三極管特性曲線參數(shù)及場(chǎng)效應(yīng)管課件

雙極型半導(dǎo)體三極管的特性曲線

這里，B表示輸入電極，C表示輸出電極，E表示公共電極。所以這兩條曲線是共發(fā)射極接法的特性曲線。

iB是輸入電流，vBE是輸入電壓，加在B、E兩電極之間。

iC是輸出電流，vCE是輸出電壓，從C、E兩電極取出。

輸入特性曲線——

iB=f(vBE)

vCE=const輸出特性曲線——

iC=f(vCE)

iB=const本節(jié)介紹共發(fā)射極接法三極管的特性曲線，即共發(fā)射極接法的供電電路和電壓-電流關(guān)系如圖02.04所示。圖02.04共發(fā)射極接法的電壓-電流關(guān)系

簡單地看，輸入特性曲線類似于發(fā)射結(jié)的伏安特性曲線，現(xiàn)討論iB和vBE之間的函數(shù)關(guān)系。因?yàn)橛屑娊Y(jié)電壓的影響，它與一個(gè)單獨(dú)的PN結(jié)的伏安特性曲線不同。為了排除vCE的影響，在討論輸入特性曲線時(shí)，應(yīng)使vCE=const(常數(shù))。(1)輸入特性曲線

vCE的影響，可以用三極管的內(nèi)部反饋?zhàn)饔媒忉專磛CE對(duì)iB的影響。

(2)輸出特性曲線

共發(fā)射極接法的輸出特性曲線如圖02.06所示，它是以iB為參變量的一族特性曲線。現(xiàn)以其中任何一條加以說明，當(dāng)vCE=0

V時(shí)，因集電極無收集作用，iC=0。當(dāng)vCE稍增大時(shí)，發(fā)射結(jié)雖處于正向電壓之下，但集電結(jié)反偏電壓很小，如

vCE<1

V

vBE=0.7

V

vCB=vCE-vBE=<0.7

V集電區(qū)收集電子的能力很弱，iC主要由vCE決定。

圖02.06共發(fā)射極接法輸出特性曲線當(dāng)vCE增加到使集電結(jié)反偏電壓較大時(shí)，如

vCE≥1

V

vBE≥0.7

V運(yùn)動(dòng)到集電結(jié)的電子基本上都可以被集電區(qū)收集，此后vCE再增加，電流也沒有明顯的增加，特性曲線進(jìn)入與vCE軸基本平行的區(qū)域(這與輸入特性曲線隨vCE增大而右移的圖02.06共發(fā)射極接法輸出特性曲線原因是一致的)。（動(dòng)畫2-2）

輸出特性曲線可以分為三個(gè)區(qū)域:飽和區(qū)——iC受vCE顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)vCE的數(shù)值較小，一般vCE＜0.7

V(硅管)。此時(shí)

發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小。截止區(qū)——iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲線的下方。此時(shí)，發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。放大區(qū)——iC平行于vCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，電壓大于0.7

V左右(硅管)。半導(dǎo)體三極管的參數(shù)

半導(dǎo)體三極管的參數(shù)分為三大類:

直流參數(shù)交流參數(shù)極限參數(shù)

(1)直流參數(shù)

①直流電流放大系數(shù)

1.共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)

=（IC－ICEO）/IB≈IC/IBvCE=const

2.共基極直流電流放大系數(shù)

=（IC－ICBO）/IE≈IC/IE

顯然與之間有如下關(guān)系:=

IC/IE=IB/1+IB=/1+

圖02.09ICEO在輸出特性曲線上的位置

2.共基極交流電流放大系數(shù)α

α=IC/IE

VCB=const當(dāng)ICBO和ICEO很小時(shí)，≈、≈，可以不加區(qū)分。

②特征頻率fT

三極管的值不僅與工作電流有關(guān)，而且與工作頻率有關(guān)。由于結(jié)電容的影響，當(dāng)信號(hào)頻率增加時(shí)，三極管的將會(huì)下降。當(dāng)下降到1時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率稱為特征頻率，用fT表示。

(3)極限參數(shù)

①集電極最大允許電流ICM

如圖02.08所示，當(dāng)集電極電流增加時(shí)，就要下降，當(dāng)值下降到線性放大區(qū)值的70～30％時(shí)，所對(duì)應(yīng)的集電極電流稱為集電極最大允許電流ICM。至于值下降多少，不同型號(hào)的三極管，不同的廠家的規(guī)定有所差別。可見，當(dāng)IC＞ICM時(shí)，并不表示三極管會(huì)損壞。

圖02.08值與IC的關(guān)系②集電極最大允許功率損耗PCM

集電極電流通過集電結(jié)時(shí)所產(chǎn)生的功耗，

PCM=ICVCB≈ICVCE，因發(fā)射結(jié)正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集電結(jié)上。在計(jì)算時(shí)往往用VCE取代VCB。

③反向擊穿電壓

反向擊穿電壓表示三極管電極間承受反向電壓的能力，其測(cè)試時(shí)的原理電路如圖02.11所示。

圖02.11三極管擊穿電壓的測(cè)試電路

1.V(BR)CBO——發(fā)射極開路時(shí)的集電結(jié)擊穿電壓。下標(biāo)BR代表擊穿之意，是Breakdown的字頭，CB代表集電極和基極，O代表第三個(gè)電極E開路。

2.V(BR)EBO——集電極開路時(shí)發(fā)射結(jié)的擊穿電壓。3.V(BR)CEO——基極開路時(shí)集電極和發(fā)射極間的擊穿電壓。對(duì)于V(BR)CER表示BE間接有電阻，V(BR)CES表示BE間是短路的。幾個(gè)擊穿電壓在大小上有如下關(guān)系

V(BR)CBO≈V(BR)CES＞V(BR)CER＞V(BR)CEO＞V(BR)EBO半導(dǎo)體三極管的型號(hào)國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體三極管的命名如下:3

D

G

110B

第二位：A鍺PNP管、B鍺NPN管、

C硅PNP管、D硅NPN管

第三位：X低頻小功率管、D低頻大功率管、

G高頻小功率管、A高頻大功率管、K開關(guān)管用字母表示材料用字母表示器件的種類用數(shù)字表示同種器件型號(hào)的序號(hào)用字母表示同一型號(hào)中的不同規(guī)格三極管

表02.01雙極型三極管的參數(shù)

參

數(shù)型

號(hào)

PCM

mW

ICM

mAVR

CBO

VVR

CEO

VVR

EBO

V

IC

BO

μA

f

T

MHz3AX31D1251252012≤6*≥83BX31C1251254024≤6*≥83CG101C10030450.11003DG123C5005040300.353DD101D5A5A3002504≤2mA3DK100B100302515≤0.13003DKG23250W30A4003258注：*為f

(2)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管的工作原理

現(xiàn)以N溝道為例說明其工作原理。

①柵源電壓對(duì)溝道的控制作用②漏源電壓對(duì)溝道的控制作用

VGD=VGS-VDS(a)漏極輸出特性曲線(b)轉(zhuǎn)移特性曲線圖02.22N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管的特性曲線

(3)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管的特性曲線

(1)N溝道增強(qiáng)型MOSFET

①結(jié)構(gòu)

0＜VGS＜VGS(th)②工作原理

1．柵源電壓VGS的控制作用

當(dāng)VGS=0V時(shí)，漏源之間相當(dāng)兩個(gè)背靠背的二極管，在D、S之間加上電壓不會(huì)在D、S間形成電流。

VGS對(duì)漏極電流的控制關(guān)系可用

ID=f(VGS)VDS=const這一曲線描述，稱為轉(zhuǎn)移特性曲線，見圖02.14。

進(jìn)一步增加VGS，當(dāng)VGS＞VGS(th)時(shí)（VGS(th)稱為開啟電壓)，形成反型層。

隨著VGS的繼續(xù)增加，ID將不斷增加。在VGS=0V時(shí)ID=0，只有當(dāng)VGS＞VGS(th)后才會(huì)出現(xiàn)漏極電流，這種MOS管稱為增強(qiáng)型MOS管。當(dāng)VDS為0或較小時(shí)相當(dāng)VGD＞VGS(th)，溝道呈斜線分布。

當(dāng)VDS增加到使VGD=VGS(th)時(shí)，預(yù)夾斷。當(dāng)VDS增加到VGDVGS(th)時(shí)，ID基本趨于不變。

當(dāng)VGS＞VGS(th)，且固定為某一值時(shí)，

VDS對(duì)ID的影響，即ID=f(VDS)VGS=const這一關(guān)系曲線如圖02.16所示。這一曲線稱為漏極輸出特性曲線。

2．漏源電壓VDS對(duì)漏極電流ID的控制作用

圖02.16漏極輸出特性曲線ID=f(VDS)VGS=const2022/12/5

(1)VDS>0，VGS=0，ID不等于零。（2）VGS＞0時(shí)，ID。（3）VGS＜0時(shí)，ID。

(2)N溝道耗盡型MOSFET圖N溝道耗盡型MOSFET的結(jié)構(gòu)

(a)結(jié)構(gòu)示意圖(b)轉(zhuǎn)移特性曲線圖02.17N溝道耗盡型MOSFET的結(jié)構(gòu) 和轉(zhuǎn)移特性曲線

(2)N溝道耗盡型MOSFET

(3)P溝道耗盡型MOSFET

P溝道MOSFET的工作原理與N溝道MOSFET完全相同，只不過導(dǎo)電的載流子不同，供電電壓極性不同而已。這如同雙極型三極管有NPN型和PNP型一樣。

圖02.18各類場(chǎng)效應(yīng)三極管的特性曲線絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管N溝道增強(qiáng)型P溝道增強(qiáng)型

伏安特性曲線絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管

N溝道耗盡型P

溝道耗盡型結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管

N溝道耗盡型P溝道耗盡型

2.2.4場(chǎng)效應(yīng)三極管的參數(shù)和型號(hào)

(1)場(chǎng)效應(yīng)三極管的參數(shù)

①開啟電壓VGS(th)(或VT)

開啟電壓是MOS增強(qiáng)型管的參數(shù)，柵源電壓小于開啟電壓的絕對(duì)值,場(chǎng)效應(yīng)管不能導(dǎo)通。

②夾斷電壓VGS(off)(或VP)

夾斷電壓是耗盡型FET的參數(shù)，當(dāng)VGS=VGS(off)時(shí),漏極電流為零。③飽和漏極電流IDSS

耗盡型場(chǎng)效應(yīng)三極管,當(dāng)VGS=0時(shí)所對(duì)應(yīng)的漏極電流。