模拟电子技术基础课件

《模拟电子技术基础》

电子教案

模拟电子技术基础课

程

说

明

一、基本要求（1）掌握模拟电子技术中基本电路的工作原理、分析方法及简单估算方法；注重培养定性分析能力、综合应用能力和创新意识。（2）强调基础，突出重点。掌握模拟电子技术基础知识、基本理论和重要知识点。模拟电子技术基础

（3）以分立元件、晶体管作为主要器件，集成运放以应用为主。（4）了解模拟电子技术的前沿理论、应用前景和发展动态，以及模拟电子技术教学的新成果，具有一定的创造能力和自学能力及独立分析问题、解决问题的能力。模拟电子技术基础二、发展趋势及应用

21世纪仍然是电子技术发展的世纪。微电子技术；光电子技术；分子、生物、传感器电子技术；存储、显示电子技术是电子技术领域四项特别引人注目的技术。这些技术的迅速成熟使得电子技术呈现出的明显的发展速度快；应用领域广；高新技术含量高；机电一体化；光电一体化；控制自动化；操作傻瓜化；逐步实现人工智能化的发展趋势。各种技术的相互渗透，数字化、多媒体、微电子等信息技术促进了电子技术、计算机通信技术的逐步融合。

模拟电子技术基础

电子技术理论的高速发展、技术的进步、创新使电子产品更新换代速度越来越快，达到了前所未有的速度。电子技术渗透到了全社会的各个产品中，并不断产生着新产品门类。模拟技术被数字化技术逐步取代，已成为技术进步的总趋势。应用技术由元件——集成——单机应用——系统集成，并向实现网络化、综合化、智能化方向发展。发展速度之快、应用领域之广是人们难以预料的。模拟电子技术基础三、课程特点、研究对象、体系结构模拟电子技术基础是研究各种半导体器件的性能、电路及其应用的学科。采用定性分析、定量估算的模式。模拟信号的放大、运算、处理、转换和产生。先器件后电路、先小信号后大信号、先基础后应用。四、学习方法注重基本概念、基础知识、电路的工作原理、电路结构、技术要点。工程估算即近似计算。模拟电子技术基础第一章

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场效应管模拟电子技术基础本章讨论的问题

为什么采用半导体材料制作电子器件？空穴是一种载流子吗？空穴导电时电子运动吗？什么是N型半导体？什么是P型半导体？当两种半导体制作在一起时会产生什么现象？PN结上所加端电压与电流符合欧姆定律吗？它为什么具有单向导电性？在PN结加反向电压时果真没有电流吗？晶体管是通过什么方式来控制集电极电流的？场效应管是通过什么方式来控制漏极电流的？为什么它们都可以用于放大？模拟电子技术基础1.1半导体基础知识

半导体器件是构成电子电路的基本元件，它们所用的材料是经过特殊加工且性能可控的半导体材料。

1.1.1本征半导体纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。模拟电子技术基础一、半导体物质的导电性能取决于原子结构。导体一般为低价元素。高价元素或高分子物质导电性极差成为绝缘体。近代电子器件中，用得最多的半导体材料是硅和锗，它们都是四价元素，它们的最外层电子既不像导体那么容易挣脱原子核的束缚，也不像绝缘体那样被原子核束缚得那么紧，而且都具有晶体的结构。因而其导电性介于导体和绝缘体之间。模拟电子技术基础

在形成的晶体结构的半导体中，掺入特定的杂质时，导电性能具有可控性；并且在光照和热辐射条件下，导电性还有明显的变化。这些特殊的性质决定了半导体可以制成各种电子器件。

模拟电子技术基础二、本征半导体中的晶体结构单晶体即为本征半导体。晶格：晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵。硅或锗原子组成晶体后，原子之间靠得很近，每个原子的价电子不仅受自身原子核的束缚，还受相邻原子的影响，致使价电子轨道交叠。每个价电子有时绕自身原子核运动，有时也出现在相邻原子所属的轨道上，为两个原子所共有，形成共价键结构。模拟电子技术基础（a）硅和锗原子的简化结构模型

(b)晶体的共价键结构及电子空穴对的产生硅、锗原子结构模型及共价键结构示意图模拟电子技术基础三、本征半导体中的两种载流子物质内部运载电荷的粒子称为载流子。物质的导电能力决定于载流子的数目和运动速度。晶体中的共价键具有很强的结合力，在热力学零度，价电子没有能力脱离共价键的束缚，这时晶体中没有自由电子，半导体不能导电。在室温下，少数价电子因热激发而获得足够的能量，因而脱离共价键的束缚变为自由电子，同时在原来共价键处留下一个空位。这个空位叫空穴。

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当共价键中出现空穴时，相邻原子的价电子比较容易离开它所在的共价键，填充到这个空穴中来，而在原共价键处留下新的空穴，这个空穴又可被相邻原子的价电子填充，再出现空穴。这样依次填充下去，便形成了空穴电流。所以在本征半导体中，自由电子与空穴是成对出现的。由于自由电子和空穴所带电荷极性不同，所以它们的运动方向相反，本征半导体中的电流是两个电流之和。在本征半导体中有两种载流子，即电子和空穴。电子和空穴均参与导电，这是半导体导电的特殊性质。模拟电子技术基础四、本征半导体中载流子的浓度在本征半导体内，受激产生一个自由电子必然相伴产生一个空穴，电子和空穴是成对产生的，这种现象称为本征激发。在本征半导体中，价电子受激产生电子—空穴对，而自由电子在运动中，以会遇到空穴，并与空穴相结合而消失，这一过程称为复合。在一定的温度下，电子、空穴对的产生和复合都在不停地进行，最终处于一种动态平衡状态，使半导体中的载流子浓度一定。且空穴电子数相等。

模拟电子技术基础理论分析表明，本征半导体载流子的浓度为

ni=pi=k1T3/2

e-E/2KTni和pi分别表示自由电子与空穴的浓度（cm－3），T为热力学温度，K为玻耳兹曼常数（8.63×10－5eV/K），E为热力学零度时破坏共价键所需的能量，又称禁带宽度（硅为1.21eV，锗为0.785eV），K1是与半导体材料载流子有效质量、有效能级密度有关的常量（硅3.87×10－6cm－3K－3/2，锗为1.76×10—16cm－3K－3/2）。半导体的导电性能对温度很敏感。模拟电子技术基础1.1.2杂质半导体

在本征半导体中掺入微量的合适杂质元素，就会使半导体的导电性能发生显著变化。这些微量元素的原子称为杂质。掺杂后的半导体称为杂质半导体，分N型和P型两种。模拟电子技术基础一、N型半导体在硅或锗的晶体中掺入五价元素后，杂质原子就替代了晶格中某些硅原子的位置，多余的一个价电子处在共价键之外，由于磷原子给出了一个多余的电子，故称磷原子为施主杂质，也称N（Negative）型杂质。磷原子给出一个多余的电子后，本身成为正离子，但在产生自由电子的同时，并不产生空穴，这点与本征半导体不同。正离子束缚在晶体中不能移动，所以它不能参与导电。在掺磷后的硅晶体中同样也有本征激发产生的电子－空穴对，但数量很少，因此，自由电子数远大于空穴数，故称这种杂质半导体为N型半导体。N型半导体中，电子为多数载流子（简称多子），空穴为少数载流子（简称少子）。

模拟电子技术基础N型半导体的结构模拟电子技术基础二、P型半导体硼原子能接受一个电子，故称为受主杂质或P型杂质。硼原子接受一个电子后，成为带负电的不能移动的负离子，同时产生一个空穴。但产生空穴的同时并不产生自由电子，只是由于本征激发产生为数甚少的电子－空穴对，因此空穴的数量远大于自由电子的数量，故称这种杂质半导体为P（Positive）型半导体。在P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子。模拟电子技术基础P型半导体的结构

模拟电子技术基础1.1.3PN结

在一块本征半导体上，一边掺入施主杂质，使之变为N型半导体，另一边掺入受主杂质，使之变为P型半导体，那么在P型半导体和N型半导体的交界面附近，就会形成一个具有独特物理特性的PN结。PN结具有单向导电性。模拟电子技术基础一、PN结的形成物质总是从浓度高的地方向浓度低的地方运动，这种由于浓度差而产生的运动称为扩散运动。P型半导体和N型半导体结合在一起时，交界面两侧多子和少子的浓度有很大的差别，就要进行扩散，进而形成空间电荷区，随着扩散的进行，空间电荷区加宽，内电场加强。而内电场的作用是阻止多子扩散的，所以由浓度差产生的多子扩散的结果产生的内电场对扩散的阻碍作用最终将达到平衡，使空间电荷区的宽度不再变化。

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PN结的形成模拟电子技术基础

在电场力作用下，载流子的运动称为漂移运动。另一方面，在P区和N区交界面附近空间电荷区形成的内电场又使少子产生漂移运动，使空间电荷区变窄，又将引起多子扩散以加强内电场。在平衡状态下，总的扩散电流等于漂移电流，且二者方向相反，PN结中的电流为零。

模拟电子技术基础二、PN结的单向导电性

1、PN结加正向电压时处于导通状态电源的正极接P区，负极接N区，叫做加“正向电压”或“正向偏置”。产生较大的正向电流。

2、PN结加反向电压时处于截止状态电源的正极接N区，负极接P区，称为加反向电压。PN结加正向电压时，耗尽层变窄，呈现较小的正向电阻，正向电流较大；加反向电压时，耗尽层增厚，呈现较大的反向电阻，反向电流很小。PN结的这种正向导电性能好，而反向导电性能差的特性，称为PN结的单向导电性。模拟电子技术基础PN结加正向电压时处于导通状态PN结加反向电压时处于截止状态模拟电子技术基础三、PN结的电流方程由理论分析可知，PN结所加端电压u与流过它的电流i的关系为i=IS（equ/kT-1）IS

为反向饱和电流，q为电子电量，T为热力学温度，K为玻耳兹曼常数。将KT/q用UT代替，则得i=IS（eu/UT-1）常温下，即T=300K时，UT≈26mV。模拟电子技术基础四、PN结的伏安特性当PN结外加正向电压，且u远大于UT时，I≈ISeu/UT

；当加于PN结的反向电压增大到一定数值时，反向电流突然急剧增大，这种反向电流剧增的现象称为PN结的反向击穿，对应于电流开始剧增的电压，称为击穿电压。PN结击穿分“雪崩击穿”和“齐纳击穿”两类。模拟电子技术基础雪崩击穿的过程是这样的，当反向电压较高时，结内电场很强，而结层又有一定的宽度，在结内作漂移运动的少数载流子受强电场的加速作用可获得很大的能量。它与结内原子碰撞时，使原子的价电子摆脱束缚状态而形成电子－空穴对。新产生的电子和空穴在强电场作用下，再去碰撞其它原子，产生更多的电子－空穴对。如此连锁反应，使耗尽层中载流子的数量急剧增加，反向电流迅速增大，PN结发生了雪崩击穿。雪崩击穿的本质是碰撞电离。模拟电子技术基础齐纳击穿发生在高浓度掺杂的PN结中。因为杂质浓度很高，使耗尽层的宽度比一般情况窄得多，即使外加反向电压不高（5V以下），耗尽层中的电场强度就已达到非常高的数值，以致把结内束缚电子直接从共价键中拉出来，产生大量载流子，发生齐纳击穿。模拟电子技术基础五、PN结的电容效应

PN结内有电荷的存储，当外加电压变化时，存储的电荷量随之变化，表明PN结具有电容的性质。这一电容由势垒电容和扩散电容两部分组成。

1、势垒电容

PN结外加电压变化时，空间电荷区的宽度随之变化，即耗尽层的电荷量随外加电压而增多或减少，这种现象与电容器的充、放电过程相同，耗尽层宽窄变化所等效的这个电容称为势垒电容Cb。模拟电子技术基础2、扩散电容当PN结加正向偏压时，P区和N区的多子就会在扩散过程中越过PN结成为另一方的少子，称为非平衡少子。当正向偏压变化时，相应地有载流子的“充入”和“放出”，等效于电容的充、放电效应。因为这一等效电容是由于载流子在扩散中产生的电荷积累引起的，所以称为扩散电容Cd。由此可见，PN结的结电容Cj是Cb与Cd之和，即Cj=Cb+Cd模拟电子技术基础1·2半导体二极管

1.2.1半导体二极管的几种常见结构

半导体二极管按其不同结构，可分为点接触型、面结合型和平面型几类。点接触型二极管由一根金属丝经过特殊工艺与半导体表面相接，形成PＮ结。因而结面积小，所以不能通过较大的电流，但结电容较小，一般在1pF以下，工作频率可达100MHz以上，但不能承受较高的反向电压和通过较大的电流。这类管子适用高频电路、小功率整流和脉冲数字电路中的开关。模拟电子技术基础面结合型二极管将三价元素铝球置于N型硅片上，加热使铝球与硅片互相熔合渗透，形成合金，从而使接触的那部分硅片转变成P型，形成PN结。面结合型二极管PN结面积大，允许通过较大的电流，但结电容也大，因此这类管子适用于整流等低频电路。平面型二极管是采用扩散法制制成的。它是在N型硅片上生成一层氧化膜，再用照相、腐蚀等一套光刻技术开出一个窗口，通过窗口进行浓度扩散，形成P型区，从而形成PN结。结面积较大的平面型二极管可用于大功率整流等低频电路。结面积小的平面型二极管，极间电容小，适用于高频电路和脉冲数字电路。模拟电子技术基础（a）

结构

（b）电路符号

（c）实物外形

二极管结构、符号及外形模拟电子技术基础1.2.2二极管的伏安特性一、二极管和PN结伏安特性的区别与PN结一样，二极管具有单向导电性。但由于二极管存在半导体体电阻和引线电阻，所以当外加正向电压时，在电流相同的情况下，二极管的端电压大于PN结上压降；或者说，在外加正向电压相同的情况下，二极管的正向电流要小于PN结的电流；在大电流情况下，这种影响更为明显。另外，由于二极管表面漏电流的存在，使外加反向电压时的反向电流增大。在近似分析时，仍然用PN结的电流方程来描述二极管的伏安特性。开启电压Uon：使二极管开始导通的临界电压。

模拟电子技术基础二、温度对二极管的伏安特性的影响在环境温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移，反向特性曲线下移。模拟电子技术基础1.2.3二极管的主要参数

1.最大整流电流IＦ是二极管长期工作允许通过的最大正向平均电流。其大小决定于PN结的面积、材料和散热条件。因电流通过管子时，PN结要消耗一定的功率而发热，电流太大将使PN结过热而烧坏，因此使用时不要超过IＦ值。2.最大反向工作电压UR

当反向电压增加到击穿电压UR时，反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏。为了保证管子安全工作，UR值通常取击穿电压的一半。3.反向电流IR

是管子未击穿时反向电流的数值。IR愈小管子的单向导电性能愈好。4.最高工作频率fＭ是二极管具有单向性的最高工作频率。其值主要由管子的势垒电容和扩散电容的大小决定。模拟电子技术基础1.2.4二极管的等效电路

二极管的伏安特性具有非线性，这给二极管应用电路的分析带来一定的困难。为了便于分析，常在一定的条件下，用线性元件所构成的电路来近似模拟二极管的特性，并用之取代电路中的二极管。能够模拟二极管特性的电路称为二极管的等效电路，也称为二极管的等效模型。一种等效电路是建立在器件物理原理基础上的，其电路参数与物理机理密切相关，参数适用范围大，因此模型较为复杂，参数的测量与计算也比较复杂，适用于计算机辅助分析；另一种等效电路是根据器件外特性而构造的，因而模型较为简单，适用于似分析。模拟电子技术基础一、由伏安特性折线化得到的等效电路理想二极管：导通时正向压降为零，截止时反向电流为零。理想二极管＋电压源Uon，截止时反向电流为零。理想二极管＋电压源Uon＋电阻rD，截止时反向电流为零。二极管的端电压小于导通电压时电流为零；超过导通电压后，特性曲线用一条斜线来近似，斜线的斜率为工作范围内电流、电压的比值，其导数为等效的电阻。模拟电子技术基础二、二极管的微变等效电路当二极管外加直流正向偏置电压时，将有一直流电流，曲线上反映该电压和电流的点为Q点，若在Ｑ点基础上加微小的变化量，则可以用以Ｑ点为切点的直线来近似微小变化时的曲线。即将二极管等效成一个动态电阻rd，且rd=△uD/△iD称为二极管的微变等效电路。由于二极管正向特性为指数曲线，所以Q愈高，rd的数值愈小，利用二极管的电流方程可以求出rd。如果只考虑二极管两端电压在某一固定值附近作微小变化时所引起的电流变化，可以用曲线在该固定处的切线来近似表示这一小段曲线。交流电压源和直流电压源同时作用的二极管电路。模拟电子技术基础1.2.5稳压二极管一、稳压二极管的伏安特性稳压二极管是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管，简称稳压管。它具有陡峭的反向击穿特性，工作在反向击穿状态。稳压管的稳压作用在于：电流变化量I很大，只引起很小的电压变化V。击穿特性越陡，稳压管的动态电阻越小，稳压性能就越好。必须控制反向电流不超过一定值，否则管子就会损坏。模拟电子技术基础(a)伏安特性

（b）符号模拟电子技术基础二、稳压管的主要参数1稳定电压UZ是在规定电流下稳压管的反向击穿电压。这一参数随工作电流和温度的不同略有改变，并且分散性大。2稳定电流IZ即稳压管的端电压等于UZ时的参考电流值，电流低于此值时稳压效果变坏，甚至根本不稳压，故也常将IZ记作IZmin。只要不超过稳压管的额定功率，电流愈大，稳压效果愈好。模拟电子技术基础3动态电阻rZ是稳压管两端电压和通过电流变化量的比。其值越小，电流变化时端电压的变化越小，即稳压管的稳压特性越好。4温度系数α是说明稳定电压值受温度影响的参数，其数值为温度每升高一度时稳定电压值的相对变化量。5额定功耗PZ它是由管子允许温升所决定的，为UZ和IZM的乘积。模拟电子技术基础1.2.6其它类型二极管一、发光二极管包括可见光、不可见光、激光等不同类型。发光颜色决定于所用材料。开启电压比普通的大。因驱动电压低、功耗小、寿命长、可靠性高等优点广泛用于显示电路中。也具有单向导电性。模拟电子技术基础二、光电二极管远红外线接收管，是一种光能与电能进行转换的器件，利用PN结的光敏特性，将接收到的光的变化转换成电流的变化。伏安特性：1、无光照时，与普通二极管一样，一象限。2、有光照时，特性曲线下移。三象限、四象限模拟电子技术基础

在反向电压的一定范围内，即在第三象限，特性曲线是一组横轴的平行线。光电流受入射照度的控制。照度一定时，光电二极管可等效成恒流源。照度愈大，光电流愈大，在光电流大于几十微安时，与照度成线性关系。这种特性可广泛用于遥控、报警及光电传感器中。特性曲线在第四象限时呈光电池特性。由于光电二极管的光电流较小，所以当将其用于测量及控制等电路中时，需首先进行放大处理。除上述特殊二极管外，还有利用PN结势垒电容制成的变容二极管，利用高掺杂材料形成PN结的隧道二极管，利用金属与半导体之间的接触势垒而制成的肖特基二极管。模拟电子技术基础1·3双极型晶体管1.3.1晶体管的结构及类型

在双极型晶体管中，带正电的空穴和带负电的电子均参与导电，由此得名。根据不同的掺杂方式在同一个硅片上制造出三个掺杂区域，并形成两个PN结就构成双极型晶体管。有两种基本类型即NPN型和PNP型。模拟电子技术基础NPN型晶体管由三层半导体组成，中间是一层很薄的P型半导体，两边各为一块N型半导体，三个区域分别为发射区、基区和集电区，从这三个区域引出相应的电极，称为发射极e、基极b和集电极c，在三个区域的交界面上形成两PN结，处于发射区和基区之间的叫做发射结，处于基区和集电区之间的称为集电结。模拟电子技术基础

晶体管的结构特点是：发射区掺杂浓度高，基区薄且掺杂浓度低，集电结面积大。晶体管的外特性与三个区域的上述特点紧密相关。用晶体管组成放大电路，其中一个极作为输入端，一个极作为输出端，还有一个极作为输入和输出的公共端。根据用作公共端电极的不同，晶体管有三种不同的连接方式，即共基极接法、共发射极接法和共集电极接法。模拟电子技术基础1.3.2晶体管的电流放大作用

我们知道，把两个二极管背靠背的连在一起，是没有放大作用的，要想使它具有放大作用，必须做到一下几点：一、三极管放大时必须的内部条件1、发射区中掺杂浓度最高；2、基区必须很薄且掺杂浓度最低；

3、基电结的面积应很大掺杂浓度较高。

模拟电子技术基础二、三极管放大时必须的外部条件发射结应正向偏置，集电结应反向偏置。三、三极管的电流放大作用

1、载流子的传输过程因为发射结正向偏置，且发射区进行重掺杂，所以发射区的多数载流子扩散注入至基区，又由于集电结的反向作用，故注入至基区的载流子在基区形成浓度差，因此这些载流子从基区扩散至集电结，被电场拉至集电区形成集电极电流。而留在基区的很少，因为基区做的很薄。我们再用图形来说明一下，如图所示：模拟电子技术基础模拟电子技术基础2、电流的分配关系由于载流子的运动，从而产生相应电流，它们的关系如下：

其中：ICEO为发射结少数载流子形成的反向饱和电流；ICBO为IB=0时，集电极和发射极之间的穿透电流。α为共基极电流的放大系数，β共发射极电流的放大系数。

模拟电子技术基础它们可定义为：α=IC/IE，β=△IC/△IB≈IC/IB，放大系数有两种（直流和交流），但我们一般认为，它们二者是相等的，不区分它们。模拟电子技术基础1.3.3三极管的特性曲线

它的特性曲线与它的接法有关，在学习之前，我们先来学习一下它的三种不同接法。共基极共发射极共集电极

模拟电子技术基础一、输入特性

K为常数它与PN结的正向特性相似，三极管的两个PN结相互影响，因此，输出电压UCE对输入特性有影响，且UCE>1,时这两个PN结的输入特性基本重合。我们用UCE=0和UCE>=1,两条曲线表示。模拟电子技术基础模拟电子技术基础二、输出特性

K为常数模拟电子技术基础它的输出特性可分为三个区：

(1)截止区：IB<=0时，此时的集电极电流近似为零，管子的集电极电压等于电源电压，两个结均反偏；

(2)饱和区：此时两个结均处于正向偏置，UCE=0.3V；

(3)放大区:此时IC=ßIB，IC基本不随UCE变化而变化，此时发射结正偏，集电结反偏。模拟电子技术基础1.3.4三级管主要参数

一、直流参数1共射直流电流放大系数=（IC–ICEO

）/IB2共基直流电流放大系数=IC/IE3极间反向电流ICBO

即发射极开路时，集电结的反向饱和电流。ICEO

即基极开路时，集电极－发射极间的穿透电流。它是由集电区贯穿基区至发射区的电流，故称穿透电流。模拟电子技术基础二、交流参数1共射交流电流放大系数β2共基交流电流放大系数α3特征频率fT使β下降到1的信号频率称为特征频率。模拟电子技术基础三、极限参数是指为使晶体管安全工作对它的电压、电流和功率损耗的限制。1最大集电极耗散功率PCM决定于晶体管的温升。2最大集电极电流ICM

使β明显减小的iC3极间反向击穿电压晶体管的某一电极开路时，另外两个电极间所允许加的最高反向电压。如反向电压超过规定值就会发生击穿，击穿原理与二极管相同。管子击穿后将造成永久性的损坏或性能下降。

模拟电子技术基础

经常接触到的有下列三种击穿电压：

UCBO发射极开路时集电极－基极间的反向击穿电压，这是集电结所允许加的最高反向电压。

UCEO基极开路时集电极－基极间的反向击穿电压，此时集电结承受反向电压。

UEBO集电极开路时发射极－基极间的反向击穿电压，这是发射结所允许加的最高反向电压。模拟电子技术基础1.3.5温度对晶体管特性及参数的影响

一、

温度对ICBO影响温度升高ICBO增大。二、

温度对输入特性的影响当温度升高时，正向特性曲线将左移。三、温度对输出特性的影响输出特性曲线上移，电流放大倍数增大。模拟电子技术基础1.3.6光电三极管

光电三极管依据光照的强度来控制集电极电流的大小，其功能可等效为一只光电二极管与一只晶体管相连，并仅引出集电极与发射极。光电三极管与普通三极管的输出特性曲线类似，只是将参变量基极电流用入射光照度取代。模拟电子技术基础光电三极管

模拟电子技术基础1.4场效应管

是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件，并以此命名。由于它仅靠半导体中的多数载流子导电，又称单极型晶体管。它不但具有双极型晶体管体积小、重量轻、寿命长等优点，而且输入回路的内阻高达107～1012Ω，噪声低，热稳定性好，抗辐射能力强，且比后者耗电省。结型：N、P沟道绝缘栅型：N沟道增强型、耗尽型MOS管、P沟道MOS管、VMOS管。模拟电子技术基础1.4.1结型场效应管一、结构、种类、符号（a）

N型沟道

（b）P型沟道模拟电子技术基础（c）

N沟道

（d）P沟道

结型场效应管的结构示意图和符号模拟电子技术基础三、

结型场效应管的工作原理

1.uDS不变，改变uGS时结型场效应导电沟道的变化

（a）UGS=0时

（b）UGS≤VP时沟道被夹断模拟电子技术基础2.uGS不变，改变uDS时结型场效应导电沟道的变化（a）uGS=0,uDS=0时的情况

（b）uGS=0,uDS<|VP|时的情况

模拟电子技术基础

（c）uGS=0,uDS=|VP|时的情况

（d）uGS=0,uDS>|VP|时的情况

模拟电子技术基础三、结型场效应管的特性曲线

1.转移特性

N沟道结型场效应管的转移特性曲线

模拟电子技术基础2.输出特性

N沟道结型场效应管输出特性曲线

模拟电子技术基础①可变电阻区：当漏源电压uDS很小时，场效应管工作于该区。此时，导电沟道畅通，场效应管的漏源之间相当于一个电阻一。在栅、源电压uGS一定时，沟道电阻也一定，iD随uGS增大而线性增大。但当栅源电压变化时，特性曲线的斜率也随之发生变化。可以看出，栅源电压uDS无关，我们称这个区域为恒流区，也称为放大区。在恒流区，iD主要由栅源电压uGS决定。模拟电子技术基础②恒流区：随着uDS增大到一定程度，iD的增加变慢，以后iD基本恒定，而与漏源电压uDS无关，我们称这个区域为恒流区，也称为放大区。在恒流区，iD主要由栅源电压uGS决定。③击穿区：如果继续增大uDS到一定值后，漏、源极之间会发生击穿，漏极电流iD急剧上升，若不加以限制，管子就会损坏。④夹断区：当uGS负值增加到夹断电压uGS（off）后，iD≈0，场效应管截止。

模拟电子技术基础1.4.2绝缘栅型场效应管

一、增强型绝缘栅场效应管的结构及工作原理1.结构、种类及符号（a）N沟道结构图

（b）N沟道符号图（c）P沟道符号增强型MOS管结构及符号图模拟电子技术基础N沟道增强型MOS管工作原理

2.工