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1、第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件关于常用半导体器件(2)下午6时48分39秒第1页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒图图 1.3.2(b)三极管结构示意图和符号三极管结构示意图和符号NPN 型型ecb符号符号集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区集电极集电极 c基极基极 b发射极发射极 eNNP1.3.1晶体管的结构及类型晶体管的结构及类型第2页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半
2、导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区集电极集电极 c发射极发射极 e基极基极 bcbe符号符号NNPPN图图 1.3.2三极管结构示意图和符号三极管结构示意图和符号(b)PNP 型型第3页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒1.3.2晶体管的电流放大作用晶体管的电流放大作用以以 NPN 型三极管为例讨论型三极管为例讨论cNNPebbec表面看表面看三极管若实三极管若实现放大，必须从现放
3、大，必须从三极管内部结构三极管内部结构和和外部所加电源外部所加电源的极性的极性来保证。来保证。不表示两个二极管连接起来就是三极管不表示两个二极管连接起来就是三极管第4页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒三极管内部结构要求：三极管内部结构要求：NNPebcN N NP P P1.发射区高掺杂。发射区高掺杂。2.基基区区做做得得很很薄薄。通通常常只只有有几几微微米到几十微米，而且米到几十微米，而且掺杂较少掺杂较少。三三极极管管放放大大的的外外部部条条件件：外外加加电电源源的的极极性性应应使
4、使发发射射结结处处于于正向偏置正向偏置状态，而状态，而集电结处于反向偏置集电结处于反向偏置状态。状态。3.集电结面积大。集电结面积大。第5页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒becRcRb一、晶体管内部载流子的运动一、晶体管内部载流子的运动I EIB1.发射结加正向电压，扩散运发射结加正向电压，扩散运动形成发射极电流动形成发射极电流发射区的电子越过发射结扩散到基区，发射区的电子越过发射结扩散到基区，基区的空穴扩散到发射区基区的空穴扩散到发射区形成发射形成发射极电流极电流 IE(基区多子
5、数目较少，空基区多子数目较少，空穴电流可忽略穴电流可忽略)。2.扩扩散散到到基基区区的的自自由由电电子子与与空空穴穴的的复复合合运运动动形形成成基基极极电电流流电电子子到到达达基基区区，少少数数与与空空穴穴复复合合形形成成基基极极电电流流 Ibn，复复合合掉掉的的空空穴穴由由 VBB 补充补充。多数电子在基区继续扩散，到达集电多数电子在基区继续扩散，到达集电结的一侧。结的一侧。晶体管内部载流子的运动晶体管内部载流子的运动第6页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒becI EI BRcRb
6、3.集集电电结结加加反反向向电电压压，漂漂移移运运动形成集电极电流动形成集电极电流Ic 集集电电结结反反偏偏，有有利利于于收收集集基基区区扩扩散散过来的电子而形成集电极电流过来的电子而形成集电极电流 Icn。其能量来自外接电源其能量来自外接电源 VCC。I C另另外外，集集电电区区和和基基区区的的少少子子在在外外电电场场的的作作用用下下将将进进行行漂漂移移运运动动而而形形成成反反向向饱饱和和电电流流，用用ICBO表示表示。ICBO晶体管内部载流子的运动晶体管内部载流子的运动第7页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多
7、媒体课件下午6时48分39秒beceRcRb二、晶体管的电流分配关系二、晶体管的电流分配关系IEpICBOIEICIBIEnIBnICnIC=ICn+ICBOIE=IC+IB图图1.3.4晶体管内部载流子的运动与外部电流晶体管内部载流子的运动与外部电流第8页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒三、晶体管的共射电流放大系数三、晶体管的共射电流放大系数整理可得：整理可得：ICBO 称反向饱和电流称反向饱和电流ICEO 称穿透电流称穿透电流1、共射直流电流放大系数、共射直流电流放大系数VCCR
8、b+VBBC1TICIBC2Rc+共发射极接法共发射极接法第9页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒直直流流参参数数 与与交交流流参参数数 、的的含含义义是是不不同同的的，但但是是，对对于于大大多多数数三三极极管管来来说说，直直流流和和交交流流的的数数值值却却差差别不大，计算中，可不将它们严格区分。别不大，计算中，可不将它们严格区分。2、共射交流电流放大系数、共射交流电流放大系数第10页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教
9、研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒3、共基直流电流放大系数、共基直流电流放大系数或或4、共基交流电流放大系数、共基交流电流放大系数5.的关系的关系ICIE+C2+C1VEEReVCCRc共基极接法共基极接法第11页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒1.3.3 晶体管的共射特性曲线晶体管的共射特性曲线uCE=0VuBE/V iB=f(uBE)UCE=const(2)当当uCE1V时，时，uCB=uCE-uBE0，集电结已进入反偏状态，开始收，集电结已进入反偏状态，开始收 集电子，
10、基区复合减少，在同样的集电子，基区复合减少，在同样的uBE下下 IB减小，特性曲线右移。减小，特性曲线右移。(1)当当uCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。一一.输入特性曲线输入特性曲线uCE=0V uCE 1VuBE/V+-bce共射极放大电路UBBUCCuBEiCiB+-uCE第12页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒iC=f(uCE)IB=const二、输出特性曲线二、输出特性曲线+-bce共射极放大电路UBBUCCuBEiCiB+-
11、uCE测量方法说明测量方法说明第13页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域:放大区：放大区：条件：条件：发射结正偏，集电结反发射结正偏，集电结反偏偏 特点特点：iC的大小不受的大小不受uCE的影的影响，只受响，只受 IB的控制。的控制。如何根据曲线获得如何根据曲线获得 值值第14页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒输出特性曲线的三个区域
12、输出特性曲线的三个区域:截止区：截止区：条件：条件：发射结反偏（不导通），发射结反偏（不导通），集电结反偏集电结反偏 特点特点：iC 电流趋近于电流趋近于0。等效模型等效模型：相当于开关断开相当于开关断开第15页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域:饱和区：饱和区：条件：条件：发射结正偏，集电结正发射结正偏，集电结正偏偏 特点特点：iB、iC 大到一定数值大到一定数值后三极管进入该区域，后三极管进入该区域，UCE电压电压的数值较小的数值较小。等
13、效模型等效模型第16页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒三极管的参数分为三大类三极管的参数分为三大类:直流参数、交流参数、极限参数直流参数、交流参数、极限参数一、直流参数一、直流参数1.1.共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数=（ICICEO）/IBIC/IB vCE=const1.3.4晶体管的主要参数2.共基直流电流放大系数共基直流电流放大系数3.集电极基极间反向饱和电流集电极基极间反向饱和电流ICBO集电极发射极间的反向饱和电流集电极发射极间的反向饱和电流ICEOIC
14、EO=（1+）ICBO第17页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒二、交流参数二、交流参数1.共发射极交流电流放大系数共发射极交流电流放大系数 =iC/iB UCE=const2.共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数 =iC/iE UCB=const3.特征频率特征频率 fT 值下降到值下降到1 1的信号频率的信号频率第18页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒1.最大集电
15、极耗散功率最大集电极耗散功率PCM PCM=iCuCE 三、三、极限参数极限参数2.最大集电极电流最大集电极电流ICM3.反向击穿电压反向击穿电压 UCBO发射极开路时的集电结反发射极开路时的集电结反 向击穿电压。向击穿电压。U EBO集电极开路时发射结的反集电极开路时发射结的反 向击穿电压。向击穿电压。UCEO基极开路时集电极和发射基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。极间的击穿电压。几个击穿电压有如下关系几个击穿电压有如下关系 U UCBOUCEOUEBO第19页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下
16、午6时48分39秒 由由PCM、ICM和和UCEO在输出特性曲线上可以确在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。定过损耗区、过电流区和击穿区。输出特性曲线上的过损耗区和击穿区输出特性曲线上的过损耗区和击穿区 PCM=iCuCE U(BR)CEOUCE/V第20页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒1.3.5温度对晶体管特性及参数的影响温度对晶体管特性及参数的影响一、温度对一、温度对ICBO的影响的影响温度每升高温度每升高100C，ICBO增加约一倍。增加约一倍。反之，当温度降
17、低时反之，当温度降低时ICBO减少。减少。硅管的硅管的ICBO比锗管的小得多。比锗管的小得多。二、温度对输入特性的影响二、温度对输入特性的影响温度升高时正向特性左移，反温度升高时正向特性左移，反之右移之右移60402000.4 0.8I/mAU/V温度对输入特性的影响温度对输入特性的影响200600三、温度对输出特性的影响三、温度对输出特性的影响温度升高将导致温度升高将导致 IC 增大增大iCuCEOiB200600温度对输出特性的影响温度对输出特性的影响第21页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时
18、48分39秒三极管工作状态的判断三极管工作状态的判断例例1：测量某测量某NPN型型BJT各电极对地的电压值如下，试判别各电极对地的电压值如下，试判别管子工作在什么区域？管子工作在什么区域？（1 1）V VC C 6V6V V VB B 0.7V0.7V V VE E 0V0V（2 2）V VC C 6V6V V VB B 4V4V V VE E 3.6V3.6V（3 3）V VC C 3.6V3.6V V VB B 4V4V V VE E 3.4V3.4V解：原则：原则：正偏正偏反偏反偏反偏反偏集电结正偏正偏正偏正偏反偏反偏发射结饱和饱和放大放大截止截止对NPN管而言，放大时V VC C V
19、VB B V VE E 对PNP管而言，放大时V VC C V VB B V VE E （1）放大区）放大区（2）截止区）截止区（3）饱和区）饱和区第22页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒例例2某放大电路中某放大电路中BJT三个电极的电流如图所示。三个电极的电流如图所示。IA-2mA,IB-0.04mA,IC+2.04mA,试判断管脚、管型。试判断管脚、管型。解：电流判断法。解：电流判断法。电流的正方向和电流的正方向和KCL。IE=IB+ICABC IAIBICC为发射极为发射极B为
20、基极为基极A为集电极。为集电极。管型为管型为NPN管。管。第23页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒例例例例33：测测测测得得得得工工工工作作作作在在在在放放放放大大大大电电电电路路路路中中中中几几几几个个个个晶晶晶晶体体体体管管管管三三三三个个个个电电电电极极极极的的的的电电电电位位位位U U1 1、U U2 2、U U3 3分分分分别别别别为：为：为：为：（1 1）U U1 1=3.5V=3.5V、U U2 2=2.8V=2.8V、U U3 3=12V=12V （2 2）U U1
21、1=3V=3V、U U2 2=2.8V=2.8V、U U3 3=12V=12V （3 3）U U1 1=6V=6V、U U2 2=11.3V=11.3V、U U3 3=12V=12V （4 4）U U1 1=6V=6V、U U2 2=11.8V=11.8V、U U3 3=12V=12V判断它们是判断它们是判断它们是判断它们是NPNNPN型还是型还是型还是型还是PNPPNP型？是硅管还是锗管？并确定型？是硅管还是锗管？并确定型？是硅管还是锗管？并确定型？是硅管还是锗管？并确定e e、b b、c c。（1）U1 1 b b、U2 2 e e、U U3 3 c NPN 硅硅 （2）U1 1 b b、
22、U U2 2 e、U U3 3 c NPN c NPN 锗锗锗锗 （3 3）U U1 c、U U2 2 b b、U U3 3 e PNP e PNP 硅硅硅硅 （4 4）U U1 1 c、U U2 b、U3 3 e PNP 锗锗锗锗原则：先求原则：先求UBE，若等于，若等于0.6-0.7V，为硅管；若等于，为硅管；若等于0.2-0.3V，为锗管。发，为锗管。发射结正偏，集电结反偏。射结正偏，集电结反偏。NPN管管UBE0，UBC0，即即U UC C U UB B U UE E 。PNP管管UBE0，UBC0，即即U UC C U UB B U UE E 。解：解：解：解：第24页，讲稿共61张
23、，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒1.3.6光电三极管光电三极管一、等效电路、符号一、等效电路、符号二、光电三极管的输出特性曲线二、光电三极管的输出特性曲线ceceiCuCEO图图1.3.11光电三极管的输出特性光电三极管的输出特性E1E2E3E4E0第25页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒复习复习1.BJT放大电路三个放大电路三个 电流关系电流关系？IE=IC+IB2.BJT的输入、输出
24、特性曲线？的输入、输出特性曲线？uCE=0V uCE 1VuBE/V3.BJT工作状态如何判断？工作状态如何判断？第26页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒1.4场效应三极管场效应三极管场场效效应应管管：一一种种载载流流子子参参与与导导电电，利利用用输输入入回回路路的的电电场场效效应应来来控制输出回路电流的三极管，又称控制输出回路电流的三极管，又称单极型三极管。单极型三极管。场效应管分类场效应管分类结型场效应管结型场效应管绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管特点特点单极型器件单极型器件(一种载
25、流子导电一种载流子导电)；电压控制型器件；电压控制型器件；重量轻、体积小、寿命长等优点。重量轻、体积小、寿命长等优点。输入电阻高；输入电阻高；第27页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒N沟道沟道P沟道沟道增强型增强型耗尽型耗尽型N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道（耗尽型）（耗尽型）FET场效应管场效应管JFET结型结型MOSFET绝缘栅型绝缘栅型(IGFET)场效应管场效应管分类：分类：第28页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路
26、多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒DSGN符符号号1.4.1结型场效应管结型场效应管Junction Field Effect Transistor结构结构图图 1.4.1N 沟道结型场效应管结构图沟道结型场效应管结构图N型型沟沟道道N型硅棒型硅棒栅极栅极源极源极漏极漏极P+P+P 型区型区耗尽层耗尽层(PN 结结)在在漏漏极极和和源源极极之之间间加加上上一一个个正正向向电电压压，N 型型半半导导体中多数载流子体中多数载流子电子电子可以导电。可以导电。导导电电沟沟道道是是 N 型型的的，称称 N 沟道结型场效应管沟道结型场效应管。第29页，讲稿共61张，创作于星期日第一
27、章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒P 沟道场效应管沟道场效应管P 沟道结型场效应管结构图沟道结型场效应管结构图N+N+P型型沟沟道道GSD P 沟沟道道场场效效应应管管是是在在 P 型型硅硅棒棒的的两两侧侧做做成成高高掺掺杂杂的的 N 型型区区(N+)，导导电电沟沟道道为为 P 型型，多数载流子为空穴。，多数载流子为空穴。符号符号GDS第30页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒一、结型场效应管工作原理一、结型
28、场效应管工作原理 N 沟沟道道结结型型场场效效应应管管用用改改变变 UGS 大大小小来来控控制制漏漏极极电电流流 ID 的的。(VCCS)GDSNN型型沟沟道道栅极栅极源极源极漏极漏极P+P+耗尽层耗尽层*在在栅栅极极和和源源极极之之间间加加反反向向电电压压，耗耗尽尽层层会会变变宽宽，导导电电沟沟道道宽宽度度减减小小，使使沟沟道道本本身身的的电电阻阻值值增增大大，漏漏极极电电流流 ID 减减小小，反反之之，漏漏极极 ID 电电流将增加。流将增加。*耗耗尽尽层层的的宽宽度度改改变变主主要要在沟道区。在沟道区。第31页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模
29、拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒1.当当UDS=0 时时，uGS 对导电沟道的控制作用对导电沟道的控制作用ID=0GDSN型型沟沟道道P+P+(a)UGS=0UGS=0 时时，耗耗尽尽层层比比较窄，导电沟比较宽较窄，导电沟比较宽UGS 由由零零逐逐渐渐减减小小，耗耗尽尽层层逐逐渐渐加加宽宽，导导电电沟沟相相应应变变窄。窄。当当 UGS=UGS（Off)，耗耗尽尽层层合合拢，导电沟被夹断拢，导电沟被夹断.ID=0GDSP+P+N型型沟沟道道(b)UGS(off)UGS UGS（Off)，iD 较大较大。GDSP+NiSiDP+P+VDDVGG uGS UGS（Of
30、f)，iD 更小。更小。GDSNiSiDP+P+VDD注意：当注意：当 uDS 0 时，耗尽层呈现楔形。时，耗尽层呈现楔形。(a)(b)uGD uGS uDS 第33页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒GDSP+NiSiDP+P+VDDVGGuGS 0,uGD=UGS(off),沟道变窄预夹断沟道变窄预夹断uGS 0,uGD uGS(off),夹断，夹断，iD几乎不变几乎不变(1)改改变变 uGS ，改改变变了了 PN 结结中中电电场场，控控制制了了 iD，故故称称场场效效应应管管；(
31、2)结结型型场场效效应应管管栅栅源源之之间间加加反反向向偏偏置置电电压压，使使 PN 反反偏偏，栅栅极极基基本本不不取取电流，因此，场效应管输入电阻很高。电流，因此，场效应管输入电阻很高。(c)(d)NGSD-+VGGP+P+VDD+-A第34页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒3.当当uGD uGS(off),时，时，,uGS 对漏极电流对漏极电流iD的控制作用的控制作用场效应管用场效应管用低频跨导低频跨导gm的大小描述栅源电压对漏极电流的大小描述栅源电压对漏极电流的控制作用。的控制
32、作用。场效应管为电压控制元件场效应管为电压控制元件(VCCS)。uGD uGS uDS uGS(off)情况下情况下,即当即当uDS uGS-uGS(off)对应于不同的对应于不同的uGS，d-s间等效成不同阻值的电阻。间等效成不同阻值的电阻。(2)当当uDS使使uGD uGS(off)时，时，d-s之间预夹断之间预夹断(3)当当uDS使使uGD uGS(off)时，时，iD几乎仅仅决定于几乎仅仅决定于uGS，而与，而与uDS 无关。此时，无关。此时，可以把可以把iD近似看成近似看成uGS控制的电流源。控制的电流源。第36页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通
33、信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒二、结型场效应管的特性曲线二、结型场效应管的特性曲线1.输出特性曲线输出特性曲线当当栅栅源源之之间间的的电电压压 UGS 不不变变时时，漏漏极极电电流流 iD 与与漏漏源源之之间间电压电压 uDS 的关系，即的关系，即第37页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒IDSS/ViD/mAuDS/VOUGS=0V-1-2-3-4-5-6-7 预夹断轨迹预夹断轨迹恒流区恒流区 可变电可变电阻区阻区漏极特性也有三个区：漏极特
34、性也有三个区：可变电阻区、恒流区和夹断区。可变电阻区、恒流区和夹断区。图图 1.4.5(b)漏极特性漏极特性输出特性输出特性（漏极特性）漏极特性）曲线曲线夹断区夹断区UDSiDVDDVGGDSGV+V+uGS图图 1.4.5(a)特性曲线测试电路特性曲线测试电路+mA击穿区击穿区第38页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒2.转移特性转移特性(N 沟道结型场效应管为例沟道结型场效应管为例)O uGSiDIDSSUGS(off)图图 1.4.6转移特性转移特性uGS=0，iD 最大；最大；
35、uGS 愈负，愈负，iD 愈小；愈小；uGS=UGS(off)，iD 0。两个重要参数两个重要参数饱和漏极电流饱和漏极电流 IDSS(UGS=0 时的时的 ID)夹断电压夹断电压 UGS(off)(ID=0 时的时的 UGS)UDSiDVDDVGGDSGV+V+uGS特性曲线测试电路特性曲线测试电路+mA第39页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒 转移特性转移特性O uGS/VID/mAIDSSUP图图 1.4.6转移特性转移特性 结结型型场场效效应应管管转转移移特特性性曲曲线线的的近
36、似公式：近似公式：第40页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒结型结型P 沟道的特性曲线沟道的特性曲线SGD转移特性曲线转移特性曲线iDUGS（Off）IDSSOuGS输出特性曲线输出特性曲线iDUGS=0V+uDS+o o栅源加正偏电压，栅源加正偏电压，(PN结反偏结反偏)漏漏源加反偏电压。源加反偏电压。第41页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒1.4.2绝缘栅型场效应管绝缘栅
37、型场效应管 MOSFETMOSFETMetal-Oxide Semiconductor Field Effect TransistorMetal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor 由由金金属属、氧氧化化物物和和半半导导体体制制成成。称称为为金金属属-氧氧化化物物-半半导导体体场效应管场效应管，或简称，或简称 MOS 场效应管场效应管。特点：输入电阻可达特点：输入电阻可达 1010 以上。以上。类型类型N 沟道沟道P 沟道沟道增强型增强型耗尽型耗尽型增强型增强型耗尽型耗尽型UGS=0 时漏源间存在导电沟道称时漏源间存在导电沟道称耗尽型场效应管
38、；耗尽型场效应管；UGS=0 时漏源间不存在导电沟道称时漏源间不存在导电沟道称增强型场效应管。增强型场效应管。第42页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒一、一、N 沟道增强型沟道增强型 MOS 场效应管场效应管 结构结构P 型衬底型衬底N+N+BGSDSiO2源极源极 S漏极漏极 D衬底引线衬底引线 B栅极栅极 G图图 1.4.7N 沟道增强型沟道增强型MOS 场效应管的结构示意图场效应管的结构示意图SGDB第43页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通
39、信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒1.工作原理工作原理 绝绝缘缘栅栅场场效效应应管管利利用用 UGS 来来控控制制“感感应应电电荷荷”的的多多少少，改改变变由由这这些些“感感应应电电荷荷”形形成成的的导导电电沟沟道道的的状状况况，以以控控制制漏漏极极电电流流 ID。2.工作原理分析工作原理分析(1)UGS=0 漏漏源源之之间间相相当当于于两两个个背背靠靠背背的的 PN 结结，无无论论漏漏源源之之间间加加何何种种极极性电压，性电压，总是不导电总是不导电。SBD第44页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒
40、体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒(2)UDS=0，0 UGS UT)导导电电沟沟道道呈呈现现一一个个楔楔形形。漏漏极形成电流极形成电流 ID。b.UDS=UGS UT，UGD=UT靠靠近近漏漏极极沟沟道道达达到到临临界界开开启启程程度度，出现预夹断。出现预夹断。c.UDS UGS UT，UGD UT由由于于夹夹断断区区的的沟沟道道电电阻阻很很大大，UDS 逐逐渐渐增增大大时时，导导电电沟沟道道两端电压基本不变，两端电压基本不变，iD因而基本不变。因而基本不变。a.UDS UTP 型衬底型衬底N+N+BGSDVGGVDDP 型衬底型衬底N+N+BGSDVGGVDDP 型衬底
41、型衬底N+N+BGSDVGGVDD夹断区夹断区第46页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒DP型衬底型衬底N+N+BGSVGGVDDP型衬底型衬底N+N+BGSDVGGVDDP型衬底型衬底N+N+BGSDVGGVDD夹断区夹断区图图 1.4.9UDS 对导电沟道的影响对导电沟道的影响(a)UGD UT(b)UGD=UT(c)UGD UGS UT时，对应于不同的时，对应于不同的uGS就有一个确定的就有一个确定的iD。此时，此时，可以把可以把iD近似看成是近似看成是uGS控制的电流源。控制的
42、电流源。第47页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒3.特性曲线与电流方程特性曲线与电流方程(a)转移特性转移特性(b)输出特性输出特性UGS UT 时时)三三个个区区：可可变变电电阻阻区区、恒恒流区流区(或饱和区或饱和区)、夹断区。、夹断区。UT 2UTIDOuGS/ViD/mAO图图 1.4.10(a)图图 1.4.10(b)iD/mAuDS/VO预夹断轨迹预夹断轨迹恒流区恒流区 可变可变电阻区电阻区夹断区。夹断区。UGS增加增加第48页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器
43、件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒二、二、N 沟道耗尽型沟道耗尽型 MOS 场效应管场效应管P型衬底型衬底N+N+BGSD+制制造造过过程程中中预预先先在在二二氧氧化化硅硅的的绝绝缘缘层层中中掺掺入入正正离离子子，这这些些正正离离子子电电场场在在 P 型型衬衬底底中中“感感应应”负负电电荷荷，形形成成“反反型型层层”。即使即使 UGS=0 也会形成也会形成 N 型导电沟道。型导电沟道。+UGS=0，UDS 0，产产生生较较大的漏极电流；大的漏极电流；UGS 0；UGS 正、负、零正、负、零均可。均可。iD/mAuGS/VOUP(a
44、)转移特性转移特性IDSS耗尽型耗尽型 MOS MOS 管管的符号的符号SGDB(b)输出特性输出特性iD/mAuDS/VO+1VUGS=0 3 V 1 V 2 V432151015 20N 沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET第50页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒三、三、P沟道沟道MOS管管1.P沟道增强型沟道增强型MOS管管的开启电压的开启电压UGS(th)0当当UGS U(BR)GS，PN 将将被被击击穿穿，这这种种击击穿穿与与电电容容击击穿穿的的情况类似，属于破坏性击穿。情况类
45、似，属于破坏性击穿。1.最大漏极电流最大漏极电流IDM第56页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒例例1.4.2电路如图电路如图1.4.14所示，其中管子所示，其中管子T的输出特性曲线如的输出特性曲线如图图1.4.15所示。试分析所示。试分析ui为为0V、8V和和10V三种情况三种情况下下uo分别为多少伏？分别为多少伏？图图1.4.14图图1.4.15分析：分析：N沟道增强型沟道增强型MOS管，开启电压管，开启电压UGS(th)4V第57页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件
46、第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒解解(1)ui为为0V，即，即uGSui0，管子处于夹断状态，管子处于夹断状态所以所以u0 VDD 15V(2)uGSui8V时，时，从输出特性曲线可知，管子工作从输出特性曲线可知，管子工作 在恒流区，在恒流区，iD 1mA，u0 uDS VDD-iD RD 10V(3)uGSui10V时，时，若工作在恒流区，若工作在恒流区，iD 2.2mA。因而。因而u0 15-2.2*5 4V但是，但是，uGS 10V时的预夹断电压为时的预夹断电压为uDS=uGS UT=(10-4)V=6V可见，此时管子工作在
47、可变电阻区可见，此时管子工作在可变电阻区第58页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒从输出特性曲线可得从输出特性曲线可得uGS 10V时时d-s之间的等效电阻之间的等效电阻(D在可变电阻区，任选一点，如图在可变电阻区，任选一点，如图)所以输出电压为所以输出电压为例例1.4.3第59页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件晶体管晶体管场效应管场效应管结构结构NPN型、型、PNP型型结型耗尽型结型耗尽型 N
48、沟道沟道 P沟道沟道绝缘栅增强型绝缘栅增强型 N沟道沟道 P沟道沟道绝缘栅耗尽型绝缘栅耗尽型 N沟道沟道 P沟道沟道C与与E一般不可倒置使用一般不可倒置使用D与与S有的型号可倒置使用有的型号可倒置使用载流子载流子 多子扩散少子漂移多子扩散少子漂移 多子运动多子运动输入量输入量 电流输入电流输入 电压输入电压输入控制控制电流控制电流源电流控制电流源CCCS()电压控制电流源电压控制电流源VCCS(gm)1.4.4 1.4.4 场效应管与晶体管的比较场效应管与晶体管的比较第60页，讲稿共61张，创作于星期日第一章常用半导体器件第一章常用半导体器件通信教研室模拟电路多媒体课件通信教研室模拟电路多媒体课件下午6时48分39秒噪声噪声 较大较大 较小较小温度特性温度特性 受温度影响较大受温度影响较大 较小，可有零温较小，可有零温度系数点度系数点输入电阻输入电阻 几十到几千欧姆几十到几千欧姆 几兆欧姆以上几兆欧姆以上静电影响静电影响 不受静电影响不受静电影响 易受静电影响易受静电影响集成工艺集成工艺 不易大规模集成不易大规模集成 适宜大规模和适宜大规模和超大规模集成超大规模集成晶体管晶体管场效应管场效应管第61页，讲稿共61张，创作于星期日