模電課件-第1章-半導體器件

1、 教學目標 了解半導體的基本特性，半導體二極管、雙極型 三極管、場效應管的分類、結構、基本電特性和 主要技術參數(shù)等。 理解本征半導體、雜質半導體、PN結、單向導電 性、伏安特性、電容效應、電流放大、擊穿、穩(wěn) 壓、夾斷、開啟等基本概念。 掌握PN結的工作原理、半導體二極管的伏安特性、 雙極型三極管的工作原理、電流分配關系、電流 放大原理、輸入特性曲線、輸出特性曲線、場效 應三極管的工作原理、轉移特性曲線和輸出特性 曲線。 第一章 常用半導體器件 1.1 1.1 半導體基礎知識半導體基礎知識 1.2 1.2 半導體二極管半導體二極管 1.3 1.3 晶體三極管晶體三極管 1.4 1.4 場效應晶體

2、管場效應晶體管 1.1 1.1 半導體基礎知識半導體基礎知識 導體：導體：自然界中很容易導電的物質稱為自然界中很容易導電的物質稱為導體導體，金屬，金屬 一般都是導體。（一般都是導體。（電阻率電阻率10-610-3） 絕緣體：絕緣體：有的物質幾乎不導電，稱為有的物質幾乎不導電，稱為絕緣體絕緣體，如橡，如橡 皮、陶瓷、塑料和石英。（電阻率皮、陶瓷、塑料和石英。（電阻率10109 9101020 20 ） 半導體：半導體：另有一類物質的導電特性處于導體和絕緣另有一類物質的導電特性處于導體和絕緣 體之間，稱為體之間，稱為半導體半導體，如鍺、硅、砷化鎵等。，如鍺、硅、砷化鎵等。 （電阻率（電阻率1010

3、-3 -3 10109 9） 。 1 1、本征半導體、本征半導體 定義定義 純凈的晶體結構的半導體叫做純凈的晶體結構的半導體叫做本征半導體本征半導體。 無雜質無雜質穩(wěn)定的結構穩(wěn)定的結構 本征半導體的結構及導電機理（以硅本征半導體的結構及導電機理（以硅Si為例）為例） 共價鍵共價鍵 價電子共有化，形成共價鍵的晶格結構價電子共有化，形成共價鍵的晶格結構 半導體中有兩種載流子半導體中有兩種載流子: :自由電子和空穴自由電子和空穴 自由電子自由電子 空穴空穴 在外電場作用下，電子的定向移動形成電流在外電場作用下，電子的定向移動形成電流 + + + + + + + + + + + + + + + + -

4、 - - - - - - - - - - - - - - - 在外電場作用下，空穴的定向移動形成電流在外電場作用下，空穴的定向移動形成電流 + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - 1.1.本征半導體中載流子為自由電子和空穴本征半導體中載流子為自由電子和空穴( (金屬呢？金屬呢？) )。 2.2.電子和空穴成對出現(xiàn)電子和空穴成對出現(xiàn), ,濃度相等。濃度相等。 3.3.由于熱激發(fā)可產(chǎn)生電子和空穴由于熱激發(fā)可產(chǎn)生電子和空穴, ,因此半導體的導因此半導體的導 電性和溫度有關電性和溫度有關, ,對溫度很敏感。對溫度很

5、敏感。 2 2 雜質半導體雜質半導體 2.1 N型半導體型半導體 在純凈的硅晶體在純凈的硅晶體 中摻入五價元素中摻入五價元素 （如磷），使之?。ㄈ缌祝?，使之取 代晶格中硅原子的代晶格中硅原子的 位置，就形成了位置，就形成了N N 型半導體。型半導體。 電子電子-多子多子; ; 空穴空穴-少子少子. . 2 2 雜質半導體雜質半導體 2.2 P型半導體型半導體 在純凈的硅晶體在純凈的硅晶體 中摻入三價元素中摻入三價元素 （如硼），使之取（如硼），使之取 代晶格中硅原子的代晶格中硅原子的 位置，就形成了位置，就形成了P P 型半導體。型半導體。 空穴空穴-多子多子; ; 電子電子-少子少子. .

6、注意注意 雜質半導體中，多子的濃度決定于摻雜原子的濃度；雜質半導體中，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。少子的濃度決定于溫度。 3 PN結結 3.1 PN結的形成結的形成 P區(qū)區(qū) N區(qū)區(qū) 物質因濃度差而產(chǎn)生的運動稱為擴散運動。氣體、液體、物質因濃度差而產(chǎn)生的運動稱為擴散運動。氣體、液體、 固體均有之，包括固體均有之，包括電子和空穴的擴散！電子和空穴的擴散！ 3.1 PN結的形成結的形成 在交界面，由于兩種載流子的濃度差，產(chǎn)生在交界面，由于兩種載流子的濃度差，產(chǎn)生 擴散運動。擴散運動。 I I擴 擴 3.1 PN結的形成結的形成 在交界面，由于擴散運動在交界面，由于擴散運動

7、, ,經(jīng)過復合經(jīng)過復合, ,出現(xiàn)空出現(xiàn)空 間電荷區(qū)間電荷區(qū) 空間電荷區(qū)空間電荷區(qū) 耗盡層耗盡層( (電荷層、勢壘層電荷層、勢壘層) ) I I漂 漂 3.1 PN結的形成結的形成 當擴散電流等于漂移電流時，達到動態(tài)當擴散電流等于漂移電流時，達到動態(tài) 平衡，形成平衡，形成PNPN結。結。 PN結結 I I擴 擴 I I漂 漂 1.1.由于擴散運動形成空間電荷區(qū)和內電場由于擴散運動形成空間電荷區(qū)和內電場; ; 2.2.內電場阻礙多子擴散，有利于少子漂移內電場阻礙多子擴散，有利于少子漂移; ; 3.3.當擴散電流等于漂移電流時，達到動態(tài)當擴散電流等于漂移電流時，達到動態(tài) 平衡，形成平衡，形成PNPN

8、結。結。 3.2 PN結的單向導電性結的單向導電性 1) PN結外加正向電壓時處于導通狀態(tài)結外加正向電壓時處于導通狀態(tài) 加正向電壓是指加正向電壓是指P端加正電壓，端加正電壓，N端加負電壓，端加負電壓， 也稱正向接法或正向偏置。也稱正向接法或正向偏置。 內電場內電場 外電場外電場 外電場抵消內電場的作用，使耗盡層變外電場抵消內電場的作用，使耗盡層變 窄，形成較大的擴散電流。窄，形成較大的擴散電流。 2) PN結外加反向電壓時處于截止狀態(tài)結外加反向電壓時處于截止狀態(tài) 外電場和內電場的共同作用，使耗盡層變外電場和內電場的共同作用，使耗盡層變 寬，形成很小的漂移電流。寬，形成很小的漂移電流。 3.3

9、PN結的伏安特性結的伏安特性(小結小結) 正向特性正向特性 反向特性反向特性 反向擊穿反向擊穿 PN結的電流方程為結的電流方程為)1( T U U S eIi 其中，其中， IS 為反向飽和電流為反向飽和電流， UT26mV， 清華大學 華成英 3.4 PN 結的電容效應結的電容效應 1 1） 勢壘電容勢壘電容 PN結外加電壓變化時，空間電荷區(qū)的寬度將發(fā)生變結外加電壓變化時，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程，與電容的充放電相化，有電荷的積累和釋放的過程，與電容的充放電相 同，其等效電容稱為勢壘電容同，其等效電容稱為勢壘電容Cb。 2 2）擴散電容）擴散電容 PN結外加的正

10、向電壓變化時，在擴散路程中載流子結外加的正向電壓變化時，在擴散路程中載流子 的濃度及其梯度均有變化，也有電荷的積累和釋放的的濃度及其梯度均有變化，也有電荷的積累和釋放的 過程，其等效電容稱為擴散電容過程，其等效電容稱為擴散電容Cd。 dbj CCC結電容：結電容： 結電容不是常量！若結電容不是常量！若PN結外加電壓頻率高到一定程度，結外加電壓頻率高到一定程度， 則失去單向導電性！則失去單向導電性！ 1.2 半導體二極管半導體二極管 將將PN結用外殼封裝起來，并加上電極引線就構成了結用外殼封裝起來，并加上電極引線就構成了 半導體二極管。由半導體二極管。由P區(qū)引出的電極為陽極（區(qū)引出的電極為陽極（

11、A） ，由，由N區(qū)區(qū) 引出的電極為陰極（引出的電極為陰極（ K ）。）。 二極管的符號：二極管的符號： PN 陽極陰極 將將PN結封裝，引出兩個電極，就構成了二極管。結封裝，引出兩個電極，就構成了二極管。 小功率小功率 二極管二極管 大功率大功率 二極管二極管 穩(wěn)壓穩(wěn)壓 二極管二極管 發(fā)光發(fā)光 二極管二極管 二極管的伏安特性及電流方程二極管的伏安特性及電流方程 材料材料開啟電壓開啟電壓導通電壓導通電壓反向飽和電流反向飽和電流 硅硅Si0.5V0.50.8V1A以下 鍺鍺Ge0.1V0.10.3V幾十A )(ufi 開啟開啟 電壓電壓 反向飽反向飽 和電流和電流 擊穿擊穿 電壓電壓 mV)26(

12、 ) 1e ( TS T UIi U u 常溫下 溫度的溫度的 電壓當量電壓當量 二極管的電流與其端電壓的關系稱為伏安特性。二極管的電流與其端電壓的關系稱為伏安特性。 VT溫度的電壓當量， VT=kT/q=T/11600=0.026V，其中k為波耳茲 曼常數(shù)（1.381023J/K），T為熱力學溫度， 即絕對溫度（300K），q為電子電荷 （1.61019C）。在常溫下，VT26mV。 二極管的伏安特性二極管的伏安特性-單向導電性！單向導電性！ T e ST U u IiUu，則若正向電壓 ) 1e ( T S U u Ii 伏安特性受溫度影響伏安特性受溫度影響 T（）在電流不變情況下管壓降在

13、電流不變情況下管壓降u 反向飽和電流反向飽和電流IS，U(BR) T（）正向特性左移正向特性左移，反向特性下移，反向特性下移 正向特性為正向特性為 指數(shù)曲線指數(shù)曲線 反向特性為橫軸的平行線反向特性為橫軸的平行線 增大增大1倍倍/10 ST IiUu，則若反向電壓 二極管的等效電路二極管的等效電路 理想理想 二極管二極管 近似分析近似分析 中最常用中最常用 理想開關理想開關 導通時導通時 UD0 截止時截止時IS0 導通時導通時UDUon 截止截止時時IS0 導通時導通時i與與u 成線性關系成線性關系 應根據(jù)不同情況選擇不同的等效電路！應根據(jù)不同情況選擇不同的等效電路！ 1 1）將伏安特性折線化

14、）將伏安特性折線化 2 2）微變等效電路）微變等效電路 D T D D d I U i u r 根據(jù)電流方程， Q越高，越高，rd越小。越小。 當二極管在靜態(tài)基礎上有一動態(tài)信號作用時，則可將二極當二極管在靜態(tài)基礎上有一動態(tài)信號作用時，則可將二極 管等效為一個電阻，稱為動態(tài)電阻，也就是微變等效電路。管等效為一個電阻，稱為動態(tài)電阻，也就是微變等效電路。 ui=0時直流電源作用時直流電源作用 小信號作用小信號作用 靜態(tài)電流靜態(tài)電流 二極管直流電阻 二極管的直流電阻是其工作在伏安特性上某一點 時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Q（c）二極管的直流電阻： 2. 用萬用表檢

15、測二極管用萬用表檢測二極管 在在 R 100或或 R 1 k 擋測量擋測量紅表筆紅表筆是是( (表內電源表內電源) )負極負極， 黑表筆黑表筆是是( (表內電源表內電源) )正極正極。 正反向電阻各測量一次，正反向電阻各測量一次， 測量時手不要接觸引腳。測量時手不要接觸引腳。 ( (1) ) 用指針式萬用表檢測用指針式萬用表檢測 一般硅管正向電阻為幾千歐，鍺一般硅管正向電阻為幾千歐，鍺 管正向電阻為幾百歐；反向電阻為管正向電阻為幾百歐；反向電阻為 幾百千歐。幾百千歐。 正反向電阻相差不大為劣質管。正反向電阻相差不大為劣質管。 正反向電阻都是無窮大或零則正反向電阻都是無窮大或零則 二極管內部斷路

16、或短路。二極管內部斷路或短路。 1k 0 0 0 ( (2) ) 用數(shù)字式萬用表檢測用數(shù)字式萬用表檢測 紅紅表筆是表筆是( (表內電源表內電源) )正極，正極， 黑黑表筆是表筆是( (表內電源表內電源) )負極。負極。 2k 20k 200k 2M 20M 200 在在 擋進行測量，當擋進行測量，當 PN 結完結完 好且正偏時，顯示值為好且正偏時，顯示值為PN 結兩端結兩端 的正向壓降的正向壓降 ( (V) )。 反偏時，顯示反偏時，顯示 。 u 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù) 1. 最大整流電流最大整流電流 IF 二極管長期使用時，允許流過二極管的最二極管長期使用時，允許流過二極管的最 大

17、正向平均電流。大正向平均電流。 2. 反向擊穿電壓反向擊穿電壓U(BR) 二極管反向擊穿時的電壓值。擊穿時反向二極管反向擊穿時的電壓值。擊穿時反向 電流劇增，二極管的單向導電性被破壞，甚至電流劇增，二極管的單向導電性被破壞，甚至 過熱而燒壞。手冊上給出的過熱而燒壞。手冊上給出的最高反向工作電壓最高反向工作電壓 UR一般是一般是U(BR)的一半。的一半。 3. 反向電流反向電流 IR 指二極管加反向峰值工作電壓時的反向電流。指二極管加反向峰值工作電壓時的反向電流。 反向電流大，說明管子的單向導電性差，因此反向電流大，說明管子的單向導電性差，因此 反向電流越小越好反向電流越小越好。反向電流受溫度的

18、影響，。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，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。鍺管的反向電流要比硅管大幾十到幾百倍。 4. 最高工作頻率最高工作頻率fM 二極管的上限頻率二極管的上限頻率 1N54xx系列二極管參數(shù) 半導體器件的命名方式半導體器件的命名方式 第一部分第一部分 數(shù)字數(shù)字 字母字母 字母字母(漢拼漢拼) 數(shù)字數(shù)字 字母字母(漢拼漢拼) 電極數(shù)電極數(shù) 材料和極性材料和極性 器件類型器件類型 序號序號 規(guī)格號規(guī)格號 2 二極管二極管 3 三極管三極管 第二部分第二部分第三部分第三部分 A 鍺材料鍺材料 N 型

19、型 B 鍺材料鍺材料 P 型型 C 硅材料硅材料 N 型型 D 硅材料硅材料 P 型型 A 鍺材料鍺材料 PNP B 鍺材料鍺材料 NPN C 硅材料硅材料 PNP D 硅材料硅材料 NPN P 普通管普通管 W 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管 Z 整流管整流管 K 開關管開關管 U 光電管光電管 X 低頻小功率管低頻小功率管 G 高頻小功率管高頻小功率管 D 低頻大功率管低頻大功率管 A 高頻大功率管高頻大功率管 第四部分第四部分第五部分第五部分 例：例： 2CP 2AP 2CZ 2CW 普通硅二極管普通硅二極管 普通鍺二極管普通鍺二極管 硅硅整流二極管整流二極管 硅硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管 u 二極管的典型應

20、用二極管的典型應用 t t u o 0 u i 0 D ui uo RL 應用一：畫出二極管電路的輸出波形（設應用一：畫出二極管電路的輸出波形（設UD=0）。）。 整流二極管！整流二極管！ 應用二：畫出二極管電路的輸出波形（設應用二：畫出二極管電路的輸出波形（設UD=0.7V） 。 0.7V 0.7V -3V鉗位二極管！鉗位二極管！ 穩(wěn)壓二極管 1 1）伏安特性）伏安特性 進入穩(wěn)壓區(qū)的最小電流進入穩(wěn)壓區(qū)的最小電流 不至于損壞的最大電流不至于損壞的最大電流 由一個由一個PN結組結組 成，反向擊穿后成，反向擊穿后 在一定的電流范在一定的電流范 圍內端電壓基本圍內端電壓基本 不變，為穩(wěn)定電不變，為穩(wěn)

21、定電 壓。壓。 2 2）主要參數(shù)）主要參數(shù) 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓UZ、穩(wěn)定電流、穩(wěn)定電流IZ 最大功耗最大功耗PZM IZM UZ動態(tài)電阻動態(tài)電阻rzUZ /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 因功耗過大而損壞，因而穩(wěn)壓管電路中必需有限制穩(wěn)壓管電因功耗過大而損壞，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！流的限流電阻！ 限流電阻限流電阻 斜率？斜率？ 應用三：應用三： RL為負載電阻，為負載電阻，R限流電阻限流電阻 當當UI變化時，由于穩(wěn)壓管的作用，輸出變化時，由于穩(wěn)壓管的作用，輸出UO不變。不變。 特殊二極管特殊二極

22、管 1. 光電二極管是一種將光能轉換為電能的半 導體器件，其結構與普通二極管相似，只是 管殼上留有一個能入射光線的窗口。 2. 發(fā)光二極管是一種將電能轉換為光能 的半導體器件。它由一個PN結構成,當發(fā) 光二極管正偏時，注入到N區(qū)和P區(qū)的載 流子被復合時，會發(fā)出可見光和不可見光。 1.3 晶體三極管晶體三極管 一、三極管的結構和符號一、三極管的結構和符號 NPN型型 基區(qū)基區(qū)發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)集電區(qū) 發(fā)射結發(fā)射結 集電結集電結 發(fā)射極發(fā)射極 基極基極 集電極集電極 b e c 發(fā)射極箭頭的方向發(fā)射極箭頭的方向 為電流的方向為電流的方向 晶體管有三個極、三個區(qū)、兩個晶體管有三個極、三個區(qū)、兩個PN

23、結。結。 小功率管小功率管 中功率管中功率管 大功率管大功率管 二、晶體管的電流放大原理二、晶體管的電流放大原理 放大是對模擬信號最基本的處理。晶體管是放大電路的核放大是對模擬信號最基本的處理。晶體管是放大電路的核 心元件，它能夠控制能量的轉換，將輸入的任何微小變化不失心元件，它能夠控制能量的轉換，將輸入的任何微小變化不失 真的放大輸出，放大的對象是變化量。真的放大輸出，放大的對象是變化量。 晶體管的放大作用表晶體管的放大作用表 現(xiàn)為現(xiàn)為小的小的基極電流可以控基極電流可以控 制制大的大的集電極電流。集電極電流。 共射放大電路共射放大電路 （集電結反偏），即 （發(fā)射結正偏） 放大的條件 BECE

24、CB onBE 0uuu Uu （集電結反偏），即 （發(fā)射結正偏） 放大的條件 BECECB onBE 0uuu Uu 擴散運動形成發(fā)射極電流擴散運動形成發(fā)射極電流IE，復合運動形成基極電，復合運動形成基極電 流流IB，漂移運動形成集電極電流，漂移運動形成集電極電流IC。 少數(shù)載流少數(shù)載流 子的運動子的運動 因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量 電子從發(fā)射區(qū)擴散到基區(qū)電子從發(fā)射區(qū)擴散到基區(qū) 因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少 數(shù)擴散到基區(qū)的電子與空穴復合數(shù)擴散到基區(qū)的電子與空穴復合 因集電區(qū)面積大，在外電因集電區(qū)面積大，在外電 場作用下大部分擴散到基場作用下大

25、部分擴散到基 區(qū)的電子漂移到集電區(qū)區(qū)的電子漂移到集電區(qū) 基區(qū)空穴基區(qū)空穴 的擴散的擴散 IB B E C N N P VB RB Vcc IE IC IC BC II BBCE IIII)1 ( 晶體管實質上是一個晶體管實質上是一個電流控電流控 制器制器 ！ CBOCEO B C B C )(1 1 II i i I I 穿透電流穿透電流 集電結反向電流集電結反向電流 直流電流直流電流 放大系數(shù)放大系數(shù) 交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù) 電流分配關系電流分配關系: 三極管具有電流放大作用的條件：三極管具有電流放大作用的條件： 內內 部部 條條 件件 發(fā)射區(qū)多數(shù)載流子濃度很高；發(fā)射區(qū)多數(shù)載流子濃

26、度很高； 基區(qū)很薄，摻雜濃度很?。换鶇^(qū)很薄，摻雜濃度很??； 集電區(qū)面積很大，摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)。集電區(qū)面積很大，摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)。 外外 部部 條條 件件 發(fā)射結加正向偏壓（發(fā)射結正偏）；發(fā)射結加正向偏壓（發(fā)射結正偏）； 集電結加反向偏壓（集電結反偏）。集電結加反向偏壓（集電結反偏）。 思考題：三極管發(fā)射極和集電極能否互換？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三、晶體管的共射特性曲線 UCE IC + - UBE IB + - 實驗線路實驗線路 mA A VV RB EC EB RC 1. 輸入特性輸入特性 IB( A) UBE(V) 20 40 60 80 工作

27、壓降：工作壓降： 硅管硅管 UBE 0.60.7V,鍺管鍺管 UBE 0.20.3V。 死區(qū)電死區(qū)電 壓，硅管壓，硅管 0.5V，鍺，鍺 管管0.2V。 2. 2. 輸出特性輸出特性 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 此區(qū)域滿此區(qū)域滿 足足IC= IB 稱為線性稱為線性 區(qū)（放大區(qū)（放大 區(qū)）。區(qū)）。 IC只與只與IB有關，有關， IC= IB。 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 此區(qū)域中此區(qū)域中UCE UBE, 集電結正偏

28、，集電結正偏， IBIC， ，UCE 0.3V 稱為飽和區(qū)。稱為飽和區(qū)。 2. 2. 輸出特性輸出特性 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V)3 6912 IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 此區(qū)域中此區(qū)域中 : IB=0,IC=ICEO, UBEIC，UCE 0.3V (3) 截止區(qū)：截止區(qū)： UBEUGS（ （off） uGD0時時 UGS排斥空排斥空 穴，形成耗穴，形成耗 盡層。盡層。 P NN GSD UDSUGS UGS0時時 UGS足夠大時足夠大時 （UGSUGS(th)），）， 出現(xiàn)以電子導電出現(xiàn)以電子導電 為主的為主的N型導電型導電 溝道。溝道。

29、 吸引電子吸引電子 VGS(th)稱為開啟電壓稱為開啟電壓 P NN GSD UDSUGS 導電溝道在導電溝道在 兩個兩個N區(qū)間是區(qū)間是 均勻的。均勻的。 當當UDS增大增大 時，靠近時，靠近D 區(qū)的導電溝區(qū)的導電溝 道變窄。道變窄。 P NN GSD UDSUGS 夾斷后，即使夾斷后，即使 UDS 繼續(xù)增加，繼續(xù)增加， ID仍呈恒流特仍呈恒流特 性性。 ID UDS增加，增加，UGD= UGS(th)時，時， 靠近靠近D端的溝道被夾斷，端的溝道被夾斷， 稱為預夾斷。稱為預夾斷。 D P型襯底型襯底 N+N+ B GS VGG VDD P型襯底型襯底 N+N+ B GSD VGG VDD P型

30、襯底型襯底 N+N+ B GSD VGG VDD 夾斷區(qū)夾斷區(qū) ( (a) ) UGD UGS (th) ( (b) ) UGD = UGS(th) ( (c) ) UGD UGS(th) 3. 特性曲線特性曲線 ( (a) )轉移特性轉移特性 ( (b) )漏極特性漏極特性 ID/mA UDS /V O 預夾斷軌跡預夾斷軌跡 恒流區(qū)恒流區(qū) 擊穿區(qū)擊穿區(qū) 可變可變 電阻區(qū)電阻區(qū) UGS UGS(th) 時時) ) 三個區(qū)：可變電阻區(qū)、三個區(qū)：可變電阻區(qū)、 恒流區(qū)恒流區(qū)( (或飽和區(qū)或飽和區(qū)) )、擊穿、擊穿 區(qū)。區(qū)。 UGS(th) 2UGS(th) IDO UGS /V ID /mA O 2

31、.2 N 溝道耗盡型溝道耗盡型 MOS 場效應管場效應管 P型襯底型襯底 N+N+ B GSD + 制造過程中預先在二氧化硅的絕緣層中摻入正離子，制造過程中預先在二氧化硅的絕緣層中摻入正離子， 這些正離子電場在這些正離子電場在 P 型襯底中型襯底中“感應感應”負電荷，形成負電荷，形成“反反 型層型層”。即使。即使 UGS = 0 也會形成也會形成 N 型導電溝道。型導電溝道。 + UGS = 0，UDS 0，產(chǎn)生，產(chǎn)生 較大的漏極電流；較大的漏極電流； UGS 0； UGS 正、負、正、負、 零均可。零均可。 ID/mA UGS /VOUP ( (a) )轉移特性轉移特性 IDSS ( (b) )漏極特性漏極特性 ID/mA UDS /V O +1V UGS=0 3 V 1 V 2 V 4 3 2 1 51015 20 場效應管的主要參數(shù)場效應管的主要參數(shù) 一、直流參數(shù)一、直流參數(shù) 1. 飽和漏極電流飽和漏極電流 IDSS 2. 夾斷電壓夾斷電壓 UP 3. 開啟電壓開啟電壓 UT 4. 直流輸入電阻直流輸入電阻 RGS 為耗盡型場效應管的一個重要參數(shù)。為耗盡型場效應管的一個重要參數(shù)。 為增強型場效應管的一個重要參數(shù)。為增強型場效應管的一個重要參數(shù)。 為耗盡型場效應管的一個重要參數(shù)。為耗盡型場效