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1、PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT11 六月 2023【电子教案-模拟电子技术】第一章半导体器件PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT1.1半导体的基础知识1.1.1本征半导体1.1.2杂质半导体1.1.3PN结PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT1.1.1 本征半导体半导体 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。本征半导体 纯净的半导体。如硅、锗单晶体。载流子 自由运动的带电粒子。共价键 相邻原子共有价电子所形成的束缚。PPT PPT 文档演模板 文档演模板
2、 Office Office PPT PPT硅(锗)的原子结构简化模型惯性核硅(锗)的共价键结构价电子自由电子(束缚电子)空穴空穴空穴可在共价键内移动PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT本征激发：本征激发：复复 合：合：自由电子和空穴在运动中相遇重新结合成对消失的过程。漂漂 移：移：自由电子和空穴在电场作用下的定向运动。在室温或光照下价电子获得足够能量摆脱共价键的束缚成为自由电子，并在共价键中留下一个空位(空穴)的过程。PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT两种载流子电子(自由电子)空穴两种载流子的运动自
3、由电子(在共价键以外)的运动空穴(在共价键以内)的运动 结论：1.本征半导体中电子空穴成对出现，且数量少；2.半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电；3.本征半导体导电能力弱，并与温度有关。PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT1.1.2 杂质半导体一、N 型半导体和 P 型半导体N 型+5+4+4+4+4+4磷原子自由电子电子为多数载流子空穴为少数载流子载流子数 电子数PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT1.1.2 杂质半导体一、N 型半导体和 P 型半导体P 型+3+4+4+4+4+4硼原子空穴空穴
4、多子电子 少子载流子数 空穴数PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT二、杂质半导体的导电作用IIPINI=IP+INN 型半导体 I INP 型半导体 I IPPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT三、P 型、N 型半导体的简化图示负离子多数载流子少数载流子正离子多数载流子少数载流子PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT1.1.3 PN 结一、PN 结(PN Junction)的形成1.载流子的浓度差引起多子的扩散2.复合使交界面形成空间电荷区(耗尽层)空间电荷区
5、特点:无载流子，阻止扩散进行，利于少子的漂移。内建电场PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT3.扩散和漂移达到动态平衡扩散电流 等于漂移电流，总电流 I=0。二、PN 结的单向导电性1.外加正向电压(正向偏置)forward biasPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTP 区 N 区 内电场 外电场外电场使多子向 PN 结移动,中和部分离子使空间电荷区变窄。IF限流电阻扩散运动加强形成正向电流 IF。IF=I多子 I少子 I多子2.外加反向电压(反向偏置)reverse bias P 区 N 区 内电场
6、外电场外电场使少子背离 PN 结移动，空间电荷区变宽。IRPN 结的单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大;反偏截止，电阻很大，电流近似为零。漂移运动加强形成反向电流 IRIR=I少子 0PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT三、PN 结的伏安特性反向饱和电流温度的电压当量电子电量玻尔兹曼常数当 T=300(27C)：UT=26 mVOu/VI/mA 正向特性 反向击穿 加正向电压时 加反向电压时 i I SPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT1.2半导体二极管1.2.1 半导体二极管的结构和类型1.2
7、.2 二极管的伏安特性1.2.3 二极管的主要参数PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT1.2.1 半导体二极管的结构和类型构成：PN 结+引线+管壳=二极管(Diode)符号：A(anode)C(cathode)分类：按材料分硅二极管锗二极管按结构分点接触型面接触型平面型PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT点接触型正极引线触丝N 型锗片外壳负极引线负极引线 面接触型N型锗PN 结 正极引线 铝合金小球底座金锑合金正极引线负极引线集成电路中平面型PNP 型支持衬底PPT PPT 文档演模板 文档演模板 O
8、ffice Office PPT PPTPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT1.2.2 二极管的伏安特性一、PN 结的伏安方程反向饱和电流温度的电压当量电子电量玻尔兹曼常数当 T=300(27C)：UT=26 mVPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT二、二极管的伏安特性OuD/ViD/mA 正向特性Uth死区电压iD=0Uth=0.5 V 0.1 V(硅管)(锗管)U UthiD 急剧上升0 U Uth UD(on)=(0.6 0.8)V硅管 0.7 V(0.1 0.3)V锗管 0.2 V 反向特性IS
9、U(BR)反向击穿U(BR)U 0 iD=IS 0.1 A(硅)几十 A(锗)U U(BR)反向电流急剧增大(反向击穿)PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT反向击穿类型：电击穿热击穿反向击穿原因：齐纳击穿：(Zener)反向电场太强，将电子强行拉出共价键。(击穿电压 6 V，正温度系数)击穿电压在 6 V 左右时，温度系数趋近零。PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT硅管的伏安特性 锗管的伏安特性604020 0.02 0.0400.40.82550iD/mAuD/ViD/mAuD/V0.2 0.4 25
10、 50510150.010.020PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT温度对二极管特性的影响604020 0.0200.42550iD/mAuD/V20C90CT 升高时，UD(on)以(2 2.5)mV/C 下降PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT1.2.3 二极管的主要参数1.IF 最大整流电流(最大正向平均电流)2.URM 最高反向工作电压，为 U(BR)/2 3.IR 反向电流(越小单向导电性越好)4.fM 最高工作频率(超过时单向导电性变差)iDuDU(BR)I FURMOPPT PPT 文档
11、演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT影响工作频率的原因 PN 结的电容效应 结论：1.低频时，因结电容很小，对 PN 结影响很小。高频时，因容抗增大，使结电容分流，导致单向 导电性变差。2.结面积小时结电容小，工作频率高。PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT1.3二极管电路的 分析方法1.3.1 理想二极管及二极管 特性的折线近似1.3.2 图解法和微变等效电路法PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT1.3.1 理想二极管及二极管特性的折线近似一、理想二极管特性uDiD符号及等效
12、模型S S正偏导通，uD=0；反偏截止，iD=0 U(BR)=PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT二、二极管的恒压降模型uDiDUD(on)uD=UD(on)0.7 V(Si)0.2 V(Ge)PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT三、二极管的折线近似模型uDiDUD(on)U I斜率1/rDrD1UD(on)PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTUD(on)例 1.3.1 硅二极管，R=2 k，分别用二极管理想模型和恒压降模型求出 VDD=2 V 和 VDD=
13、10 V 时 IO 和 UO 的值。PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT解VDD=2 V 理想IO=VDD/R=2/2=1(mA)UO=VDD=2 V恒压降UO=VDD UD(on)=2 0.7=1.3(V)IO=UO/R=1.3/2=0.65(mA)VDD=10 V 理想IO=VDD/R=10/2=5(mA)恒压降UO=10 0.7=9.3(V)IO=9.3/2=4.65(mA)VDD 大，采用理想模型VDD 小，采用恒压降模型PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT例1.3.2 试求电路中电流 I1、I
14、2、IO 和输出电压 UO 的值。解：假设二极管断开UP=15 VUP UN二极管导通等效为 0.7 V 的恒压源 P NPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTUO=VDD1 UD(on)=15 0.7=14.3(V)IO=UO/RL=14.3/3=4.8(mA)I2=(UO VDD2)/R=(14.3 12)/1=2.3(mA)I1=IO+I2=4.8+2.3=7.1(mA)PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT例 1.3.3 二极管构成“门”电路，设 V1、V2 均为理想二极管，当输入电压 UA、UB
15、为低电压 0 V 和高电压 5 V 的不同组合时，求输出电压 UO 的值。0 V正偏导通5 V正偏导通0 VPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT输入电压 理想二极管 输出电压 UAUBV1V20 V0 V正偏导通正偏导通0 V0 V 5 V正偏导通反偏截止0 V5 V 0 V反偏截止正偏导通0 V5 V5 V正偏导通正偏导通5 VPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT例 1.3.4 画出硅二极管构成的桥式整流电路在ui=15sint(V)作用下输出 uO 的波形。(按理想模型)Otui/V15RLV1V2
16、V3V4uiBAuOPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTOtuO/V15若有条件，可切换到 EWB 环境观察桥式整流波形。PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT例 1.3.5 ui=2 sin t(V)，分析二极管的限幅作用。ui 较小，宜采用恒压降模型ui 0.7 VV1、V2 均截止uO=uiuO=0.7 Vui 0.7 VV2 导通 V截止ui 0.7 VV1 导通 V2 截止uO=0.7 VPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT思考题:V1、V2 支路各
17、串联恒压源，输出波形如何？(可切至 EWB)OtuO/V0.7Otui/V2 0.7PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT1.3.2 图解法和微变等效电路法一、二极管电路的直流图解分析 uD=VDD iDRiD=f(uD)1.2 V100 iD/mA128400.30.6uD/V1.20.9MN直流负载线斜率 1/R静态工作点斜率1/RDiDQIQUQPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT也可取 UQ=0.7 VIQ=(VDD UQ)/R=5(mA)二极管直流电阻 RDPPT PPT 文档演模板 文档演模板
18、 Office Office PPT PPTiD/mAuD/VO二、交流图解法电路中含直流和小信号交流电源时,二极管中含交、直流成分C 隔直流 通交流当 ui=0 时iD=IQUQ=0.7 V(硅)，0.2 V(锗)设 ui=sin tVDDVDD/RQ IQ tOuiUQ斜率1/rdPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTiD/mAuD/VOVDDVDD/RQ IQ tOuiUQiD/mA tOid斜率1/rdrd=UT/IQ=26 mV/IQ当 ui 幅度较小时，二极管伏安特性在Q点附近近似为直线PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office
19、 Office PPT PPTuiudRidrd三、微变等效电路分析法对于交流信号电路可等效为例 1.3.6 ui=5sint(mV)，VDD=4 V，R=1 k，求 iD 和 uD。解 1.静态分析 令 ui=0，取 UQ 0.7 VIQ=(VDDUQ)/R=3.3 mAPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT2.动态分析rd=26/IQ=26/3.3 8()Idm=Udm/rd=5/8 0.625(mA)id=0.625 sint3.总电压、电流=(0.7+0.005 sint)V=(3.3+0.625 sint)mAPPT PPT 文档演模板 文
20、档演模板 Office Office PPT PPT1.4特殊二极管1.4.1 稳压二极管1.4.2 光电二极管PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT1.4.1 稳压二极管一、伏安特性符号工作条件：反向击穿iZ/mAuZ/VOUZ IZmin IZmax UZ IZ IZ特性PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT二、主要参数1.稳定电压 UZ 流过规定电流时稳压管 两端的反向电压值。2.稳定电流 IZ 越大稳压效果越好，小于 Imin 时不稳压。3.最大工作电流 IZM 最大耗散功率 PZMP ZM=UZ
21、IZM4.动态电阻 rZrZ=UZ/IZ 越小稳压效果越好。几 几十 PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT5.稳定电压温度系数 CT一般，UZ 4 V，CTV 7 V，CTV 0(为雪崩击穿)具有正温度系数；4 V UZ 7 V，CTV 很小。PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT例 1.4.1 分析简单稳压电路的工作原理，R 为限流电阻。IR=IZ+ILUO=UI IR RUIUORRLILIRIZPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT1.4.2 发光二极管与
22、光敏二极管一、发光二极管 LED(Light Emitting Diode)1.符号和特性工作条件：正向偏置一般工作电流几十 mA，导通电压(1 2)V 符号u/Vi/mAO2 特性PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT2.主要参数电学参数：I FM，U(BR)，IR光学参数：峰值波长 P，亮度 L，光通量 发光类型：可见光：红、黄、绿显示类型：普通 LED，不可见光：红外光点阵 LED七段 LED,PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office P
23、PT PPT二、光敏二极管1符号和特性 符号 特性uiO 暗电流E=200 lxE=400 lx工作条件：反向偏置2.主要参数电学参数：暗电流，光电流，最高工作范围光学参数：光谱范围，灵敏度，峰值波长实物照片PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT补充：选择二极管限流电阻步骤：1.设定工作电压(如 0.7 V；2 V(LED)；UZ)2.确定工作电流(如 1 mA；10 mA；5 mA)3.根据欧姆定律求电阻 R=(UI UD)/ID(R 要选择标称值)PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT1.5双极型半导体
24、三极管1.5.1 晶体三极管1.5.2 晶体三极管的特性曲线1.5.3 晶体三极管的主要参数PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT(Semiconductor Transistor)1.5.1 晶体三极管一、结构、符号和分类NNP发射极 E基极 B集电极 C发射结集电结 基区 发射区 集电区emitterbasecollectorNPN 型PPNEBCPNP 型ECBECBPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT分类：按材料分：硅管、锗管按功率分：小功率管 1 W中功率管 0.5 1 WPPT PPT 文档演
25、模板 文档演模板 Office Office PPT PPT二、电流放大原理1.三极管放大的条件内部条件发射区掺杂浓度高基区薄且掺杂浓度低集电结面积大外部条件发射结正偏集电结反偏2.满足放大条件的三种电路uiuoC EB ECBuiuoECBuiuo共发射极共集电极共基极PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT实现电路:PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT3.三极管内部载流子的传输过程1)发射区向基区注入多子电子，形成发射极电流 IE。I CN多数向 BC 结方向扩散形成 ICN。IE少数与空穴复合，形成
26、IBN。I BN基区空穴来源基极电源提供(IB)集电区少子漂移(ICBO)I CBOIBIBN IB+ICBO即：IB=IBN ICBO 2)电子到达基区后(基区空穴运动因浓度低而忽略)PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTI CNIEI BNI CBOIB 3)集电区收集扩散过 来的载流子形成集 电极电流 ICICI C=ICN+ICBO PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT4.三极管的电流分配关系当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即：IB=I BN IC
27、BO IC=ICN+ICBO穿透电流PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTIE=IC+IBPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT1.5.2 晶体三极管的特性曲线一、输入特性输入回路输出回路与二极管特性相似PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTO特性基本重合(电流分配关系确定)特性右移(因集电结开始吸引电子)导通电压 UBE(on)硅管：(0.6 0.8)V锗管：(0.2 0.3)V取 0.7 V取 0.2 VPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office O
28、ffice PPT PPT二、输出特性iC/mAuCE/V50 A40 A30 A20 A10 AIB=0O 2 4 6 8 43211.截止区：2.IB 0 3.IC=ICEO 04.条件：两个结反偏截止区ICEOPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTiC/mAuCE/V50 A40 A30 A20 A10 AIB=0O 2 4 6 8 43212.放大区：放大区截止区条件：发射结正偏 集电结反偏特点：水平、等间隔ICEOPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTiC/mAuCE/V50 A40 A30 A2
29、0 A10 AIB=0O 2 4 6 8 43213.饱和区：uCE u BEuCB=uCE u BE 0条件：两个结正偏特点：IC IB临界饱和时：uCE=uBE深度饱和时：0.3 V(硅管)UCE(SAT)=0.1 V(锗管)放大区截止区饱和区ICEOPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT三、温度对特性曲线的影响1.温度升高，输入特性曲线向左移。温度每升高 1C，UBE(2 2.5)mV。温度每升高 10C，ICBO 约增大 1 倍。OT2 T1PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT2.温度升高，输出特
30、性曲线向上移。iCuCE T1iB=0T2 iB=0iB=0温度每升高 1C，(0.5 1)%。输出特性曲线间距增大。OPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT1.5.3 晶体三极管的主要参数一、电流放大系数1.共发射极电流放大系数iC/mAuCE/V50 A40 A30 A20 A10 AIB=0O 2 4 6 8 4321 直流电流放大系数 交流电流放大系数一般为几十 几百QPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTiC/mAuCE/V50 A40 A30 A20 A10 AIB=0O 2 4 6 8 432
31、12.共基极电流放大系数 1 一般在 0.98 以上。Q二、极间反向饱和电流CB 极间反向饱和电流 ICBO，CE 极间反向饱和电流 ICEO。PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT三、极限参数1.ICM 集电极最大允许电流，超过时 值明显降低。2.PCM 集电极最大允许功率损耗 PC=iC uCE。iCICMU(BR)CEOuCEPCMOICEO安全 工 作 区PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTU(BR)CBO 发射极开路时 C、B 极间反向击穿电压。3.U(BR)CEO 基极开路时 C、E 极间反向
32、击穿电压。U(BR)EBO 集电极极开路时 E、B 极间反向击穿电压。U(BR)CBO U(BR)CEO U(BR)EBO(P34 2.1.7)已知:ICM=20 mA,PCM=100 mW，U(BR)CEO=20 V，当 UCE=10 V 时，IC mA当 UCE=1 V，则 IC mA当 IC=2 mA，则 UCE V 102020PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT1.6场效应管 引言1.6.1 结型场效应管1.6.3 场效应管的主要参数1.6.2 MOS 场效应管PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT P
33、PT引 言场效应管 FET(Field Effect Transistor)类型：结型 JFET(Junction Field Effect Transistor)绝缘栅型 IGFET(Insulated Gate FET)PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT特点：1.单极性器件(一种载流子导电)3.工艺简单、易集成、功耗小、体积小、成本低2.输入电阻高(107 1015，IGFET 可高达 1015)PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT1.6.1 结型场效应管1.结构与符号N 沟道 JFETP 沟道
34、JFETPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT2.工作原理uGS 0，uDS 0 此时 uGD=UGS(off)；沟道楔型耗尽层刚相碰时称预夹断。预夹断当 uDS，预夹断点下移。PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT3.转移特性和输出特性UGS(off)当 UGS(off)uGS 0 时,uGSiDIDSSuDSiDuGS=3 V 2 V 1 V0 V 3 VOOPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT一、增强型 N 沟道 MOSFET(Mental Oxide S
35、emi FET)1.6.2 MOS 场效应管1.结构与符号P 型衬底(掺杂浓度低)N+N+用扩散的方法制作两个 N 区在硅片表面生一层薄 SiO2 绝缘层S D用金属铝引出源极 S 和漏极 DG在绝缘层上喷金属铝引出栅极 GB耗尽层S 源极 SourceG 栅极 Gate D 漏极 DrainSGDBPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT2.工作原理1)uGS 对导电沟道的影响(uDS=0)反型层(沟道)PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT1)uGS 对导电沟道的影响(uDS=0)a.当 UGS=0，DS
36、 间为两个背对背的 PN 结；b.当 0 UGS UGS(th)(开启电压)时，GB 间的垂 直电场吸引 P 区中电子形成离子区(耗尽层)；c.当 uGS UGS(th)时，衬底中电子被吸引到表面，形成导电沟道。uGS 越大沟道越厚。PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT2)uDS 对 iD的影响(uGS UGS(th)DS 间的电位差使沟道呈楔形，uDS，靠近漏极端的沟道厚度变薄。预夹断(UGD=UGS(th)：漏极附近反型层消失。预夹断发生之前：uDS iD。预夹断发生之后：uDS iD 不变。PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office
37、 Office PPT PPT3.转移特性曲线2 4 64321uGS/ViD/mAUDS=10 VUGS(th)当 uGS UGS(th)时：uGS=2UGS(th)时的 iD 值开启电压OPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT4.输出特性曲线可变电阻区uDS uGS UGS(th)uDS iD，直到预夹断饱和(放大区)uDS，iD 不变 uDS 加在耗尽层上，沟道电阻不变截止区uGS UGS(th)全夹断 iD=0 iD/mAuDS/VuGS=2 V4 V6 V8 V截止区 饱和区可变电阻区放大区恒流区OPPT PPT 文档演模板 文档演模板 O
38、ffice Office PPT PPT二、耗尽型 N 沟道 MOSFETSGDB Sio2 绝缘层中掺入正离子在 uGS=0 时已形成沟道；在 DS 间加正电压时形成 iD，uGS UGS(off)时，全夹断。PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT二、耗尽型 N 沟道 MOSFET输出特性uGS/ViD/mA转移特性IDSSUGS(off)夹断电压饱和漏极电流当 uGS UGS(off)时，uDS/ViD/mAuGS=4 V 2 V0 V2 VOOPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT三、P 沟道 MOS
39、FET增强型耗尽型SGDBSGDBPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTN 沟道增强型SGDBiDP 沟道增强型SGDBiD2 2 OuGS/ViD/mAUGS(th)SGDBiDN 沟道耗尽型iDSGDBP 沟道耗尽型UGS(off)IDSSuGS/ViD/mA 5 O5FET 符号、特性的比较PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTO uDS/ViD/mA5 V2 V0 V2 V uGS=2 V0 V 2 V 5 VN 沟道结型SGDiDSGDiDP 沟道结型uGS/ViD/mA5 5 OIDSS UGS
40、(off)O uDS/ViD/mA5 V2 V0 V uGS=0 V 2 V 5 VPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT1.6.3 场效应管的主要参数1.开启电压 UGS(th)(增强型)2.夹断电压 UGS(off)(耗尽型)指 uDS=某值，使漏极 电流 iD 为某一小电流时 的 uGS 值。UGS(th)UGS(off)2.饱和漏极电流 IDSS耗尽型场效应管，当 uGS=0 时所对应的漏极电流。IDSSuGS/ViD/mAOPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTUGS(th)UGS(off)3.直
41、流输入电阻 RGS指漏源间短路时，栅、源间加 反向电压呈现的直流电阻。JFET：RGS 107 MOSFET：RGS=109 1015IDSSuGS/ViD/mAOPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT4.低频跨导 gm 反映了uGS 对 iD 的控制能力，单位 S(西门子)。一般为几毫西(mS)uGS/ViD/mAQOPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTPDM=uDS iD，受温度限制。5.漏源动态电阻 rds6.最大漏极功耗 PDMPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office P
42、PT PPT小 结第 1 章PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT一、两种半导体和两种载流子两种载流子的运动电子 自由电子空穴 价电子两 种半导体N 型(多电子)P 型(多空穴)二、二、二极管1.1.特性特性 单向导电 导电正向电阻小(理想为 0)，反向电阻大()。PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTiDO uDU(BR)I FURM2.2.主要参数主要参数正向 最大平均电流 IF反向 最大反向工作电压 U(BR)(超过则击穿)反向饱和电流 IR(IS)(受温度影响)ISPPT PPT 文档演模板 文档演
43、模板 Office Office PPT PPT3.二极管的等效模型理想模型(大信号状态采用)uDiD正偏导通 电压降为零 相当于理想开关闭合反偏截止 电流为零 相当于理想开关断开恒压降模型UD(on)正偏电压 UD(on)时导通 等效为恒压源UD(on)否则截止，相当于二极管支路断开UD(on)=(0.6 0.8)V 估算时取 0.7 V 硅管：锗管：(0.1 0.3)V 0.2 V折线近似模型相当于有内阻的恒压源 UD(on)PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT4.二极管的分析方法图解法微变等效电路法5.特殊二极管工作条件 主要用途稳压二极管反
44、 偏稳 压发光二极管 正 偏发 光光敏二极管反 偏光电转换PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT三、两种半导体放大器件双极型半导体三极管(晶体三极管 BJT)单极型半导体三极管(场效应管 FET)两种载流子导电多数载流子导电晶体三极管1.形式与结构NPNPNP三区、三极、两结2.特点基极电流控制集电极电流并实现放大PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT放大条件内因：发射区载流子浓度高、基区薄、集电区面积大外因：发射结正偏、集电结反偏3.电流关系IE=IC+IBIC=IB+ICEO IE=(1+)IB+ICE
45、OIE=IC+IBIC=IB IE=(1+)IB PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT4.特性iC/mAuCE/V100 A80 A60 A40 A20 AIB=0O 3 6 9 124321O0.4 0.8iB/AuBE/V60402080死区电压(Uth)：0.5 V(硅管)0.1 V(锗管)工作电压(UBE(on)：0.6 0.8 V 取 0.7 V(硅管)0.2 0.3 V 取 0.3 V(锗管)饱和区截止区PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPTiC/mAuCE/V100 A80 A60 A40
46、A20 AIB=0O 3 6 9 124321放大区饱和区截止区放大区特点：1)iB 决定 iC2)曲线水平表示恒流3)曲线间隔表示受控PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT5.参数特性参数电流放大倍数=/(1)=/(1+)极间反向电流ICBOICEO极限参数ICMPCMU(BR)CEOuCEOICEOiCICMU(BR)CEOPCM安 全 工 作 区=(1+)ICBOPPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT场效应管1.分类按导电沟道分 N 沟道P 沟道按结构分 绝缘栅型(MOS)结型按特性分 增强型耗尽型u
47、GS=0 时，iD=0uGS=0 时，iD 0增强型耗尽型(耗尽型)PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT2.特点栅源电压改变沟道宽度从而控制漏极电流输入电阻高，工艺简单，易集成由于 FET 无栅极电流，故采用转移特性和输出特性描述3.特性不同类型 FET 的特性比较参见 表1-2 第 6 4页PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT不同类型 FET 转移特性比较结型N 沟道uGS/ViD/mAO增强型耗尽型MOS 管(耗尽型)IDSS开启电压UGS(th)夹断电压UGS(off)IDO 是 uGS=2UGS(th)时的 iD 值PPT PPT 文档演模板 文档演模板 Office Office PPT PPT四、晶体管电路的基本问题和分析方法 三种工作状态状态 电流关系条件 放大 I C=IB 发射结正偏 集电结反偏 饱和 I C IB 两个结正偏ICS=IBS 集电结零偏 临界 截止IB U(th)则导通以 NPN为 例：UBE U(th)则截止