模擬電子技術(shù)半導(dǎo)體器件

模擬電子技術(shù)半導(dǎo)體器件第一頁，共八十七頁，2022年，8月28日第一節(jié)半導(dǎo)體的特性本征半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體第二頁，共八十七頁，2022年，8月28日1.半導(dǎo)體(semiconductor)共價(jià)鍵covalentbond半導(dǎo)體的定義：將導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一大類物質(zhì)統(tǒng)稱為半導(dǎo)體。大多數(shù)半導(dǎo)體器件所用主要材料是硅和鍺一、本征半導(dǎo)體(intrinsicsemiconductor)價(jià)電子在硅(或鍺)的晶體中,原子在空間排列成規(guī)則的晶格。晶體中的價(jià)電子與共價(jià)鍵+4+4+4+4+4+4+4+4+4第三頁，共八十七頁，2022年，8月28日2.本征半導(dǎo)體(intrinsicsemiconductors)純凈的、不含雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。在本征半導(dǎo)體中，由于晶體中共價(jià)鍵的結(jié)合力很強(qiáng)，在熱力學(xué)溫度零度（即T=0K）時(shí)，價(jià)電子的能量不足以掙脫共價(jià)鍵的束縛，晶體中不存在能夠?qū)щ姷妮d流子，半導(dǎo)體不能導(dǎo)電，如同絕緣體一樣。第四頁，共八十七頁，2022年，8月28日+4+4+4+4+4+4+4+4+4本征半導(dǎo)體中的載流子帶負(fù)電的自由電子freeelectron帶正電的空穴hole如果溫度升高，少數(shù)價(jià)電子將掙脫共價(jià)鍵束縛成為自由電子。在原來的共價(jià)鍵位置留下一個(gè)空位，稱之為空穴。第五頁，共八十七頁，2022年，8月28日+4+4+4+4+4+4+4+4+4半導(dǎo)體中存在兩種載流子：帶負(fù)電的自由電子和帶正電的空穴。在一定溫度下電子–

空穴對的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。在本征半導(dǎo)體中，兩種載流子總是成對出現(xiàn)稱為電子–空穴對本征載流子的濃度對溫度十分敏感電子–空穴對兩種載流子濃度相等第六頁，共八十七頁，2022年，8月28日1.N型（或電子型）半導(dǎo)體(N-typesemiconductor)二、雜質(zhì)半導(dǎo)體則原來晶格中的某些硅原子將被雜質(zhì)原子代替。雜質(zhì)原子與周圍四個(gè)硅原子組成共價(jià)鍵時(shí)多余一個(gè)電子。這個(gè)電子只受自身原子核吸引，在室溫下可成為自由電子。在4價(jià)的硅或鍺中摻入少量的5價(jià)雜質(zhì)元素，在本征半導(dǎo)體中摻入某種特定的雜質(zhì)，就成為雜質(zhì)半導(dǎo)體。+5+4+4+4+4+4+4+4+4自由電子第七頁，共八十七頁，2022年，8月28日+5+4+4+4+4+4+4+4+4失去自由電子的雜質(zhì)原子固定在晶格上不能移動(dòng)，并帶有正電荷，稱為正離子。在這種雜質(zhì)半導(dǎo)體中，電子的濃度大大高于空穴的濃度。因主要依靠電子導(dǎo)電，故稱為電子型半導(dǎo)體。多數(shù)載流子majoritycarrier少數(shù)載流子minoritycarrier5價(jià)的雜質(zhì)原子可以提供電子，所以稱為施主原子。第八頁，共八十七頁，2022年，8月28日+3+4+4+4+4+4+4+4+4在硅或鍺晶體中摻入少量的3價(jià)雜質(zhì)元素，空位2.P型半導(dǎo)體(P-typesemiconductor)

當(dāng)它與周圍的硅原子組成共價(jià)鍵時(shí)，將缺少一個(gè)價(jià)電子，產(chǎn)生了一個(gè)空位?？瘴粸殡娭行浴５诰彭?，共八十七頁，2022年，8月28日硅原子外層電子由于熱運(yùn)動(dòng)填補(bǔ)此空位時(shí)，雜質(zhì)原子成為負(fù)離子，硅原子的共價(jià)鍵中產(chǎn)生一個(gè)空穴。在這種雜質(zhì)半導(dǎo)體中，空穴的濃度遠(yuǎn)高于自由電子的濃度。+3+4+4+4+4+4+4+4+4空穴在室溫下仍有電子–空穴對的產(chǎn)生和復(fù)合。多數(shù)載流子P型半導(dǎo)體主要依靠空穴導(dǎo)電，所以又稱為空穴型半導(dǎo)體。3價(jià)的雜質(zhì)原子產(chǎn)生多余的空穴，起著接受電子的作用，所以稱為受主原子。少數(shù)載流子第十頁，共八十七頁，2022年，8月28日在雜質(zhì)半導(dǎo)體中：雜質(zhì)濃度不應(yīng)破壞半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)，多數(shù)載流子的濃度主要取決于摻入雜質(zhì)的濃度；而少數(shù)載流子的濃度主要取決于溫度。雜質(zhì)半導(dǎo)體的優(yōu)點(diǎn)：摻入不同性質(zhì)、不同濃度的雜質(zhì)，并使P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體以不同方式組合，可以制造出形形色色、品種繁多、用途各異的半導(dǎo)體器件。總結(jié)第十一頁，共八十七頁，2022年，8月28日第二節(jié)半導(dǎo)體二極管PN結(jié)及其單向?qū)щ娦远O管的伏安特性二極管的主要參數(shù)穩(wěn)壓管第十二頁，共八十七頁，2022年，8月28日-++++++++++++-----------PN1.PN結(jié)中載流子的運(yùn)動(dòng)-++++++++++++-----------空間電荷區(qū)內(nèi)電場UD又稱耗盡層，即PN結(jié)。最終擴(kuò)散(diffusion)運(yùn)動(dòng)與漂移(drift)運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，PN結(jié)中總電流為零。內(nèi)電場又稱阻擋層，阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，卻有利于漂移運(yùn)動(dòng)。硅約為（0.6~0.8）V鍺約為（0.2~0.3）V一、PN結(jié)及其單向?qū)щ娦詳U(kuò)散漂移第十三頁，共八十七頁，2022年，8月28日第十四頁，共八十七頁，2022年，8月28日NP-++++++++++++-----------RV正向電流外電場削弱了內(nèi)電場有利于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，不利于漂移運(yùn)動(dòng)?？臻g電荷區(qū)變窄2.PN結(jié)的單向?qū)щ娦约诱螂妷?-U耗盡層內(nèi)電場UD-U外電場I稱為正向接法或正向偏置（簡稱正偏，forwardbias)PN結(jié)處于正向?qū)?on)狀態(tài)，正向等效電阻較小。第十五頁，共八十七頁，2022年，8月28日+-U-++++++++++++-----------RV稱為反向接法或反向偏置（簡稱反偏）一定溫度下，V超過某一值后I飽和，稱為反向飽和電流IS

。結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦裕赫驅(qū)?，反向截止。?nèi)電場外電場UD+U空間電荷區(qū)外電場增強(qiáng)了內(nèi)電場有利于漂移運(yùn)動(dòng)，不利于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。反向電流非常小，PN結(jié)處于截止(cut-off)狀態(tài)。加反向電壓I反向電流IS

對溫度十分敏感。PN第十六頁，共八十七頁，2022年，8月28日二、二極管的伏安特性陽極從P區(qū)引出，陰極從N區(qū)引出。1.二極管的類型從材料分：硅二極管和鍺二極管。從管子的結(jié)構(gòu)分：對應(yīng)N區(qū)對應(yīng)P區(qū)點(diǎn)接觸型二極管，工作電流小，可在高頻下工作，適用于檢波和小功率的整流電路。面接觸型二極管，工作電流大，只能在較低頻率下工作，可用于整流。開關(guān)型二極管，在數(shù)字電路中作為開關(guān)管。

二極管的符號陽極anode陰極cathode第十七頁，共八十七頁，2022年，8月28日302010I/mAUD/V0.51.01.5201024-I/μАO正向特性死區(qū)電壓IsUBR反向特性+-UDI2.二極管的伏安特性第十八頁，共八十七頁，2022年，8月28日當(dāng)正向電壓超過死區(qū)電壓后，二極管導(dǎo)通,電流與電壓關(guān)系近似指數(shù)關(guān)系。硅二極管為0.7V左右鍺二極管為0.2V左右死區(qū)電壓正向特性0.51.01.5102030U/VI/mA0

二極管正向特性曲線硅二極管為0.5V左右鍺二極管為0.1V左右死區(qū)電壓：導(dǎo)通壓降：正向特性第十九頁，共八十七頁，2022年，8月28日反偏時(shí)，反向電流值很小，反向電阻很大，反向電壓超過UBR則被擊穿。IS反向特性UBR結(jié)論：二極管具有單向?qū)щ娦?，正向?qū)?，反向截止。二極管方程：反向飽和電流反向擊穿電壓若|U|>>UT則I≈-

IS

式中：

IS為反向飽和電流

UT

是溫度電壓當(dāng)量，

常溫下UT近似為26mV。反向特性-2-4-I/μAI/mAU/V-20-100若U

>>UT

則第二十頁，共八十七頁，2022年，8月28日擊穿的物理本質(zhì)（1）雪崩擊穿：碰撞電離（2）齊納擊穿：場致激發(fā)（3）熱擊穿：PN結(jié)過熱強(qiáng)電場將阻擋層內(nèi)中性原子的價(jià)電子直接變?yōu)樽杂呻娮庸β蕮p耗

PN結(jié)溫升高本征激發(fā)加劇反向電流更大連鎖反應(yīng)反向電壓增加少子漂移加快動(dòng)能增加碰撞電離連鎖反應(yīng)第二十一頁，共八十七頁，2022年，8月28日正向:溫度升高

PN結(jié)電壓減?。?2.5mV/℃）反向:溫度升高反向電流增大（）硅管的反向電流極小，鍺管的反向電流較大第二十二頁，共八十七頁，2022年，8月28日三、二極管的主要參數(shù)最大整流電流IF指二極管長期運(yùn)行時(shí)，允許通過管子的最大正向平均電流。IF的數(shù)值是由二極管允許的溫升所限定。

最高反向工作電壓UR工作時(shí)加在二極管兩端的反向電壓不得超過此值，否則二極管可能被擊穿。為了留有余地，通常將擊穿電壓UBR的一半定為UR

。反向電流IR室溫條件下，在二極管兩端加上規(guī)定的反向電壓時(shí)，流過管子的反向電流。通常希望IR值愈小愈好。

IR受溫度的影響很大。第二十三頁，共八十七頁，2022年，8月28日最高工作頻率fMfM值主要決定于PN結(jié)結(jié)電容的大小。結(jié)電容愈大，則二極管允許的最高工作頻率愈低。二極管除了具有單向?qū)щ娦砸酝?，還具有一定的電容效應(yīng)。勢壘電容Cb由PN結(jié)的空間電荷區(qū)形成，又稱結(jié)電容，反向偏置時(shí)起主要作用。擴(kuò)散電容Cd由多數(shù)載流子在擴(kuò)散過程中的積累引起，正向偏置時(shí)起主要作用。第二十四頁，共八十七頁，2022年，8月28日勢壘電容示意圖擴(kuò)散電容示意圖第二十五頁，共八十七頁，2022年，8月28日

1.理想模型3.折線模型

2.恒壓降模型二極管的等效電路--由伏安特性折線化得到第二十六頁，共八十七頁，2022年，8月28日例直流工作點(diǎn)Q第二十七頁，共八十七頁，2022年，8月28日

根據(jù)得Q點(diǎn)處的微變電導(dǎo)則常溫下（T=300°K）即二極管工作在正向特性的某一小范圍內(nèi)時(shí)，其正向特性可以等效成一個(gè)微變電阻。二極管的微變等效電路第二十八頁，共八十七頁，2022年，8月28日第二十九頁，共八十七頁，2022年，8月28日[例1.2.1]已知uI=

Umsinωt，畫出uO和uD的波形VDR+-+-uIuO+-uDiOUmωtuoOωtuDOuI＞0

時(shí)二極管導(dǎo)通，uO=

uIuD

=

0uI

＜0

時(shí)二極管截止，uD

=

uIuO=

0-UmioUmωtuIO第三十頁，共八十七頁，2022年，8月28日[例1.2.2]二極管可用作開關(guān)VVDVSVVDVS正向偏置，相當(dāng)于開關(guān)閉合。反向偏置，相當(dāng)于開關(guān)斷開。第三十一頁，共八十七頁，2022年，8月28日四、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管是一種面接觸型二極管，與二極管不同之處：1.采用特殊工藝，擊穿狀態(tài)不致?lián)p壞；2.擊穿是可逆的。符號及特性曲線如下圖所示：ΔUΔI+-IUO

穩(wěn)壓管的伏安特性和符號ΔUΔI值很小有穩(wěn)壓特性陰極陽極第三十二頁，共八十七頁，2022年，8月28日穩(wěn)定電壓UZ：穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)時(shí)的工作電壓。2.穩(wěn)定電流IZ

：穩(wěn)壓管正常工作時(shí)的參考電流。3.動(dòng)態(tài)內(nèi)阻rZ

：穩(wěn)壓管兩端電壓和電流的變化量之比。

rZ=ΔU/ΔI4.電壓的溫度系數(shù)αU：穩(wěn)壓管電流不變時(shí)，環(huán)境溫度對穩(wěn)定電壓的影響。5.額定功耗PZ

：電流流過穩(wěn)壓管時(shí)消耗的功率。主要參數(shù)：第三十三頁，共八十七頁，2022年，8月28日使用穩(wěn)壓管組成穩(wěn)壓電路時(shí)的注意事項(xiàng)：穩(wěn)壓管必須工作在反向擊穿區(qū)。穩(wěn)壓管應(yīng)與負(fù)載RL并聯(lián)。必須限制流過穩(wěn)壓管的電流IZ。UORLVDZRUIIRIOIZ++--

穩(wěn)壓管電路第三十四頁，共八十七頁，2022年，8月28日[例1.2.3]電路如圖所示，已知UImax=15V，UImin=10VIZmax=50mA，IZmin=5mA，RLmax=1kΩ，RLmin=600ΩUZ=6V,

對應(yīng)ΔUZ=0.3V。求rZ

，選擇限流電阻ROUORLVDZRUIIRIOIZ++--+-UZ第三十五頁，共八十七頁，2022年，8月28日解：IZ=IR

-IO=UI-UZR-UZRLIZmax＞UImax-UZR-UZRLmaxIZmin

＜UImin-UZR-UZRLminrZ

=ΔIZΔUZ=6.7Ω15

-

650

+61kΩ=161ΩR＞R＜10

-

65

+60.6kΩ=267ΩΔIZ=IZmax-IZmin=45mAUORLVDZRUIIRIOIZ++--+-UZ第三十六頁，共八十七頁，2022年，8月28日+-VD1VD2U+-U+-U+-UVD1VD2VD1VD2VD1VD2[例1.2.4]

有兩個(gè)穩(wěn)壓管

VD1和

VD2，它們的穩(wěn)壓值為UZ1=6V，UZ2=8V，正向?qū)▔航稻鶠?/p>

UD=0.6

V，將它們串聯(lián)可得到幾種穩(wěn)壓值?U=UD+UD=1.2VU=UZ1+UD=6.6VU=UZ1+UZ2=14VU=UD+UZ2=8.6V第三十七頁，共八十七頁，2022年，8月28日其他類型的二極管發(fā)光二極管P25光電二極管P26應(yīng)用作業(yè)第三十八頁，共八十七頁，2022年，8月28日第三節(jié)雙極型三極管三極管的結(jié)構(gòu)三極管中載流子的運(yùn)動(dòng)和電流分配關(guān)系三極管的特性曲線三極管的主要參數(shù)第三十九頁，共八十七頁，2022年，8月28日制作材料：分類：它們通常是組成各種電子電路的核心器件。硅或鍺NPN型PNP型半導(dǎo)體三極管，也叫晶體三極管。由于工作時(shí)，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運(yùn)行，因此，還被稱為雙極型晶體管（BipolarJunctionTransistor,簡稱BJT）。第四十頁，共八十七頁，2022年，8月28日一、三極管的結(jié)構(gòu)三個(gè)區(qū)發(fā)射區(qū)：雜質(zhì)濃度很高基區(qū)：雜質(zhì)濃度低且很薄集電區(qū)：無特別要求發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射區(qū)cbeNPN型三極管的結(jié)構(gòu)和符號兩個(gè)PN結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)三個(gè)電極發(fā)射極

e基極

b集電極

c集電極

ccollector基極

bbase發(fā)射極

eemitterNPN第四十一頁，共八十七頁，2022年，8月28日RbRcVBBVCCecb發(fā)射極電流二、三極管中載流子的運(yùn)動(dòng)和電流分配關(guān)系發(fā)射:發(fā)射區(qū)大量電子向基區(qū)發(fā)射。2.復(fù)合和擴(kuò)散：電子在基區(qū)中復(fù)合擴(kuò)散。3.收集：將擴(kuò)散過來的電子收集到集電極。同時(shí)形成反向飽和電流ICBO。IEICIBICNIENIBNICBO集電極電流基極電流第四十二頁，共八十七頁，2022年，8月28日RbRcVBBVCCecbIEICIBICNIENIBNICBOIC

=

ICn+

ICBOIE

=

ICn+

IBnIC

=αIE+

ICBO當(dāng)ICBO

<<IC時(shí)，可得≈ICIEαIEn

=

ICn+

IBnIE

=

IEnIE

=

IC+

IB將代入IC

=

ICn+

ICBO得ICnα=IE通常將定義為共基直流電流放大系數(shù)。第四十三頁，共八十七頁，2022年，8月28日β≈ICIBIE

=

IC+

IBIC

=αIE+

ICBO代入得IC

=αα1-

IB+α1-

1ICBOβ=αα1-令可得IC

=βIB+（1+）ICBOβIC

=βIB+ICEO當(dāng)ICEO

<<

IC時(shí)，可得β稱為共射直流電流放大系數(shù)。ICEO

=（

1+β）ICBOIE=IC+IBIC

≈βIBIE=（1+β）IBICEO稱為穿透電流。第四十四頁，共八十七頁，2022年，8月28日各參數(shù)含義：：共基直流電流放大系數(shù)。：共射直流電流放大系數(shù)。α=ICnIEICEO=（1+）ICBOβ：集電極與發(fā)射極間穿透電流。β=ΔiCΔiBα=ΔiCΔiE：共基交流電流放大系數(shù)。：共射交流電流放大系數(shù)。β1+βα

=β=α1-αα

和β滿足或β=IC-

ICEOIB≈ICIB第四十五頁，共八十七頁，2022年，8月28日在一定范圍內(nèi)，可以用晶體管在某一直流量下的來取代在此基礎(chǔ)上的加動(dòng)態(tài)信號時(shí)的。α,α,第四十六頁，共八十七頁，2022年，8月28日三.BJT的特性曲線（共發(fā)射極接法）(1)輸入特性曲線

iB=f(uBE)

uCE=const（1）uCE=0V時(shí)，相當(dāng)于兩個(gè)PN結(jié)并聯(lián)。（3）uCE≥1V再增加時(shí)，曲線右移很不明顯。

（2）當(dāng)uCE=1V時(shí)，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，所以基區(qū)復(fù)合減少，在同一uBE

電壓下，iB

減小。特性曲線將向右稍微移動(dòng)一些。死區(qū)電壓硅0.5V鍺0.1V導(dǎo)通壓降硅0.7V鍺0.3V第四十七頁，共八十七頁，2022年，8月28日(2)輸出特性曲線iC=f(uCE)

iB=const

現(xiàn)以iB=60uA一條加以說明。(NPN)

（1）當(dāng)uCE=0

V時(shí)，因集電極無收集作用，iC=0。（2）uCE↑→Ic

↑

。（3）當(dāng)uCE

＞1V后，收集電子的能力足夠強(qiáng)。這時(shí)，發(fā)射到基區(qū)的電子都被集電極收集，形成iC。所以uCE再增加，iC基本保持不變。同理，可作出iB=其他值的曲線。

第四十八頁，共八十七頁，2022年，8月28日

輸出特性曲線可以分為三個(gè)區(qū)域:飽和區(qū)——iC受uCE顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)uBE>Uon,uCE<uBE,

此時(shí)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏。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)——

曲線基本平行等距發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏uBE>Uon,uCE>=uBE

該區(qū)中有：飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)第四十九頁，共八十七頁，2022年，8月28日發(fā)射結(jié)反向偏置,集電結(jié)反向偏置,三極管工作在截止區(qū),可調(diào)換

VBB極性。發(fā)射結(jié)反向偏置,三極管工作在截止區(qū),可調(diào)換

VCC極性,或?qū)T更換為PNP型。兩PN結(jié)均正偏,三極管工作在飽和區(qū)。[例]判斷圖示各電路中三極管的工作狀態(tài)。0.7VVT0.3VRbRcVCCVBBVTRbRcVCCVT第五十頁，共八十七頁，2022年，8月28日VBB=iBRb+uBEiBiCiB

=

46.5

μAβiB

=

2.3mA假設(shè)三極管飽和，UCES=0.3

V則ICS=VCC-UCESRc=4.85

mAβiB

<ICS假設(shè)不成立，三極管工作在放大區(qū)?；蛘遡C=βiB

=

2.3mAuCE=VCC-iCRc=5.4

V發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏，三極管工作在放大區(qū)。RbRcVCCVBBVT2k200k10V10Vβ=50第五十一頁，共八十七頁，2022年，8月28日VBB=iBRb+uBEiBiCiB

=

465

μAβiB

=

23mA假設(shè)三極管飽和，UCES=0.3

V則ICS=VCC-UCESRc=4.85

mAβiB

>ICS假設(shè)成立，三極管工作在飽和區(qū)。或者iC=βiB

=

23mAuCE=VCC-iCRc=-36

V發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)正偏，三極管工作在飽和區(qū)。RbRcVCCVBBVT2kΩ20kΩ10V10Vβ=50第五十二頁，共八十七頁，2022年，8月28日四.BJT的主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)（2）共基電流放大系數(shù)：

iCE△=20uA(mA)B=40uAICu=0(V)=80uAI△BBBIBiIBI=100uACBI=60uAi一般在20~200之間2.31.5（1）共射極電流放大系數(shù)：第五十三頁，共八十七頁，2022年，8月28日

2.極間反向電流

（2）集電極發(fā)射極間的穿透電流ICEO

基極開路時(shí)，集電極到發(fā)射極間的電流——穿透電流。其大小與溫度有關(guān)。

（1）集電極基極間反向飽和電流ICBO

發(fā)射極開路時(shí)，在其集電結(jié)上加反向電壓，得到反向電流。它實(shí)際上就是一個(gè)PN結(jié)的反向電流。其大小與溫度有關(guān)。鍺管：ICBO為微安數(shù)量級，硅管：ICBO為納安數(shù)量級。++ICBOecbICEO第五十四頁，共八十七頁，2022年，8月28日（3）反向擊穿電壓

BJT有兩個(gè)PN結(jié)，其反向擊穿電壓有以下幾種：

①

U（BR）EBO——集電極開路時(shí)，發(fā)射極與基極之間允許的最大反向電壓。其值一般幾伏～十幾伏。②

U（BR）CBO——發(fā)射極開路時(shí)，集電極與基極之間允許的最大反向電壓。其值一般為幾十伏～幾百伏。③U（BR）CEO——基極開路時(shí)，集電極與發(fā)射極之間允許的最大反向電壓。--(BR)CEOU(BR)CBOU(BR)EBOU第五十五頁，共八十七頁，2022年，8月28日

3.極限參數(shù)

Ic增加到一定大的值時(shí)，要下降。當(dāng)值下降到線性放大區(qū)值的70％時(shí)，所對應(yīng)的集電極電流稱為集電極最大允許電流ICM。（1）集電極最大允許電流ICM（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，

PC=ICUCE

<PCM(3)極間反向擊穿電壓第五十六頁，共八十七頁，2022年，8月28日五、PNP型三極管PNP型三極管的放大原理與NPN型基本相同，但外加電源的極性相反。VBBuiRbRcVT+-uOVCCVBBuiRbRcVT+-uOVCC第五十七頁，共八十七頁，2022年，8月28日溫度對晶體管特性及參數(shù)的影響一.溫度對ICBO的影響

溫度每升高10℃,ICBO增加約一倍二.溫度對輸入特性的影響

與二極管伏安特性相類似三.溫度對輸出特性的影響溫度升高時(shí),ICE0,增大，導(dǎo)致集電極電流增大。第五十八頁，共八十七頁，2022年，8月28日其他例例光電三極管：比光電二極管更敏感作業(yè)第五十九頁，共八十七頁，2022年，8月28日飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。即：IC=IB,且

IC

=

IB飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。即：UCEUBE，

IB>IC，UCE0.3V

截止區(qū)：

UBE<死區(qū)電壓， IB=0，IC=ICEO

0

第六十頁，共八十七頁，2022年，8月28日例1：試判斷三極管的工作狀態(tài)第六十一頁，共八十七頁，2022年，8月28日例2：用數(shù)字電壓表測得放大電路中晶體管的各極電位，試判斷晶體管的類型（為NPN型還是PNP型，硅管還是鍺管，分別標(biāo)上B、E、C。第六十二頁，共八十七頁，2022年，8月28日例3：

=50，USC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k當(dāng)USB

=-2V，2V，5V時(shí)，晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)Q位于哪個(gè)區(qū)？當(dāng)USB

=-2V時(shí)：ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEIB=0，IC=0IC最大飽和電流：Q位于截止區(qū)

第六十三頁，共八十七頁，2022年，8月28日例：

=50，USC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k當(dāng)USB

=-2V，2V，5V時(shí)，晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)Q位于哪個(gè)區(qū)？IC<

ICmax(=2mA)

，

Q位于放大區(qū)。ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEUSB

=2V時(shí)：第六十四頁，共八十七頁，2022年，8月28日USB

=5V時(shí):例：

=50，USC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k當(dāng)USB

=-2V，2V，5V時(shí)，晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)Q位于哪個(gè)區(qū)？ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEIC>

Icmax(=2mA)，Q位于飽和區(qū)。(實(shí)際上，此時(shí)IC和IB

已不是的關(guān)系）第六十五頁，共八十七頁，2022年，8月28日第四節(jié)場效應(yīng)三極管結(jié)型場效應(yīng)管絕緣柵場效應(yīng)管場效應(yīng)管的主要參數(shù)第六十六頁，共八十七頁，2022年，8月28日場效應(yīng)三極管中參與導(dǎo)電的只有一種極性的載流子（多數(shù)載流子），故稱為單極型三極管。分類：結(jié)型場效應(yīng)管絕緣柵場效應(yīng)管增強(qiáng)型耗盡型N溝道P溝道N溝道N溝道P溝道P溝道第六十七頁，共八十七頁，2022年，8月28日一、結(jié)型場效應(yīng)管1.結(jié)構(gòu)N型溝道耗盡層gdsP+P+N溝道結(jié)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)和符號柵極漏極源極第六十八頁，共八十七頁，2022年，8月28日2.工作原理uGS=0UGS(off)

<uGS<0uGS<=UGS(off)⑴當(dāng)uDS=0

時(shí)，uGS對耗盡層和導(dǎo)電溝道的影響。ID=0ID=0N型溝道gdsP+P+N型溝道gdsP+P+gdsP+P+第六十九頁，共八十七頁，2022年，8月28日iS=iDiDiSiDiSuGS=0，uGD>UGS(off)UGS(off)

<uGS<0

，uGD>UGS(off)⑵當(dāng)UGS(off)

<uGS<0

，uDS＞0

時(shí)對耗盡層和iD的影響。NP+P+VGGVDDgdsNP+P+VDDgdsuGD=uGS-uDS第七十頁，共八十七頁，2022年，8月28日NP+P+iDiSVGGVDDuDS再增加，使uGD

<

UGS(off)，夾斷區(qū)延長，iD基本恒定但是不同的uGS對應(yīng)確定的iD導(dǎo)電溝道預(yù)夾斷UGS(off)

<uGS<0

，uGD=UGS(off)⑵當(dāng)UGS(off)

<uGS<0

，uDS＞0

時(shí)對耗盡層和iD的影響。第七十一頁，共八十七頁，2022年，8月28日（1）輸出（漏極）特性iD=f（uDS）|uGS=常數(shù)預(yù)夾斷軌跡可變電阻區(qū)恒流區(qū)擊穿區(qū)|UGS(off)|8VIDSSuGS=0-4-2-6-8iD/mAuDS/VOuGS-

uDS=UGS(off)可變電阻區(qū)：iD與uDS基本上呈線性關(guān)系，但不同的uGS其斜率不同。恒流區(qū)：又稱飽和區(qū)，iD幾乎與uDS無關(guān)，iD的值受uGS控制。N溝道結(jié)型場效應(yīng)管的漏極特性擊穿區(qū)：反向偏置的PN結(jié)被擊穿，

iD電流突然增大。夾斷區(qū)3.特性曲線uDS=uGS-

UGS(off)第七十二頁，共八十七頁，2022年，8月28日（2）轉(zhuǎn)移特性iD=f（uGS）|uDS=常數(shù)gdsmAVVIDVGGVDD場效應(yīng)管特性曲線測試電路Ｎ溝道結(jié)型場效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性

IDSSUGS(off)飽和漏極電流柵源間加反向電壓uGS

<

0利用場效應(yīng)管輸入電阻高的優(yōu)點(diǎn)。uGS/ViD/mAO3.特性曲線第七十三頁，共八十七頁，2022年，8月28日二、絕緣柵場效應(yīng)管1.N溝道增強(qiáng)型MOS場效應(yīng)管⑴結(jié)構(gòu)P型襯底N+N+BsgdSiO2鋁P襯底雜質(zhì)濃度較低，引出電極用B表示。N+兩個(gè)區(qū)雜質(zhì)濃度很高，分別引出源極和漏極。柵極與其他電極是絕緣的，通常襯底與源極在管子內(nèi)部連接。sgdB第七十四頁，共八十七頁，2022年，8月28日P型襯底N+sgdBN+開啟電壓，用uGS(th)表示⑵工作原理當(dāng)uGS增大到一定值時(shí)，形成一個(gè)N型導(dǎo)電溝道。N型溝道uGS>UGS(th)時(shí)形成導(dǎo)電溝道VGG導(dǎo)電溝道的形成假設(shè)uDS=0，同時(shí)uGS

>0

靠近二氧化硅的一側(cè)產(chǎn)生耗盡層，若增大uGS

，則耗盡層變寬。又稱之為反型層導(dǎo)電溝道隨uGS增大而增寬。第七十五頁，共八十七頁，2022年，8月28日uDS對導(dǎo)電溝道的影響uGS為某一個(gè)大于UGS(th)的固定值，在漏極和源極之間加正電壓，且uDS<uGS-UGS(th)即uGD=uGS-uDS

>UGS(th)則有電流iD

產(chǎn)生。楔型iD當(dāng)uDS

增大到uDS=uGS-UGS(th)即uGD=uGS-uDS

=UGS(th)

時(shí)，溝道被預(yù)夾斷，

iD

飽和。P型襯底N+N+sgdBVGGN型溝道VDDuDS對導(dǎo)電溝道的影響當(dāng)uDS

繼續(xù)增大，使uGD<

UGS(th)

夾斷區(qū)向左延長，但

iD

不變。第七十六頁，共八十七頁，2022年，8月28日⑶特性曲線IDOUGS(th)2UGS(th)預(yù)夾斷軌跡可變電阻區(qū)恒流區(qū)iD/mAuDS/VOuGS/ViD/mAO截止區(qū)轉(zhuǎn)移特性曲線可近似用以下公式表示：第七十七頁，共八十七頁，2022年，8月28日2.N溝道耗盡型MOS場效應(yīng)管預(yù)先在二氧化硅中摻入大量的正離子，使uGS=0時(shí)，產(chǎn)生N型導(dǎo)電溝道。當(dāng)uGS<0時(shí)，溝道變窄，達(dá)到某一負(fù)值時(shí)被夾斷，iD≈0，稱為夾斷電壓。uGS>0時(shí)，溝道變寬，iD增大。gdsBP型襯底N+N+sgdBN型溝道++