模電課件-第1章-半導(dǎo)體器件

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1、 教 學(xué) 目 標(biāo) 了 解 半 導(dǎo) 體 的 基 本 特 性 ， 半 導(dǎo) 體 二 極 管 、 雙 極 型三 極 管 、 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 的 分 類(lèi) 、 結(jié) 構(gòu) 、 基 本 電 特 性 和主 要 技 術(shù) 參 數(shù) 等 。 理 解 本 征 半 導(dǎo) 體 、 雜 質(zhì) 半 導(dǎo) 體 、 PN結(jié) 、 單 向 導(dǎo) 電性 、 伏 安 特 性 、 電 容 效 應(yīng) 、 電 流 放 大 、 擊 穿 、 穩(wěn)壓 、 夾 斷 、 開(kāi) 啟 等 基 本 概 念 。 掌 握 PN結(jié) 的 工 作 原 理 、 半 導(dǎo) 體 二 極 管 的 伏 安 特 性 、雙 極 型 三 極 管 的 工 作 原 理 、 電 流 分 配 關(guān) 系 、 電 流放

2、 大 原 理 、 輸 入 特 性 曲 線(xiàn) 、 輸 出 特 性 曲 線(xiàn) 、 場(chǎng) 效應(yīng) 三 極 管 的 工 作 原 理 、 轉(zhuǎn) 移 特 性 曲 線(xiàn) 和 輸 出 特 性曲 線(xiàn) 。 第 一 章 常 用 半 導(dǎo) 體 器 件 1.1 半 導(dǎo) 體 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 1.2 半 導(dǎo) 體 二 極 管 1.3 晶 體 三 極 管 1.4 場(chǎng) 效 應(yīng) 晶 體 管 1.1 半 導(dǎo) 體 基 礎(chǔ) 知 識(shí)導(dǎo) 體 ： 自 然 界 中 很 容 易 導(dǎo) 電 的 物 質(zhì) 稱(chēng) 為 導(dǎo) 體 ， 金 屬 一 般 都 是 導(dǎo) 體 。 （ 電 阻 率 10-6 10-3 ）絕 緣 體 ： 有 的 物 質(zhì) 幾 乎 不 導(dǎo) 電 ， 稱(chēng) 為 絕 緣

3、 體 ， 如 橡 皮 、 陶 瓷 、 塑 料 和 石 英 。 （ 電 阻 率 109 1020 ）半 導(dǎo) 體 ： 另 有 一 類(lèi) 物 質(zhì) 的 導(dǎo) 電 特 性 處 于 導(dǎo) 體 和 絕 緣 體 之 間 ， 稱(chēng) 為 半 導(dǎo) 體 ， 如 鍺 、 硅 、 砷 化 鎵 等 。 （ 電 阻 率 10 -3 109 ） 。 1、 本 征 半 導(dǎo) 體 定 義純 凈 的 晶 體 結(jié) 構(gòu) 的 半 導(dǎo) 體 叫 做 本 征 半 導(dǎo) 體 。無(wú) 雜 質(zhì) 穩(wěn) 定 的 結(jié) 構(gòu) 本 征 半 導(dǎo) 體 的 結(jié) 構(gòu) 及 導(dǎo) 電 機(jī) 理 （ 以 硅 Si為 例 ） 共 價(jià) 鍵價(jià) 電 子 共 有 化 ， 形 成 共 價(jià) 鍵 的 晶 格 結(jié)

4、 構(gòu) 半 導(dǎo) 體 中 有 兩 種 載 流 子 :自 由 電 子 和 空 穴自 由 電 子空 穴 在 外 電 場(chǎng) 作 用 下 ， 電 子 的 定 向 移 動(dòng) 形 成 電 流+ - 在 外 電 場(chǎng) 作 用 下 ， 空 穴 的 定 向 移 動(dòng) 形 成 電 流+ - 1.本 征 半 導(dǎo) 體 中 載 流 子 為 自 由 電 子 和 空 穴 (金 屬 呢 ？ )。2.電 子 和 空 穴 成 對(duì) 出 現(xiàn) ,濃 度 相 等 。3.由 于 熱 激 發(fā) 可 產(chǎn) 生 電 子 和 空 穴 ,因 此 半 導(dǎo) 體 的 導(dǎo)電 性 和 溫 度 有 關(guān) ,對(duì) 溫 度 很 敏 感 。 2 雜 質(zhì) 半 導(dǎo) 體2.1 N型 半 導(dǎo)

5、體 在 純 凈 的 硅 晶 體中 摻 入 五 價(jià) 元 素（ 如 磷 ） ， 使 之 取代 晶 格 中 硅 原 子 的位 置 ， 就 形 成 了 N型 半 導(dǎo) 體 。電 子 -多 子 ;空 穴 -少 子 . 2 雜 質(zhì) 半 導(dǎo) 體2.2 P型 半 導(dǎo) 體 在 純 凈 的 硅 晶 體中 摻 入 三 價(jià) 元 素（ 如 硼 ） ， 使 之 取代 晶 格 中 硅 原 子 的位 置 ， 就 形 成 了 P型 半 導(dǎo) 體 ?？?穴 -多 子 ;電 子 -少 子 . 注 意雜 質(zhì) 半 導(dǎo) 體 中 ， 多 子 的 濃 度 決 定 于 摻 雜 原 子 的 濃 度 ；少 子 的 濃 度 決 定 于 溫 度 。 3

6、PN結(jié)3.1 PN結(jié) 的 形 成P區(qū) N區(qū) 物 質(zhì) 因 濃 度 差 而 產(chǎn) 生 的 運(yùn) 動(dòng) 稱(chēng) 為 擴(kuò) 散 運(yùn) 動(dòng) 。 氣 體 、 液 體 、固 體 均 有 之 ， 包 括 電 子 和 空 穴 的 擴(kuò) 散 ！ 3.1 PN結(jié) 的 形 成在 交 界 面 ， 由 于 兩 種 載 流 子 的 濃 度 差 ， 產(chǎn) 生擴(kuò) 散 運(yùn) 動(dòng) 。 I擴(kuò) 3.1 PN結(jié) 的 形 成在 交 界 面 ， 由 于 擴(kuò) 散 運(yùn) 動(dòng) ,經(jīng) 過(guò) 復(fù) 合 ,出 現(xiàn) 空間 電 荷 區(qū) 空 間 電 荷 區(qū)耗 盡 層 (電 荷 層 、 勢(shì) 壘 層 )I漂 3.1 PN結(jié) 的 形 成當(dāng) 擴(kuò) 散 電 流 等 于 漂 移 電 流 時(shí) ， 達(dá)

7、 到 動(dòng) 態(tài)平 衡 ， 形 成 PN結(jié) 。PN結(jié) I擴(kuò)I 漂 1.由 于 擴(kuò) 散 運(yùn) 動(dòng) 形 成 空 間 電 荷 區(qū) 和 內(nèi) 電 場(chǎng) ;2.內(nèi) 電 場(chǎng) 阻 礙 多 子 擴(kuò) 散 ， 有 利 于 少 子 漂 移 ;3.當(dāng) 擴(kuò) 散 電 流 等 于 漂 移 電 流 時(shí) ， 達(dá) 到 動(dòng) 態(tài)平 衡 ， 形 成 PN結(jié) 。 3.2 PN結(jié) 的 單 向 導(dǎo) 電 性 1) PN結(jié) 外 加 正 向 電 壓 時(shí) 處 于 導(dǎo) 通 狀 態(tài)加 正 向 電 壓 是 指 P端 加 正 電 壓 ， N端 加 負(fù) 電 壓 ，也 稱(chēng) 正 向 接 法 或 正 向 偏 置 。 內(nèi) 電 場(chǎng)外 電 場(chǎng)外 電 場(chǎng) 抵 消 內(nèi) 電 場(chǎng) 的 作

8、 用 ， 使 耗 盡 層 變窄 ， 形 成 較 大 的 擴(kuò) 散 電 流 。 2) PN結(jié) 外 加 反 向 電 壓 時(shí) 處 于 截 止 狀 態(tài)外 電 場(chǎng) 和 內(nèi) 電 場(chǎng) 的 共 同 作 用 ， 使 耗 盡 層 變寬 ， 形 成 很 小 的 漂 移 電 流 。 3.3 PN結(jié) 的 伏 安 特 性 (小 結(jié) ) 正 向 特 性反 向 特 性反 向 擊 穿PN結(jié) 的 電 流 方 程 為 )1( TUUS eIi其 中 ， IS 為 反 向 飽 和 電 流 ， UT26mV， 清 華 大 學(xué) 華 成 英 3.4 PN 結(jié) 的 電 容 效 應(yīng)1） 勢(shì) 壘 電 容 PN結(jié) 外 加 電 壓 變 化 時(shí) ，

9、空 間 電 荷 區(qū) 的 寬 度 將 發(fā) 生 變化 ， 有 電 荷 的 積 累 和 釋 放 的 過(guò) 程 ， 與 電 容 的 充 放 電 相同 ， 其 等 效 電 容 稱(chēng) 為 勢(shì) 壘 電 容 Cb。2） 擴(kuò) 散 電 容 PN結(jié) 外 加 的 正 向 電 壓 變 化 時(shí) ， 在 擴(kuò) 散 路 程 中 載 流 子的 濃 度 及 其 梯 度 均 有 變 化 ， 也 有 電 荷 的 積 累 和 釋 放 的過(guò) 程 ， 其 等 效 電 容 稱(chēng) 為 擴(kuò) 散 電 容 C d。dbj CCC 結(jié) 電 容 ： 結(jié) 電 容 不 是 常 量 ！ 若 PN結(jié) 外 加 電 壓 頻 率 高 到 一 定 程 度 ，則 失 去 單 向

10、 導(dǎo) 電 性 ！ 1.2 半 導(dǎo) 體 二 極 管 將 PN結(jié) 用 外 殼 封 裝 起 來(lái) ， 并 加 上 電 極 引 線(xiàn) 就 構(gòu) 成 了半 導(dǎo) 體 二 極 管 。 由 P區(qū) 引 出 的 電 極 為 陽(yáng) 極 （ A） ， 由 N區(qū)引 出 的 電 極 為 陰 極 （ K ） 。二 極 管 的 符 號(hào) ： P N陽(yáng) 極 陰 極 將 PN結(jié) 封 裝 ， 引 出 兩 個(gè) 電 極 ， 就 構(gòu) 成 了 二 極 管 。小 功 率二 極 管 大 功 率二 極 管 穩(wěn) 壓二 極 管 發(fā) 光二 極 管 二 極 管 的 伏 安 特 性 及 電 流 方 程材 料 開(kāi) 啟 電 壓 導(dǎo) 通 電 壓 反 向 飽 和 電 流

11、硅 Si 0.5V 0.50.8V 1A以 下鍺 Ge 0.1V 0.10.3V 幾 十 A)(ufi 開(kāi) 啟電 壓反 向 飽和 電 流擊 穿電 壓mV)26( )1e( TS T UIi Uu 常 溫 下溫 度 的電 壓 當(dāng) 量二 極 管 的 電 流 與 其 端 電 壓 的 關(guān) 系 稱(chēng) 為 伏 安 特 性 。 VT溫 度 的 電 壓 當(dāng) 量 ，VT=kT/q=T/11600=0.026V， 其 中 k為 波 耳 茲曼 常 數(shù) （ 1.38 1023J/K） ， T為 熱 力 學(xué) 溫 度 ，即 絕 對(duì) 溫 度 （ 300K） ， q為 電 子 電 荷（ 1.6 1019C） 。 在 常 溫 下

12、 ， VT26mV。 二 極 管 的 伏 安 特 性 -單 向 導(dǎo) 電 性 ！ TeST UuIiUu ， 則若 正 向 電 壓 )1e( TS UuIi 伏 安 特 性 受 溫 度 影 響T（ ） 在 電 流 不 變 情 況 下 管 壓 降 u 反 向 飽 和 電 流 I S， U(BR) T（ ） 正 向 特 性 左 移 ， 反 向 特 性 下 移正 向 特 性 為指 數(shù) 曲 線(xiàn) 反 向 特 性 為 橫 軸 的 平 行 線(xiàn)增 大 1倍 /10 ST IiUu ， 則若 反 向 電 壓 二 極 管 的 等 效 電 路理 想二 極 管 近 似 分 析中 最 常 用理 想 開(kāi) 關(guān)導(dǎo) 通 時(shí) U

13、D 0截 止 時(shí) IS 0 導(dǎo) 通 時(shí) UD Uon截 止 時(shí) IS 0 導(dǎo) 通 時(shí) i與 u成 線(xiàn) 性 關(guān) 系應(yīng) 根 據(jù) 不 同 情 況 選 擇 不 同 的 等 效 電 路 ！1） 將 伏 安 特 性 折 線(xiàn) 化 2） 微 變 等 效 電 路 DTDDd IUiur 根 據(jù) 電 流 方 程 ， Q越 高 ， rd越 小 。 當(dāng) 二 極 管 在 靜 態(tài) 基 礎(chǔ) 上 有 一 動(dòng) 態(tài) 信 號(hào) 作 用 時(shí) ， 則 可 將 二 極管 等 效 為 一 個(gè) 電 阻 ， 稱(chēng) 為 動(dòng) 態(tài) 電 阻 ， 也 就 是 微 變 等 效 電 路 。ui=0時(shí) 直 流 電 源 作 用 小 信 號(hào) 作 用靜 態(tài) 電 流 二

14、 極 管 直 流 電 阻 二 極 管 的 直 流 電 阻 是 其 工 作 在 伏 安 特 性 上 某 一 點(diǎn)時(shí) 的 端 電 壓 與 其 電 流 之 比 。圖 （ a） 電 路 （ b） 二 極 管 伏 安 特 性 和 工 作 點(diǎn) Q（ c） 二 極 管 的 直 流 電 阻 ： 2. 用 萬(wàn) 用 表 檢 測(cè) 二 極 管 在 R 100或 R 1 k 擋 測(cè) 量紅 表 筆 是 (表 內(nèi) 電 源 )負(fù) 極 ，黑 表 筆 是 (表 內(nèi) 電 源 )正 極 。 正 反 向 電 阻 各 測(cè) 量 一 次 ， 測(cè) 量 時(shí) 手 不 要 接 觸 引 腳 。(1) 用 指 針 式 萬(wàn) 用 表 檢 測(cè) 一 般 硅 管

15、正 向 電 阻 為 幾 千 歐 ， 鍺管 正 向 電 阻 為 幾 百 歐 ； 反 向 電 阻 為幾 百 千 歐 。 正 反 向 電 阻 相 差 不 大 為 劣 質(zhì) 管 。 正 反 向 電 阻 都 是 無(wú) 窮 大 或 零 則 二 極 管 內(nèi) 部 斷 路 或 短 路 。1k 0 (2) 用 數(shù) 字 式 萬(wàn) 用 表 檢 測(cè)紅 表 筆 是 (表 內(nèi) 電 源 )正 極 ，黑 表 筆 是 (表 內(nèi) 電 源 )負(fù) 極 。2k 20k 200k 2M20M200 在 擋 進(jìn) 行 測(cè) 量 ， 當(dāng) PN 結(jié) 完好 且 正 偏 時(shí) ， 顯 示 值 為 PN 結(jié) 兩 端的 正 向 壓 降 (V)。反 偏 時(shí) ， 顯

16、示 。 u 二 極 管 的 主 要 參 數(shù)1. 最 大 整 流 電 流 IF 二 極 管 長(zhǎng) 期 使 用 時(shí) ， 允 許 流 過(guò) 二 極 管 的 最大 正 向 平 均 電 流 。2. 反 向 擊 穿 電 壓 U(BR) 二 極 管 反 向 擊 穿 時(shí) 的 電 壓 值 。 擊 穿 時(shí) 反 向電 流 劇 增 ， 二 極 管 的 單 向 導(dǎo) 電 性 被 破 壞 ， 甚 至過(guò) 熱 而 燒 壞 。 手 冊(cè) 上 給 出 的 最 高 反 向 工 作 電 壓U R一 般 是 U(BR)的 一 半 。 3. 反 向 電 流 IR 指 二 極 管 加 反 向 峰 值 工 作 電 壓 時(shí) 的 反 向 電 流 。反

17、向 電 流 大 ， 說(shuō) 明 管 子 的 單 向 導(dǎo) 電 性 差 ， 因 此反 向 電 流 越 小 越 好 。 反 向 電 流 受 溫 度 的 影 響 ，溫 度 越 高 反 向 電 流 越 大 。 硅 管 的 反 向 電 流 較 小 ，鍺 管 的 反 向 電 流 要 比 硅 管 大 幾 十 到 幾 百 倍 。4. 最 高 工 作 頻 率 fM 二 極 管 的 上 限 頻 率 1N54xx系 列 二 極 管 參 數(shù) 半導(dǎo)體器件的命名方式第一部分?jǐn)?shù) 字 字 母 字 母 (漢 拼 ) 數(shù) 字 字 母 (漢 拼 ) 電 極 數(shù) 材 料 和 極 性 器 件 類(lèi) 型 序 號(hào) 規(guī) 格 號(hào)2 二 極 管3 三

18、極 管第二部分第三部分A 鍺 材 料 N 型B 鍺 材 料 P 型C 硅 材 料 N 型D 硅 材 料 P 型A 鍺 材 料 PNPB 鍺 材 料 NPNC 硅 材 料 PNPD 硅 材 料 NPN P 普 通 管W 穩(wěn) 壓 管Z 整 流 管K 開(kāi) 關(guān) 管U 光 電 管X 低 頻 小 功 率 管G 高 頻 小 功 率 管D 低 頻 大 功 率 管A 高 頻 大 功 率 管第四部分第五部分 例 ： 2CP 2AP 2CZ 2CW 普 通 硅 二 極 管 普 通 鍺 二 極 管 硅 整 流 二 極 管 硅 穩(wěn) 壓 二 極 管 u 二 極 管 的 典 型 應(yīng) 用 ttuo0 ui0Dui uoRL

19、應(yīng) 用 一 ： 畫(huà) 出 二 極 管 電 路 的 輸 出 波 形 （ 設(shè) UD=0） 。整 流 二 極 管 ！ 應(yīng) 用 二 ： 畫(huà) 出 二 極 管 電 路 的 輸 出 波 形 （ 設(shè) UD=0.7V） 。0.7V0.7V -3V鉗 位 二 極 管 ！ 穩(wěn) 壓 二 極 管1） 伏 安 特 性 進(jìn) 入 穩(wěn) 壓 區(qū) 的 最 小 電 流不 至 于 損 壞 的 最 大 電 流 由 一 個(gè) PN結(jié) 組成 ， 反 向 擊 穿 后在 一 定 的 電 流 范圍 內(nèi) 端 電 壓 基 本不 變 ， 為 穩(wěn) 定 電壓 。2） 主 要 參 數(shù)穩(wěn) 定 電 壓 U Z、 穩(wěn) 定 電 流 IZ最 大 功 耗 PZM IZM U

20、Z 動(dòng) 態(tài) 電 阻 rz UZ /IZ 若 穩(wěn) 壓 管 的 電 流 太 小 則 不 穩(wěn) 壓 ， 若 穩(wěn) 壓 管 的 電 流 太 大 則 會(huì)因 功 耗 過(guò) 大 而 損 壞 ， 因 而 穩(wěn) 壓 管 電 路 中 必 需 有 限 制 穩(wěn) 壓 管 電流 的 限 流 電 阻 ！ 限 流 電 阻斜 率 ？ 應(yīng) 用 三 ：RL為 負(fù) 載 電 阻 ， R限 流 電 阻當(dāng) U I變 化 時(shí) ， 由 于 穩(wěn) 壓 管 的 作 用 ， 輸 出 UO不 變 。 特 殊 二 極 管1. 光 電 二 極 管 是 一 種 將 光 能 轉(zhuǎn) 換 為 電 能 的 半導(dǎo) 體 器 件 ， 其 結(jié) 構(gòu) 與 普 通 二 極 管 相 似 ，

21、只 是管 殼 上 留 有 一 個(gè) 能 入 射 光 線(xiàn) 的 窗 口 。 2. 發(fā) 光 二 極 管 是 一 種 將 電 能 轉(zhuǎn) 換 為 光 能的 半 導(dǎo) 體 器 件 。 它 由 一 個(gè) PN結(jié) 構(gòu) 成 ,當(dāng) 發(fā)光 二 極 管 正 偏 時(shí) ， 注 入 到 N區(qū) 和 P區(qū) 的 載流 子 被 復(fù) 合 時(shí) ， 會(huì) 發(fā) 出 可 見(jiàn) 光 和 不 可 見(jiàn) 光 。 1.3 晶 體 三 極 管 一 、 三 極 管 的 結(jié) 構(gòu) 和 符 號(hào) NPN型基 區(qū)發(fā) 射 區(qū) 集 電 區(qū)發(fā) 射 結(jié) 集 電 結(jié)發(fā) 射 極 基 極 集 電 極be c發(fā) 射 極 箭 頭 的 方 向?yàn)?電 流 的 方 向 晶 體 管 有 三 個(gè) 極 、

22、 三 個(gè) 區(qū) 、 兩 個(gè) PN結(jié) 。 小 功 率 管 中 功 率 管 大 功 率 管 二 、 晶 體 管 的 電 流 放 大 原 理 放 大 是 對(duì) 模 擬 信 號(hào) 最 基 本 的 處 理 。 晶 體 管 是 放 大 電 路 的 核心 元 件 ， 它 能 夠 控 制 能 量 的 轉(zhuǎn) 換 ， 將 輸 入 的 任 何 微 小 變 化 不 失真 的 放 大 輸 出 ， 放 大 的 對(duì) 象 是 變 化 量 。 晶 體 管 的 放 大 作 用 表現(xiàn) 為 小 的 基 極 電 流 可 以 控制 大 的 集 電 極 電 流 。 共 射 放 大 電 路 （ 集 電 結(jié) 反 偏 ）， 即（ 發(fā) 射 結(jié) 正 偏 ）

23、放 大 的 條 件 BECECB onBE 0 uuu Uu （ 集 電 結(jié) 反 偏 ）， 即（ 發(fā) 射 結(jié) 正 偏 ）放 大 的 條 件 BECECB onBE 0 uuu Uu 擴(kuò) 散 運(yùn) 動(dòng) 形 成 發(fā) 射 極 電 流 I E， 復(fù) 合 運(yùn) 動(dòng) 形 成 基 極 電流 IB， 漂 移 運(yùn) 動(dòng) 形 成 集 電 極 電 流 IC。 少 數(shù) 載 流子 的 運(yùn) 動(dòng) 因 發(fā) 射 區(qū) 多 子 濃 度 高 使 大 量電 子 從 發(fā) 射 區(qū) 擴(kuò) 散 到 基 區(qū)因 基 區(qū) 薄 且 多 子 濃 度 低 ， 使 極 少數(shù) 擴(kuò) 散 到 基 區(qū) 的 電 子 與 空 穴 復(fù) 合因 集 電 區(qū) 面 積 大 ， 在 外

24、電場(chǎng) 作 用 下 大 部 分 擴(kuò) 散 到 基區(qū) 的 電 子 漂 移 到 集 電 區(qū)基 區(qū) 空 穴的 擴(kuò) 散 IBB EC NNPVBRB VccIEIC IC BC II BBCE IIII )1( 晶 體 管 實(shí) 質(zhì) 上 是 一 個(gè) 電 流 控制 器 ！ CBOCEO BCBC )(1 1 II iiII 穿 透 電 流 集 電 結(jié) 反 向 電 流 直 流 電 流放 大 系 數(shù)交 流 電 流 放 大 系 數(shù)電 流 分 配 關(guān) 系 : 三 極 管 具 有 電 流 放 大 作 用 的 條 件 ：內(nèi) 部 條 件 發(fā) 射 區(qū) 多 數(shù) 載 流 子 濃 度 很 高 ； 基 區(qū) 很 薄 ， 摻 雜 濃 度

25、 很 小 ； 集 電 區(qū) 面 積 很 大 ， 摻 雜 濃 度 低 于 發(fā) 射 區(qū) 。外 部 條 件 發(fā) 射 結(jié) 加 正 向 偏 壓 （ 發(fā) 射 結(jié) 正 偏 ） ； 集 電 結(jié) 加 反 向 偏 壓 （ 集 電 結(jié) 反 偏 ） 。思 考 題 ： 三 極 管 發(fā) 射 極 和 集 電 極 能 否 互 換 ？ 三 、 晶 體 管 的 共 射 特 性 曲 線(xiàn) UCE IC+-UBEIB +- 實(shí) 驗(yàn) 線(xiàn) 路 m AA V VRB ECE B RC 1. 輸 入 特 性 IB(A) UBE(V)20406080 工 作 壓 降 ： 硅 管UBE0.60.7V,鍺 管UBE0.20.3V。 死 區(qū) 電壓 ，

26、硅 管0.5V， 鍺管 0.2V。 2. 輸 出 特 性 IC(mA )1234 U CE(V)3 6 9 12 IB=020A40A60A80A100A此 區(qū) 域 滿(mǎn)足 IC=IB稱(chēng) 為 線(xiàn) 性區(qū) （ 放 大區(qū) ） 。 IC只 與 IB有 關(guān) ，IC=IB。 IC(mA )1234 UCE(V)3 6 9 12 IB=020A40A60A80A100A此 區(qū) 域 中 UCEUBE,集 電 結(jié) 正 偏 ，IBIC， UCE0.3V稱(chēng) 為 飽 和 區(qū) 。2. 輸 出 特 性 IC(mA )1234 UCE(V)3 6 9 12 IB=020A40A60A80A100A此 區(qū) 域 中 : IB=0

27、,IC=ICEO,UBEIC， UCE0.3V (3) 截 止 區(qū) ： U BEUGS（ off）uGD0時(shí) UGS排 斥 空穴 ， 形 成 耗盡 層 。 PN NGS DUDSUGSUGS0時(shí) UGS足 夠 大 時(shí)（ UGSUGS(th)） ，出 現(xiàn) 以 電 子 導(dǎo) 電為 主 的 N型 導(dǎo) 電溝 道 。吸 引 電 子 VGS(th)稱(chēng) 為 開(kāi) 啟 電 壓 PN NGS DUDSUGS 導(dǎo) 電 溝 道 在兩 個(gè) N區(qū) 間 是均 勻 的 。當(dāng) UDS增 大時(shí) ， 靠 近 D區(qū) 的 導(dǎo) 電 溝道 變 窄 。 PN NGS DUDSUGS 夾 斷 后 ， 即 使UDS 繼 續(xù) 增 加 ，ID仍 呈

28、恒 流 特性 。IDUDS增 加 ， UGD= UGS(th)時(shí) ，靠 近 D端 的 溝 道 被 夾 斷 ，稱(chēng) 為 預(yù) 夾 斷 。 DP型 襯 底N+ N+BGS VGGVDD P型 襯 底N+ N+BGS DVGGVDD P型 襯 底N+ N+BGS DVGGVDD 夾 斷 區(qū)(a) UGD UGS (th) (b) UGD = UGS(th) (c) UGD UGS(th) 3. 特 性 曲 線(xiàn)(a)轉(zhuǎn) 移 特 性 (b)漏 極 特 性ID/mA UDS /VO 預(yù) 夾 斷 軌 跡恒 流 區(qū) 擊 穿 區(qū) 可 變電 阻 區(qū)UGS UGS(th) 時(shí) ) 三 個(gè) 區(qū) ： 可 變 電 阻 區(qū) 、

29、恒 流 區(qū) (或 飽 和 區(qū) )、 擊 穿區(qū) 。UGS(th) 2UGS(th)IDO UGS /VID /mAO 2.2 N 溝 道 耗 盡 型 MOS 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 P型 襯 底N+ N+BGS D+ 制 造 過(guò) 程 中 預(yù) 先 在 二 氧 化 硅 的 絕 緣 層 中 摻 入 正 離 子 ，這 些 正 離 子 電 場(chǎng) 在 P 型 襯 底 中 “ 感 應(yīng) ” 負(fù) 電 荷 ， 形 成 “ 反型 層 ” 。 即 使 UGS = 0 也 會(huì) 形 成 N 型 導(dǎo) 電 溝 道 。+ UGS = 0， UDS 0， 產(chǎn) 生較 大 的 漏 極 電 流 ； UGS 0；UGS 正 、 負(fù) 、零 均 可 。

30、 ID/mA U GS /VOUP (a)轉(zhuǎn) 移 特 性IDSS (b)漏 極 特 性 ID/mA U DS /VO +1VUGS=03 V1 V2 V4321 5 10 15 20 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 的 主 要 參 數(shù)一 、 直 流 參 數(shù)1. 飽 和 漏 極 電 流 IDSS2. 夾 斷 電 壓 UP3. 開(kāi) 啟 電 壓 UT4. 直 流 輸 入 電 阻 R GS為 耗 盡 型 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 的 一 個(gè) 重 要 參 數(shù) 。為 增 強(qiáng) 型 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 的 一 個(gè) 重 要 參 數(shù) 。為 耗 盡 型 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 的 一 個(gè) 重 要 參 數(shù) 。 輸 入 電 阻 很 高 。 結(jié) 型 場(chǎng) 效

31、應(yīng) 管 一 般 在 107 以 上 ， 絕緣 柵 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 更 高 ， 一 般 大 于 109 。 二 、 交 流 參 數(shù)1. 低 頻 跨 導(dǎo) gm2. 極 間 電 容 用 以 描 述 柵 源 之 間 的 電 壓 UGS 對(duì) 漏 極 電 流 ID 的 控制 作 用 。 常 數(shù) DSGSDm UUIg單 位 ： ID 毫 安 (mA)； UGS 伏 (V)； gm 毫 西 門(mén) 子 (mS) 這 是 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 三 個(gè) 電 極 之 間 的 等 效 電 容 ， 包 括 C GS、CGD、 CDS。 極 間 電 容 愈 小 ， 則 管 子 的 高 頻 性 能 愈 好 。 一般 為 幾 個(gè) 皮

32、 法 。 三 、 極 限 參 數(shù)1. 漏 極 最 大 允 許 耗 散 功 率 PDM2. 漏 源 擊 穿 電 壓 U(BR)DS3. 柵 源 擊 穿 電 壓 U(BR)GS 由 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 允 許 的 溫 升 決 定 。 漏 極 耗 散 功 率 轉(zhuǎn) 化 為熱 能 使 管 子 的 溫 度 升 高 。當(dāng) 漏 極 電 流 ID 急 劇 上 升 產(chǎn) 生 雪 崩 擊 穿 時(shí) 的 UDS 。 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 工 作 時(shí) ， 柵 源 間 PN 結(jié) 處 于 反 偏 狀 態(tài) ， 若U GS U(BR)GS ， PN 將 被 擊 穿 ， 這 種 擊 穿 與 電 容 擊 穿 的情 況 類(lèi) 似 ， 屬 于 破 壞

33、 性 擊 穿 。 D G S D G S N溝 道 P溝 道 結(jié) 型 FET 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 總 結(jié) ： D S G B D S G B D S G B D S G B N溝 道 P溝 道 增 強(qiáng) 型 N溝 道 P溝 道 耗 盡 型 MOSFET 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 總 結(jié) ： 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 與 晶 體 管 的 比 較場(chǎng) 效 應(yīng) 管 （ FET） 晶 體 三 極 管 (BJT)輸 入 電 壓 控 制 輸 出 電 流 輸 入 電 流 控 制 輸 出 電 流只 有 多 子 參 與 導(dǎo) 電（ 單 極 型 ） 多 子 和 少 子 均 參 與 導(dǎo) 電（ 雙 極 型 ）溫 度 穩(wěn) 定 性 好 、 抗 輻 射 性 強(qiáng) 溫 度 穩(wěn) 定 性 差 、 抗 輻 射 性 差噪 聲 小 噪 聲 大 功 耗 小 、 易 于 集 成 功 耗 大 、 不 易 集 成 本 章 結(jié) 束