第一章 半导体器件基础

第一章半导体器件基础1.1半导体的基本知识1.3半导体二极管1.4特殊二极管1.5半导体三极管1.6场效应管1.2PN结第一节半导体的基本知识学习目的与要求：识记本征浓度ni，施主浓度ND，受主浓度NA；领会半导体的导电特性，共价键，本征激发，电子载流子和空穴载流子，掺杂，N型半导体与P型半导体，多子与少子。绕原子核高速旋转的核外电子带负电。自然界的一切物质都是由分子、原子组成的。原子又由一个带正电的原子核和在它周围高速旋转着的带有负电的电子组成。正电荷负电荷=原子结构中：原子核＋原子核中有质子和中子，其中质子带正电，中子不带电。1导体、半导体和绝缘体（1）导体导体的最外层电子数通常是1~3个，且距原子核较远，因此受原子核的束缚力较小。由于温度升高、振动等外界的影响，导体的最外层电子就会获得一定能量，从而挣脱原子核的束缚而游离到空间成为自由电子。因此，导体在常温下存在大量的自由电子，具有良好的导电能力。常用的导电材料有金、银、铜、铝等。

原子核＋导体的特点：内部含有大量的自由电子（2）

绝缘体绝缘体的最外层电子数一般为6~8个，且距原子核较近，因此受原子核的束缚力较强而不易挣脱其束缚。常温下绝缘体内部几乎不存在自由电子，因此导电能力极差或不导电。常用的绝缘体材料有橡胶、塑料、云母、陶瓷等。原子核＋绝缘体的特点：内部几乎没有自由电子，因此不导电。（3）

半导体半导体的最外层电子数一般为4个，在常温下存在的自由电子数介于导体和绝缘体之间，因而在常温下半导体的导电能力也是介于导体和绝缘体之间。常用的半导体材料有硅、锗、硒及某些金属氧化物、硫化物等等。原子核＋半导体的特点：导电性能介于导体和绝缘体之间，但具有光敏性、热敏性和掺杂性的独特性能，因此在电子技术中得到广泛应用。金属导体的电导率一般在105s/cm量级；塑料、云母等绝缘体的电导率通常是10-22~10-14s/cm量级；半导体的电导率则在10-9~102s/cm量级。

半导体的导电能力虽然介于导体和绝缘体之间，但半导体的应用却极其广泛，这是由半导体的独特性能决定的：光敏性——当光照增强时，导电能力增强。热敏性——当环境温度升高时，其导电能力增强。掺杂性——纯净的半导体中掺入某些微量杂质，导电能力明显改变。半导体材料的独特性能是由其内部的导电机理所决定的。2半导体的导电特性3本征半导体

最常用的半导体为硅(Si)和锗(Ge)。它们的共同特征是四价元素，即每个原子最外层电子数为4个。++Si(硅原子)Ge(锗原子)硅原子和锗原子的简化模型图Si+4Ge+4因为原子呈电中性，所以简化模型图中的原子核只用带圈的+4符号表示即可。(1)典型半导体的原子结构

天然的硅和锗是不能制作成半导体器件的。它们必须先经过高度提纯，形成晶格结构完全对称的，纯净的成单晶形式存在的本征半导体。在本征半导体的晶格结构中，每一个原子均与相邻的四个原子结合，即与相邻四个原子的价电子两两组成电子对，形成共价键结构。共价键中的两个电子，称为价电子。＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4实际上半导体的晶格结构是三维的。晶格结构共价键结构（2）半导体的结构特性——共价键结构

＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4原子外层的8个价电子是相邻原子共用，稳定性不象绝缘体那样好。在游离走的价电子原位上留下一个不能移动的空位，叫空穴。受光照或温度上升影响，共价键中的一些价电子挣脱原子核的束缚游离到空间成为自由电子。由于热激发而在晶体中出现电子-空穴对的现象称为本征激发。＋＋共价键中的价电子在外部能量作用下，脱离共价键成为自由电子的过程叫做“激发”，或“热激发”。电子脱离共价键束缚所需要的最小能量叫“激活能”Eg。自由电子数=空穴数（3）热激发与“电子-空穴对”的产生

＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋＋

空穴载流子的出现，是半导体导电特性的一个重要特点，而载流子数目的多少，是衡量半导体导电能力的标志。由于热激发而产生的自由电子和空穴，统称为“载流子”，它们都将作为运载电流的粒子而存在。电子载流子和空穴载流子所形成的电流分别称为电子电流与空穴电流。

＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4空穴吸引相邻原子中的价电子来填补，在价电子原来的位置上出现了新的空穴。

此时整个晶体带电吗？为什么？价电子填补空穴的运动称为“空穴运动”。它是空穴的逆向运动，即空穴载流子运动。(4)半导体的导电方式＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4自由电子载流子运动可以形容为没有座位人的移动；空穴载流子运动则可形容为有座位的人依次向前挪动座位的运动。若在半导体两端外加电压，带负电的自由电子和带正电的空穴如何运动？半导体的导电机理＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4带负电的自由电子向正极做定向运动，被原子核束缚着的价电子递补空穴使空穴向负极运动。两种载流子形成电荷极性不同，但电流方向相同的电子流。+-结论：在半导体导电过程中，同时存在着空穴导电与电子导电两种导电方式，而且电子和空穴形成的电流方向相同（为空穴载流子的方向），即半导体中的电流为电子电流与空穴电流之和。两种导电方式同时存在，则是半导体导电机制的最大特点。

半导体的导电机理与金属导体导电机理有本质上的区别：金属导体中只有自由电子一种载流子参与导电；而半导体中则是由本征激发产生的自由电子和空穴两种载流子同时参与导电。两种载流子电量相等、符号相反，电流的方向为空穴载流子的方向即自由电子载流子的反方向。半导体和导体在导电机理上的区别本征半导体中由于热激发存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴载流子。在半导体两端外加电压，带负电的自由电子向正极做定向运动，被原子核束缚着的价电子递补空穴使空穴向负极运动。两种载流子形成电荷极性不同，但电流方向相同的电子流。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。温度越高，载流子的浓度越高，本征半导体的导电能力越强。温度是影响半导体导电性能的一个重要的外部因素，这是半导体的一大特点。半导体的导电机理总结＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4由于热运动与热激发，一方面产生着电子-空穴对，一方面又进行着电子-空穴对的复合，它们是相互矛盾的两方面。随着电子-空穴对的增多，复合的机会亦增多，而复合规模的增大又限制了电子-空穴对数量的增加，结果呢？热激发产生电子-空穴对处在热运动中的自由电子碰到空穴，与空穴重新组合使电子-空穴对消失，称为电子-空穴对的复合价电子递补空穴使空穴消失(5)“电子-空穴对”的复合与动态平衡

在温度一定时，这两种相互矛盾的运动达到相对平衡，单位时间内电子-空穴对产生和复合的数目相等，实际存在着的电子-空穴对维持在一定的数目上。

当温度升高时，电子-空穴对的产生与复合又发生什么变化？

晶体内原子的热运动加剧，热激发增多，产生超过复合，使原来的平衡被破坏，自由电子和空穴的数目增多，复合的机会也增大，最后达到一个新的动态平衡。

说明：热激发产生的电子-空穴对的数目，是由温度决定的，在一般室温下，其数量甚少；当温度升高时，其数量随之增加，即半导体导电能力随之增强。

设：电子浓度为n，空穴浓度为p；本征电子载流子浓度为ni，本征空穴载流子浓度为pi

。对本征半导体即纯净半导体而言，当温度一定时有：

n=p=ni=pi(6)关于本征载流子的浓度讨论

ni与pi

均与温度有关，关系式如下：

ni(T)=pi(T)=AT3/2e-Eg/2kT式中，Eg是半导体的激活能；T为绝对温度；A是与材料有关的系数；k是波尔兹曼常数（1.38×10-23J/K）；e是自然对数的底。在T=300K（室温）时：硅的本征载流子浓度ni=pi=1.4×1010cm-3

锗的本征载流子浓度ni=pi=2.5×1013cm-3对本征半导体来说，在一定温度下，空穴本征浓度pi与电子本征浓度ni的乘积等于常数，即：nipi=常数，又因为本征半导体的ni=pi，因此有nipi=ni2=常数掺入杂质的半导体称为杂质半导体，它是制造半导体器件的基础材料。

+五价元素磷(P)＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4P掺入磷杂质的半导体晶格中，自由电子的数量大大增加。因此自由电子是这种半导体的导电主流。

在室温情况下，本征硅中的磷杂质等于10-6数量级时，电子载流子的数目将增加几十万倍。掺入五价元素的杂质半导体由于自由电子多而称为电子型半导体，也叫做N型半导体。4.杂质半导体(1)N型半导体在N型半导体中，自由电子数目大增，也更增加了电子与空穴的复合机会，从而使得空穴的数目更少了，这样导电主流就是电子，被称为“多数载流子”（简称“多子”）；空穴则称为“少数载流子”（简称“少子”）。五价元素磷提供了自由电子，称为“施主元素”或“施主杂质”，磷原子失去了一个电子，称为“施主原子”。N型半导体的简化图：正离子电子＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4三价元素硼(B)B+掺入硼杂质的半导体晶格中，空穴载流子的数量大大增加。因此空穴是这种半导体的导电主流。

掺入三价元素的杂质半导体，由于空穴载流子的数量大大于自由电子载流子的数量而称为空穴型半导体，也叫做P型半导体。在P型半导体中，多数载流子是空穴，少数载流子是自由电子，而不能移动的离子带负电。－(2)P型半导体三价硼元素提供了易于接受电子的空位，称为“受主元素”或“受主杂质”；硼原子接受电子，称为“受主原子”。P型半导体的简化图：负离子空穴一般情况下，杂质半导体中的多数载流子的数量可达到少数载流子数量的1010倍或更多，因此，杂质半导体比本征半导体的导电能力可增强几十万倍。不论是N型半导体还是P型半导体，其中的多子和少子的移动都能形成电流。但是，由于多子的数量远大于少子的数量，因此起主要导电作用的是多数载流子。掺入杂质后虽然形成了N型或P型半导体，但整个半导体晶体仍然呈电中性。一般可近似认为多数载流子的数量与杂质的浓度相等。注意：设：施主杂质原子浓度为ND，受主杂质原子浓度NA，则：对N型半导体而言，其多子自由电子的浓度n与施主杂质浓度ND相等：

对P型半导体而言，其多子空穴的浓度p与受主杂质浓度NA相等：

理论和实践证明，对杂质半导体而言，仍然有空穴浓度p与电子浓度n的乘积为一恒定值，与掺杂浓度无关，即：(3)杂质半导体载流子的浓度讨论在确定了多数载流子浓度之后，可利用上式来确定少数载流子的浓度。对N型半导体，其少子空穴的浓度p为：对P型半导体，其少子自由电子的浓度n为：结论：杂质半导体多子浓度要比本征载流子浓度ni和pi大，少子浓度将小于本征载流子浓度。即：一块本征半导体中原来的两种载流子浓度都是ni，在掺入杂质之后，多子浓度大大增加了，它将比本征载流子浓度ni大很多倍，而少子浓度则比本征载流子浓度ni要小很多。P型半导体中的空穴多于自由电子，是否意味着带正电？自由电子导电和空穴导电的区别在哪里？空穴载流子的形成是否由自由电子填补空穴的运动形成的？何谓杂质半导体中的多子和少子？N型半导体中的多子是什么？少子是什么？

想想练练第二节PN结学习目的与要求：识记PN结的结电压（硅材料和锗材料）；领会扩散与漂移；掌握PN结的形成和单向导电性。

将P型和N型半导体经过工艺加工制造后所得到的PN结，是构成各种半导体器件的基础。

在一块晶片的两端分别注入三价元素硼和五价元素磷++++++++++++++++－－－－－－－－－－－－－－－－P区N区空间电荷区1.PN结的形成——多子的扩散运动与空间电荷区的建立多子的扩散运动空间电荷区P型和N型半导体结合PN结的形成在一块晶片的两端分别注入三价元素硼和五价元素磷++++++++++++++++－－－－－－－－－－－－－－－－P区N区空间电荷区——内电场的产生及其作用内电场空间电荷区内电场（N区指向P区）阻挡多子的扩散运动，空间电荷区变窄推动少子的漂移运动（少子漂移的方向与多子扩散的方向相反）PN结的形成在一块晶片的两端分别注入三价元素硼和五价元素磷++++++++++++++++－－－－－－－－－－－－－－－－P区N区空间电荷区——扩散与漂移的动态平衡和PN结的形成内电场空间电荷区变宽扩散内电场增强对多子扩散的阻力增大使少子的漂移运动增强空间电荷区变窄漂移内电场减弱使多子的扩散容易进行开始时，扩散占优势，使空间电荷区加宽，内电场增强，阻碍扩散运动，但使漂移运动不断增强；漂移运动增强又使空间电荷区变窄，内电场减弱，进而使扩散容易进行；当扩散运动与漂移运动相等时，两者达到动态平衡，空间电荷区的宽度不再增加，而处于相对稳定的状态。这个一定宽度的空间电荷区，就是我们所说的PN结。PN结的形成动画演示flash1多数载流子的浓度差多数载流子扩散空间电荷区少数载流子漂移……扩散=漂移稳定的空间电荷区即PN结或耗尽层动画内电场++++++++++++++++－－－－－－－－－－－－－－－－P区N区内电场PN结的形成——PN结的内建电势差

PN结的空间电荷区存在电场，方向是从N区指向P区，即N区的电位高于P区，高出的数值定义为这个内电场的内建电势差，又称接触电位差，用Uh表示。式中，kT/q=UT，称为温度电压当量；k为波尔兹曼常数；q为电子电荷量；T是绝对温度；ND是施主杂质浓度；NA是受主杂质浓度；ni是材料的本征浓度。

k=1.381×10-23J/K，q=1.6×10-19C，取T=300K，可得：一般情况下，硅材料PN结的内建电势差Uh大约为0.7V，锗材料PN结的内建电势差大约为0.3V。内建电势差Uh与ND、NA及ni等因素有如下关系：++++++++++++++++－－－－－－－－－－－－－－－－P区N区内电场PN结的形成——PN结的电容效应

在PN结空间电荷区出现以后，随之会出现电容效应。这种电容效应产生的电容，称为PN结的结电容。2.PN结的单向导电性

(1)PN结加正向电压

P区接较高电位（比如电源的正极），N区接较低电位（比如电源的负极），称为给PN结加正向偏置电压，简称正偏。

PN结正偏PN结正向导通外电场与内电场方向相反利于扩散内电场减弱PN结变窄外部电源不断提供电荷产生较大的扩散电流I正动画为了防止较大的IF将PN结烧坏，应串接限流电阻R。PN结对正向偏置呈现较小的电阻（理想状态下可以看成是短路情况），称之为正偏导通状态。即PN结对正向电流呈低阻状态，也就是所谓的正向导通作用。(2)PN结加反向电压将PN结的P区接较低电位（比如电源的负极），N区接较高电位（比如电源的正极），称为给PN结加反向偏置电压，简称反偏。PN结反偏PN结反向截止外电场与内电场方向相同利于漂移内电场增强PN结变厚外部电源不断提供电荷产生较小的反向电流I反

动画

PN结反偏时，形成了以漂移电流为主的反向电流。在一定温度下，漂移电流的值很小趋于稳定，常称反向漂移电流为反向饱和电流。

PN结对反向偏置呈现很大的电阻（理想状态下可以看成是开路情况），称之为反偏截止状态。即PN结对反向电流呈高阻状态，也就是所谓的反向阻断作用。

结论：PN结的正向电阻很小，可视为正向导通；反向电阻很大，可视为反向截止，这就是PN结的单向导电性。即“正向导通，反向阻断”。PN结的单向导电性是它构成半导体器件的基础。

PN结在电路图中的符号如下图所示：PN

PN结的单向导电性能否说出PN结有何特性？半导体的导电机理与金属导体有何不同？什么是本征激发？什么是复合？少数载流子和多数载流子是如何产生的

？试述雪崩击穿和齐纳击穿的特点。这两种击穿能否造成PN结的永久损坏

？想想练练2.半导体受温度和光照影响，产生本征激发现象而出现电子、空穴对；同时，其它价电子又不断地“转移跳进”本征激发出现的空穴中，产生价电子与空穴的复合。在一定温度下，电子、空穴对的激发和复合最终达到动态平衡状态。平衡状态下，半导体中的载流子浓度一定，即反向电流的数值基本不发生变化。1.半导体中少子的浓度虽然很低，但少子对温度非常敏感，因此温度对半导体器件的性能影响很大。而多子因浓度基本上等于杂质原子的掺杂浓度，所以说多子的数量基本上不受温度的影响。4.PN结的单向导电性是指：PN结正向偏置时，呈现的电阻很小几乎为零，因此多子构成的扩散电流极易通过PN结；PN结反向偏置时，呈现的电阻趋近于无穷大，因此电流无法通过被阻断。3.空间电荷区的电阻率很高，是指其内电场阻碍多数载流子扩散运动的作用，由于这种阻碍作用，使得扩散电流难以通过空间电荷区，即空间电荷区对扩散电流呈现高阻作用。学习与归纳1.3半导体二极管把PN结用管壳封装，然后在P区和N区分别向外引出一个电极，即可构成一个二极管。硅高频检波管开关管稳压管整流管发光二极管1.二极管的基本结构、种类和符号点接触型：PN结的面积小，极间电容小，但不能承受高的反向电压和大电流。它的高频性能好，适用于高频检波和数字电路中的开关元件及小电流整流。外壳触丝N型锗片正极引线负极引线N型锗面接触型：PN结面积大，可承受较大的电流，但极间电容也大，工作频率受到影响。面接触型二极管适用于低频和大功率整流。负极引线底座金锑合金PN结铝合金小球正极引线普通二极管图符号稳压二极管图符号发光二极管图符号DDZD使用二极管时，必须注意极性不能接反，否则电路非但不能正常工作，还有毁坏管子和其他元件的可能。二极管的种类符号二极管分类按结构分点接触型面接触型按材料分硅二极管锗二极管按用途分普通二极管整流二极管开关二极管稳压二极管2.二极管的伏安特性U(V)0.500.8-50-25I(mA)204060

(

A)4020

伏安特性——流过二极管的电流与其两端电压的函数关系。具有“单向导电性”。

正向导通区：外加正向电压超过死区电压时，内电场大大削弱，正向电流迅速增长。死区正向导通区反向截止区

死区：外加电压较小，正向电流很小，几乎为零。

外加反向电压超过反向击穿电压UBR时，反向电流突然增大，二极管失去单向导电性，进入反向击穿区。反向击穿区

反向截止区：外加反向电压较小时，反向电流很小。

硅管的死区电压约为0.5V，锗管的死区电压约为0.1V正向导通区和反向截止区的讨论U(V)0.500.8-50-25I(mA)204060

(

A)4020死区正向导通区反向截止区反向击穿区在正向导通区，二极管端电压几乎不变，此时二极管端电压称为正向导通电压。

硅二极管的正向导通电压约为0.7V，锗二极管的正向导通电压约为0.3V。反向电流有两个特点：一是它随温度的上升增长很快，二是在反向电压不超过某一范围时，反向电流的大小基本恒定，而与反向电压的高低无关(与少子的数量有关)。所以通常称它为反向饱和电流。反向击穿区的讨论U(V)0.500.8-50-25I(mA)204060

(

A)4020死区正向导通区反向截止区反向击穿区反向击穿：外加反向电压超过击穿电压时，反向电流急剧增加，使二极管失去单向导电性。雪崩击穿和齐纳击穿都属于电击穿。①雪崩击穿：碰撞电离击穿②齐纳击穿：场效应击穿

③热击穿：电击穿中的电压过高，电流过大，消耗在PN结上的功率超过其耗散功率。反向击穿发生在空间电荷区。击穿的原因主要有两种：3.二极管方程理想二极管电流与端电压之间有如下关系：IS为反向饱和电流；UT为温度电压当量，在室温下。——二极管方程

分析：

当管子外加电压U，且

由，上式可简化为

当外加反向电压时，U为负值，如果

指数项将很快趋于零，因而有

4.二极管的主要参数（1）最大整流电流IF：指二极管长期运行时，允许通过的最大正向平均电流。其大小由PN结的结面积和外界散热条件决定。（2）最高反向工作电压URM：指二极管长期安全运行时所能承受的最大反向电压值。手册上一般取击穿电压的一半或三分之二作为最高反向工作电压值。（3）最大反向电流IRM：指二极管在加上最高反向工作电压时的反向电流值。该值越小，说明管子的单向导电性越好。（4）最高工作频率fM：此值由PN结的结电容大小决定。若二极管的工作频率超过该值，则二极管的单向导电性能将变得较差。二极管电路分析：先判断二极管的工作状态导通截止否则，正向管压降硅0.6~0.7V锗0.2~0.3V若

V阳

>V阴或

UD为正，二极管导通若

V阳

<V阴或

UD为负，二极管截止

若二极管是理想的，正向导通时管压降为零，反向截止时相当于开路。

分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压UD的正负。整流、限幅、钳位、开关、元件保护、温度补偿等。5.二极管主要应用及分析方法6.二极管的应用举例注意：分析实际电路时为简单化，通常把二极管进行理想化处理，即正偏时视其为“短路”，截止时视其为“开路”。UD=0UD=∞正向导通时相当一个闭合的开关+－+－+－D+－D+－+－DPN+－反向阻断时相当一个打开的开关+－DPN(1)二极管的开关作用(2)二极管的整流作用

将交流电变成单方向脉动直流电的过程称为整流。利用二极管的单向导电性能就可获得各种形式的整流电路。二极管半波整流电路二极管全波整流电路桥式整流电路简化图B220V~RLDIN4001B220V~RLD1D2二极管桥式整流电路D4B220V~RLD1D2D3B220V~RL(3)二极管的限幅作用+－DuS10KΩ

IN4148+－u0iD图示为一限幅电路。电源uS是一个周期性的矩形脉冲，高电平幅值为+5V，低电平幅值为-5V。试分析电路的输出电压为多少。分析uS+5V-5Vt0当输入电压ui=－5V时，二极管反偏截止，此时电路可视为开路，输出电压u0=0V；当输入电压ui=+5V时，二极管正偏导通，导通时二极管管压降近似为零，故输出电压u0≈+5V。显然输出电压u0限幅在0~+5V之间。u0

–++–aTrVDuou2bRLio+–u1uDO分析输出电压和二极管上电压的波形。假设二极管为理想二极管。

u2

正半周，Va>Vb，D导通，uo=u2；

u2

负半周，Va<Vb，D截止，uo=0。例1：uoOu2

tO二极管起整流作用

电路如图，求：UAB

V阳

=－6VV阴

=－12VV阳>V阴

二极管导通若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB=－6V否则，

UAB低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V例2：

取

B点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。

二极管起钳位作用

VD6V12V3k

BAUAB+–两个二极管的阴极接在一起取

B点作参考点，断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电位。V1阳

=－6V，V2阳=0V，V1阴

=V2阴=－12VUD1=6V，UD2=12V

∵

UD2>UD1

∴

VD2优先导通，钳位，使

VD1截止。若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB

=0V例3:流过

D2

的电流为求：UABVD2起钳位作用，VD1起隔离作用。

BVD16V12V3k

AVD2UAB+–例4:+6VRDAVAVBVYDB当VA=3V，VB=0V时，分析输出端的电位VY。理想二极管：VY=VB=0V∵

UDB>UDA

∴

DB优先导通，DA截止。

锗二极管：VY=VB+UD=0.3V

硅二极管：VY=VB+UD=0.7V-6VRDAVAVBVYDB∵

UDA>UDB

∴

DA优先导通，DB截止。理想二极管：VY=VA=3V

锗二极管：VY=VA-UD=2.7V

硅二极管：VY=VA-UD=2.3Vui>8V，二极管导通，可看作短路

uo=8V

ui<8V，二极管截止，可看作开路

uo=ui已知：

二极管是理想的，试画出uo

波形。8V例5：ui18V参考点二极管阴极电位为

8VVD8VRuoui++––

二极管起限幅作用

例6

当Us分别为2V、4V，而ui

分别为3V、3V

时，试画出uo

的波形。半导体二极管工作在击穿区，是否一定被损坏？为什么？

你会做吗？何谓死区电压？硅管和锗管死区电压的典型值各为多少？为何会出现死区电压？

把一个1.5V的干电池直接正向联接到二极管的两端，会出现什么问题？二极管的伏安特性曲线上分为几个区？能否说明二极管工作在各个区时的电压、电流情况？

检验学习结果为什么二极管的反向电流很小且具有饱和性？当环境温度升高时又会明显增大

？1.4特殊二极管学习目的与要求：识记稳压管、光电二极管和发光二极管符号；领会稳压管的稳压特性、击穿机制、主要参数；光电二极管的特性曲线；发光二极管的发光原理与导通管压降。

I(mA)40302010

0-5-10-15-20(μA)0.40.8－12－8－4U(V)稳压二极管的反向电压几乎不随反向电流的变化而变化、这就是稳压二极管的显著特性。Dz稳压二极管是一种特殊的面接触型二极管，其反向击穿可逆。正向特性与普通二极管相似反向ΔIZΔUZ1.稳压二极管实物图图符号及文字符号反向特性比普通二极管的更加陡峭。UZIzminIzmax一典型稳压电路的稳压过程当电路输入端的电压发生变化，而引起负载两端的电压变化时，它的稳压过程为：UOUIUOIZIRURDZRuoui++––ILIzIR稳压管的主要参数(1)稳定电压Uz：稳压管的反向电流为规定的稳定电流值时，稳压管两端的稳定电压值。(2)稳定电流Iz：稳压管正常工作时的工作电流，此值一般是指最小稳定电流Izmin

。(3)最大稳定电流Izmax：管子可以正常稳压的最大允许工作电流。(4)动态电阻rz：在稳压管的稳压范围内，稳压管两端的电压变化量与电流变化量之比，即(5)温度系数：稳压管受温度影响的变化系数。(6)最大允许耗散功率Pzm：使管子不致热击穿的最大功率损耗。+US－DZ使用稳压二极管时应该注意的事项(1)稳压二极管正负极的判别DZ+－(2)稳压二极管使用时，应反向接入电路UZ－(3)稳压管应接入限流电阻(4)电源电压应高于稳压二极管的稳压值(5)稳压管都是硅管。其稳定电压UZ最低为3V，高的可达

300V，稳压二极管在工作时的正向压降约为0.6V。例:稳压二极管的稳定电压UZ=5V，正向压降忽略不计。当输入电压Ui

分别为直流10V、3V、-5V时，求输出电压UO；若ui

=10sinωtV，试画出uo

的波形。ui10VDZRuoui++––解：Ui

=10V：DZ工作在反向击穿区，稳压，UO=UZ=5VUi

=3V：DZ反向截止，UO=Ui=3VUi

=-5V：DZ工作在正向导通状态，UO=0Vui

=10sinωtV：ui正半周，当ui

>UZ，DZ反向击穿，uO=5V当ui

<UZ，DZ反向截止，uO=uiui负半周，DZ正向导通，uO=0V5V思索与回顾二极管的反向击穿特性：当外加反向电压超过击穿电压时，通过二极管的电流会急剧增加。

击穿并不意味着管子一定要损坏，如果我们采取适当的措施限制通过管子的电流，就能保证管子不因过热而烧坏。如稳压管稳压电路中一般都要加限流电阻R，使稳压管电流工作在Izmax和Izmix的范围内。在反向击穿状态下，让通过管子的电流在一定范围内变化，这时管子两端电压变化很小，稳压二极管就是利用这一点达到“稳压”效果的。稳压管正常工作是在反向击穿区。光电二极管也称光敏二极管，是将光信号变成电信号的半导体器件。D光电二极管的正常工作状态是反向偏置。在反向电压下，无光照时，反向电流很小，称为暗电流；有光照射时，携带能量的光子进入PN结，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分价电子挣脱共价键的束缚，产生电子—空穴对，称光生载流子。光生载流子在反向电压作用下形成反向光电流，其强度与光照强度成正比。2.光电二极管光电二极管同样具有单向导电性。实物图图符号和

文字符号发光二极管，简称LED。它是一种能把电能直接转换成光能的固体发光元件。实物图图符号和

文字符号发光二极管一般使用砷化镓、磷化镓等材料制成。发光管正常工作时应正向偏置，因发光管属于功率型器件，因此死区电压较普通二极管高，其正偏工作电压至少要在1.3V以上。发光管常用来作为数字电路的数码及图形显示的七段式或阵列器件。3.发光二极管D

又称光电隔离器。是发光器件和受光器件的组合体。输入电路输出电路

输入和输出电路之间没有电的直接联系，实现电路之间的电气隔离，具有良好的抗干扰性。4.光电耦合器1.利用稳压管或普通二极管的正向压降，是否也可以稳压？你会做吗？检验学习结果2.现有两只稳压管，它们的稳定电压分别为6V和8V，正向导通电压为0.7V。试问：(1)若将它们串联相接，可得到几种稳压值？各为多少？(2)若将它们并联相接，又可得到几种稳压值？各为多少？3.在右图所示电路中，发光二极管导通电压UD＝1.5V，正向电流在5~15mA时才能正常工作。试问图中开关S在什么位置时发光二极管才能发光？R的取值范围又是多少？

1.5半导体三极管学习目的与要求：识记三极管符号、分类、命名方法；领会半导体三极管的载流子分配情况和电流分配方程式、特性曲线、主要参数及温度特性；重点掌握三极管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数。

三极管，又称晶体管，是组成各种电子电路的核心器件。其产生使PN结的应用发生了质的飞跃。1.三极管的结构、种类与符号注意：图中箭头方向为发射极电流的方向。BCEBCE三极管分类三极管分类按工作频率分高频管低频管按耗散功率分大功率管中功率管按用途分放大管开关管小功率管按材料分硅管锗管按制造工艺分平面型合金型大功率低频三极管小功率高频三极管中功率低频三极管晶体管芯结构剖面图e发射极集电区N基区P发射区Nb基极c集电极三极管实现电流放大作用的内部结构条件(1)发射区掺杂浓度很高，以便有足够的载流子供“发射”。(2)为减少载流子在基区的复合机会，基区做得很薄，一般为几个微米，且掺杂浓度极低。(3)集电区体积较大，且为了顺利收集边缘载流子，掺杂浓度界于发射极和基极之间。三极管使用时也决不允许把发射极和集电极接反。2.三极管的电流分配与放大作用(4)集电结面积>>发射结面积NNPUBBRBUCCRCBCE晶体管实现电流放大作用的外部条件发射结正偏、集电结反偏共射极放大电路EBRBBECECRC

PNP：VC<VB<VE从电位的角度看：

NPN：VC>VB>VEBCENPNUCCRCUBBRBIEICIB三极管内部载流子的传输过程1.发射区向基区注入电子的过程2.电子在基区的扩散和复合过程3.集电区收集电子的过程NNPUBBRB＋－UCCRC＋－IEICIB共基极放大电路1.发射区向基区注入电子2.电子在基区的扩散和复合3.集电区收集电子结论由于发射结处正偏，发射区的多数载流子自由电子将不断扩散到基区，并不断从电源补充进电子，形成发射极电流IE。1.发射区向基区扩散电子的过程由于基区很薄，且多数载流子浓度又很低，所以从发射极扩散过来的电子只有很少一部分和基区的空穴相复合形成基极电流IB，剩下的绝大部分电子则都扩散到了集电结边缘。2.电子在基区的扩散和复合过程集电结由于反偏，可将从发射区扩散到基区并到达集电区边缘的电子拉入集电区，从而形成较大的集电极电流IC。3.集电区收集电子的过程只要三极管符合基区很薄、低掺杂，发射区高掺杂，发射结面积远小于集电结面积的内部条件，再加上发射结正偏、集电结反偏的外部条件，三极管就具有了放大电流的能力。总结IB(mA)

IC(mA)

IE(mA)00.020.040.060.080.10<0.0010.701.502.303.103.95<0.0010.721.542.363.184.05结论:各电极电流关系及电流放大作用1）三电极电流关系：

IE=IB+IC

电流分配原则2）IC

IB

，

IC

IE

，直流电流放大系数3）

IC

IB，交流电流放大系数——电流分配方程式＋＋－－UccUBBRBRCBEC

把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为三极管的电流放大作用。

三极管使用一个较小的电流去控制一个较大的电流，起电流放大的作用，因而将三极管称为电流控制元件。发射极是输入回路、输出回路的公共端

共发射极电路

测量三极管特性的实验线路输入回路输出回路ECICEBmA

AVUCEUBERBIBV++––––++3.三极管的特性曲线

所谓特性曲线是指各极电压与电流之间的关系曲线，是三极管内部载流子运动的外部表现。(1)输入特性曲线UCE=0VUBE

/VIB

/A0UCE=0VUBBUCCRC++RB令UBB从0开始增加IBIE=IBUBE令UCC为0UCE=0时的输入特性曲线UCE为0时

电路输出端集电极-发射极电压UCE一定时，输入回路中电流IB与基极-发射极电压UBE之间的关系曲线。UCE=0.5VUCE=0VUBE

/VIB

/A0UBBUCCRC++RB令UBB重新从0开始增加IBICUBE增大UCC让UCE=0.5VUCE=1VUCE=0.5VUCE=0.5V的特性曲线继续增大UCC让UCE=1V令UBB重新从0开始增加UCE=1VUCE=1V的特性曲线继续增大UCC使UCE=1V以上的多个值，结果发现：之后的所有输入特性几乎都与UCE=1V的特性相同，曲线基本不再变化。实用中三极管的UCE值一般都超过1V，所以其输入特性通常采用UCE=1V时的曲线。UCE>1V的特性曲线(2)输出特性曲线先把IB调到某一固定值保持不变。当输入回路电流IB一定时，输出回路中的电流IC与管子输出端电压UCE之间的关系曲线称为输出特性。然后调节UCC使UCE从0增大，观察毫安表中IC的变化并记录下来。UCEUBBUCCRC++RBICIBUBEmAAIE根据记录可给出IC随UCE变化的伏安特性曲线，此曲线就是三极管的输出特性曲线。IBUCE/VIC

/mA0UBBUCCRC++RBICIBUBEmAAIE再调节IB至另一稍小的固定值上保持不变。仍然调节UCC使UCE从0增大，继续观察毫安表中IC的变化并记录下来。UCEUCE/VIC

/mA0IBIB1IB2IB3IB=0输出曲线开始部分很陡，说明IC随UCE的增加而急剧增大。当UCE增至一定数值时(一般小于1V)，输出特性曲线变得平坦，表明IC基本上不再随UCE而变化。当IB一定时，从发射区扩散到基区的电子数大致一定。当UCE超过1V以后，集电极电流IC基本不变，体现出恒流特性。UCE/VIC

/mA020AIB=040A60AIB=100A80A43211.52.3当IB增大时，相应IC也增大，输出特性曲线上移，且IC增大的幅度比对应IB大得多。这一点正是三极管的电流放大作用。从输出特性曲线可求出三极管的电流放大系数β：ΔIB=40AΔIC

β=ΔIC/ΔIB=1.3÷0.04=32.5UCE/VIC

/mA020AIB=040A60AIB=100A80A43211.52.3输出特性曲线上一般可分为三个区：饱和区。当发射结和集电结均为正向偏置时，三极管处于饱和状态。IC不受IB控制，只受UCE（UCE<1）控制。截止区。当基极电流IB小于0时，三极管处于截止状态。发射结和集电结均为反向偏置。放大区三极管工作在放大状态时，发射结正偏，集电结反偏。在放大区，集电极电流IC与基极电流IB之间成β倍的数量关系，即三极管在放大区时具有电流放大作用。截止区饱和区三极管的工作状态总结值与IC有关。同一型号的三极管值有较大差别，其值在20~150之间。值太小，管子的电流放大作用太小；值太大，使管子受温度变化的影响大，导致管子工作不稳定。要根据实际情况来选择

值合适的管子。4.三极管的主要参数①

直流电流放大系数反映了三极管的电流放大能力。②交流电流放大系数集电极电流变化量与基极电流变化量的比值。当输出曲线的间隔比较均匀时，认为:(1)电流放大系数(2)极间反向电流①集电极-基极反向饱和电流ICBO：发射极开路时，集电极-基极之间的反向电流。NNPUBBRBUCCRCBCEICBOICBO随温度的升高而增大，且具有饱和性。它是表征集电结质量好坏，衡量管子稳定性能优劣的参数。一个好管子，ICBO很小。集电结反偏，集电区的少子进行漂移运动形成反向漂移电流。②集电极-发射极反向饱和电流ICEO：基极开路时，由集电区流入，穿过基区，由发射区流出的反向电流。又称穿透电流。

NNPUBBRBUCCRCBCEICBO发射结正偏，集电结反偏ICEO

ICBOICEO=(1+

)ICBOICEO受温度影响很大。ICEO越大，说明管子稳定性越差。IC、与ICBO关系讨论：当ICBO较小时，可有：只要有一个IB，就有一个IC，且IC总比IB大倍。IC与温度关系极大，使三极管的温度稳定性颇差。(3)极限参数①集电极最大允许电流ICMUCE/VIC

/mA0IB=043211.52.3②集-射极反向击穿电压U(BR)CEOcebUCCU(BR)CEO基极开路指基极开路时，允许加在集-射极之间的最高反向电压。使用中若超过此值,三极管的集电结就会出现雪崩击穿。IC>ICM时，晶体管不一定烧损，但β值明显下降。③集电极最大允许功耗PCM三极管上的功耗超过PCM，管子将损坏。安

全

区：集电结允许损耗功率的最大值。过耗区5.三极管的温度特性(1)温度对的影响温度升高，电流放大系数

值增大，使输出特性曲线之间的间隔变宽，从而使集电极电流IC增加。(2)温度对ICBO的影响温度升高，ICBO按指数规律增大，使集电极电流IC增加。(3)温度对UBE的影响温度升高，特性曲线左移，使管子的死区电压降低。相同的UBE下，IB增大，最终使集电极电流IC增加。6.国产三极管的命名方法和选用

(1)型号与命名规则阿拉伯数字汉语拼音字母器件的材料和极性电极数目汉语拼音字母器件的类别阿拉伯数字序号汉语拼音字母规格号(2)三极管的选用原则与使用注意事项①所加电压极性必须正确②电路在工作中，均须防止三极管的电流、电压超出最大极限值，不得有两项或两项以上参数同时达到极限值，管子必须工作在安全区，还需注意满足规定的散热要求。③同型号的管子，应选反向电流小的；其值一般选在几十到一百之间。⑤只要管子的基本参数相同，就可以代换。性能高的，可代换性能低的。但硅管与锗管通常不能代换。④如要求管子的反向电流小，工作温度高，可选硅管；如要求管子的导通结电压较低时，应选锗管。例1：UCE=6V时，在

Q1点IB=40A,IC=1.5mA；在

Q2点

IB=60A,IC=2.3mA。求β值？在以后的计算中，一般作近似处理：

=IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)9120Q1Q2在

Q1点，有由

Q1和Q2点，得（1）V1=3.5V，V2=2.8V，V3=12V。例2：测得工作在放大电路中几个晶体管三个极电位值V1、V2、

V3，判断管子的类型、材料及三个极。NPN型硅管，1、2、3依次为B、E、C

（2）V1=3V，V2=2.7V，V3=12V。（3）V1=6V，V2=11.3V，V3=12V。（4）V1=6V，V2=11.7V，V3=12V。NPN型鍺管，1、2、3依次为B、E、CPNP型硅管，1、2、3依次为C、B、EPNP型鍺管，1、2、3依次为C、B、E例3：测得电路中三极管各极对地的电位值如下表所示，判

断各管的工作状态及类型。管号VB（V）VC（V）VE（V）T1-0.3-50T22.732.32T31-60T1：UBE=-0.3V，VE＞VB＞VC，放大状态，PNP型T2：UCE=0.3V，VE＜VC＜VB，饱和状态，NPN型T3：UCE=-6V，VC＜VE＜VB，截止状态，PNP型晶体管的发射极和集电极是不能互换使用的。因为发射区和集电区的掺杂质浓度差别较大，如果把两个极互换使用，则严重影响晶体管的电流放大能力，甚至造成放大能力丧失。晶体管的发射极和集电极能否互换使用？为什么?

晶体管在输出特性曲线的饱和区工作时，UCE<UBE，集电结也处于正偏，这时内电场被大大削弱，因此极不利于集电区收集从发射区到达集电结边缘的电子，这种情况下，集电极电流IC与基极电流IB不再是β倍的关系，因此，晶体管的电流放大能力大大下降。晶体管在输出特性曲线的饱和区工作时，其电流放大系数是否也等于β？为了使发射区扩散电子的绝大多数无法在基区和空穴复合，由于基区掺杂深度很低且很薄，因此只能有极小一部分扩散电子与基区空穴相复合形成基极电流，剩余大部分扩散电子继续向集电结扩散，由于集成电结反偏，这些集结到集电结边缘的自由电子被集电极收集后形成集电极电流。为什么晶体管基区掺杂质浓度小？而且还要做得很薄？学习与讨论1.6场效应管

学习目的与要求：识记各种类型场效应管的符号，结型管的转移特性方程，场效应管的特点。领会结型场效应管、N沟道增强型MOS管、N沟道耗尽型MOS管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数。掌握场效应管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数。

场效应管（原简称FET，现为VF或VFE），它利用电场效应来控制电流，因而得名场效应管。根绝结构的不同，场效应管有两种类型，一种为结型场效应管（简称JFET），另一种为绝缘栅型场效应管（简称IGFET，又称MOS管）。它们都以半导体中的多数载流子导电，因为又称为单极型晶体管。1.结型场效应管的结构和工作原理(1)结型场效应管的引出N型硅棒EI高浓度P型区++__硅棒中电子流通的途径由于耗尽层的加宽而减小，即达到利用电压所产生的电场来控制电流强弱的目的。(2)结型场效应管的结构和符号N型硅棒高浓度P型区(P+)电极从P+区引出电极形成栅极G从N区一端引出电极形成源极S从N区另一端引出电极形成漏极DDGS导电沟道N沟道结型场效应管的结构符号DGSP型硅棒高浓度N型区(N+)电极从N+区引出电极形成栅极G从P区一端引出电极形成源极S从P区另一端引出电极形成漏极DDGS导电沟道P沟道结型场效应管的结构符号DGSN型硅棒DGS(3)N沟道结型场效应管的工作原理研究场效应管的工作原理，主要是讨论输入信号电压如何对输出电流进行控制，即讨论栅源电压UGS对漏极电流ID的控制作用。ED珊源电压UGS=0漏源电压UDS=ED为某一数值令ED为0UGS=0，ED=0：导电沟道较宽，沟道电阻较小。UGS=0，ED≠0：在UDS作用下，N区中的电子由源极经导电沟道向漏极运动，形成较大的漏极电流ID。令ED不为0IDN型硅棒DGSED珊源电压UGS=-EGUGS=-EG，ED≠0

：耗尽层变宽，导电沟道变窄，沟道电阻变大。漏极电流ID减小。EGEG增大N型硅棒DGSED珊源电压UGS=-EG把导电沟道几乎为0，沟道电阻趋于∞，漏极电流ID为0的情况，称为沟道的“夹断”，相应的栅源负电压称为夹断电压，记为UGS(off)。EGEG增大N型硅棒DGSED珊源电压UGS=-EGEG总结：

改变栅源负电压的大小，改变了导电沟道的宽度，从而可有效地改变沟道电阻，如果加了漏源电压ED为某一固定值，则漏极电流ID会随UGS负电压的改变而改变。即：在UDS不变的情况下，栅源之间很小的电压变化可以引起漏极电流ID的相应变化。这种效应，称之为场效应。场效应管属于电压控制元件。2.结型场效应管的特性曲线、主要参数及转移特性方程(1)N沟道结型场效应管的特性曲线①输出特性

场效应管的输出特性，又称场效应管的漏极特性，是指在栅源电压UGS一定的情况下，漏极电流ID与漏源电压UDS之间的关系。珊源电压UGS=0UGS=0UDS/VID

/mA0N型硅棒DGSEDEGEG增大-1V-2V-3V-4VUGS=0UDS/VID

/mA0-1V-2V-3V-4V输出特性曲线上一般可分为三个区：可变电阻区ID随UDS的增加几乎线性上升。在UDS相同时，等效电阻随UGS的改变而变化，即工作在该区的场效应管可看成是一个受UGS控制的可变电阻。UGS越负，等效电阻越大，ID越小。饱和区ID不随UDS的变化而变化，它基本上为只受UGS控制的某一恒定值，该区域又称恒流区。击穿区UDS过大，使加在栅漏间的PN结上的电压超过其所能承受的极限电压，从而发生雪崩击穿，造成ID迅速上升。饱和漏电流IDSSUDS=|UGS(off)|可变电阻区N型硅棒DGSED珊源电压UGS=0漏源电压UDS=0UGS和UDS均为0：漏极电流ID=0漏源电压UDS≠0，且逐渐增大UDS逐渐增大：①一方面使ID增加；②另一方面，UDS会在由源极到漏极组成的半导体区域中产生一个逐渐上升的电位梯度，致使导电沟道变形呈楔形。即产生了阻碍ID增大的因素。

UDS较小时，它所产生的阻碍是次要的，ID随UDS的升高几乎成正比增大。EG

UGS越负时，沟道电阻越大，即工作在该区的场效应管可看成是一个受UGS控制的可变电阻，因而该区域被称为可变电阻区。饱和区N型硅棒DGSED珊源电压UGS=0

UGS越负，ID越小，ID基本上为只受UGS控制的某一恒定值，该区域又称恒流区。A预夹断后，UDS继续增大，夹断长度会增加，但ID基本上不随UDS的增加而增加，ID趋于饱和，称该区域为饱和区。EG当UDS增大到使UGD=夹断电压UGS(off)时，两边的耗尽层在A点靠拢，使导电沟道被夹断，称为“预夹断”。UDS继续增大击穿区N型硅棒DGSED珊源电压UGS=0A

UDS继续增大，使反向偏置的PN结两端的电压超过了它所能承受的电压极限时，会栅漏间的PN结发生雪崩击穿，致使ID迅速上升。UDS继续增大②转移特性与转移特性方程

场效应管的转移特性，是指在漏源电压UDS一定时，栅源电压UGS对漏极电流ID的控制作用。ID

/mA0-1V-2V-3V-4VUGS/VIDSSUGS(off)饱和漏电流，是结型场效应管所能输出的最大电流。夹断电压通过输出特性曲线用作图法得到转移特性曲线:UDS=10VUGS/VID

/mA0-1V-2V-3V-4VIDSSUDS/VUGS=00-1V-2V-3V-4V可变电阻区饱和区击穿区IDSS

UDS=|UGS(off)|ID

/mA输出特性曲线转移特性曲线转移特性方程：

实验表明，对N沟道结型场效应管，在UGS(off)≤UGS≤0范围内，即在饱和区内，ID随UGS的增加是近似按平方规律上升的，即：

该式反映了电压UGS对电流ID的控制作用，称为转移特性方程。(2)N沟道结型场效应管的主要参数①

直流参数夹断电压UGS(off)：使栅源之间耗尽层扩展到沟道被夹断时所必须的栅源电压值。饱和漏电流IDSS：在UGS=0的情况下，漏源电压UDS>|UGS(off)|

时的漏极电流。直流输入电阻RGS(DC)：在漏源两极短路即UDS=0时，栅源电压UGS（一般取|UGS|=10V）与栅极电流的比值。②

交流参数低频跨导gm：在UDS=常数时，漏极电流的微变量和引起这个变化的栅源电压UGS的微变量之比，称为跨导。用公式表示为:交流输出电阻rds：输出特性曲线上某一点斜率的倒数，定义为：③

极限参数漏源击穿电压U(BR)DS：漏极附近发生雪崩击穿、ID开始急剧上升时的UDS值。栅源击穿电压U(BR)GS：栅极与沟道间的PN结的反向击穿电压。最大耗散功率PDM：PDM=UDSID3.增强型MOS管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数(1)增强型MOS管的引出——半导体的表面效应当半导体表面有垂直方向的电场作用时，会使半导体的导电能力发生改变的现象。P型半导体绝缘层金属板E电场方向EE耗尽层反型层外加电压越大，反型层越厚。绝缘栅型场效应管可由金属、氧化物和半导体材料构成，称为金属—氧化物—半导体场效应管，简称MOSFET，或MOS管。NMOS管绝缘栅型场效管增强型（E型）耗尽型（D型）PMOS管增强型（E型）耗尽型（D型）

(2)N沟道增强型绝缘栅场效应管①结构与符号N+N+以P型硅为衬底BDGS二氧化硅(SiO2)绝缘保护层两端扩散出两个高浓度的N区N区与P型衬底之间形成两个PN结由衬底引出电极B由高浓度的N区引出的源极S由另一高浓度N区引出的漏极D由二氧化硅层表面直接引出栅极G杂质浓度较低，电阻率较高。N+N+以P型硅为衬底BDGS大多数管子的衬底在出厂前已和源极连在一起铝电极、金属（Metal）二氧化硅氧化物（Oxide）半导体（Semiconductor)故单极型三极管又称为MOS管不同类型MOS管的电路图符号DSGB衬底N沟道增强型图符号DSGB衬底P沟道增强型图符号DSGB衬底N沟道耗尽型图符号DSGB衬底P沟道耗尽型图符号幻灯片144由图可看出，衬底的箭头方向表明了场效应管是N沟道还是P沟道：箭头向里是N沟道，箭头向外是P沟道，即P指向N。虚线表示增强型实线表示耗尽型MOS管电路的连接形式N+N+P型硅衬底BDGS+－UDS+－UGS漏极与源极间电源UDS栅极与源极间电源UGS

如果衬底在出厂前未连接到源