电子线路第一章

电子线路第一章1第一页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一第一章、半导体器件基础1.1半导体的基础知识1.2晶体二极管1.3双极型晶体管1.4场效应晶体管2第二页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一1.1半导体的基础知识1.1.1本征半导体1.1.2杂质半导体1.1.3载流子的运动方式及形成的电流3第三页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一1.半导体及其材料

·导体:电阻率ρ小于10-3Ω·cm·绝缘体:ρ大于108Ω·cm·半导体:ρ介于导体和绝缘体之间。常用半导体材料有:硅（Si）、锗（Ge）等1.1.1本征半导体4第四页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一掺杂性：在纯净的半导体中掺入某些杂质，其电阻率大大下降而导电能力显著增强。据此可制作各种半导体器件，如二极管和双极型晶体管等。2.半导体的特性

1.1.1本征半导体5第五页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一光敏性：当受到光照时，半导体的电阻率随着光照增强而下降，其导电能力增强。据此可制作各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等。

2.半导体的特性

热敏性：半导体的电阻率随着温度的上升而明显下降，其导电能力增强。据此可制作温度敏感元件，如热敏电阻。1.1.1本征半导体6第六页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一半导体的原子结构:本征半导体——化学成分纯净的半导体。在物理结构上呈单晶体形态。3.本征半导体概念

1.1.1本征半导体

硅(Si)

锗(Ge)7第七页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一半导体的共价键结构共价键共价键中的两个价电子原子核3.本征半导体概念

1.1.1本征半导体8第八页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一本征激发（热激发）4.本征半导体的导电机理

本征激发产生的空穴价电子

价电子受热或受光照（即获得一定能量）后，可挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个带正电的空穴。该现象称为本征激发(热激发)本征激发产生的自由电子1.1.1本征半导体9第九页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一本征激发（热激发）4.本征半导体的导电机理

空穴价电子自由电子在热激发下，本征半导体中存在两种能参与导电的载运电荷的粒子(载流子)：成对的电子和空穴复合——自由电子回到共价键结构中的现象。此时电子空穴成对消失。1.1.1本征半导体10第十页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一4.本征半导体的导电机理

自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。注意：

(1)本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差。(2)温度越高，载流子的数目越多,半导体的导电性能也就越好。可见，温度对半导体器件性能影响很大。1.1.1本征半导体11第十一页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一小结（1）半导体及其材料

（2）半导体特性

（3）本征半导体概念

（4）本征半导体的导电机理1.1.1本征半导体12第十二页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一

杂质半导体—在本征半导体中掺入微量其它元素而得到的半导体。杂质半导体可分为：N型(电子)半导体和P型(空穴)半导体两类。1.1.2杂质半导体13第十三页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一

1.N型半导体在本征半导体中掺入微量五价元素物质（磷、砷等）而得到的杂质半导体。结构图1.1.2杂质半导体14第十四页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一

掺杂后，某些位置上的硅原子被5价杂质原子（如磷原子）取代。磷原子的5个价电子中，4个价电子与邻近硅原子的价电子形成共价键，剩余价电子只要获取较小能量即可成为自由电子。同时，提供电子的磷原子因带正电荷而成为正离子。电子和正离子成对产生。上述过程称为施主杂质电离。5价杂质原子又称施主杂质。1.N型半导体1.1.2杂质半导体15第十五页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一这种电子为多数载流子的杂质半导体称为N型半导体。可见：在N型半导体中自由电子是多数载流子（简称多子）；空穴是少数载流子（简称少子）。N型半导体中还存在来自于热激发的电子-空穴对。1.N型半导体1.1.2杂质半导体16第十六页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一

在本征半导体中掺入微量三价元素物质（硼、铝等）而得到的杂质半导体。结构图2.P型半导体1.1.2杂质半导体17第十七页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一

掺杂后，某些位置上的硅原子被3价杂质原子（如硼原子）取代。硼原子有3个价电子，与邻近硅原子的价电子构成共价键时会形成空穴，导致共价键中的电子很容易运动到这里来。同时，接受一个电子的硼原子因带负电荷而成为不能移动的负离子。空穴和负离子成对产生。上述过程称为受主杂质电离。3价杂质原子又称受主杂质。2.P型半导体1.1.2杂质半导体18第十八页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一这种空穴为多数载流子的杂质半导体称为P型半导体。可见：在P型半导体中空穴是多数载流子(简称多子),自由电子是少数载流子（简称少子）。P型半导体中还存在来自于热激发的电子-空穴对。2.P型半导体1.1.2杂质半导体19第十九页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一扩散运动—载流子受扩散力的作用所作的运动称为扩散运动。扩散电流—载流子扩散运动所形成的电流称为扩散电流。

扩散电流大小与载流子浓度梯度成正比1.扩散运动及扩散电流1.1.3载流子的运动方式及形成的电流20第二十页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一漂移运动—载流子在电场力作用下所作的运动称为漂移运动。漂移电流—载流子漂移运动所形成的电流称为漂移电流。漂移电流大小与电场强度成正比2.漂移运动及漂移电流1.1.3载流子的运动方式及形成的电流21第二十一页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一1.2晶体二极管1.2.1PN结的基本原理1.2.2晶体二极管1.2.3晶体二极管应用电路举例22第二十二页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一1.PN结的形成

在一块本征半导体的两边掺以不同的杂质，使其一边形成P型半导体，另一边形成N型半导体，则在它们交界处就出现了电子和空穴的浓度差，于是P区空穴向N区扩散，N区电子向P区扩散。另一方面，随着扩散运动的进行，P区一边失去空穴留下负离子，N区一边失去电子留下正离子，形成空间电荷区，产生内建电场。电场方向由N区指向P区，有利于P区和N区的少子漂移运动，而阻止多子扩散运动。1.2.1PN结的基本原理23第二十三页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一1.PN结的形成

扩散交界处的浓度差P区的一些空穴向N区扩散N区的一些电子向P区扩散P区留下带负电的受主离子N区留下带正电的施主离子内建电场漂移电流扩散电流PN结动态平衡1.2.1PN结的基本原理24第二十四页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一UΦ：势垒电压UΦ=0.6~0.8V或0.2~0.3VPN结平衡空间电荷区/耗尽层UΦ内建电场1.PN结的形成

1.2.1PN结的基本原理25第二十五页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一小结载流子的扩散运动和漂移运动既互相联系又互相矛盾。漂移运动=扩散运动时，PN结形成且处于动态平衡状态。PN结没有电流通过。1.2.1PN结的基本原理26第二十六页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一2.PN结的特性

（1）单向导电性（2）击穿特性（3）电容特性1.2.1PN结的基本原理27第二十七页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一(1)单向导电性2.PN结的特性

1.2.1PN结的基本原理28第二十八页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一加偏压时的耗尽层UΦUΦ–U合成电场(1)单向导电性

PN结加正向电压2.PN结的特性

PN外加正向电压时，内建电场被削弱，势垒高度下降，空间电荷区宽度变窄，这使得P区和N区能越过这个势垒的多数载流子数量大大增加，形成较大的扩散电流。

未加偏压时的耗尽层1.2.1PN结的基本原理29第二十九页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一流过PN结的电流随外加电压U的增加而迅速上升，PN结呈现为小电阻。该状态称：加正向偏压时的耗尽层UΦUΦ–U合成电场PN结正向导通状态未加偏压时的耗尽层PN结加正向电压1.2.1PN结的基本原理30第三十页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一加反向偏压时的耗尽层UΦUΦ+U合成电场(1)单向导电性

PN结加反向电压2.PN结的特性

PN外加反向电压时，内建电场被增强，势垒高度升高，空间电荷区宽度变宽。这就使得多子扩散运动很难进行，扩散电流趋于零，而少子更容易产生漂移运动。未加偏压时的耗尽层1.2.1PN结的基本原理31第三十一页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一加反向偏压时的耗尽层UΦUΦ+U合成电场流过PN结的电流称为反向饱和电流(即IS)，PN结呈现为大电阻。该状态称：PN结反向截止状态未加偏压时的耗尽层PN结加反向电压1.2.1PN结的基本原理32第三十二页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一小结PN结加正向电压时，正向扩散电流远大于漂移电流，PN结导通；PN结加反向电压时，仅有很小的反向饱和电流IS，考虑到IS0，则认为PN结截止。PN结正向导通、反向截止的特性称PN结的单向导电特性。1.2.1PN结的基本原理33第三十三页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一击穿——PN结外加反向电压且电压值超过一定限度时，反向电流急剧增加而结两端电压基本不变的现象。(2)击穿特性

2.PN结的特性

击穿不一定导致损坏。利用PN结击穿特性可以制作稳压管。击穿电压Uz1.2.1PN结的基本原理34第三十四页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一

雪崩击穿击穿分类(2)击穿特性

2.PN结的特性

齐纳击穿1.2.1PN结的基本原理35第三十五页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一雪崩击穿(碰撞击穿)反向电压足够高时，空间电荷区的合成电场较强，通过空间电荷区的电子在强电场的作用下加速获得很大的动能，于是有可能和晶体结构中的外层电子碰撞而使其脱离原子核的束缚。被撞出来的载流子在电场作用下获得能量之后，又可以去碰撞其它的外层电子，这种连锁反应就造成了载流子突然剧增的现象，犹如雪山发生雪崩那样，所以这种击穿称为雪崩击穿或碰撞击穿。(2)击穿特性

2.PN结的特性

1.2.1PN结的基本原理36第三十六页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一齐纳击穿(电场击穿)当反向电压足够高，空间电荷区中的电场强度达到105V／cm以上时，可把共价键中的电子拉出来，产生电子-空穴对，使载流子突然增多，产生击穿现象，称为齐纳击穿。掺入杂质浓度小的PN结中，雪崩击穿是主要的，击穿电压一般在6V以上；在掺杂很重的PN结中，齐纳击穿是主要的，击穿电压一般在6V以下。击穿电压在6V左右的PN结常兼有两种击穿现象。(2)击穿特性

2.PN结的特性

1.2.1PN结的基本原理37第三十七页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一PN结存在电容效应。这将限制器件工作频率。分类

势垒电容

扩散电容(3)电容特性

2.PN结的特性

1.2.1PN结的基本原理38第三十八页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一势垒电容CT由势垒区内电荷存储效应引起。势垒区相当于介质，它两边的P区和N区相当于金属。当外加电压改变时，势垒区的电荷量改变引起的电容效应，称为势垒电容。CT值随外加电压的改变而改变，为非线性电容。(3)电容特性

2.PN结的特性

1.2.1PN结的基本原理39第三十九页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一扩散电容CDCD

值与PN结的正向电流I成正比。由势垒区两侧的P区和N区正负电荷混合贮存所产生。PN结加正向电压时P区的空穴注入到N区，吸引N区带负电的电子到其附近；同时，N区的电子注入到P区，吸引P区里带正电的空穴到其附近。它们不会立即复合，而有一定的寿命，从而形成势垒区两侧正负电荷混合贮存的现象。呈现出的电容效应称为扩散电容。(3)电容特性

2.PN结的特性

p

：空穴寿命n

：电子寿命UT

：热电压I:正向电流1.2.1PN结的基本原理40第四十页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一小结PN结正向运用时CT、CD同时存在，CD起主要作用PN结反向运用时，只有CT。(3)电容特性

2.PN结的特性

1.2.1PN结的基本原理41第四十一页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一点接触型面结合型平面型符号1.结构与符号1.2.2晶体二极管42第四十二页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一伏安特性图

2.伏安特性小电流范围近似呈指数规律，大电流时接近直线。

正向特性存在门限电压Ur锗管Ur0.2V硅管Ur0.6V1.2.2晶体二极管43第四十三页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一伏安特性图

2.伏安特性存在反向饱和电流IS反向特性曲线近似呈水平线，略有倾斜1.2.2晶体二极管44第四十四页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一伏安特性图

2.伏安特性重要参数：UZ击穿特性反向电流急剧增加而二极管端压近似不变。（PN结击穿）

1.2.2晶体二极管45第四十五页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一伏安特性的温度特性：(c)击穿特性

(b)反向特性(a)正向特性T则UrT则IST则UZ(雪崩击穿)T则UZ(齐纳击穿)2.伏安特性1.2.2晶体二极管46第四十六页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一正向特性近似;时反向特性近似;时伏安特性数学表达式：2.伏安特性式中：mVT=300K时1.2.2晶体二极管47第四十七页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一表征性能性能参数表征安全工作范围极限参数3.主要参数参数1.2.2晶体二极管48第四十八页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一直流电阻RD：定义RD=U/I|Q点处RD是u或i的函数

（1）性能参数3.主要参数1.2.2晶体二极管49第四十九页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一交流电阻rd：定义rd=du/di|Q点处计算rd=UT/IQ

（1）性能参数3.主要参数势垒电容CT

：影响器件最高工作频率1.2.2晶体二极管50第五十页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一最大允许整流电流IOM：工作电流>IOM易导致二极管过热失效最高反向工作电压URM:允许加到二极管(非稳压管)的最高反向电压最大允许功耗PDM:实际功耗大于PDM时易导致二极管过热损坏（2）极限参数3.主要参数1.2.2晶体二极管51第五十一页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一稳压管V-A特性及符号4.特殊二极管1.2.2晶体二极管52第五十二页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一稳压管主要参数稳定电压UZ：即PN结击穿电压稳定电流IZ：Izmin<IZ<IZmax动态电阻rZ：定义rZ=u/irZ越小，则稳压性能越好额定功耗PZ：实际功耗超过PZ易使稳压管损坏4.特殊二极管——稳压管1.2.2晶体二极管53第五十三页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一Ur为门限电压稳压管等效电路4.特殊二极管——稳压管这时稳压管就是一只二极管1.2.2晶体二极管54第五十四页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一变容二极管

(a)符号(b)特性变容二极管利用PN结的势垒电容效应制作变容二极管必须工作于反偏状态。4.特殊二极管1.2.2晶体二极管55第五十五页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一光电二极管光电二极管工作于反偏状态。其反向电流与光照度E成正比关系。光电二极管可用作光测量或做成光电池。发光二极管

发光二极管工作于正偏状态。其发光强度随正向电流增大而增大。发光二极管主要用作显示器件。4.特殊二极管1.2.2晶体二极管56第五十六页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一图解法迭代法折线化近似法1.晶体二极管电路分析方法1.2.3晶体二极管电路57第五十七页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一i=f(u)图解法1.晶体二极管电路分析方法1.2.3晶体二极管电路58第五十八页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一迭代法据电路列方程组采用牛顿-拉夫森迭代算法迭代公式：1.晶体二极管电路分析方法1.2.3晶体二极管电路59第五十九页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一——将实际二极管的V-A特性曲线作折线化近似。折线化近似法1.晶体二极管电路分析方法理想特性曲线只考虑门限的特性曲线V-A特性符号1.2.3晶体二极管电路60第六十页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一考虑门限电压和正向导通电阻的特性曲线V-A特性符号rd：工作点处的动态电阻折线化近似法1.晶体二极管电路分析方法仅考虑正、反向导通电阻的特性曲线1.2.3晶体二极管电路61第六十一页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一例1-1：半波整流电路中VD

理想，画出uO(t)波形。输出uO(t)取决于VD

的工作状态是通还是断。2.晶体二极管电路应用举例整流电路解：1.2.3晶体二极管电路62第六十二页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一；VD截止

ui<0V；VD导通ui>0V1.2.3晶体二极管电路63第六十三页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一结合图中给定的参数分析：VD1、VD2开路时，阳极对地电位为+5V，阴极对地电位分别为+1V、0V，是判断电路中二极管的通断。采用的方法是比较各二极管的正向开路电压，正向开路电压最大的一只二极管抢先导通。例1-2：图a所示二极管门电路（VD

理想）求：uO

解：2.晶体二极管电路应用举例门电路门电路的分析关键可见VD2导通。uO=01.2.3晶体二极管电路64第六十四页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一uO(t)取决于VD

是否导通。例1-3:限幅电路中VD

理想，求uO(t)并画出波形。电路2.晶体二极管电路应用举例限幅电路解：1.2.3晶体二极管电路65第六十五页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一限幅电路传输特性输出波形；VD截止

ui<5V；VD导通ui

5V1.2.3晶体二极管电路66第六十六页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一

RL上所得电压值即为VZ管所承受的反向电压值，分别为：8V、7.2V、4V和2.4V。例1-4：图示稳压电路中：uI=12V，

UZ=6V，

R=4K。当RL分别为8K、6K、2K和1K时，求对应输出电压uO。2.晶体二极管电路应用举例稳压电路

解：故：uO分别为：6V、6V、4V和2.4V。输出电压uO(t)取决于VZ

的工作状态，即：击穿与否。1.2.3晶体二极管电路67第六十七页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一1.3双极型晶体管1.3.1双极型晶体管的结构与符号1.3.2双极型晶体管的运用状态1.3.3双极型晶体管的放大原理1.3.4双极型晶体管特性曲线1.3.5双极型晶体管的主要参数68第六十八页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一双极型晶体管存在：两结三极三区发射区(E区)：发送载流子基区(B区)：传输载流子集电区(C区)：收集载流子1.3.1双极型晶体管的结构与符号69第六十九页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一双极型晶体管四种状态

集电结

运用状态发射结正向运用反向运用正向运用饱和状态放大状态反向运用反向放大状态截止状态1.3.2双极型晶体管的运用状态70第七十页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一1.载流子传输过程（以NPN管为例）1.3.3双极型晶体管的放大原理71第七十一页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一发射区向基区注入电子(IEn)：

发射极电流IEIEn

注入电子在基区边扩散边复合(IBn)：是基极电流IB的一部分集电区收集扩散来的电子(Icn)：

Icn构成集电极电流IC的主要成份集电结两边少子定向漂移(ICBO)：

ICBO对放大无贡献应设法减小1.载流子传输过程（以NPN管为例）1.3.3双极型晶体管的放大原理72第七十二页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一双极型晶体管放大应满足两方面条件：外部条件：发射结正偏集电结反偏内部条件：薄基区发射区重掺杂基区轻掺杂1.载流子传输过程（以NPN管为例）1.3.3双极型晶体管的放大原理73第七十三页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一电流分配关系图2.电流分配关系1.3.3双极型晶体管的放大原理74第七十四页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一定义时有：2.电流分配关系1.3.3双极型晶体管的放大原理75第七十五页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一电流分配关系2.电流分配关系1.3.3双极型晶体管的放大原理76第七十六页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一指由发射区注入到基区的载流子基区非平衡载流子浓度分布图

分析表明：3.电基区非平衡载流子的浓度分布1.3.3双极型晶体管的放大原理77第七十七页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一指uCE为参变量，iB随uBE变化的关系曲线特点：

uCE=0V时，特性曲线类似二极管V-A特性uCE>0V时，特性曲线右移直至uCE3V时曲线基本重合1.共射接法输入特性曲线1.3.4双极型晶体管的特性曲线78第七十八页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一2.共射接法输出特性曲线指iB为参变量，iC随uCE变化的关系曲线1.3.4双极型晶体管的特性曲线79第七十九页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一曲线分为四区：截止区放大区饱和区击穿区2.共射接法输出特性曲线截止区：对应截止状态:E结C结反偏特点：iE=0iC=ICBO=–iB1.3.4双极型晶体管的特性曲线80第八十页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一曲线分为四区：截止区放大区饱和区击穿区2.共射接法输出特性曲线放大区：对应放大状态:E结正偏C结反偏特点：放大效应----

定义1.3.4双极型晶体管的特性曲线81第八十一页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一2.共射接法输出特性曲线

特点：基调(厄立)效应----UA表现:曲线略微上斜1.3.4双极型晶体管的特性曲线82第八十二页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一

特点：穿透电流----ICEO

计算:ICEO=(1+)ICBO曲线分为四区：截止区放大区饱和区击穿区2.共射接法输出特性曲线1.3.4双极型晶体管的特性曲线83第八十三页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一曲线分为四区：截止区放大区饱和区击穿区2.共射接法输出特性曲线饱和状态:E结正偏C结正偏特点：饱和现象：固定uCE,iC基本不随iB变化uCE控制iC：固定iB,iC随uCE剧烈变化1.3.4双极型晶体管的特性曲线84第八十四页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一曲线分为四区：截止区放大区饱和区击穿区2.共射接法输出特性曲线注意：

临界饱和：UBC=0（考虑到发射结导通存在门限电压的作用，则：UBC=UBEO）临界饱和电压：UCES1.3.4双极型晶体管的特性曲线85第八十五页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一关系集电极----基极间反向饱和电流ICBO集电极----发射极穿透电流ICEO

关系：ICEO=(1+)ICBO1.放大参数2.极间反向电流极限电流----集电极最大允许电流ICM极限电压----U(BR)CBO，U(BR)CEO3.极限参数1.3.5双极型晶体管的主要参数86第八十六页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一极限功率----集电极最大允许功耗PCM3.极限参数安全工作区1.3.5双极型晶体管的主要参数87第八十七页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一

ICBO的温度特性T100C则ICBO约1倍

UBEO的温度特性T10C则UBEO（UEBO，对于PNP管）(23)mV

的温度特性T100C则

(0.51)%

4.晶体管参数的温度特性1.3.5双极型晶体管的主要参数88第八十八页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一1.4场效应晶体管1.4.1结型场效应晶体管（JFET）1.4.2绝缘栅场效应管（IGFET）1.4.3场效应管的参数及特点89第八十九页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一1.JFET结构与符号P-JFETN-JFET1.4.1结型场效应晶体管（JFET）90第九十页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一导电沟道两个P+区与N区形成两个PN结，夹在其中的N区是电子由源极流向漏极的通道，称为导电沟道。2.JFET工作原理（以NJFET为例）1.4.1结型场效应晶体管（JFET）91第九十一页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一受控机理通过改变加在PN结上的反向偏压(栅源电压uGS)的大小来改变耗尽层的宽度，进而改变导电沟道的宽度，以达到控制沟道漏极电流的目的，漏极电流iD受控于uGS。2.JFET工作原理（以NJFET为例）1.4.1结型场效应晶体管（JFET）92第九十二页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一uGS控制iD(uDS=C0)uGS增大时，沟道变窄，沟道电阻增大则iD减小。沟道被夹断时管子截止，iD

=0。2.JFET工作原理（以NJFET为例）

管子刚好截止时的栅极电压称为夹断电压，用UGS(off)

表示。

1.4.1结型场效应晶体管（JFET）93第九十三页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一uDS增大时，沟道变窄，沟道电阻增大。以预夹断为分界线，预夹断前iD增大，预夹断后iD近似恒定。uDS影响iD(uGS=C0)2.JFET工作原理（以NJFET为例）预夹断：沟道在近漏极处出现即将消失的状态。此时

uGD=UGS(off)

1.4.1结型场效应晶体管（JFET）94第九十四页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一2.JFET工作原理（以NJFET为例）小结：iD受控于uGS:uGS则iD直至iD

=0

iD受uDS影响

:uDS则iD先增随后近似不变 预夹断前uDS则iD以预夹断状态为分界线 预夹断后uDS则iD不变1.4.1结型场效应晶体管（JFET）95第九十五页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一

特别注意：区别夹断与预夹断：夹断时：uGSUGS(off)，iD=0预夹断时：uGD=UGS(off)(或uGS-uDS=UGS(off))

iD0

预夹断前：uGD>UGS(off)(或uGS-uDS

>

UGS(off))预夹断后：uGD<UGS(off)(或uGS-uDS

<

UGS(off)

)2.JFET工作原理（以NJFET为例）1.4.1结型场效应晶体管（JFET）96第九十六页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一（1）输出特性曲线指uGS为参变量，iD随uDS变化的关系曲线3.JFET特性曲线（以NJFET为例）1.4.1结型场效应晶体管（JFET）97第九十七页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一输出曲线分四区：截止区放大区可变电阻区击穿区截止区：对应夹断状态特点：uGSUGS(off)iD=0

（1）输出特性曲线截止区1.4.1结型场效应晶体管（JFET）98第九十八页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一放大区：对应管子预夹断后的状态特点：受控放大，iD

只受uGS控制

uGS则iD放大区输出曲线分四区：截止区

放大区可变电阻区击穿区（1）输出特性曲线1.4.1结型场效应晶体管（JFET）99第九十九页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一可变电阻区：对应预夹断前状态特点：固定uGS，uDS则iD近似线性--------电阻特性固定uDS，变化uGS则阻值变化--------变阻特性

输出曲线分四区：截止区放大区可变电阻区击穿区（1）输出特性曲线可变电阻区1.4.1结型场效应晶体管（JFET）100第一百页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一击穿区：对应PN结击穿状态

特点：uDS很大

iD急剧增加

输出曲线分四区：截止区放大区可变电阻区

击穿区（1）输出特性曲线击穿区1.4.1结型场效应晶体管（JFET）101第一百零一页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一指uGS为参变量，iD随uDS变化的关系曲线（2）转移特性曲线3.JFET特性曲线（以NJFET为例）1.4.1结型场效应晶体管（JFET）102第一百零二页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一

预夹断后转移特性曲线重合曲线方程条件

（2）转移特性曲线1.4.1结型场效应晶体管（JFET）103第一百零三页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一根据栅极绝缘材料分为:金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET或MOS)金属-氮化硅-半导体场效应管(MNSFET或MNS)金属-氧化铝-半导体场效应管(MALSFET)根据导电沟道类型分为:N沟道和P沟道根据是否存在原始导电沟道分为:增强型和耗尽型

1.特点——栅极同其余电极之间绝缘1.4.2绝缘栅场效应管（IGFET）104第一百零四页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一N沟道增强型MOSFET2.结构与符号1.4.2绝缘栅场效应管（IGFET）105第一百零五页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一

导电沟道uGS=0时，无导电沟道(夹断状态)uGSUGS(th)时，产生导电沟道(开启状态)

定义开启电压UGS(th)为刚开始出现导电沟道时的栅源电压数值3.工作原理（以增强型NMOS管为例）1.4.2绝缘栅场效应管（IGFET）106第一百零六页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一受控机理：漏极电流iD受控于uGS通过改变加在绝缘层上的电压(栅源电压)的大小来改变导电沟道的宽度，进而改变沟道电阻的大小以达到控制漏极电流的目的，漏极电流iD受控于uGS。3.工作原理（以增强型NMOS管为例）1.4.2绝缘栅场效应管（IGFET）107第一百零七页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一uDS<(uGS-UGS(th))开启状态iD>0uDSiD近似不变uDS=(uGS-UGS(th))预夹断状态uDSiDuDS影响iD(uGS=C0)3.工作原理（以增强型NMOS管为例）uDS<(uGS-UGS(th))预夹断后1.4.2绝缘栅场效应管（IGFET）108第一百零八页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一小结：iD受控于uGS:uGS则iD直至iD

=0

iD受uDS影响

:uDS则iD先增随后近似不变 预夹断前uDS则iD以预夹断状态为分界线 预夹断后uDS则iD不变3.工作原理（以增强型NMOS管为例）1.4.2绝缘栅场效应管（IGFET）109第一百零九页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一特别注意：区别夹断与预夹断：夹断时：uGSUGS(th)，iD=0预夹断时：uGD=UGS(th)(或uGS-uDS=UGS(th))iD0

预夹断前：uGD>UGS(th)(或uGS-uDS

>

UGS(th))预夹断后：uGD<UGS(th)(或uGS-uDS

<

UGS(th)

)3.工作原理（以增强型NMOS管为例）1.4.2绝缘栅场效应管（IGFET）110第一百一十页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一（1）输出特性曲线指uDS为参变量，iD随uGS变化的关系曲线

4.特性曲线（以增强型NMOS管为例）1.4.2绝缘栅场效应管（IGFET）111第一百一十一页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一输出特性曲线主要分三区：截止区放大区可变电阻区（1）输出特性曲线可变电阻区放大区截止区1.4.2绝缘栅场效应管（IGFET）112第一百一十二页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一UGS(th)=4V输出特性曲线主要分三区：

截止区放大区可变电阻区（1）输出特性曲线截止区：对应夹断状态特点：uGSUGS(th)iD=0

1.4.2绝缘栅场效应管（IGFET）113第一百一十三页，共一百二十六页，编辑于2023年，星期一放大区：对应管子预夹断后的状态

特点：受控放大uGS则

iD输出特性曲线主要分三区：截止区放大区可变电阻区（1）输出特性曲线1.4.2绝缘栅场效应管（IGFET）114第一百一十四页，