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1、晶体管与场效应管晶体管与场效应管模拟电子技术基础晶体三极管晶体三极管晶体三极管也称晶体三极管也称为为半半导导体三极管，体三极管，简简称三极管，称三极管，由于工作时，多数载流子和少数载流子都参与由于工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，因此，还被称为运行，因此，还被称为双极双极型晶体管型晶体管简称称BJT（Bipolar Junction Transistor）。）。BJT是一种是一种电电流流控制控制电电流流的半的半导导体器件。体器件。作用作用:把微弱信号把微弱信号放大放大成成辐值较辐值较大的大的电电信号，信号，也用作无触点也用作无触点开关开关.晶体管促晶体管促进进并并带带来了来了“固固态态
2、革命革命”，进进而推而推动动了全球范了全球范围围内的半内的半导导体体电电子工子工业业。三极管的常见外形三极管的常见外形90149014三极管的结构三极管的结构-NNP发射区发射区集电区集电区基区基区发射结发射结 集电结集电结ECB发射极发射极集电极集电极基极基极NPN型型PNP型型-PPN发射区发射区集电区集电区基区基区发射结发射结 集电结集电结ECB发射极发射极集电极集电极基极基极三极管的三极管的结构特点构特点:（1 1）发射区的射区的掺杂浓度集度集电区区掺杂浓度。度。（2 2）基区要制造得很薄且）基区要制造得很薄且浓度很低。度很低。ECB符号符号ECB符号符号BJT的构造的构造(以以NPN
3、为例为例)N+PN-Si集电极集电极CCollector基极基极BBase发射极发射极EEmitter金属层金属层N型硅片型硅片（衬底衬底）对于于NPN管，它是由管，它是由2 2块N型半型半导体中体中间夹着一着一块P型型半半导体所体所组成，成，发射区与基区之射区与基区之间形成的形成的PN结称称为发射射结,而集而集电区与基区形成的区与基区形成的PN结称称为集集电结,三三条引条引线分分别称称为发射极射极E、基极、基极B和集和集电极极C。发射区发射区：发射载流子：发射载流子集电区集电区：收集载流子：收集载流子基区基区：传送和控制载流子：传送和控制载流子强化练习强化练习1NPN型三极管型三极管ECB符
4、号符号电路符号电路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NN集电极集电极 C基极基极 B发射极射极 EP集电区的作用：集电区的作用：收集载流子收集载流子基区的作用：基区的作用：传送、控制载流子传送、控制载流子发射区的作用：发射区的作用：发射载流子发射载流子强化练习强化练习2PNP型三极管型三极管ECB符号符号电路符号电路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PP集电极集电极 C基极基极 B发射极射极 EN集电区的杂质浓度：集电区的杂质浓度：较低较低基区的厚度：基区的厚度：非常薄非常薄发射区的杂质浓度：发射区的杂质浓度：很高很高icie输入输入输出输出
5、BJT的组态的组态三极管在使用时，三极管在使用时，根据实际需要，可接成根据实际需要，可接成三种不同的三种不同的组组态。不管接成哪种组态，都有一对输入端和一对输出端；态。不管接成哪种组态，都有一对输入端和一对输出端；icib输入输入输出输出共共发射极射极接法，接法，发射极射极作作为公共公共电极，用极，用CE表示表示；共基极共基极接法，接法，基极基极作作为公共公共电极，用极，用CB表示表示;ieib输入输入输出输出共集共集电极极接法，接法，集集电极极作作为公共公共电极，用极，用CC表示。表示。CECBCC三极管的放大作用是满足自身的内部结构特点的前提三极管的放大作用是满足自身的内部结构特点的前提下
6、，在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现下，在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。出来的。v内部结构内部结构BJT的的结结构特点构特点 v外部条件外部条件 发射结正偏，发射结正偏，集电结反偏。集电结反偏。BJT的的电流放大条件流放大条件 UCEVCCRCICCEBUBEVBBRBIB输入输入回路回路输入输入回路回路公共端公共端共共发射极放大射极放大电路路 发射区的掺杂浓度最高发射区的掺杂浓度最高(N+)；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。且掺杂浓度最
7、低。共射极共射极NPN放大电路放大电路CEBNNPRB VBBIBICVCCJCJE三极管在工作时三极管在工作时必须必须加上适当的加上适当的直流偏置直流偏置电压。电压。若在若在放大放大工作状态：工作状态：发射结发射结正正偏：偏：由由VBB保保证；必；必须使：使：UBE0硅管：硅管：UBE=UB-UE=0.7=0.7（V）锗管：管：UBE=UB-UE=0.3=0.3（V）集集电结反反偏：偏：由由VBB、VCC保保证；UCB=VCC UBE 0，反偏；，反偏；集电结电场很强集电结电场很强。结论：对对于于正常工作的正常工作的NPN管管，必然，必然有有UC UB UE共射极共射极PNP放大电路放大电路
8、CEBPPNRB VBBIBICVCCJCJE三极管在工作时三极管在工作时必须必须加上适当的加上适当的直流偏置直流偏置电压。电压。若在若在放大放大工作状态：工作状态：发射结发射结正正偏：偏：由由VBB保保证；必；必须使：使：UBE 0硅管：硅管：UBE=UB-UE=-0.70.7（V）锗管：管：UBE=UB-UE=-0.30.3（V）集集电结反反偏：偏：由由VBB、VCC保保证；UCB=VCC UBE 0，反偏；，反偏；集电结电场很强集电结电场很强。VCC结论：对对于于正常工作的正常工作的PNP管管，必然，必然有有UC UB U3U2，所以所以为B极；极；又因又因为U3-U2=0.7V，所以该
9、三极管为所以该三极管为NPN硅管；硅管；且且为为E极；极；为为C极。极。U1=4.3=4.3V，U2=2=2V，U3=5=5V因为因为U3U1U2，所以所以为为B极；极；又因又因为U1-U3=-0.7V，所以该三极管为所以该三极管为PNP硅管；硅管；且且为为C极；极；为为E极。极。U1=-5=-5V，U2=-1.8=-1.8V，U3=-1.5=-1.5V因为因为U3U2U1，所以所以为为B极；极；又因又因为U1-U3=-0.3V，所以该三极管为所以该三极管为PNP锗管；锗管；且且为为C极；极；为为E极。极。共射极共射极NPN放大电路放大电路 CE BRBVBB IB ICVCC JC JEIE
10、N发射结正偏，发射结正偏，发射区发射区多数多数载流子载流子电子电子不断向基区不断向基区扩散，形成扩散，形成扩散扩散电流电流IEN。基基区区多数载多数载流子空穴流子空穴不不断向基区扩断向基区扩散，形成散，形成扩扩散散电流电流IEP。IEPIE=IEN+IEP进入基区少数电子和空穴进入基区少数电子和空穴复合，复合，以及进入发射区的以及进入发射区的空穴与电子复合而空穴与电子复合而形成电形成电流流IBN和和IBP，那么，那么其它其它多数多数电子电子去去哪里哪里了？了？集电结反偏集电结反偏从发射区扩散来的从发射区扩散来的电子作为基区的少电子作为基区的少子，在外电场的作子，在外电场的作用下，漂移进入集用下
11、，漂移进入集电区而被收集，形电区而被收集，形成电流成电流ICN。ICN集电区少数载流集电区少数载流子空穴子空穴形成漂移形成漂移电流电流ICBO。ICBO=ICN+ICBO结论：结论：IE=IB+ICIE扩散运动形成的电流扩散运动形成的电流IB复合运动形成的电流复合运动形成的电流IC漂移运动形成的电流漂移运动形成的电流IBP共射极电路共射极电路电流的放大电流的放大 UCEVCCRCICCEBUBEVBBRBIB共共发射极放大射极放大电路路对于一个特定的于一个特定的BJT，扩散到集散到集电区的区的电流流ICN和和基区和和基区复合复合电流流IBP的比例关系是确定的，通常把的比例关系是确定的，通常把这
12、个比个比值称称为BJT共射极共射极电路的路的电流放大系数流放大系数。通常在通常在2020100100之之间，它反，它反映了基极与集映了基极与集电极极电流之流之间的分配关系，或者的分配关系，或者说IB对对IC的控制能力。的控制能力。I IB微小的变化微小的变化会引起会引起IC较大的变化，故较大的变化，故BJT称为电流控制器件称为电流控制器件。三极管的特性曲线三极管的特性曲线三极管的三极管的特性曲线特性曲线是指三极管各极上的电压、电流之间是指三极管各极上的电压、电流之间的的关系曲线关系曲线。它是三极管内部载流子运动的外部表现，。它是三极管内部载流子运动的外部表现，所以也称为所以也称为外部外部特性。
13、根据实际需要，三极管可接成特性。根据实际需要，三极管可接成共共基基组态、组态、共射共射组态或组态或共集共集组态。不管接成哪种组态，都组态。不管接成哪种组态，都有一对输入端和一对输出端；因此，要完整地描述三极有一对输入端和一对输出端；因此，要完整地描述三极管的伏安特性，就必须选用两组表示不同端变量之间关管的伏安特性，就必须选用两组表示不同端变量之间关系的特性曲线。系的特性曲线。其中一组表示以输出端其中一组表示以输出端电压电压为为参变量参变量时输入端电压和电时输入端电压和电流之间关系的曲线，称为流之间关系的曲线，称为输入特性曲线输入特性曲线；另一组表示以输入端另一组表示以输入端电流电流为为参变量参
14、变量时输出端电压电流之时输出端电压电流之间关系的曲线，称为间关系的曲线，称为输出特性曲线输出特性曲线。输入特性曲线输入特性曲线实验电路实验电路实验电路实验电路RCVCCRBVBBIBICIEUCEUBE+-以共发射极放大电路为例以共发射极放大电路为例IB=f(UBE )UC E =常数常数0.60.40.7 0.850300250200150100UBE=1V输入回路输入回路输入回路输入回路UBE=10V共发射极输入特性曲线簇共发射极输入特性曲线簇当当UCE1 1V时时，特性曲，特性曲线线右移右移的距离很小的距离很小。通常将通常将UCE=1V的特性曲的特性曲线线作作为为晶体管的晶体管的输输入入
15、特性曲特性曲线线。0.5输入特性曲线的三个部分输入特性曲线的三个部分 死区死区 0UBEUon=0.4V 非非线线性区性区 UonUBE 0.6V输输出出特性曲线特性曲线实验电路实验电路实验电路实验电路RCVCCRBVBBIBICIEUCEUBE+-IC=f(UCE)IB =常数常数放放1055423120150IB=0IB=10AIB=30AIB=40AIB=20A区区大大截止区截止区可将三极管可将三极管输输出特性分出特性分为为四个区四个区间，其中，其中三个三个为为工作区工作区：饱饱 和和 区区击击穿穿区区截止区截止区(Cut off region)RCVCCRBVBBICIEUCEUBE+
16、-IB=0UCE(V)IC(mA)43210 2 4 6 8IB5IB4IB3IB2iB=IB1iB=0IB=0=0曲曲线以下的区域。以下的区域。条件条件：发射结：发射结反偏反偏UBE Uon集电结集电结反偏反偏因为因为IB=0所以所以IE=IC=ICEO（穿透电流穿透电流）由于由于ICEO很小，此时很小，此时UCE近近似等于似等于VCC，C与与E之间相当之间相当于开关于开关断开断开。饱和区饱和区(Saturation region)UCE(V)IC(mA)43210 2 4 6 8IB5IB4IB3IB2iB=IB1iB=0输出特性曲线靠近纵轴边输出特性曲线靠近纵轴边UCE很小的区域。很小的
17、区域。条件：发射结条件：发射结正正偏，偏，集电结集电结正正偏；偏；即：即：UBE 0，UBE UCE ,UCUB。此时此时IB对对IC失去了控制作用，失去了控制作用，IC IB，管子处于饱和导管子处于饱和导通状态。饱和时的通状态。饱和时的UCE记为记为UCES 。相对于电源电压饱和。相对于电源电压饱和时时UCES 很小，可以忽略。很小，可以忽略。C与与E之间相当于开关之间相当于开关闭合闭合。小功率小功率硅硅管的管的 UCES=0.3V小功率小功率锗锗管的管的 UCES=0.1V条件：发射结条件：发射结正正偏，偏，集电结集电结反反偏；偏；即：即：UBE UON，UCES UCE 0.6V，发射结
18、正偏，且，发射结正偏，且UC UB，集电结反偏；所以该三极管工作在放大状态。集电结反偏；所以该三极管工作在放大状态。（b）（c）解答解答：（b）因为该管的管型为因为该管的管型为NPN硅管，硅管，UBE=UB-BE=0.2V UB，集电结反偏；所以该三极管工作在截止状态。集电结反偏；所以该三极管工作在截止状态。解答解答：（c）因为该管的管型为因为该管的管型为NPN硅管，硅管，UBE=UB-BE=0.7V 0.6V，发射结正偏，且，发射结正偏，且UBUC，集电结正偏；所以该三极管工作在饱和状态。集电结正偏；所以该三极管工作在饱和状态。1V练习练习测量到硅测量到硅BJT管的三个电极对地电位如图管的三
19、个电极对地电位如图所示，所示，试判断试判断三极管的工作状态三极管的工作状态,并说明理由并说明理由。8V3.7V3V3V2.3V8V3.7V3V8V3.7V3V12V5V12V0V-1.5V-2.2V（a）（b）（c）11.3V例题例题3RCVCCRBVBBICIEUCEUBE+-在在下下图所示所示电电路中路中,如果如果VCC=15V;RC=5k,在在下列几种下列几种条件下条件下,分分别求求UCE并分并分别说别说明晶体管工作在何种状明晶体管工作在何种状态态。如果如果VBB=15V;RB=1010k,=50=50如果如果VBB=5V;RB=300300k,=50=50如果如果VBB=5V;RB=3
20、00300k,=300=300如果如果VBB=-1-1V;RB=1010k,=50=50例例题3 3如果如果VBB=5V;RB=1010k,=50=50解答解答：RCVCCRBVBBICIEUCEUBE+-因因为IC ICmax所以该三极管工作在饱和状态，所以该三极管工作在饱和状态，UCE=UCES=0.3V如果如果VBB=5V;RB=300300k,=50=50解答解答：例例题3 3因因为IC ICmax所以该三极管工作在饱和状态，所以该三极管工作在饱和状态，UCE=UCES=0.3V例例题3 3如果如果VBB=-1-1V;RB=1010k,=50=50解答解答：因：因为VBB=-1-1V，
21、VB；发射射结反偏；反偏；所以所以该三极管工作在截止状三极管工作在截止状态。RCVCCRBVBBICIEUCEUBE+-由于由于IB=0,那么那么IC=0所以所以UCE=VCC-IC RC=15V结论：要使三极管工作在放大状态，就必须合理的选结论：要使三极管工作在放大状态，就必须合理的选择择RB和和值。值。晶体管的主要参数晶体管的主要参数v电流放大系数电流放大系数v极间反向电流极间反向电流v极限参数极限参数v反向击穿特性反向击穿特性v频率参数频率参数三极管的检测三极管的检测测试的第一步是判断哪个管脚是基极。的第一步是判断哪个管脚是基极。我我们任取两个任取两个电极极(如如这两个两个电极极为1 1
22、、2)2)，用万用，用万用电表两支表笔表两支表笔颠倒倒测量它的正、反向量它的正、反向电阻，阻，观察表察表针的的偏偏转角度；接着，再取角度；接着，再取1 1、3 3两个两个电极和极和2 2、3 3两个两个电极，极，分分别颠倒倒测量它量它们的正、反向的正、反向电阻，阻，观察表察表针的偏的偏转角度。在角度。在这三次三次颠倒倒测量中，必然有两次量中，必然有两次测量量结果相果相近：即近：即颠倒倒测量中表量中表针一次偏一次偏转大，一次偏大，一次偏转小；剩小；剩下一次必然是下一次必然是颠倒倒测量前后指量前后指针偏偏转角度都很小，角度都很小，这一次未一次未测的那只管脚就是我的那只管脚就是我们要要寻找的基极。找
23、的基极。三极管的检测三极管的检测PN结，定管型，定管型 找出三极管的基极后，我找出三极管的基极后，我们就可以根据基极与另外两个就可以根据基极与另外两个电极之极之间PN结的方向来确定管子的的方向来确定管子的导电类型。将万用型。将万用表的黑表笔接触基极，表的黑表笔接触基极，红表笔接触另外两个表笔接触另外两个电极中的任极中的任一一电极，若表极，若表头指指针偏偏转角度很大，角度很大，则说明被明被测三极管三极管为为NPN型管；若表头指针偏转角度很小，则被测管即为型管；若表头指针偏转角度很小，则被测管即为PNP型型。三极管的检测三极管的检测穿透穿透电流确定集流确定集电极极C，发射极射极E找出了基极找出了基
24、极B，另外两个，另外两个电极哪个是集极哪个是集电极极C，哪个是，哪个是发射极射极E呢呢?这时我我们可以用可以用测穿透穿透电流流ICEO的方法确定的方法确定集集电极极C和和发射极射极E。A 对于于NPN型三极管，用万用型三极管，用万用电表的黑、表的黑、红表笔表笔颠倒倒测量两极量两极间的正、反向的正、反向电阻阻RCE和和REC，虽然两次然两次测量中量中万用表指万用表指针偏偏转角度都很小，但仔角度都很小，但仔细观察，察，总会有一次会有一次偏偏转角度稍大，此角度稍大，此时电流的流向一定是：黑表笔流的流向一定是：黑表笔C极极B极极E极极红表笔，表笔，电流流向正好与三极管符号中流流向正好与三极管符号中的箭
25、的箭头方向一致方向一致(“顺箭箭头”)，所以此，所以此时黑表笔所接的黑表笔所接的一定是集一定是集电极极C，红表笔所接的一定是表笔所接的一定是发射极射极E。三极管的检测三极管的检测B 对对于于PNP型的三极管，道理也型的三极管，道理也类类似于似于NPN型，其型，其电电流流流向一定是：黑表笔流向一定是：黑表笔E极极B极极C极极红红表笔，其表笔，其电电流流向也与三极管符号中的箭流流向也与三极管符号中的箭头头方向一致，所以此方向一致，所以此时时黑黑表笔所接的一定是表笔所接的一定是发发射极射极E，红红表笔所接的一定是集表笔所接的一定是集电电极极C。注注：若由于上述：若由于上述颠颠倒前后的两次倒前后的两次
26、测测量指量指针针偏偏转转均太小均太小难难以区分以区分时时，就要，就要“动动嘴巴嘴巴”了。具体方法是：在上述两了。具体方法是：在上述两次次测测量中，用两只手分量中，用两只手分别别捏住两表笔与管脚的捏住两表笔与管脚的结结合部，合部，用嘴巴含住用嘴巴含住(或用舌或用舌头头抵住抵住)基基电电极极B，仍用上面的判，仍用上面的判别别方法即可区分开集方法即可区分开集电电极极C与与发发射极射极E。其中人体起到直流。其中人体起到直流偏置偏置电电阻的作用，目的是使效果更加明阻的作用，目的是使效果更加明显显。场场效效应晶体管晶体管场效晶体管场效晶体管（Field Effect TransistorFET）是利用是利
27、用电场电场效应来控制效应来控制电流电流的一种半导体器件，即是的一种半导体器件，即是电压控电压控制元件制元件。工作时，只有一种载流子参与导电，因此它工作时，只有一种载流子参与导电，因此它是是单极型单极型器件。器件。它的输出电流决定于输入电压的大小，它的输出电流决定于输入电压的大小，基本上不需要信号源提供电流，所以它的输入电阻高，基本上不需要信号源提供电流，所以它的输入电阻高，且温度稳定性好。且温度稳定性好。按按结构不同构不同场效晶体管有两种效晶体管有两种:结型型场效效晶体晶体管管（JFET）绝缘栅型型场效晶体管效晶体管（MOSFET）MOSFET管按工作状管按工作状态可分可分为：增：增强型和耗尽
28、型两型和耗尽型两类每每类又有又有N沟道和沟道和P沟道之分沟道之分N沟道增沟道增强型型绝缘栅场效效应管管结构示意图结构示意图构成：构成：用一用一块杂质浓度度较低的低的P型薄型薄硅片作硅片作为衬底，其上底，其上扩散两个相距散两个相距很近的高很近的高掺杂N+型区。型区。并在表面生并在表面生成一成一层薄薄的二氧化硅薄薄的二氧化硅绝缘层。P 型硅衬底型硅衬底N+N+SiO2绝缘层再在两个再在两个N+型区之型区之间的二氧化硅的二氧化硅绝缘层的表面及两个的表面及两个N+型区的表型区的表面和面和P P型硅型硅衬底分底分别安置四个安置四个电极：极：栅极极G、源极、源极S、漏极、漏极D和衬底和衬底B。衬底底B通常
29、与源极通常与源极S连在一起。在一起。源极源极 S栅极栅极 G漏极漏极 D DSG符号符号BSourceGateDrainBase衬底底B由由于于柵柵极极电流流几几乎乎为零零，栅源源电阻阻RGS很高，最高可达很高，最高可达1014 。由于金属由于金属栅极和半极和半导体之体之间的的绝缘层目前常用二氧化硅，故又称目前常用二氧化硅，故又称金属金属(Metal)-氧化物氧化物(Oxide)-半半导体体(Semiconductor)场效晶体管效晶体管，简称称MOS场效晶体管。效晶体管。栅极和其它电极及硅片之间是绝栅极和其它电极及硅片之间是绝缘的，称缘的，称绝缘栅型绝缘栅型场效晶体管场效晶体管。N沟道增沟道
30、增强型管的工作原理型管的工作原理当当栅-源源电压UGS=0时，D与与S之之间是两个是两个PN结反反向串向串联，即：，即：无无论D与与S之之间加什么极加什么极性的性的电压，总有一个有一个PN结是反向偏置的，漏是反向偏置的，漏极极电流流ID均接近于零。均接近于零。SD0=0P型硅型硅衬底底N+BSGD。ID UGSN+N+UDSP型硅型硅衬底底N+BSGD。耗尽层耗尽层ID UGSN+N+UDSN沟道增沟道增强型管的工作原理型管的工作原理当在柵极和源极之当在柵极和源极之间加加正向正向电压但数但数值较小小时(0 UGS UGS(th)开启电压开启电压)，被电场被电场吸引的吸引的少数载流子少数载流子电
31、子电子在栅极附近的在栅极附近的P型硅表面型硅表面出出一层由自由电子构成的导电一层由自由电子构成的导电薄层，称为薄层，称为N型薄层型薄层，也，也称称为为反型层反型层。它是由它是由UGS感应感应产生的，产生的，又又称为称为感生沟道感生沟道。这就是沟通源区和漏区的就是沟通源区和漏区的N型型导电沟道沟道(与与P型型衬底底间被耗尽被耗尽层绝缘)。UGS 正正值越高，吸引到越高，吸引到P P型硅表面的型硅表面的电子就越多，子就越多，导电沟道越沟道越宽，沟道，沟道电阻越小。阻越小。N沟道增沟道增强型管的工作原理型管的工作原理P型硅型硅衬底底DSGB UGS +N+N+N型型导电沟道沟道通常通常增增强型型MO
32、S管的管的开启电压开启电压UGS(th)=110VN沟道增沟道增强型管的工作原理型管的工作原理P型硅型硅衬底底N+BSGD。ID UGSN+N+UDSUGSUGS(th)的某一固定值时，的某一固定值时，UDS对沟道的控制作用对沟道的控制作用当漏当漏-源源电压UDS=0时，沟道无自由，沟道无自由电子子的漂移，不形成漏极的漂移，不形成漏极电流，即流，即ID=0.=0.随着随着UDSID同时同时使靠使靠近漏极处的导电沟道变窄，近漏极处的导电沟道变窄，使使沟道沟道形状形状成楔形成楔形。当当UDS增加到使增加到使UGD=UGS(th)时，在紧靠漏极处出现时，在紧靠漏极处出现预预夹断夹断。此时。此时UDS
33、 夹断夹断区延长区延长沟道电阻沟道电阻 ID基本基本不变不变，表现出，表现出恒流恒流特性。特性。0N沟道增沟道增强型型MOS管的特性曲管的特性曲线RDUDDRGUGGIG=0IDISUDSUGS+-v输出特性曲线输出特性曲线设设UT =3V，UGS UT ，ID 0UDS(V)ID(mA)0 5 10 15 20UGS=8V 7V 6V 5V 4VUGS=UGS(th)UDS=UGS-UGS(th)从输出特性上从输出特性上,可将可将N沟道增沟道增强型型FET分为三个工作区分为三个工作区:可变电阻区可变电阻区。UGS越越大大，漏源间等效交流电阻越，漏源间等效交流电阻越小小。UDS UGS(th)
34、）（预夹断前）（预夹断前）线性放大区线性放大区（预夹断后）（预夹断后）(恒流区恒流区,饱和区饱和区)UDS UGS-UGS(th)iD受受uGS控制控制夹断区夹断区（截止区）（截止区）UGS UGS(th)N沟道增沟道增强型型MOS管的特性曲管的特性曲线v转移转移特性曲线特性曲线可根据可根据输出特性曲出特性曲线作出作出转移特性曲移特性曲线。例：作例：作uDS=10V的一条的一条转移特性曲移特性曲线：UDS(V)ID(mA)0 5 10 15 20UGS=8V 7V 6V 5V 4VUGS=UTUGS(V)ID(mA)0 5 10 U UGSGS(th)(th)=3=3V V4321P沟道增沟道
35、增强型型绝缘栅场效晶体管效晶体管SiO2 绝缘层绝缘层结构示意图结构示意图N 型硅衬底型硅衬底源极源极 S栅极栅极 G漏极漏极 D P+P+其工作原理与其工作原理与N沟道沟道管相似，接管相似，接线时应调换电源的极性，源的极性，电流方向也相反。流方向也相反。BDSG符号符号N沟道耗尽型沟道耗尽型MOS管管P 型硅衬底型硅衬底N+N+结构示意图结构示意图如果如果MOS管在管在制造制造时导电沟道沟道就就已已形成，称形成，称为耗尽型耗尽型场效晶效晶体管。体管。栅极栅极 GBSourceGateDrainBase衬底底B源极源极 S漏极漏极 D SiO2绝缘层中中掺 有大量有大量正正离子离子N型型导电沟
36、道沟道GSD符号符号N沟道耗尽型沟道耗尽型绝缘栅场效晶效晶体管与体管与N沟道增沟道增强型型绝缘栅场效晶体管的符号有何不同？效晶体管的符号有何不同？N沟道耗尽型沟道耗尽型MOS管管由于耗尽型由于耗尽型场效效应管制造管制造时导电沟道就已存在，所以沟道就已存在，所以在在UGS=0时，若漏，若漏源之源之间加上一定的加上一定的电压UDS，就会，就会有漏极有漏极电流流 ID 产生。生。这时的漏极的漏极电流用流用I IDSS表示，称表示，称为为饱和漏极和漏极电流流。当当UGS 0时，使，使导电沟道沟道变宽，ID 增大；增大；当当UGS 0时，使，使导电沟道沟道变窄，窄，ID 减小；减小；UGS负值愈愈高，沟
37、道愈窄，高，沟道愈窄，ID就愈小。就愈小。当当UGS达到一定达到一定负值时，N型型导电沟道消失，沟道消失，I ID=0，称，称为场效晶体管效晶体管处于于夹断状断状态（即截止）。（即截止）。这时的的UGS称称为夹断断电压，用，用UGS(off）表示。表示。N沟道耗尽型沟道耗尽型MOS管的特性曲管的特性曲线RDUDDRGUGGIG=0IDISUDSUGS+-耗尽型的耗尽型的MOS管管UGS=0时就有就有导电沟道，加反向沟道，加反向电压到一定到一定值时才能才能夹断。断。UDS(V)ID(mA)0 4 8 12 16UGS=+2V+1V 0V -1V -2VUGS=UGS(off）输出特性曲线簇输出特
38、性曲线簇2015105 转移特性曲线转移特性曲线0ID/mA UGS/V-1-2-348121612UDS=常数常数夹断电压夹断电压 UGS(off)IDSSP沟道耗尽型沟道耗尽型MOS管管N型硅衬底型硅衬底P+P+结构示意图结构示意图栅极栅极 GBSourceGateDrainBase衬底底B源极源极 S漏极漏极 D-SiO2绝缘层中中掺 有大量有大量负负离子离子P型型导电沟道沟道GSD符号符号场效应管的主要参数场效应管的主要参数v直流参数直流参数1.开启电压开启电压UGS(th)或或UT：对：对增强型增强型MOS管，当管，当UDS为定为定值时，使值时，使iD刚好大于刚好大于0时对应的时对应
39、的UGS值。值。2.夹夹断断电电压压 UGS(off)或或UP：对对 耗耗尽尽型型 MOS管管 或或 JFET，当当UDS为定值时，使为定值时，使iD刚好大于刚好大于0时对应的时对应的UGS值。值。3.饱和漏极电流饱和漏极电流IDSS：对：对耗尽型耗尽型MOS管或管或JFET，UGS=0时对应的漏极电流。时对应的漏极电流。4.直流直流输输入入电电阻阻RGS：对对于于JFET的的RGS大于大于107 7，MOS管的管的RGS大于大于109 9。场效应管的主要参数场效应管的主要参数v交流交流参数参数1.低频跨导低频跨导gm：低频跨导反映了：低频跨导反映了uGS对对iD的控制作用。的控制作用。gm可
40、以在转移特性曲线上求得。可以在转移特性曲线上求得。2.极间电容极间电容：CGS和和CGD约为约为13pF，CDS约约0.11pF。高频应用时，应考虑极间电容的影响。高频应用时，应考虑极间电容的影响。v极限参数极限参数最大漏极电流、耗散功率、击穿电压。最大漏极电流、耗散功率、击穿电压。对于耗尽型于耗尽型MOG：当：当UGS（off）(即即UP)UGS00时：对于增于增强型型MOG：当：当UGSUGS（th）(即即UT)时：IDO是是UGS=2UGS（th）时对应的时对应的ID场效晶体管与晶体管的比效晶体管与晶体管的比较 双极型三极管双极型三极管 单极型场效晶体管单极型场效晶体管电子和空穴电子和空穴两种两种载载流子同时参与导电流子同时参与导电载流子载流子电子或空穴中电子或空穴中一种一种载流子参与导电载流子参与导电 电流控制流控制 电压控制电压控制 控制方式控制方式类型型 NPN和和PNP N沟道和沟道和P沟道沟道放大参数放大参数输入电阻输入电阻较低较低较高较高 r rcece很高很高 r rdsds很高很高 输出电阻输出电阻热稳定性热稳定性 差差 好好制造工艺制造工艺 较复杂较复杂 简单，成本低简单，成本低对应电极对应电极 BEC GSD