第1章半導(dǎo)體器件(8學(xué)時(shí))

模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第一章半導(dǎo)體器件1.2半導(dǎo)體二極管1.3雙極結(jié)型三極管1.4場效應(yīng)三極管（總學(xué)時(shí)：8）1.1半導(dǎo)體的特性

導(dǎo)體：電阻率

<10-4物質(zhì)。如銅、銀、鋁等金屬材料。絕緣體：電阻率

>109物質(zhì)。如橡膠、塑料等。半導(dǎo)體：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)。大多數(shù)半導(dǎo)體器件所用的主要材料是硅(Si)和鍺(Ge)。半導(dǎo)體導(dǎo)電性能是由其原子結(jié)構(gòu)決定的。1.1半導(dǎo)體特性(a)硅的原子結(jié)構(gòu)圖最外層電子又稱價(jià)電子價(jià)電子4價(jià)元素的原子常常用+4電荷的正離子和周圍4個(gè)價(jià)電子表示。+4(b)簡化模型硅的原子序數(shù)14，鍺的原子序數(shù)32，它們的最外層都是四個(gè)電子，所以稱之為四價(jià)元素。1.1.1本征半導(dǎo)體

+4+4+4+4+4+4+4+4+4

完全純凈的、不含其他雜質(zhì)且具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。將硅或鍺材料提純便形成單晶體，它的原子結(jié)構(gòu)為共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。價(jià)電子共價(jià)鍵單晶體中的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)當(dāng)溫度T=0

K時(shí)(相當(dāng)于)，半導(dǎo)體不導(dǎo)電，如同絕緣體。+4+4+4+4+4+4+4+4+4本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴自由電子空穴若T

，將有少數(shù)價(jià)電子克服共價(jià)鍵的束縛成為自由電子，在原來的共價(jià)鍵中留下一個(gè)空位——空穴。T

自由電子和空穴使本征半導(dǎo)體具有導(dǎo)電能力，但很微弱。空穴可看成帶正電的載流子。1.半導(dǎo)體中兩種載流子帶負(fù)電的自由電子帶正電的空穴

2.本征半導(dǎo)體中，自由電子和空穴總是成對(duì)出現(xiàn)，稱為電子-空穴對(duì)。3.本征半導(dǎo)體中自由電子和空穴的濃度相等。由于物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，自由電子和空穴不斷的產(chǎn)生又不斷的復(fù)合。在一定的溫度下，產(chǎn)生與復(fù)合運(yùn)動(dòng)會(huì)達(dá)到平衡，載流子的濃度就一定了。4.本征半導(dǎo)體基本不導(dǎo)電。5.載流子的濃度與溫度密切相關(guān)，它隨著溫度的升高，基本按指數(shù)規(guī)律增加。小結(jié)：（播放Flash課件1-1）1.1.2.雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體有兩種N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體在硅或鍺的晶體中摻入少量的5價(jià)雜質(zhì)元素，如磷、銻、砷等，即構(gòu)成N型半導(dǎo)體(或稱電子型半導(dǎo)體)。常用的5價(jià)雜質(zhì)元素有磷、銻、砷等。本征半導(dǎo)體摻入5價(jià)元素后，原來晶體中的某些硅原子將被雜質(zhì)原子代替。雜質(zhì)原子最外層有5個(gè)價(jià)電子，其中4個(gè)與硅構(gòu)成共價(jià)鍵，多余一個(gè)電子只受自身原子核吸引，在室溫下即可成為自由電子。5價(jià)雜質(zhì)原子稱施主原子。自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴的濃度。電子稱為多數(shù)載流子(簡稱多子)，空穴稱為少數(shù)載流子(簡稱少子)。N型半導(dǎo)體中多數(shù)載流子的濃度與參雜的濃度有關(guān)，而少數(shù)載流子的濃度與溫度有關(guān)。+4+4+4+4+4+4+4+4+4+5自由電子施主原子N型半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)P型半導(dǎo)體+4+4+4+4+4+4+4+4+4在硅或鍺的晶體中摻入少量的3價(jià)雜質(zhì)元素，如硼、鎵、銦等，即構(gòu)成P型半導(dǎo)體。+3

空穴濃度多于電子濃度，空穴為多數(shù)載流子，電子為少數(shù)載流子。同樣多數(shù)載流子的濃度與參雜的濃度有關(guān)，而少數(shù)載流子的濃度與溫度有關(guān)。3價(jià)雜質(zhì)原子稱為受主原子。受主原子空穴P型半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)說明：1.摻入雜質(zhì)的濃度決定多數(shù)載流子濃度；溫度決定少數(shù)載流子的濃度。3.雜質(zhì)半導(dǎo)體總體上保持電中性。4.雜質(zhì)半導(dǎo)體的表示方法如下圖所示。2.雜質(zhì)半導(dǎo)體載流子的數(shù)目要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本征半導(dǎo)體，因而其導(dǎo)電能力大大改善。(a)N型半導(dǎo)體(b)P型半導(dǎo)體1.2.1PN結(jié)及其單向?qū)щ娦栽谝粔K半導(dǎo)體單晶上一側(cè)摻雜成為P型半導(dǎo)體，另一側(cè)摻雜成為N型半導(dǎo)體，兩個(gè)區(qū)域的交界處就形成了一個(gè)特殊的薄層，稱為PN結(jié)。PNPN結(jié)下面介紹PN結(jié)的形成過程：1.2半導(dǎo)體二極管一、PN結(jié)中載流子的運(yùn)動(dòng)耗盡層空間電荷區(qū)PN1.擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)2.擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成空間電荷區(qū)電子和空穴濃度差形成多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。——PN結(jié)，耗盡層。PN3.空間電荷區(qū)產(chǎn)生內(nèi)電場PN空間電荷區(qū)內(nèi)電場UD空間電荷區(qū)正負(fù)離子之間電位差UD

——電位壁壘；——

內(nèi)電場；內(nèi)電場阻止多子的擴(kuò)散——

阻擋層。4.漂移運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場有利于少子運(yùn)動(dòng)—漂移。少子的運(yùn)動(dòng)與多子運(yùn)動(dòng)方向相反阻擋層5.擴(kuò)散與漂移的動(dòng)態(tài)平衡擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使空間電荷區(qū)增大，擴(kuò)散電流逐漸減小；隨著內(nèi)電場的增強(qiáng)，漂移運(yùn)動(dòng)逐漸增加；當(dāng)擴(kuò)散電流與漂移電流相等時(shí)，PN結(jié)總的電流空間電荷區(qū)的寬度約為幾微米~幾十微米；等于零，空間電荷區(qū)的寬度達(dá)到穩(wěn)定。即擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。電壓壁壘UD，硅材料約為(0.6~0.8)V,鍺材料約為(0.2~0.3)V。（播放Flash課件1-2）二、PN結(jié)的單向?qū)щ娦?.PN外加正向電壓又稱正向偏置，簡稱正偏。外電場方向內(nèi)電場方向空間電荷區(qū)VRI空間電荷區(qū)變窄，有利于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，電路中有較大的正向電流。PN在PN結(jié)加上一個(gè)很小的正向電壓，即可得到較大的正向電流，為防止電流過大燒毀PN結(jié)，接入限流電阻R。2.PN結(jié)外加反向電壓(反偏)反向接法時(shí)，外電場與內(nèi)電場的方向一致，增強(qiáng)了內(nèi)電場的作用；外電場使空間電荷區(qū)變寬；不利于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，有利于漂移運(yùn)動(dòng)，漂移電流大于擴(kuò)散電流，電路中產(chǎn)生反向電流I；由于少數(shù)載流子濃度很低，反向電流數(shù)值非常小?？臻g電荷區(qū)反相偏置的PN結(jié)反向電流是由少數(shù)載流子產(chǎn)生又稱反向飽和電流。對(duì)溫度十分敏感，隨著溫度升高，IS將急劇增大。PN外電場方向內(nèi)電場方向VRIS綜上所述：當(dāng)PN結(jié)正向偏置時(shí)，回路中將產(chǎn)生一個(gè)較大的正向電流，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)PN結(jié)反向偏置時(shí)，回路中反向電流非常小，幾乎等于零，PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)。

可見，PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。（播放Flash課件1-3）1.2.2二極管伏安特性將PN結(jié)封裝在塑料、玻璃或金屬外殼里，再從P區(qū)和N區(qū)分別焊出兩根引線作正、負(fù)極。1、二極管的結(jié)構(gòu)：(a)外形圖半導(dǎo)體二極管又稱晶體二極管，簡稱二極管。(b)符號(hào)二極管的外形和符號(hào)半導(dǎo)體二極管的類型：按PN結(jié)結(jié)構(gòu)分：有點(diǎn)接觸型和面接觸型二極管。點(diǎn)接觸型管子中不允許通過較大的電流，因結(jié)電容小，可在高頻下工作。面接觸型二極管

PN結(jié)的面積大，允許流過的電流大，但只能在較低頻率下工作。按用途劃分：有整流二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管、發(fā)光二極管、變?nèi)荻O管等。按半導(dǎo)體材料分：有硅二極管、鍺二極管等。2、二極管的伏安特性在二極管的兩端加上電壓，測(cè)量流過管子的電流，I=f

(U

)之間的關(guān)系曲線。604020–0.002–0.00400.51.0–25–50I/mAU/V正向特性硅二極管的伏安特性死區(qū)電壓擊穿電壓U(BR)反向特性–50I/mAU

/V0.20.4–2551015–0.01–0.02鍺二極管的伏安特性0二極管的伏安特性①正向特性當(dāng)正向電壓比較小時(shí)，正向電流很小，幾乎為零。相應(yīng)的電壓叫死區(qū)電壓。范圍稱死區(qū)。死區(qū)電壓與材料和溫度有關(guān)，硅管約0.5V左右，鍺管約0.1V左右。死區(qū)與導(dǎo)通區(qū)臨界電壓稱開啟電壓。正向特性死區(qū)電壓60402000.40.8I/mAU/V當(dāng)正向電壓超過死區(qū)電壓后，隨著電壓的升高，正向電流迅速增大。其正向?qū)▔航倒韫転?.6-0.8V,鍺管為0.2-0.3V。②反向特性–0.02–0.040–25–50I/mAU/V反向特性當(dāng)電壓超過零點(diǎn)幾伏后，反向電流不隨電壓增加而增大，即飽和；二極管加反向電壓，反向電流很小；如果反向電壓繼續(xù)升高，大到一定數(shù)值時(shí)，反向電流會(huì)突然增大；反向飽和電流這種現(xiàn)象稱擊穿，對(duì)應(yīng)電壓叫反向擊穿電壓。擊穿電壓U(BR)電擊穿并不意味管子損壞，若控制擊穿電流，電壓降低后，還可恢復(fù)正常。熱擊穿意味著PN結(jié)徹底損壞，不可恢復(fù)。擊穿分兩種：電擊穿熱擊穿③伏安特性表達(dá)式(二極管方程)IS：反向飽和電流UT：溫度的電壓當(dāng)量二極管加反向電壓，即U<0，且|U|

>>UT，則I

-IS。二極管加正向電壓，即U>0，且U>>UT

，則，可得，說明電流I與電壓U基本上成指數(shù)關(guān)系。在常溫(300K)下，UT

26mV結(jié)論：二極管具有單向?qū)щ娦浴＜诱螂妷簳r(shí)導(dǎo)通，呈現(xiàn)很小的正向電阻，如同開關(guān)閉合；加反向電壓時(shí)截止，呈現(xiàn)很大的反向電阻，如同開關(guān)斷開。從二極管伏安特性曲線可以看出，二極管的電壓與電流變化不呈線性關(guān)系，其內(nèi)阻不是常數(shù)，所以二極管屬于非線性器件。1.2.3、二極管的主要參數(shù)①最大整流電流IF二極管長期運(yùn)行時(shí)，允許通過的最大正向平均電流。②最高反向工作電壓UR工作時(shí)允許加在二極管兩端的反向電壓值。通常將擊穿電壓UBR的一半定義為UR。③反向電流IR通常希望IR值愈小愈好。④最高工作頻率fMfM值主要決定于PN結(jié)結(jié)電容的大小。結(jié)電容愈大，二極管允許的最高工作頻率愈低。理想二極管：

因二極管在實(shí)際使用時(shí)，其導(dǎo)通電壓與電路中的工作電壓相比可以忽略，稱此時(shí)的二極管為理想狀態(tài).1.2.4特殊二極管穩(wěn)壓管工作于反向擊穿區(qū)。

I/mAU/VO+正向+反向U(b)穩(wěn)壓管符號(hào)(a)穩(wěn)壓管伏安特性+I穩(wěn)壓管的伏安特性和符號(hào)1.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管的參數(shù)主要有以下幾項(xiàng)：1.穩(wěn)定電壓UZ3.動(dòng)態(tài)電阻rZ2.穩(wěn)定電流IZ穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)時(shí)的穩(wěn)定工作電壓。正常工作的參考電流。I<IZ時(shí)，管子的穩(wěn)壓性能差；I>IZ，只要不超過額定功耗即可。rZ愈小愈好。對(duì)于同一個(gè)穩(wěn)壓管，工作電流愈大，rZ值愈小。4.電壓溫度系數(shù)U穩(wěn)壓管電流不變時(shí)，環(huán)境溫度每變化1℃引起穩(wěn)定電壓變化的百分比。

如：2CW17：UZ=9~10.5V，U=0.09

%/℃2CW11：UZ=3.2~4.5V，U=-(0.05~0.03)%/℃5.額定功耗PZ額定功率決定于穩(wěn)壓管允許的溫升。PZ=UZIZPZ會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能，使穩(wěn)壓管發(fā)熱。電工手冊(cè)中給出IZM與PZ之間的關(guān)系為：

IZM=PZ/UZVDZR使用穩(wěn)壓管需要注意的幾個(gè)問題：穩(wěn)壓管電路UOIO+IZIRUI+

1.外加電源的正極接管子的負(fù)極，電源的負(fù)極接管子的正極，保證管子工作在反向擊穿區(qū)；RL2.穩(wěn)壓管應(yīng)與負(fù)載電阻RL

并聯(lián)；3.必須限制流過穩(wěn)壓管的電流IZ，不能超過規(guī)定值，以免因過熱而燒毀管子。IZVDZ+20VR=1k+

UZ=12V-

[例]電路如圖：求通過穩(wěn)壓管的電流IZ等于多少？限流電阻選的是否合適？

(已知IZmin=5mAIZmax=18mA)[解]IZ<

IZ

<IZM

，電阻值合適。2.發(fā)光二極管3.光敏二極管對(duì)發(fā)光二極管施加1.1~1.5正向電壓時(shí)會(huì)發(fā)光，顏色與參雜的材料有關(guān)。其電路符號(hào)為：光電二極管的反向電流會(huì)隨著光照強(qiáng)度加大，在外殼上開有窗口便于接受光照，主要特點(diǎn)是反向電流與照度成正比。其電路符號(hào)為：例1：理想二極管電路如圖（a）所示，當(dāng)輸入電壓為圖（b）所示的正弦波時(shí)，輸出電壓應(yīng)為（）（A）(B)(C)(D)解：B例2：電路如圖所示，二極管D1、D2為同一型號(hào)的理想元件，電位VA=1V，VB=3V，請(qǐng)分析兩只二極管的工作狀態(tài)并計(jì)算VO=?

解：D1導(dǎo)通D2截止V0=1V例3：如圖所示電路中二極管的工作情況為（）解：D1、D2均截止

例4：兩穩(wěn)壓管DZ1、DZ2的穩(wěn)定電壓為UZ1=3V，UZ2=6V，正向?qū)妷?.7V，當(dāng)輸入電壓為10V時(shí)，則輸出電壓UO（）解：9V

作業(yè)：第一章習(xí)題（1）1.3雙極結(jié)型三極管(BJT)三極管的外形如下圖所示。三極管由兩個(gè)PN結(jié)組成，所以就有兩種類型：NPN和PNP型。（NPN型）ecb符號(hào)集電區(qū)集電結(jié)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)集電極c基極b發(fā)射極eNNP1.3.1三極管的結(jié)構(gòu)集電區(qū)集電結(jié)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)集電極c發(fā)射極e基極b

cbe符號(hào)NNPPN（PNP型）平面型(NPN)三極管制作工藝NcSiO2b硼雜質(zhì)擴(kuò)散ePN

在N型硅片(集電區(qū))氧化膜上刻一個(gè)窗口，將3價(jià)硼雜質(zhì)進(jìn)行擴(kuò)散形成P型(基區(qū))，再在P型區(qū)上刻窗口，將磷雜質(zhì)進(jìn)行擴(kuò)散形成N型的發(fā)射區(qū)。引出三個(gè)電極即可。

基區(qū)薄而且摻雜濃度很低，發(fā)射區(qū)面積雖小但摻雜濃度最高，集電區(qū)面積最大摻雜濃度中等。1.3.2三極管中載流子運(yùn)動(dòng)和電流分配關(guān)系以NPN型三極管為例討論三極管中的兩個(gè)PN結(jié)cNNPebbec表面看

三極管若實(shí)現(xiàn)放大，必須滿足兩個(gè)條件：內(nèi)因和外因條件不具備放大作用內(nèi)因條件：三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求NNPebc1.發(fā)射區(qū)高摻雜。2.基區(qū)做得很薄。通常只有幾微米到幾十微米，而且摻雜較少。

三極管放大的外部條件是外加電源的極性應(yīng)使發(fā)射結(jié)處于正向偏置狀態(tài)，而集電結(jié)處于反向偏置狀態(tài)。3.集電區(qū)面積大。外因條件：becRcRb三極管中載流子運(yùn)動(dòng)過程IEIB1.發(fā)射發(fā)射區(qū)的電子越過發(fā)射結(jié)擴(kuò)散到基區(qū)，基區(qū)的空穴擴(kuò)散到發(fā)射區(qū)—形成發(fā)射極電流

IE

(基區(qū)多子數(shù)目較少，空穴電流可忽略)。2.復(fù)合和擴(kuò)散電子到達(dá)基區(qū)，少數(shù)與空穴復(fù)合形成基極電流Ibn，復(fù)合掉的空穴由VBB補(bǔ)充。多數(shù)電子在基區(qū)繼續(xù)擴(kuò)散，到達(dá)集電結(jié)的一側(cè)。三極管中載流子的運(yùn)動(dòng)becIEIBRcRb三極管中載流子運(yùn)動(dòng)過程3.收集集電結(jié)反偏，有利于收集基區(qū)擴(kuò)散過來的電子而形成集電極電流

Icn。其能量來自外接電源VCC。IC

另外，集電區(qū)和基區(qū)的少子在外電場的作用下將進(jìn)行漂移運(yùn)動(dòng)而形成反向飽和電流，用ICBO表示。ICBO三極管中載流子的運(yùn)動(dòng)beceRcRbIEpICBOIEICIBIEnIBnICnICBO稱CB間反向飽和電流ICEO稱CE間穿透電流IC稱集電極電流IB稱基極電流IE稱發(fā)射極電流下面根據(jù)KCL定律，總結(jié)三極管的電流分配關(guān)系：模擬電路課件flash\1-04.swf1、三極管的電流分配關(guān)系：三個(gè)極的電流之間滿足KCL電流定律，即2、三極管的電流放大系數(shù)一般要求ICn在IE中占的比例盡量大。而二者之比稱共基極直流電流放大系數(shù)，用表示一般可達(dá)0.95~0.99①共基極直流電流放大系數(shù)

而IC與IB的比值稱共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)，用表示,當(dāng)ICEO<<IC時(shí)，忽略ICEO，可得②共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)共射直流電流放大系數(shù)近似等于IC與IB之比。一般值約為幾十~幾百。③交流電流放大系數(shù)共射交流電流放大系數(shù)共基交流電流放大系數(shù)三極管的電流分配關(guān)系任何一列電流關(guān)系符合IE=IC+IB，IB<IC<IE,ICIE

當(dāng)IB有微小變化時(shí)，IC有較大變化。說明三極管具有電流放大作用。根據(jù)和

的定義，以及三極管中三個(gè)電流的關(guān)系，與兩個(gè)參數(shù)之間滿足以下關(guān)系：直流參數(shù)與交流參數(shù)、的含義是不同的，但是，對(duì)于大多數(shù)三極管來說，與，與的數(shù)值卻差別不大，計(jì)算中，可不將它們嚴(yán)格區(qū)分。輸出回路輸入回路+UCE-1.3.3三極管的特性曲線特性曲線是選用三極管的主要依據(jù)，可從半導(dǎo)體器件手冊(cè)查得。IBUCEICVCCRbVBBcebRcV+V+A++mA輸入特性：以NPN型為例輸出特性：+UCE-+UCE-IBIBIBUBE三極管特性曲線測(cè)試電路一、輸入特性

(1)UCE=0時(shí)的輸入特性曲線RbVBBcebIB+UBE_VBBIB+UBE_bceOIB/A當(dāng)UCE=0時(shí)，基極和發(fā)射極之間相當(dāng)于兩個(gè)PN結(jié)并聯(lián)。所以，當(dāng)b、e之間加正向電壓時(shí)，應(yīng)為兩個(gè)二極管并聯(lián)后的正向伏安特性。(此時(shí)三極管沒有放大作用)(2)

UCE>0時(shí)的輸入特性曲線

當(dāng)UCE>0時(shí)，這個(gè)電壓有利于將發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子收集到集電極。UCE>UBE，三極管處于放大狀態(tài)。

*特性右移(因集電結(jié)開始吸引電子)OIB/AUCE≥1時(shí)的輸入特性具有實(shí)用意義。IBUCEICVCCRbVBBcebRCV+V+A++mAUBE*UCE

≥1V，特性曲線重合。三極管共射特性曲線測(cè)試電路（見14頁中）二、輸出特性NPN三極管的輸出特性曲線IC

/mAUCE

/V100μA80μA60μA40μA20μAIB=0O510154321分三個(gè)區(qū)：截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)。截止區(qū)放大區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)

IB≤0的區(qū)域。兩個(gè)PN結(jié)都處于反向偏置。IB=0時(shí)，IC=ICEO硅管約等于1A，鍺管約為幾十~幾百微安。截止區(qū)截止區(qū)1.截止區(qū)可靠截止條件：（播放Flash課件5）2.放大區(qū)：條件：發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏

特點(diǎn)：各條輸出特性曲線比較平坦，近似為水平線，且等間隔。二、輸出特性IC

/mAUCE

/V100μA80μA60μA40μA20μAIB=0O510154321放大區(qū)集電極電流和基極電流體現(xiàn)放大作用，即放大區(qū)放大區(qū)對(duì)NPN管UBE>0，UBC<0NPN三極管的輸出特性曲線對(duì)PNP管UBE

<

0，UBC>

03.飽和區(qū)：條件：兩個(gè)結(jié)均正偏I(xiàn)C

/mAUCE

/V100μA80μA60μA40μA20μAIB=0O510154321對(duì)NPN型管，UBE>0UBC>0。

特點(diǎn)：IC基本上不隨IB而變化，在飽和區(qū)三極管失去放大作用。IC

IB。當(dāng)UCE=UBE，即UCB=0時(shí)，稱臨界飽和，UCE

<

UBE時(shí)稱為過飽和。飽和管壓降UCES<0.4V(硅管)，UCES<

0.2V(鍺管)飽和區(qū)飽和區(qū)1.3.4三極管的主要參數(shù)三極管的連接方式ICIE+C2+C1VEEReVCCRc(b)共基極接法VCCRb+VBBC1TICIBC2Rc+(a)共發(fā)射極接法一、電流放大系數(shù)是表征管子放大作用的參數(shù)。有以下幾個(gè)：1.共射交流電流放大系數(shù)

2.共射直流電流放大系數(shù)3.共基交流電流放大系數(shù)

4.共基直流電流放大系數(shù)和

這兩個(gè)參數(shù)不是獨(dú)立的，而是互相聯(lián)系，關(guān)系為：二、反向飽和電流1.集電極和基極之間的反向飽和電流ICBO2.集電極和發(fā)射極之間的反向飽和電流ICEO（穿透電流）小功率鍺管ICBO約為幾微安；硅管的ICBO小，有的為納安數(shù)量級(jí)。當(dāng)b開路時(shí)，c和e之間的電流。值愈大，則該管的ICEO也愈大。三、極限參數(shù)1.集電極最大允許電流ICM當(dāng)IC過大時(shí)，三極管的值要減小。在IC=ICM時(shí)，值下降到額定值的三分之二。2.集電極最大允許耗散功率PCM過損耗區(qū)安全工作區(qū)將IC與UCE乘積等于規(guī)定的PCM值各點(diǎn)連接起來，可得一條雙曲線。ICUCE<PCM為安全工作區(qū)ICUCE>PCM為過損耗區(qū)ICUCEOPCM=ICUCE安全工作區(qū)安全工作區(qū)過損耗區(qū)過損耗區(qū)3.極間反向擊穿電壓外加在三極管各電極之間的最大允許反向電壓。

U(BR)CEO：基極開路時(shí)，集電極和發(fā)射極之間的反向擊穿電壓。

U(BR)CBO：發(fā)射極開路時(shí)，集電極和基極之間的反向擊穿電壓。

安全工作區(qū)同時(shí)要受PCM、ICM和U(BR)CEO限制。過電壓ICU(BR)CEOUCEO過損耗區(qū)安全工作區(qū)ICM過流區(qū)三極管的安全工作區(qū)例題：判斷下面各三極管的工作狀態(tài)放大截止放大飽和上面一排是NPN硅管下面一排是PNP鍺管截止飽和放大放大1.4場效應(yīng)三極管

只有一種載流子參與導(dǎo)電，稱單極型三極管,利用電場效應(yīng)來控制電流的三極管，也稱場效應(yīng)三極管，簡稱場效應(yīng)管。場效應(yīng)管分類結(jié)型場效應(yīng)管絕緣柵場效應(yīng)管特點(diǎn)單極型器件(一種載流子導(dǎo)電)；輸入電阻很高，功耗極低。工藝簡單、容易集成、體積小、成本低。（FieldEffectTransistor英文縮寫FET）DSGNN溝道結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)圖N型溝道N型硅棒柵極源極漏極P+P+P型區(qū)耗盡層(PN結(jié))在漏極和源極之間加上一個(gè)正向電壓，N型半導(dǎo)體中多數(shù)載流子電子可以導(dǎo)電。導(dǎo)電溝道是N型的，稱N溝道結(jié)型場效應(yīng)管。1.4.1結(jié)型場效應(yīng)管符號(hào)N溝道結(jié)型場效應(yīng)管JunctionFieldEffeetTransistor(JFET)P溝道結(jié)型場效應(yīng)管P溝道結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)圖N+N+P型溝道GSDP溝道場效應(yīng)管是在P型硅棒的兩側(cè)做成高摻雜的N型區(qū)(N+)，導(dǎo)電溝道為P型，多數(shù)載流子為空穴。導(dǎo)電溝道是P型的，稱P溝道結(jié)型場效應(yīng)管。符號(hào)GDS1.4.2絕緣柵型場效應(yīng)管由金屬、氧化物和半導(dǎo)體制成，稱為金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管，（Metal-Oxide-Semiconductor

FieldEffeetTransistor）英文縮寫MOSFET或簡稱MOS場效應(yīng)管。特點(diǎn)：輸入電阻可達(dá)109以上。類型N溝道P溝道增強(qiáng)型耗盡型增強(qiáng)型耗盡型一、N溝道增強(qiáng)型MOS場效應(yīng)管1.結(jié)構(gòu)P型襯底N+N+BGSDSiO2源極S漏極D襯底引線B柵極G（播放Flash課件1-6）SGDB符號(hào)由金屬、氧化物、半導(dǎo)體三種材料組成，英文縮寫MOS。鋁膜二氧化硅2.工作原理絕緣柵場效應(yīng)管利用UGS來控制“感應(yīng)電荷”的多少，改變由這些“感應(yīng)電荷”形成的導(dǎo)電溝道的狀況，以控制漏極電流ID。工作原理分析(1)UGS=0漏源之間相當(dāng)于兩個(gè)面對(duì)面的PN結(jié)，無論漏源之間加何種極性電壓，總是不導(dǎo)電。SBD(2)

UDS=0，0<UGS<UTP型襯底N+N+BGSDP型襯底中的電子被吸引靠近SiO2與空穴復(fù)合，產(chǎn)生由負(fù)離子組成的耗盡層。增大UGS耗盡層變寬。VGG---------(3)

UDS=0，UGS≥UT由于吸引了足夠多的電子，會(huì)在耗盡層和SiO2之間形成可移動(dòng)的表面電荷層——---N型溝道反型層、N型導(dǎo)電溝道。UGS升高，N溝道變寬。因?yàn)閁DS=0，所以ID=0。UT為開始形成反型層所需的UGS，稱開啟電壓。(4)

UDS對(duì)導(dǎo)電溝道的影響(UGS>UT)導(dǎo)電溝道呈現(xiàn)一個(gè)楔形。漏極形成電流ID。b.UDS=UGS–UT，

UGD=UT靠近漏極溝道達(dá)到臨界開啟程度，出現(xiàn)預(yù)夾斷。c.UDS>UGS–UT，

UGD<UT由于夾斷區(qū)的溝道電阻很大，UDS逐漸增大時(shí)，導(dǎo)電溝道兩端電壓基本不變，ID因而基本不變。a.UDS<UGS–UT，即UGD=UGS–UDS>UTP型襯底N+N+BGSDVGGVDDP型襯底N+N+BGSDVGGVDDP型襯底N+N+BGSDVGGVDD夾斷區(qū)DP型襯底N+N+BGSVGGVDDP型襯底N+N+BGSDVGGVDDP型襯底N+N+BGSDVGGVDD夾斷區(qū)

UDS對(duì)導(dǎo)電溝道的影響(a)

UGD>UT(b)

UGD=UT(c)

UGD<UT3.特性曲線(a)轉(zhuǎn)移特性(b)漏極特性ID/mAUDS/VO預(yù)夾斷軌跡恒流區(qū)擊穿區(qū)可變電阻區(qū)UGS<UT，ID=0；UGS

≥

UT，形成導(dǎo)電溝道，隨著UGS的增加，ID

逐漸增大。(當(dāng)UGS>UT時(shí))三個(gè)區(qū)：可變電阻區(qū)、恒流區(qū)(或飽和區(qū))、擊穿區(qū)。UT2UTIDOUGS/VID/mAO（播課件7）二、N溝道耗盡型MOS場效應(yīng)管P型襯底N+N+BGSD++++++制造過程中預(yù)先在二氧化硅的絕緣層中摻入正離子，這些正離子電場在P型襯底中“感應(yīng)”負(fù)電荷，形成“反型層”。即使UGS=0也會(huì)形成N型導(dǎo)電溝道。++++++++++++UGS=0，UDS>0，產(chǎn)生較大的漏極電流；UGS