值鲜的时喊间越虏长，晨这样验会使愉输出方电压uo的平擦均值疑下降航。为了阻避免相这种偶情况票出现喜，通竭常是派在感夫性负裤载两兰端并己联一晴个二用极管些（称贤续流店二极膏管）牛。当u为正旦半周涌时，虎二极须管D截止耗。当u为负问半周债时，愤二极辜管D两端湾承受凶正向勒偏压尸而导佣通，怀这时亚负载枯电流io（由本感应摊电动竖势产情生的铜）经级二极合管形畅成回既路，流则输用出电处压近呢似为嚷零，姥晶闸案管因撇承受早反向屡电压廉而关捞断，（b）u0t0tuo0tuTuGuuGt1t2ioiououoRLT+uTu~++io（a）LD有续碍流二正极管歼的感温性负的载半徒波可些控整顽流电舟路2.单相筝半控往桥式吹整流思电路（1）电逮阻性划负载将单助相桥锈式整潮流电狸路的猜两个赖二极谅管用生晶闸为管替巧代，清即构铜成了星单相镰半控紧桥式财整流绍电路参。单相候半控集桥电词阻性冒负载磁整流贼电路当电胶压u为正炉半周拼时，T1、D2承受服正向迎偏压区，若续在t1时刻鹊对晶纱闸管T1的控裳制极迁加入雀触发