常用半導體器件市公開課一等獎省賽課獲獎課件

第一章慣用半導體器件1.1半導體基礎知識1.2半導體二極管1.3半導體三極管1.4場效應管1.5本章小結浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第1頁1.1半導體基礎知識自然界中物質，按其導電能力可分為三大類：導體、半導體和絕緣體。半導體導電性能介于導體和絕緣體之間。經(jīng)典半導體主要有硅（Si）、鍺（Ge）和化合物半導體砷化鎵（GaAs）等。半導體主要特點：①熱敏性②光敏性③摻雜性浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第2頁一、本征半導體本征半導體是指完全純凈、結構完整半導體晶體。1.本征半導體原子結構及共價鍵硅和鍺都是四價元素，有四個價電子。在絕對零度下，全部價電子，都被共價鍵緊緊束縛，不會成為自由電子。所以本征半導體導電能力很弱。圖1.1本征半導體共價鍵結構

浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第3頁2.本征激發(fā)和兩種載流子——自由電子和空穴當溫度升高或受光照射時，共價鍵中價電子取得足夠能量，有電子能夠擺脫共價鍵

束縛，變成自由電子；同時在原共價鍵對應位置上留下一個空位，這個空位稱為空穴。本征半導體中，自由電子和空穴成對出現(xiàn)，數(shù)目相同。圖1.2本征激發(fā)產(chǎn)生電子空穴對浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第4頁空穴（圖中位置1）出現(xiàn)以后，鄰近束縛電子（圖中位置2）可能獲取足夠能量來填補這個空穴，而在這個束縛電子位置又出現(xiàn)一個新空位，另一個束縛電子（圖中位置3）又會填補這個新空位，這么就形成束縛電子填補空穴運動。稱此束縛電子填補空穴運動為空穴運動。圖1.3束縛電子填補空穴運動浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第5頁3.結論

（1）半導體中存在兩種載流子，帶負電自由電子和帶正電空穴。而導體中只有一個載流子：自由電子，這是半導體與導體一個本質區(qū)分。（2）本征半導體中，自由電子和空穴相伴產(chǎn)生，數(shù)目相同。

浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第6頁

（3）一定溫度下，本征半導體中電子空穴正確產(chǎn)生與復合到達動態(tài)平衡，電子空穴正確數(shù)目相對穩(wěn)定。（4）光照、溫度升高等外界條件影響下，激發(fā)電子空穴對數(shù)目增加，半導體導電能力增強。

浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第7頁二、雜質半導體本征半導體中摻入微量其它元素（稱為雜質），可使其導電性能顯著改變。控制摻入雜質濃度，能夠制成各種性能半導體器件。依據(jù)摻入雜質性質不一樣，雜質半導體分為兩類：N型半導體和P型半導體。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第8頁1.N型半導體在本征半導體中，摻入微量五價元素，如磷（P）、砷（As）等，可得到N型半導體。

特點：自由電子濃度大于空穴濃度多數(shù)載流子：自由電子少數(shù)載流子：空穴自由電子導電圖1.4N型半導體共價鍵結構浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第9頁

2.P型半導體在本征半導體中，摻入微量三價元素，如硼（B）、銦（In）等，可得到P型半導體。

特點：空穴濃度大于自由電子濃度多數(shù)載流子：空穴少數(shù)載流子：自由電子空穴導電圖1.5P型半導體共價鍵結構浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第10頁多數(shù)載流子（多子）參加導電，雜質原子成為不可移動離子，半導體展現(xiàn)電中性。

多子濃度與摻雜濃度相關，受溫度影響很??；少數(shù)載流子（少子）是因本征激發(fā)產(chǎn)生，因而其濃度與摻雜無關，對溫度非常敏感，影響半導體性能.

浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第11頁三、PN結及其單向導電性1.PN結形成PN結合多子濃度差多子擴散產(chǎn)生空間電荷區(qū)，形成內電場阻止多子擴散，促使少子漂移。圖1.6載流子分布濃度差引發(fā)擴散運動浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第12頁擴散運動：多數(shù)載流子因濃度上差異而形成運動。漂移運動：少數(shù)載流子在內電場作用下有規(guī)則運動。漂移運動和擴散運動方向相反。無外加電場時，經(jīng)過PN結擴散電流等于漂移電流，PN結寬度處于穩(wěn)定狀態(tài)。圖1.7PN結形成

浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第13頁2.PN結單向導電性（1）PN結外加正向電壓

PN結P端接高電位，N端接低電位，稱PN結外加正向電壓，或稱PN結正向偏置，簡稱為正偏。正偏時，PN結變窄，正向電阻小，電流大，PN結處于導通狀態(tài)。圖1.8PN結外加正向電壓

浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第14頁（2）PN結外加反向電壓

PN結P端接低電位，N端接高電位，稱PN結外加反向電壓，或稱PN結反向偏置，簡稱為反偏。反偏時，PN結變寬，反向電阻很大，電流很小，PN結處于截至狀態(tài)。圖1.9PN結外加反向電壓

浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第15頁（3）PN結單向導電性PN結外加正向電壓時處于導通狀態(tài)，外加反向電壓時處于截止狀態(tài)。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第16頁1.2半導體二極管一、二極管結構及符號

結構二極管＝PN結＋管殼＋引線符號

由P端引出電極是正極，由N端引出電極是負極，箭頭方向表示正向電流方向，VD是二極管文字符號。

浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第17頁與PN結一樣半導體二極管含有單向導電性。按半導體材料來分類，慣用有硅二極管、鍺二極管和砷化鎵二極管等。按工藝結構來分類，有點接觸型、面接觸型和平面型二極管三種。圖1.10點接觸型二極管PN結面積小，結電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第18頁圖1.11面接觸型二極管圖1.12平面型二極管PN結面積大，結電容大，用于低頻大電流整流電路。PN結面積大小可控。結面積大，用于大功率整流；結面積小，用于高頻電路。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第19頁按封裝形式來分類，常見二極管有金屬、塑料和玻璃三種。按照應用不一樣，二極管分為整流、檢波、開關、穩(wěn)壓、發(fā)光、光電、快恢復和變容二極管等。依據(jù)使用不一樣，二極管外形各異。圖1.13常見二極管外形

浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第20頁二、二極管伏安特征及主要參數(shù)1.二極管伏安特征二極管兩端電壓U及其流過二極管電流I之間關系曲線，稱為二極管伏安特征。I＝f（U）圖1.14測正向特征

浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第21頁圖1.15二極管伏安特征曲線

浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第22頁（1）正向特征當二極管所加正向電壓比較小時（0<U<Uth），二極管上流經(jīng)電流為0，管子仍截止，此區(qū)域稱為死區(qū)，Uth稱為死區(qū)電壓（門坎電壓）。硅二極管死區(qū)電壓約為0.5V，鍺二極管死區(qū)電壓約為0.1V。二極管所加正向電壓大于死區(qū)電壓時，正向電流增加，管子導通，電流隨電壓增大而上升，二極管展現(xiàn)電阻很小，二極管處于正向導通狀態(tài)。硅二極管正向導通壓降約為0.7V，鍺二極管正向導通壓降約為0.3V。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第23頁（2）反向特征二極管外加反向電壓時，反向電流很?。↖≈-IS），而且在相當寬反向電壓范圍內，反向電流幾乎不變，所以，稱此電流值為二極管反向飽和電流。二極管展現(xiàn)電阻很大，管子處于截止狀態(tài)。圖1.16測反向特征

浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第24頁（3）反向擊穿特征當反向電壓值增大到UBR時，反向電壓值稍有增大，反向電流會急劇增大，稱此現(xiàn)象為反向擊穿（即電擊穿），UBR為反向擊穿電壓。在路中采取適當限壓辦法，就能確保電擊穿不會演變成熱擊穿以防止損壞二極管。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第25頁2.二極管溫度特征

二極管是對溫度非常敏感器件。隨溫度升高，二極管正向壓降減小，正向伏安特征左移，即二極管正向壓降含有負溫度系數(shù)（約為-2mV/℃）；溫度升高，反向飽和電流會增大，反向伏安特征下移，溫度每升高10℃，反向電流大約增加一倍。圖1.17溫度對二極管伏安特征影響浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第26頁3.二極管主要參數(shù)（1）最大整流電流IF

最大整流電流IF是指二極管長久連續(xù)工作時，允許經(jīng)過二極管最大正向電流平均值。（2）反向擊穿電壓UBR反向擊穿電壓是指二極管擊穿時電壓值。（3）反向飽和電流IS它是指管子沒有擊穿時反向電流值。其值愈小，說明二極管單向導電性愈好。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第27頁三、特殊二極管1、穩(wěn)壓二極管

穩(wěn)壓二極管又名齊納二極管，簡稱穩(wěn)壓管，是一個用特殊工藝制作面接觸型硅半導體二極管。

（1）穩(wěn)壓二極管特點雜質濃度比較大，輕易發(fā)生擊穿，其擊穿時電壓基本上不隨電流改變而改變，從而到達穩(wěn)壓目標。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第28頁+

U

Z－V

D反偏電壓≥Uz反向擊穿限流電阻當穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿狀態(tài)下，工作電流Iz在Izmax和Izmin之間改變時，其兩端電壓近似為常數(shù)穩(wěn)定電壓正向同二極管圖1.18穩(wěn)壓二極管伏安特征浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第29頁（2）穩(wěn)壓管主要參數(shù)

①穩(wěn)定電壓UZ：在要求穩(wěn)壓管反向工作電流下，所對應反向工作電壓。②穩(wěn)定電流IZ：穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)時，穩(wěn)壓管中流過電流，有最小穩(wěn)定電流IZmin和最大穩(wěn)定電流IZmax之分。IZ<IZmin，穩(wěn)壓管不起穩(wěn)壓作用，相當于普通二極管；IZ>IZmax，穩(wěn)壓管因過流而損壞。③耗散功率PM。它是指穩(wěn)壓管正常工作時，管子上允許最大耗散功率。超出此值，管子會因過熱而損壞。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第30頁

2、發(fā)光二極管

功效：電能轉換成光能。原理：管子正向導通電流足夠大時，PN結內電光效應發(fā)光。種類：發(fā)光顏色分為紅、黃、橙、綠、白和藍6種，顏色取決于制作管子材料。應用：電子設備中指示燈、數(shù)碼顯示器、電信號轉為光信號等。圖1.20發(fā)光二極管外形圖1.19發(fā)光二極管符號浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第31頁3、光電二極管又稱為光敏二極管，是一個光接收器件。功效：將光能轉換為電能。特征：PN結工作在反偏狀態(tài)，反向電流與照度成正比。應用：光測量、光電控制等。如：光纖通信。圖1.21光電二極管符號圖1.22光電二極管基本電路浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第32頁4、變容二極管

原理：利用PN結電容效應進行工作。特征：工作在反向偏置狀態(tài)，當外加反偏電壓改變時，其電容量也伴隨改變。5、激光二極管

原理：在發(fā)光二極管PN結間安置一層含有光活性半導體，組成一個光諧振腔。工作時接正向電壓，可發(fā)射出激光。應用：光盤驅動器，打印頭，光通信光源等。圖1.23變容二極管符號浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第33頁四、半導體二極管應用1、普通二極管利用二極管單向導電性，可實現(xiàn)整流、限幅及電平選擇等功效。（1）整流電路利用單向導電性能整流元件，將正負交替改變正弦交流電壓變換成單方向脈動直流電壓。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第34頁在電壓正半周（設a端為正，b端為負時為正半周）電流通路如圖(a)中實線箭頭所表示；電壓負半周，電流通路如圖(b)中虛線箭頭所表示。經(jīng)過RL電流iL以及RL上電壓uL波形如圖1.25所表示。iL、uL都是單方向全波脈動波形。圖1.24橋式整流電路(a)習慣畫法(b)簡化畫法浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第35頁圖1.25橋式整流電路波形圖浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第36頁（2）二極管限幅電路降低信號幅度，保護一些器件不受大信號電壓作用而損壞。圖1.26二極管限幅電路及波形ui≥E＋UD=3.7V，D導通，uo=3.7VUi最大值限制在3.7V。ui<3.7V，D截止，二極管支路開路uo=ui浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第37頁（3）二極管電平選擇電路多路輸入信號中選出最低電平和最高電平電路。圖1.27二極管低電平選擇電路輸入電壓u1、u2<E二極管工作狀態(tài)VD1VD2輸出電壓uou1<u2導通截止u1u1>u2截止導通u2u1=u2導通導通u1=u2

該電路能選出任意時刻低電平。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第38頁2、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路圖1.28硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路負載上電壓UO＝UZ＝UI－IRRRL不變：UIUOIZIRURUO保持穩(wěn)定同理UIUO保持穩(wěn)定UI不變：RLIOUOIZIR不變UO保持穩(wěn)定同理RLUO保持穩(wěn)定浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第39頁1.3半導體三極管

一、三極管結構及符號1.三極管基本結構三極管結構特點：

（1）基區(qū)做得很薄，且摻雜濃度低；（2）發(fā)射區(qū)雜質濃度很高；（3）集電區(qū)面積較大.圖1.29三極管結構與符號NPNPNP浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第40頁

2.三極管分類（1）工作頻率高低分：低頻管（3MHz以下）、高頻管（3MHz以上）。（2）特殊性能要求分：開關管、低噪聲管、高反壓管等。（3）制作材料分：硅管和鍺管。（4）功率分：大、中、小功率管。(a)、(b)小功率管(c)中功率管(d)大功率管圖1.30三極管外形浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第41頁二、三極管電流分配標準及放大作用三極管電流放大作用條件是：內部條件：發(fā)射區(qū)摻雜濃度高，基區(qū)摻雜濃度低且很薄，集電結面積大。外部條件：發(fā)射結加正向電壓（正偏），而集電結必須加反向電壓（反偏）。1.三極管工作條件

圖1.31三極管電流放大試驗電路浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第42頁2.三極管實現(xiàn)電流分配原理圖1.32三極管內部載流子傳輸與電流分配（1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射自由電子，形成發(fā)射極電流IE。（2）自由電子在基區(qū)與空穴復合，形成基極電流IB。（3）集電區(qū)搜集從發(fā)射區(qū)擴散過來自由電子，形成集電極電流IC。另外，集電區(qū)少子形成漂移電流ICBO。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第43頁

3.三極管電流分配關系圖1.32三極管內部載流子傳輸與電流分配三極管直流電流放大系數(shù)：=IC/IB

三極管交流電流放大系數(shù)：=△IC/△IB

普通≥1，通?！蛛娏鞣峙潢P系：IE=IC+IB

IC=IB浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第44頁三、三極管特征曲線及主要參數(shù)

1.三極管特征曲線（1）輸入特征曲線

圖1.33三極管輸入特征曲線當UCE>1V時輸入特征基本重合輸入特征形狀與二極管伏安特征相同發(fā)射極電壓UBE>死區(qū)電壓時，進入放大狀態(tài)。UBE略有改變，IB改變很大。UCE≥1V時輸入特征浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第45頁

（2）輸出特征曲線

圖1.34三極管輸出特征曲線IB＝60μA為例：UCE＝0V時，集電極無搜集作用，IC＝0；UCEIC當UCE>1V后，搜集電子能力足夠強。發(fā)射到基區(qū)電子都被集電極搜集，形成IC。UCE再增加，IC基本保持不變。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第46頁

（2）輸出特征曲線

圖1.34三極管輸出特征曲線①截止區(qū)（a）發(fā)射結和集電結均反向偏置；（b）不計穿透電流ICEO，有IB、IC近似為0；（c）集電極和發(fā)射極之間電阻很大，三極管相當于一個開關斷開。②放大區(qū)（a）發(fā)射結正偏，集電結反偏；（b）IC=βIB；（c）NPN型硅管，UBE≈

0.7V；鍺管，UBE≈

0.2V。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第47頁

（2）輸出特征曲線

圖1.34三極管輸出特征曲線③飽和區(qū)（a）發(fā)射結和集電結均正向偏置；（b）三極管電流放大能力下降，通常有IC<βIB；（c）此時UCE值很小，稱三極管飽和壓降，用UCES表示。普通硅三極管UCES約為0.3V，鍺三極管UCES約為0.1V；（d）集電極和發(fā)射極近似短接，三極管類似于一個開關導通。三極管作為開關使用時，通常工作在截止和飽和導通狀態(tài)；作為放大元件使用時，普通要工作在放大狀態(tài)。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第48頁

【例2-1】測得三只晶體管直流電位如圖2-8(a)、(b)、(c)所表示，試判斷它們工作狀態(tài)。圖1.35例圖

浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第49頁

2.三極管主要參數(shù)

（1）共發(fā)射極電流放大系數(shù)①共射直流電流放大系數(shù):②共射交流電流放大系數(shù)：（2）極間反向電流①集電極基極間反向飽和電流ICBO發(fā)射極e開路時，集電結在反向電壓作用下，集-基之間由少子漂移運動形成反向飽和電流。②集電極發(fā)射極間穿透電流ICEO基極b開路時，集電極和發(fā)射極之間穿透電流。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第50頁

（3）極限參數(shù)

極限參數(shù)是指三極管正常工作時不能超出值，不然有可能損壞管子。

①集電極最大允許電流ICM②集電極最大允許功率損耗PCM③反向擊穿電壓U（BR）EBOU（BR）CBOU（BR）CEO圖1.36三極管安全工作區(qū)

浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第51頁

3.溫度對三極管特征影響圖1.37溫度對三極管輸入特征影響圖1.38溫度對三極管輸出特征影響

相同IB下，UBE隨溫度升高而減?。摐囟忍卣?。相同△IB下，曲線間隔隨溫度升高而拉寬，β值增大。反向電流隨溫度升高而增大。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第52頁五、特殊三極管

1.光電三極管光電三極管又叫光敏三極管，是一個相當于在三極管基極和集電極之間接入一只光電二極管三極管，光電二極管電流相當于三極管基極電流。從結構上講，這類管子基區(qū)面積比發(fā)射區(qū)面積大很多，光照面積大，光電靈敏度比較高，因為含有電流放大作用，在集電極能夠輸出很大光電流。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第53頁

光電三極管有塑封、金屬封裝（頂部為玻璃鏡窗口）、陶瓷、樹脂等各種封裝結構，引腳分為兩腳型和三腳型。普通兩個管腳光電三極管，管腳分別為集電極和發(fā)射極，而光窗口則為基極。圖1.39光電三極管符號、等效電路和外形

浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第54頁2.光耦合器光耦合器是把發(fā)光二極管和光電三極管組合在一起光—電轉換器件。圖1.40光耦合器普通符號

浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第55頁3.達林頓管（復合管）達林頓管是指兩個或兩個以上三極管按一定方式連接而成管子，電流放大系數(shù)及輸入阻抗都比較大。達林頓管分為普通達林頓管和大功率達林頓管，主要用于音頻功率放大、電源穩(wěn)壓、大電流驅動、開關控制等電路。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第56頁1.4場效應管

場效應管是一個電壓控制器件，它是利用電場效應來控制其電流大小，內部參加導電只有多子一個載流子，所以它是單極性器件。場效應管分類：

浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第57頁一、結型場效應管

結型場效應管分為N溝道和P溝道結型管，它們都含有3個電極：柵極、源極和漏極，分別對應三極管基極、發(fā)射極和集電極。1、結型場效應管結構與符號結型場效應管符號中箭頭，表示由P區(qū)指向N區(qū)圖3.1N溝道結型管結構與符號

圖3.2P溝道結型管結構與符號

浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第58頁2.N溝道結型場效應管工作原理（1）當柵源電壓UGS=0時，兩個PN結耗盡層比較窄，中間N型導電溝道比較寬，溝道電阻小。圖3.3UGS=0時導電溝道

浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第59頁圖3.5UGS＜UP時導電溝道

（2）當UGS<0時，兩個PN結反向偏置，PN結耗盡層變寬，中間N型導電溝道對應變窄，溝道導通電阻增大。圖3.4UGS<0時導電溝道UGS越來越負，UGS<UP時，PN結耗盡層完全合攏，N型導電溝道完全夾斷，溝道導通電阻無窮大。UP－夾斷電壓浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第60頁

（3）當UP<UGS≤0且UDS>0時，可產(chǎn)生漏極電流ID。ID大小將隨柵源電壓UGS改變而改變，從而實現(xiàn)電壓對漏極電流控制作用。

UDS存在，使得漏極附近電位高，而源極附近電位低，即沿N型導電溝道從漏極到源極形成一定電位梯度，這么靠近漏極附近PN結所加反向偏置電壓大，耗盡層寬；靠近源極附近PN結反偏電壓小，耗盡層窄，導電溝道成為一個楔形。圖3.6UGS和UDS共同作用情況

注意：結型場效應管在工作時，柵極和源極之間PN結必須反向偏置。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第61頁3.結型場效應管特征曲線及主要參數(shù)（1）輸出特征曲線可變電阻區(qū)（預夾斷前）：UDSID調整UGS值改變導電溝道寬度調整D、S間導通電阻恒流區(qū)：ID幾乎與UDS無關改變UGS改變ID截止區(qū)（夾斷區(qū)）：UGS≤UP導電溝道完全夾斷ID≈0，漏極和源極間電阻近似無窮大，管子截止。圖3.7N溝道結型場效應管輸出特征曲線

擊穿區(qū)：UDS大，管子擊穿。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第62頁（2）轉移特征曲線

它反應了場效應管柵源電壓對漏極電流控制作用。圖3.8N溝道結型場效應管轉移特征曲線當UGS=0時，導電溝道電阻最小，ID最大，稱此電流為場效應管飽和漏極電流IDSS。當UGS=UP時，導電溝道被完全夾斷，溝道電阻最大，此時ID=0，稱UP為夾斷電壓。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第63頁（3）主要參數(shù)①夾斷電壓（UP）②飽和漏極電流IDSS③直流輸入電阻（RGS）④最大耗散功率（PDM）⑤低頻跨導（gm）⑥漏源擊穿電壓（U（BR）DS）⑦柵源擊穿電壓（U（BR）GS）浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第64頁二、絕緣柵場效應管

絕緣柵場效應管是由金屬（Metal）、氧化物（Oxide）和半導體（Semiconductor）材料組成，所以又叫MOS管。絕緣柵場效應管分為增強型和耗盡型兩種，每一個又包含N溝道和P溝道兩種類型。1.增強型絕緣柵場效應管（1）結構與符號圖3.9N溝道增強型MOS管符號圖3.10N溝道增強型MOS管結構符號中箭頭表示從P區(qū)（襯底）指向N區(qū)（N溝道），虛線表示增強型。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第65頁（2）N溝道增強型MOS管工作原理在柵極G和源極S之間加電壓UGS，漏極D和源極S之間加電壓UDS，襯底B與源極S相連。圖3.11N溝道增強型MOS管加柵源電壓UGS

UDS一定，形成導電溝道所需要最小柵源電壓UGS，稱為開啟電壓UT。柵源電壓UGS<0，柵、源極間沒有導電溝道，管子截止；UGS≥

UT有溝道形成，管子導通。（a）

UGS

＝0（b）

UGS

>0浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第66頁（3）特征曲線①輸出特征（漏極特征）曲線圖3.12N溝道增強型MOS管輸出特征曲線

四個區(qū)域：可變電阻區(qū)、恒流區(qū)、截止區(qū)、擊穿區(qū)。源電壓UGS大于開啟電壓UGS，漏極和源極之間加電壓UDS時，才有漏極電流ID產(chǎn)生。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第67頁②轉移特征曲線圖1.13N溝道增強型MOS管轉移特征曲線

浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第68頁2.耗盡型絕緣柵場效應管（1）結構、符號與工作原理圖3.14N溝道耗盡型MOS管結構與符號溝道剛才消失所需柵源電壓UGS，稱為夾斷電壓UP。UGS>

0，導電溝道加寬，溝道電阻變小。UGS<

0，導電溝道變窄，溝道電阻變大。當UGS小到一定負值時，溝道會被夾斷，電阻為無窮大。符號中箭頭表示從P區(qū)（襯底）指向N區(qū)（N溝道），實線表示耗盡型。柵源電壓UGS＝0時，漏極D和源極S間仍有導電溝道存在，加上UDS可產(chǎn)生電流ID；浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第69頁（2）特征曲線圖3.15N溝道耗盡型MOS管輸出特征曲線和轉移特征曲線

耗盡型MOS管工作時，其柵源電壓UGS可認為0，也可以取正值或負值，在應用中有較大靈活性。UDS為一定值，UGS＝0時，對應漏極電流稱為飽和漏極電流IDSS

。浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第70頁3.絕緣柵場效應管主要參數(shù)①夾斷電壓（UP）②開啟電壓（UT）③直流輸入電阻（RGS）④飽和漏極電流IDSS⑤漏源擊穿電壓（U（BR）DS）⑥柵源擊穿電壓（U（BR）GS）⑦最大耗散功率（PDM）⑧低頻跨導（gm）浙江郵電職業(yè)技術學院常用半導體器件第71頁三、場效應管比較1.各種場效應管符號、電壓極性及