BJT与MOSFET简介.ppt

1、2020/9/24,BJT与MOSFET简介,2020/9/24,1 结构与符号 2 工作原理 3 特性曲线 4 参数,三极管简介,2020/9/24,三极管模型图,2020/9/24,两种类型:NPN和PNP,一、结构,e(Emitter) ：发射极 b(Base） ：基极 c(Collector)：集电极,发射结(Je),集电结(Jc),基区,发射区,集电区,特点:b区薄 e区搀杂多 c区面积大,e,b,c,Je,Jc,2020/9/24,二、符号,1. 结构与符号,2020/9/24,2. 工作原理,一、放大条件,二、内部载流子的传输过程,三、电流分配关系,四、放大作用,2020/9/2

2、4,外部条件：,一、放大条件,电位关系：,内部条件？,三区掺杂不同！,Je正偏， Jc反偏。,对NPN型：VC VB VE 对PNP型：VC VB VE,2020/9/24,二、内部载流子的传输过程,忽略支流： IE =IC+IB,2020/9/24,另外还有支流 IEP 、ICBO,三、电流分配关系,IE =IC+IB,2020/9/24,四、放大作用,三种组态,应用：共射电压放大,电流放大(控制）作用,2020/9/24,3. 特性曲线,输入特性曲线 iB=f(vBE) vCE=const 输出特性曲线iC=f(vCE) iB=const,共射接法,共射接法的电压-电流关系,2020/9/

3、24,(1) 输入特性曲线,方程： iB=f(vBE) vCE=const,曲线：如图,2020/9/24,(2) 输出特性曲线,方程： iC=f(vCE) iB=const,曲线：如左图,正偏 正偏,正偏 反偏,反偏 反偏,三区偏置特点：,2020/9/24,4. 参数,分为三大类:,(1)直流参数 电流放大系数 1.共射 ,IC / IB vCE=const,直流参数 交流参数 极限参数,2.共基 ,关系 = IC/IE= IB/1+ IB= /1+ ，或 = /1- ,2020/9/24,1. ICBO (Open),关系： ICEO=（1+ ）ICBO,2. ICEO（穿透电流）,极间

4、反向饱和电流（温度稳定性）,2020/9/24,(2)交流参数 交流电流放大系数 1.共射 =IC/IBvCE=const,2.共基 =IC/IE VCB=const,特征频率fT 当 下降到1时所对应的频率,当ICBO和ICEO很小时， ， ,2020/9/24,(3)极限参数,IC上升时 会下降， 下降到线性放大区值的70时所允许的电流。,PCM,超过此值会使管子性能变坏或烧毁。 PCM= ICVCBICVCE,ICM,2020/9/24,1.V(BR)CBO 发射极开路时的 集电结击穿电压。 BR（Breakdown）,2.V(BR) EBO,3.V(BR)CEO,关系： V(BR)CB

5、OV(BR)CEOV(BR) EBO,反向击穿电压（V(BR)XXO）,2020/9/24,由PCM、 ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定三区：,2020/9/24,MOS管（ MOSFET ）简介,1 结构与符号 2 工作原理与特性曲线 3 主要参数,2020/9/24,1. 结构与符号,MOS管又分为： 增强型 耗尽型,D(Drain)为漏极，相当c G(Gate)为栅极，相当b S(Source)为源极，相当e,增强型MOS管,N沟道（导电通道）,箭头：PN,2020/9/24,2. 工作原理 与特性曲线,特性曲线 1、转移特性曲线 ID=f(VGS)VDS=const,2

6、、输出特性曲线 ID=f(VDS)VGS=const,2020/9/24,工作原理,（开启电压),反型层,VGS控制沟道宽窄,1、开启沟道,增强型MOS管,2020/9/24,2、沟道变形,楔形沟道,电位梯度,VDS的控制作用,2020/9/24,特性曲线,2、输出特性曲线 ID=f(VDS)VGS=const,三区： 可变电阻区（饱和区） 恒流区（放大区） 夹断区（截止区）,1、转移特性曲线 ID=f(VGS)VDS=const,VCCS！,2020/9/24,另：N沟道耗尽型MOSFET,(a) 结构和符号 (b) 转移特性曲线,3. 主要参数,(1) 直流参数 VT开启电压 增强型, I

7、DSS饱和漏极电流 耗尽型 VGS=0时所对应的ID, RGS输入电阻 约1091015,2020/9/24, gm 低频跨导（VCCS） 反映VGS对ID的控制作用 gm=ID/VGS VDS=const (单位mS) (毫西门子),(3) 安全参数 UBRXX反向击穿电压 XX：GS、DS PDM最大漏极功耗 由PDM= VDS ID决定,(2) 交流参数,gm可以在转 移特性曲线上求取，即曲线的斜率,2020/9/24,各类场效应三极管的特性曲线,绝缘栅场效应管,N 沟 道 增 强 型,P 沟 道 增 强 型,伏安特性曲线比较表,2020/9/24,绝缘栅场效应管,N 沟 道 耗 尽 型

8、,P 沟 道 耗 尽 型,2020/9/24,Key parameters of MOSFET,VDS:Drain Source voltage ID:Drain current Ptot:Total power dissipation Rds(on):Drain-source on-state resistance Qgd:gate-drain (Miller) charge Gate Resistance(Rg):gate resistance Trr:reverse recovery time Ciss:input capacitance Crss:reverse transfer ca

9、pacitance,2020/9/24,VDS:Drain Source voltage Designer needs to choose the VDS that can stand the voltage cross Drain and Source pin. For example, the Vin of Mother Board or Server is 12V, so the high side MOSFET have to choose 25V VDS is enough. But, if the Vin of Notebook is 19V, than choose 30V VD

10、S is more safe. 25V*0.8=20V 12V - safe to use it. 25V*0.8=20V 19V - has the risk to use it. 30V*0.8=24V 19V - safe to use it.,2020/9/24,ID:Drain current ID is the current to support load. Designer has to notice the ID capability will drop while the temperature is rising.,2020/9/24,Ptot:Total power d

11、issipation(容许损耗功率) Different package has different power dissipation capability. Designer has to calculate the Ptot and choose the suitable package of MOSFET. Ex. PH3330L: 62.5W(LF-PAK) Ptot=(TJ-TC)/RthJC 150-25 2 TJ: Junction temperature TC: Mounting base temperature,2020/9/24,Rds(on):Drain-source

12、on-state resistance Rds(on) is key parameter of power loss. Designer choose the lower value of Rds(on) is better. In the VRM low side MOSFET, because of the longer turn on duty cycle, use the lower Rds(on) MOSFET can reduce the temperature as well.,Qgd:gate-drain (Miller) charge Qgd can affect the rise time and fall time. If the rise and fall time too long, it means more power lost.,2020/9/24,Trr:Reverse recovery time,二极管顺向电流流通后,师加电压逆转(从实线到虚线方向),