《電工電子技術(shù)》

第六章半導(dǎo)體器件本章內(nèi)容§1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)§2PN結(jié)§3半導(dǎo)體二極管§4穩(wěn)壓二極管§5雙極型晶體管§6場(chǎng)效應(yīng)管簡(jiǎn)介§7光電器件§1半導(dǎo)體特性§1半導(dǎo)體特性§2本征半導(dǎo)體§3雜質(zhì)半導(dǎo)體§1半導(dǎo)體特性導(dǎo)體絕緣體按導(dǎo)電性能自然界物質(zhì)的分類物質(zhì)結(jié)構(gòu)＝原子核＋核外電子最外層電子數(shù)1~3個(gè)，距原子核較遠(yuǎn)，常溫下導(dǎo)體內(nèi)有大量的自由電子，因此，導(dǎo)電能力強(qiáng)。導(dǎo)電材料有銀、銅、鋁等。半導(dǎo)體最外層電子數(shù)通常4個(gè)，導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，具有光敏性、熱敏性和參雜性。半導(dǎo)體材料有硅、鍺、硒等最外層電子數(shù)6~8個(gè)，因距原子核很近而束縛力極強(qiáng)，絕緣體內(nèi)幾乎沒有自由電子而不導(dǎo)電。如橡膠、云母、陶瓷等?！?半導(dǎo)體特性半導(dǎo)體的獨(dú)特性能

金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率一般在105s/cm量級(jí)；塑料、云母等絕緣體的電導(dǎo)率通常是10-22~10-14s/cm量級(jí)；半導(dǎo)體的電導(dǎo)率則在10-9~102s/cm量級(jí)。

半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力雖然介于導(dǎo)體和絕緣體之間，但半導(dǎo)體的應(yīng)用卻極其廣泛，這是由半導(dǎo)體的獨(dú)特性能決定的：光敏性——半導(dǎo)體受光照后，其導(dǎo)電能力增大很多；熱敏性——溫度上升時(shí)，半導(dǎo)體導(dǎo)電能力大大增強(qiáng)；摻雜性——在半導(dǎo)體中摻入少量特殊雜質(zhì)，其導(dǎo)電能力極大地增強(qiáng).§2本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體

最常用的半導(dǎo)體為硅(Si)和鍺(Ge)。它們的共同特征是四價(jià)元素，即每個(gè)原子最外層電子數(shù)為4個(gè)。++Si(硅原子)Ge(鍺原子)硅原子和鍺原子的簡(jiǎn)化模型圖Si+4Ge+4因?yàn)樵映孰娭行?，所以?jiǎn)化模型圖中的原子核只用帶圈的+4符號(hào)表示即可§2本征半導(dǎo)體

天然的硅和鍺是不能制作成半導(dǎo)體器件的。它們必須先經(jīng)過高度提純，形成晶格結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱的本征半導(dǎo)體。

在本征半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)原子均與相鄰的四個(gè)原子結(jié)合，即與相鄰四個(gè)原子的價(jià)電子兩兩組成電子對(duì)，構(gòu)成共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4實(shí)際上半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)是三維的。晶格結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)§2本征半導(dǎo)體＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4從共價(jià)鍵晶格結(jié)構(gòu)來看，每個(gè)原子外層都具有8個(gè)價(jià)電子。但價(jià)電子是相鄰原子共用，所以穩(wěn)定性并不能象絕緣體那樣好。在游離走的價(jià)電子原位上留下一個(gè)不能移動(dòng)的空位，叫空穴。

受光照或溫度上升影響，共價(jià)鍵中價(jià)電子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，一些價(jià)電子會(huì)掙脫原子核的束縛游離到空間成為自由電子。

由于熱激發(fā)而在晶體中出現(xiàn)電子空穴對(duì)的現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。

本征激發(fā)的結(jié)果，使半導(dǎo)體內(nèi)部自由電子載流子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生，本征半導(dǎo)體的電中性被破壞，使失掉電子的原子變成帶正電荷的離子。

由于共價(jià)鍵是定域的，這些帶正電的離子不會(huì)移動(dòng)，即不能參與導(dǎo)電，成為晶體中固定不動(dòng)的帶正電離子。＋＋§2本征半導(dǎo)體

價(jià)電子填補(bǔ)空穴的現(xiàn)象稱為復(fù)合。

參與復(fù)合的價(jià)電子又會(huì)留下一個(gè)新的空位，這個(gè)新的空穴仍會(huì)被鄰近共價(jià)鍵中跳出來的價(jià)電子再填補(bǔ)上，這種價(jià)電子填補(bǔ)空穴的復(fù)合運(yùn)動(dòng)使本征半導(dǎo)體中又形成一種不同于本征激發(fā)下的電荷遷移，我們把價(jià)電子填補(bǔ)空穴的復(fù)合運(yùn)動(dòng)稱為空穴載流子運(yùn)動(dòng)。＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4受光照或溫度上升影響，共價(jià)鍵中其它一些價(jià)電子直接跳進(jìn)空穴，使失電子的原子重新恢復(fù)電中性。§2本征半導(dǎo)體＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4自由電子載流子運(yùn)動(dòng)可以形容為沒有座位人的移動(dòng)；空穴載流子運(yùn)動(dòng)則可形容為有座位的人依次向前挪動(dòng)座位的運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)總?cè)藬?shù)在移動(dòng)過程中并未發(fā)生變化。

半導(dǎo)體內(nèi)部的本征激發(fā)和復(fù)合兩種運(yùn)動(dòng)總是共存的，且在一定溫度下達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。§2本征半導(dǎo)體

在金屬導(dǎo)體中存在大量的自由電子，這些自由電子是一種帶電的微粒子，在外電場(chǎng)作用下定向移動(dòng)形成電流。即金屬導(dǎo)體內(nèi)部只有自由電子一種載流子參與導(dǎo)電。

半導(dǎo)體由于本征激發(fā)而產(chǎn)生自由電子載流子，由復(fù)合運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生空穴載流子，因此，半導(dǎo)體中同時(shí)參與導(dǎo)電的通常有兩種載流子，且兩種載流子總是電量相等、符號(hào)相反，電流的方向規(guī)定為空穴載流的方向即自由電子的反方向。這一點(diǎn)正是半導(dǎo)體區(qū)別于金屬導(dǎo)體在導(dǎo)電機(jī)理上的本質(zhì)差別，同時(shí)也是半導(dǎo)體導(dǎo)電方式的獨(dú)特之處。半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理§3雜質(zhì)半導(dǎo)體

本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很低。但若在本征半導(dǎo)體中摻入某種元素的微量雜質(zhì)，則半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能會(huì)大大增強(qiáng)。

室溫下，本征硅中的磷雜質(zhì)等于10-6數(shù)量級(jí)時(shí)，電子載流子的數(shù)目將增加幾十萬倍。摻入五價(jià)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體由于自由電子多而稱為電子型半導(dǎo)體，也叫做N型半導(dǎo)體。+五價(jià)元素磷(P)＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4P摻入磷雜質(zhì)的硅半導(dǎo)體晶格中，自由電子的數(shù)量大大增加。因此自由電子是這種半導(dǎo)體的導(dǎo)電主流?！?雜質(zhì)半導(dǎo)體＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4三價(jià)元素硼(B)B+摻入硼雜質(zhì)的硅半導(dǎo)體晶格中，空穴載流子的數(shù)量大大增加。因此空穴是這種半導(dǎo)體的導(dǎo)電主流。

通常雜質(zhì)半導(dǎo)體中的多子的數(shù)量可達(dá)到少子數(shù)量的1010倍或更多，因此，比本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力可增強(qiáng)幾十萬倍。

摻入三價(jià)元素的雜質(zhì)半導(dǎo)體，由于空穴載流子的數(shù)量大大于自由電子載流子的數(shù)量而稱為空穴型半導(dǎo)體，也叫做P型半導(dǎo)體。P型半導(dǎo)體的多子是空穴，少子是自由電子，不能移動(dòng)的離子帶負(fù)電。－§2

PN結(jié)§1PN結(jié)的形成§2PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴?

PN結(jié)的形成PN結(jié)的形成

雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力雖然比本征半導(dǎo)體極大增強(qiáng)，但它們并不能稱為半導(dǎo)體器件。在電子技術(shù)中，PN結(jié)是一切半導(dǎo)體器件的“元概念”和技術(shù)起始點(diǎn)。在一塊晶片的兩端分別注入三價(jià)元素硼和五價(jià)元素磷++++++++++++++++－－－－－－－－－－－－－－－－P區(qū)N區(qū)空間電荷區(qū)內(nèi)電場(chǎng)§1

PN結(jié)的形成

因電場(chǎng)作用所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。

參與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)的載流子數(shù)目相同，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，就形成了PN結(jié)。漂移運(yùn)動(dòng)

由于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使P區(qū)與N區(qū)的交界面缺少多數(shù)載流子，形成內(nèi)電場(chǎng)，從而阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行。內(nèi)電場(chǎng)使空穴從N區(qū)向P區(qū)、自由電子從P區(qū)向N區(qū)運(yùn)動(dòng)。§2

PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N結(jié)加正向電壓導(dǎo)通：耗盡層變窄，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加劇，由于外電源的作用，形成擴(kuò)散電流，PN結(jié)處于導(dǎo)通狀態(tài)。PN結(jié)加反向電壓截止：耗盡層變寬，阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，有利于漂移運(yùn)動(dòng)，形成漂移電流。由于電流很小，故可近似認(rèn)為其截止?！?

半導(dǎo)體二極管§1基本結(jié)構(gòu)、種類與符號(hào)§2半導(dǎo)體二極管的伏安特性§3二極管的主要參數(shù)§4二極管的應(yīng)用電路舉例§1二極管基本結(jié)構(gòu)、種類與符號(hào)

把PN結(jié)用管殼封裝，然后在P區(qū)和N區(qū)分別向外引出一個(gè)電極，即可構(gòu)成一個(gè)二極管。二極管是電子技術(shù)中最基本的半導(dǎo)體器件之一。根據(jù)其用途分有檢波管、開關(guān)管、穩(wěn)壓管和整流管等。硅高頻檢波管開關(guān)管穩(wěn)壓管整流管發(fā)光二極管

電子工程實(shí)際中，二極管應(yīng)用得非常廣泛，上圖所示即為各類二極管的部分產(chǎn)品實(shí)物圖?！?二極管基本結(jié)構(gòu)、種類與符號(hào)點(diǎn)接觸型：結(jié)面積小，適用于高頻檢波、脈沖電路及計(jì)算機(jī)中的開關(guān)元件。外殼觸絲N型鍺片正極引線負(fù)極引線N型鍺面接觸型：結(jié)面積大，適用于低頻整流器件。負(fù)極引線底座金銻合金PN結(jié)鋁合金小球正極引線普通二極管符號(hào)穩(wěn)壓二極管符號(hào)發(fā)光二極管符號(hào)

使用二極管時(shí)，必須注意極性不能接反，否則電路非但不能正常工作，還有毀壞管子和其他元件的可能。陽極陰極§2

半導(dǎo)體二極管的伏安特性U(V)0.500.8-50-25I(mA)204060

(

A)4020

二極管的伏安特性是指流過二極管的電流與兩端所加電壓的函數(shù)關(guān)系。二極管既然是一個(gè)PN結(jié)，其伏安特性當(dāng)然具有“單向?qū)щ娦浴薄?/p>

二極管的伏安特性呈非線性，特性曲線上大致可分為四個(gè)區(qū)：外加正向電壓超過死區(qū)電壓(硅管0.6-0.7V，鍺管0.2-0.3V)時(shí)，內(nèi)電場(chǎng)大大削弱，正向電流迅速增長(zhǎng)，二極管進(jìn)入正向?qū)▍^(qū)。死區(qū)正向?qū)▍^(qū)反向截止區(qū)當(dāng)外加正向電壓很低時(shí)，由于外電場(chǎng)還不能克服PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多數(shù)載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻力，故正向電流很小，幾乎為零。這一區(qū)域稱之為死區(qū)。

外加反向電壓超過反向擊穿電壓UBR時(shí)，反向電流突然增大，二極管失去單向?qū)щ娦裕M(jìn)入反向擊穿區(qū)。反向擊穿區(qū)反向截止區(qū)內(nèi)反向飽和電流很小，可近似視為零值?！?

半導(dǎo)體二極管的伏安特性PN結(jié)的反向擊穿問題PN結(jié)反向偏置時(shí)，在一定的電壓范圍內(nèi)，流過PN結(jié)的電流很小，基本上可視為零值。但當(dāng)電壓超過某一數(shù)值時(shí)，反向電流會(huì)急劇增加，這種現(xiàn)象稱為PN結(jié)反向擊穿。反向擊穿發(fā)生在空間電荷區(qū)。擊穿的原因主要有兩種：

當(dāng)PN結(jié)上加的反向電壓大大超過反向擊穿電壓時(shí)，處在強(qiáng)電場(chǎng)中的載流子獲得足夠大的能量碰撞晶格，將價(jià)電子碰撞出來，產(chǎn)生電子空穴對(duì)，新產(chǎn)生的載流子又會(huì)在電場(chǎng)中獲得足夠能量，再去碰撞其它價(jià)電子產(chǎn)生新的電子空穴對(duì)，如此連鎖反應(yīng)，使反向電流越來越大，這種擊穿稱為雪崩擊穿。雪崩擊穿屬于碰撞式擊穿，其電場(chǎng)較強(qiáng)，外加反向電壓相對(duì)較高。通常出現(xiàn)雪崩擊穿的電壓均在7V以上。

(1)雪崩擊穿§2

半導(dǎo)體二極管的伏安特性

當(dāng)P區(qū)和N區(qū)摻雜濃度很高，阻擋層很薄時(shí)，PN結(jié)內(nèi)載流子與中性原子碰撞的機(jī)會(huì)大為減少，因而不發(fā)生雪崩擊穿。（2）齊納擊穿PN結(jié)非常薄時(shí)，即使阻擋層兩端加的反向電壓不大，也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)比較強(qiáng)的內(nèi)電場(chǎng)。這個(gè)內(nèi)電場(chǎng)足以把PN結(jié)內(nèi)中性原子的價(jià)電子從共價(jià)鍵中拉出來，產(chǎn)生出大量的電子—空穴對(duì)，使PN結(jié)反向電流劇增，這種擊穿現(xiàn)象稱為齊納擊穿?？梢姡R納擊穿發(fā)生在高摻雜的PN結(jié)中，相應(yīng)的擊穿電壓較低，一般小于5V。

雪崩擊穿是一種碰撞的擊穿，齊納擊穿是一種場(chǎng)效應(yīng)擊穿，二者均屬于電擊穿。電擊穿過程通?？赡妫褐灰杆侔裀N結(jié)兩端的反向電壓降低，PN結(jié)就可恢復(fù)到原來狀態(tài)。§2

半導(dǎo)體二極管的伏安特性上述兩種電擊穿的過程是可逆的，即當(dāng)加在管子兩端的反向電壓降低后，管子仍可恢復(fù)原來的狀態(tài)，但是，如果電擊穿中的電壓過高，電流過大，消耗在PN結(jié)上的功率超過它的耗散功率，電擊穿就可能過渡到熱擊穿，并很快將PN結(jié)燒毀，造成永久性損壞。理想二極管的電流與端電壓之間有如下關(guān)系

為溫度電壓當(dāng)量，在室溫T=300K時(shí)，26mV?！?

二極管的主要參數(shù)

（1）最大整流電流指二極管在長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，允許通過的最大正向平均電流。工作時(shí)應(yīng)使平均工作電流小于IF，電流過大時(shí)會(huì)出現(xiàn)熱擊穿，而使管子燒毀。一般情況下點(diǎn)接觸型二極管的最大整流約幾十毫安，面接觸型二極管的最大整流電流可達(dá)幾十安培以上。（2）最高反向工作電壓指二極管運(yùn)行時(shí)允許承受的最高反向電壓。為避免二極管的反向擊穿，一般規(guī)定其最高反向電壓為其反向擊穿電壓的

1/2或

2/3。一般點(diǎn)接觸型二極管的最高反向工作電壓為幾十伏，面接觸型二極管的最高反向電壓可達(dá)數(shù)百伏。

（3）反向電流指二極管在加上反向電壓時(shí)的反向電流值。該值越大，說明管子的單向?qū)щ娦栽讲?，而且受溫度的影響越大。硅管的反向電流較小，一般為零點(diǎn)幾個(gè)微安，甚至更少；鍺管反向電流較大，為硅管的幾十到幾百倍。（4）最高工作頻率此參數(shù)主要由PN結(jié)的結(jié)電容決定，結(jié)電容越大，二極管允許的最高工作頻率越低。使用時(shí)，如果信號(hào)頻率超過該頻率，二極管的單向?qū)щ娦詴?huì)變差。需要指出的是，半導(dǎo)體器件的參數(shù)都是在一定條件下測(cè)得的，當(dāng)條件改變時(shí)，參數(shù)亦會(huì)有所改變；此外，由于制造工藝的限制，即使同一型號(hào)的二極管，其參數(shù)的分散性也較大。各種二極管的參數(shù)可從半導(dǎo)體器件手冊(cè)中查到?！?

二極管的應(yīng)用電路舉例（1）理想二極管等效電路在電路中，若二極管導(dǎo)通時(shí)的正向壓降遠(yuǎn)小于和它串聯(lián)元件的電壓，二極管截止時(shí)反向電流遠(yuǎn)小于與之并聯(lián)元件的電流，那么可以忽略管子的正向壓降和反向電流把二極管理想化為一個(gè)開關(guān)，當(dāng)外加正向電壓時(shí)，二極管導(dǎo)通，正向壓降為0，相當(dāng)于開關(guān)閉合，當(dāng)外加反向電壓時(shí)，二極管截止，反向電流為0，相當(dāng)于開關(guān)斷開，理想二極管的等效電路如下圖。利用理想二極管表示實(shí)際二極管進(jìn)行電路的分析和計(jì)算可以得出比較滿意的結(jié)果，但稍有一些誤差。KD理想二極管等電路§3

二極管的應(yīng)用電路舉例（2）

限幅電路

利用導(dǎo)通后正向壓降基本保持不變（硅管為0.7V，鍺管為0.3V）的特性，可把二極管作為電路的限幅元件。如左圖所示。加正向或反向電壓時(shí)，輸出最大值只能為（0.7+E）V，從而把信號(hào)幅度限制在這一范圍內(nèi)。電路輸出電壓波形如右圖所示。

§3

二極管的應(yīng)用電路舉例二極管雙向限幅電路若把兩個(gè)限幅電路組合起來就構(gòu)成雙向限幅電路。如下圖所示，加正向或反向電壓時(shí)，電路輸出電壓波形如右圖所示。

§3

二極管的應(yīng)用電路舉例門電路是一種邏輯電路，在輸入信號(hào)（條件）和輸出信號(hào)（結(jié)果）之間存在著一定的因果關(guān)系即邏輯關(guān)系。在邏輯電路中，通常用符號(hào)0和1來表示兩種對(duì)立的邏輯狀態(tài)。用1表示高電平，用0表示低電平，稱為正邏輯，反之為負(fù)邏輯。上圖所示為最簡(jiǎn)單的與門電路及邏輯圖符號(hào)。它是由二極管D1、D2和電阻R及電源VCC組成。圖中A、B為兩個(gè)輸入端，F(xiàn)為輸出端。設(shè)VCC=5V，A、B輸入端的高電平（邏輯1）為3V，門電路§3

二極管的應(yīng)用電路舉例2.二極管鉗位電路

二極管鉗位電路利用二極管正向?qū)〞r(shí)壓降很小的特性。限流電阻R的一端與直流電源U+相連，另一端與二極管陽極相連，二極管陰極連接端子為電路輸入端A，陽極向外引出的F點(diǎn)為電路輸出端。

當(dāng)圖中A點(diǎn)電位為零時(shí)，則(理想二極管)VD正向?qū)?，此時(shí)二極管管壓降可視為零值，輸出點(diǎn)F的電位就等于A點(diǎn)電位零伏，稱作輸出F被鉗制在零電位；若A點(diǎn)電位較高，造成二極管反偏而不能導(dǎo)通時(shí)，電阻R上就會(huì)無電流通過，輸出F的電位則被鉗制在U+。FAU＋RVD§3

二極管的應(yīng)用電路舉例二極管及其整流濾波電路將交流電變成單方向脈動(dòng)直流電的過程稱為整流。二極管半波整流電路二極管全波整流電路橋式整流電路簡(jiǎn)化圖B220V~RLDIN4001B220V~RLD1D2二極管橋式整流電路D4B220V~RLD1D2D3B220V~RL§3

二極管的應(yīng)用電路舉例半波整流全波整流（橋式整流）§3

二極管的應(yīng)用電路舉例濾波電路電容濾波電路是最簡(jiǎn)單的濾波器它是在整流電路的輸出端與負(fù)載并聯(lián)一個(gè)電容C而組成。如下圖所示。voD截止D導(dǎo)通ωtbaovoDv2CRL~半波整流電容濾波及其波形

（a）電路（b）波形

電容濾波是通過電容器的充電、放電來濾掉交流分量的。圖（b）的波形圖中虛線波形為半波整流的波形。并入電容C后，在v2>0時(shí)，D導(dǎo)通，電源在向RL供電的同時(shí)，又向C充電儲(chǔ)能，由于充電時(shí)間常數(shù)很?。ɡ@組電阻和二極管的正向電阻都很小），充電很快，輸出電壓vo隨v2上升，當(dāng)vC=va（正弦波最大值）后，v2開始下降，當(dāng)v2<vC，D反偏截止，由電容C向RL放電，由于放電時(shí)間常數(shù)較大，放電較慢，輸出電壓vo隨vC按指數(shù)規(guī)律緩慢下降，如圖中的ab實(shí)線段。放電過程一直持續(xù)到下一個(gè)v2的正半波，當(dāng)v2>vC時(shí)C又被充電vo=v2又上升。直到v2<vC，D又截止，C又放電，如此不斷的充電、放電，使負(fù)載獲得如圖（b）中實(shí)線所示的vo波形。§3

二極管的應(yīng)用電路舉例顯然，電容容值越大，充放電時(shí)間越慢，折線越平滑，為了獲得比較平直的輸出電壓，一般要求：式中T為電源交流電壓的周期。此外，由于二極管的導(dǎo)通時(shí)間短（導(dǎo)通角小于1800），而電容的平均電流為零，可見二極管導(dǎo)通時(shí)的平均電流和負(fù)載的平均電流相等，因此二極管的電流峰值必然較大，產(chǎn)生電流沖擊，容易使管子損壞。對(duì)于單相橋式整流電路而言，無論有無濾波電容，二極管的最高反向工作電壓都是

V2

關(guān)于濾波電容值的選取應(yīng)視負(fù)載電流的大小而定。一般在幾十微法到幾千微法，電容器耐壓值應(yīng)大于輸出電壓的最大值。通常采用極性電容器。§3

二極管的應(yīng)用電路舉例集成穩(wěn)壓電路隨著半導(dǎo)體集成技術(shù)的發(fā)展，集成電路技術(shù)迅速發(fā)展，并得到了廣泛的應(yīng)用，集成穩(wěn)壓電路分為線性集成穩(wěn)壓電路和開關(guān)集成穩(wěn)壓電路兩種。前者者適用于功率較小的電子設(shè)備，后者適用于功率較大的電子設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)外使最廣、銷量最大的是三端式集成穩(wěn)壓器，屬于線性集成穩(wěn)壓電路，其內(nèi)部是串聯(lián)型晶體穩(wěn)壓電路。它具有體積小、使用方便、內(nèi)部含有過流和過熱保護(hù)電路，使用安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。三端集成穩(wěn)壓器又分為三端固定式集成穩(wěn)壓器和三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器兩種。前者輸出電壓是固定的，后者輸出電壓是可調(diào)的，本書中介紹三端固定式集成穩(wěn)壓器。

§3

二極管的應(yīng)用電路舉例集成穩(wěn)壓電路國(guó)產(chǎn)三端固定式集成穩(wěn)壓器有CW7800系列和CW7900系列兩種。外形如圖（a）所示它只有三個(gè)引腳。CW7800系列為正電壓輸出的集成穩(wěn)壓器，引腳1為輸人端，2為輸出端，3為公共端，基本應(yīng)用電路如圖（c）式集成穩(wěn)壓器所示。CW7900系列為負(fù)電壓輸出的集成穩(wěn)壓器，引腳1為公共端，2為輸出端，3為輸入端，基本應(yīng)用電路如圖（d）所示?！?

穩(wěn)壓二極管§1電路符號(hào)與伏安特性§2主要參數(shù)§3穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路§1穩(wěn)壓二極管電路符號(hào)與伏安特性穩(wěn)壓二極管是利用二極管反向擊穿的特性制成的，專門作為穩(wěn)定電壓用的面接觸型硅二極管。它的外形與內(nèi)部結(jié)構(gòu)也和普通二極管相似，對(duì)外具有兩個(gè)電極。圖（c）即為穩(wěn)壓管的符號(hào)。穩(wěn)壓二極管的伏安特性如圖（b）所示，它的伏安特性與普通二極管相似，略有差異的是它的反向特性。它的反向特性比普通二極管更加陡直，這正是它用來穩(wěn)壓的依據(jù)所在。穩(wěn)壓管電路（a）、伏安特性（b）及符號(hào)（c）§1穩(wěn)壓二極管電路符號(hào)與伏安特性對(duì)普通二極管來說，它的反向電流隨著反向電壓的增加而增加，一旦達(dá)到擊穿電壓，二極管被擊穿。若無限流電阻，管子將因電流過大而被燒毀。由穩(wěn)壓管的伏安特性可見，當(dāng)反向電壓小于擊穿電壓時(shí)，反向電流很?。划?dāng)反向電壓增加到等于擊穿電壓Uz后，反向電流急劇增加。由圖（b）可見，反向電壓只要略有增加，反向電流就有很大增加，這也是說，當(dāng)反向電流在很大范圍內(nèi)變化時(shí)，反向電壓變化不大。穩(wěn)壓管正是利用這一點(diǎn)來穩(wěn)壓的。圖（b）中曲線的ab段是穩(wěn)壓管的反向擊穿區(qū)，電壓Uz稱為穩(wěn)定電壓。如果穩(wěn)壓管只工作在電擊穿情況下，結(jié)構(gòu)不被破壞，則擊穿是可逆的，當(dāng)除去外加電壓后，其擊穿即可恢復(fù)。但是，如果反向電流太大，超過了電流允許值，或者穩(wěn)壓管的功率損耗過大超過了允許值，穩(wěn)壓管便會(huì)造成不可逆熱擊穿而使穩(wěn)壓管損壞。因此，穩(wěn)壓管在使用中，必須在電路中串聯(lián)一個(gè)限流電阻。顯然，穩(wěn)壓管應(yīng)當(dāng)工作在反向擊穿區(qū)。一個(gè)典型的穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路如圖（a）所示?！?穩(wěn)壓二極管主要參數(shù)(1) 穩(wěn)定電壓UZ指穩(wěn)壓管的反向電流為規(guī)定的穩(wěn)定電流時(shí)，穩(wěn)壓管兩端的穩(wěn)定電壓值。但是，必須說明一點(diǎn)，由于工藝上的原因，以及穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓受電流與溫度變化的影響，即使同一型號(hào)的穩(wěn)壓管，其穩(wěn)壓值也具有一定的分散性。如，2CW1型穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓范圍就在3.2～4.5V之間。(2) 穩(wěn)定電流IZ穩(wěn)壓管正常工作時(shí)的工作電流，此值一般是指最小穩(wěn)定電流，如果穩(wěn)壓管的工作電流小于此值，穩(wěn)壓效果變差。(3) 最大穩(wěn)定電流IZmax指穩(wěn)壓管可以正常穩(wěn)壓的最大允許工作電流，如果電流超過此值，穩(wěn)壓管不再穩(wěn)壓。(4) 動(dòng)態(tài)電阻rZ

在穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓范圍內(nèi)，穩(wěn)壓管兩端的電壓變化量與電流變化量之比。該阻值一般很小，大約在十幾歐至幾十歐之間。(5) 溫度系數(shù)α指穩(wěn)壓管受溫度影響的變化系數(shù)，其數(shù)值，為溫度每升高1℃時(shí)穩(wěn)壓值的相對(duì)變化量，一般用百分?jǐn)?shù)表示。它也是穩(wěn)壓管的質(zhì)量指標(biāo)之一，表示了溫度變化對(duì)穩(wěn)定電壓的影響程度。(6) 最大允許耗散功率PZ使穩(wěn)壓管不致熱擊穿的最大功率損耗。§3穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路經(jīng)過整流和濾波后的電壓往往會(huì)隨交流電源的波動(dòng)和負(fù)載的變化而變化。電壓的不穩(wěn)定有時(shí)會(huì)產(chǎn)生測(cè)量和計(jì)算的誤差，引起控制裝置的工作不穩(wěn)定，甚至根本無法正常工作。特別是精密電子測(cè)量?jī)x器、自動(dòng)控制、計(jì)算裝置及晶閘管的觸發(fā)電路等都要求有很穩(wěn)定的直流電源供電。最簡(jiǎn)單的直流穩(wěn)壓電源是采用穩(wěn)壓管來穩(wěn)定電壓。下圖是一種穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，經(jīng)過橋式整流電路和電容濾波器濾波得到直流電壓，再經(jīng)過限流電阻R和穩(wěn)壓管組成的穩(wěn)壓電路接到負(fù)載電阻上。這樣，負(fù)載上得到的就是一個(gè)比較穩(wěn)定的電壓。§5

雙極型晶體管§1晶體管的基本結(jié)構(gòu)§2晶體管的電流放大作用§3晶體管的特性曲線§4主要參數(shù)§1

晶體管的基本結(jié)構(gòu)

電子電路當(dāng)中的晶體三極管，由于內(nèi)部有帶不同電荷的載流子參與導(dǎo)電，因此稱為雙極型晶體管。作為放大電路的核心元件，晶體管的種類很多，按結(jié)構(gòu)可以分為PNP管和NPN管，按照使用的頻率可以分為高頻管和低頻管，按照管子的功率可以分為小功率管、中功率管、大功率管，按照制作的材料可以分為硅管和鍺管。大功率低頻三極管小功率高頻三極管中功率低頻三極管

目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的雙極型硅晶體管多為NPN型（3D系列），鍺晶體管多為PNP型（3A系列），按頻率高低有高頻管、低頻管之別；根據(jù)功率大小可分為大、中、小功率管。§1

晶體管的基本結(jié)構(gòu)

兩種結(jié)構(gòu)晶體管NPN和PNP型的結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號(hào)如圖所示。每種晶體管都有三個(gè)區(qū)，分別為發(fā)射區(qū)、集電區(qū)和基區(qū)。發(fā)射區(qū)的作用是發(fā)射載流子，摻雜的濃度較高。集電區(qū)的作用是收集載流子，摻雜的濃度較低，尺寸較大。基區(qū)位于中間，起控制載流子的作用，摻雜濃度很低，而且很薄。

位于發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，位于集電區(qū)與基區(qū)之間的PN結(jié)稱為集電結(jié)。從對(duì)應(yīng)的三個(gè)區(qū)引出的電極分別稱為發(fā)射極e、基極b和集電極c。

晶體管符號(hào)中發(fā)射極的箭頭代表發(fā)射結(jié)正偏時(shí)的電流方向。§2

晶體管的電流放大作用NPN和管和PNP管的工作原理相同，只是使用時(shí)外加電源極性連接不同。下面將針對(duì)NPN管分析晶體管的放大原理，所得結(jié)論同樣適合于PNP管。晶體管處于放大狀態(tài)的條件是發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。以下圖所示的共射極電路說明晶體管的電流放大作用。

分析晶體管內(nèi)載流子的運(yùn)動(dòng)和電流分配。晶體管內(nèi)部載流子流動(dòng)（1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子對(duì)NPN型管而言，因?yàn)榘l(fā)射區(qū)自由電子的濃度大，而基區(qū)自由電子的濃度小，所以自由電子要從濃度大的發(fā)射區(qū)向濃度小的基區(qū)擴(kuò)散。由于發(fā)射結(jié)處于正向偏置，發(fā)射區(qū)自由電子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，不斷擴(kuò)散到基區(qū)，并不斷從電源補(bǔ)充進(jìn)電子，形成發(fā)射極電流

?；鶇^(qū)的多數(shù)載流子空穴也要向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散，但由于基區(qū)的空穴濃度比發(fā)射區(qū)的目田電子的濃度小得多，因此空穴電流很小，可以忽略不計(jì)?！?

晶體管的電流放大作用（2）電子在基區(qū)擴(kuò)散和復(fù)合從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的自由電子起初都聚集在發(fā)射結(jié)附近，靠近集電結(jié)的自由電子很少，形成了濃度上的差別，因而自由電子將向集電結(jié)方向繼續(xù)擴(kuò)散。在擴(kuò)散過程中，自由電子不斷與基區(qū)中的多數(shù)載流子空穴相遇而復(fù)合。由于基區(qū)接電源的正極，基區(qū)中受激發(fā)的價(jià)電子不斷被電源拉走，這相當(dāng)于不斷補(bǔ)充基區(qū)中被復(fù)合掉的空穴，形成電流，

它基本上等于基極電流

。在中途被復(fù)合掉的電子越多，擴(kuò)散到集電結(jié)的電子就越少，這不利于晶體管的放大作用。為此基區(qū)就要做得很薄，基區(qū)摻雜濃度要很小，這樣才可以大大減少電子與基區(qū)空穴復(fù)合的機(jī)會(huì)，使絕大部分自由電子都能擴(kuò)散到集電結(jié)邊緣。（3）集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散過來的電子

由于集電結(jié)反向偏置，它阻擋集電區(qū)的自由電子向基區(qū)擴(kuò)散，但可將從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)并到達(dá)集電區(qū)邊緣的自由電子拉入集電區(qū)，從而形成電流

，它基本上等于集電極電流

。§2

晶體管的電流放大作用

除此以外，由于集電結(jié)反向偏置，集電區(qū)的少數(shù)載流子空穴和基區(qū)的少數(shù)載流子電子將向?qū)Ψ竭\(yùn)動(dòng)，形成電流

，該電流數(shù)值很小，它構(gòu)成了集電極電流

和基極電流

，的一小部分，但受溫度影響很大，與外加電壓的大小關(guān)系不大。

如上所述，從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子中只有很小一部分在基區(qū)復(fù)合，絕大部分到達(dá)集電區(qū)，也就是構(gòu)成發(fā)射極電流

的兩部分中，

部分是很小的，而

部分所占的百分比是很大的，這個(gè)比值用

表示，即：根據(jù)IE=IB+IC得：§2

晶體管的電流放大作用

式中

稱為穿透電流，一般情況下，

，

，

忽略不計(jì)。晶體管三個(gè)極間的電流關(guān)系為：

由上式得，晶體管中

不僅比

大得多，而且當(dāng)調(diào)節(jié)電阻時(shí)，基極電流

會(huì)產(chǎn)生一個(gè)微小的變化，將會(huì)引起大的多的

電流變化。§3

晶體管的特性曲線

所謂特性曲線是指各極電壓與電流之間的關(guān)系曲線，是三極管內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn)。1.輸入特性曲線UCE=0VUBE

/VIB

/A0UCE=0VUBBUCCRC++RB令UBB從0開始增加IBIE=IBUBE令UCC為0UCE=0時(shí)的輸入特性曲線UCE為0時(shí)

輸入特性曲線是指當(dāng)集電極－發(fā)射極電壓

為常數(shù)時(shí)，輸入電路(基極電路)中基極電流

與基-射極電壓

之間的關(guān)系曲線。以常用的共射極放大電路為例說明：§3

晶體管的特性曲線UCE=0.5VUCE=0VUBE

/VIB

/A0UBBUCCRC++RB令UBB重新從0開始增加IBICUBE增大UCC讓UCE=0.5VUCE=1VUCE=0.5VUCE=0.5V的特性曲線繼續(xù)增大UCC讓UCE=1V令UBB重新從0開始增加UCE=1VUCE=1V的特性曲線

繼續(xù)增大UCC使UCE=1V以上的多個(gè)值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：之后的所有輸入特性幾乎都與UCE=1V的特性相同，曲線基本不再變化。

實(shí)用中三極管的UCE值一般都超過1V，所以其輸入特性通常采用UCE=1V時(shí)的曲線。從特性曲線可看出，雙極型三極管的輸入特性與二極管的正向特性非常相似。UCE>1V的特性曲線§3

晶體管的特性曲線（2）輸出特性曲線輸出特性曲線是指當(dāng)基極電流

為常數(shù)時(shí)，輸出電路(集電極電路)中集電極電流

與集-射極電壓

之間的關(guān)系曲線：

先把IB調(diào)到某一固定值保持不變。然后調(diào)節(jié)UCC使UCE從0增大，觀察毫安表中IC的變化并記錄下來。UCEUBBUCCRC++RBICIBUBEmAAIE

根據(jù)記錄可給出IC隨UCE變化的伏安特性曲線，此曲線就是晶體管的輸出特性曲線。IBUCE/VIC

/mA0§3

晶體管的特性曲線

當(dāng)IB一定時(shí)，從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子數(shù)大致一定。當(dāng)UCE超過1V以后，這些電子的絕大部分被拉入集電區(qū)而形成集電極電流IC

。之后即使UCE繼續(xù)增大，集電極電流IC也不會(huì)再有明顯的增加，具有恒流特性。UCE/VIC

/mA020AIB=040A60AIB=100A80A43211.52.3

當(dāng)IB增大時(shí)，相應(yīng)IC也增大，輸出特性曲線上移，且IC增大的幅度比對(duì)應(yīng)IB大得多。這一點(diǎn)正是晶體管的電流放大作用。

從輸出特性曲線可求出三極管的電流放大系數(shù)β。ΔIB=40A

取任意兩條特性曲線上的平坦段，讀出其基極電流之差ΔIB再讀出這兩條曲線對(duì)應(yīng)的集電極電流之差ΔIC=1.3mA；于是我們可得到三極管的電流放大倍數(shù)：

β=ΔIC/ΔIB=1.3÷0.04=32.5ΔIC§3

晶體管的特性曲線UCE/VIC

/mA020AIB=040A60AIB=100A80A43211.52.3輸出特性曲線上一般可分為三個(gè)區(qū)：飽和區(qū)。當(dāng)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正向偏置時(shí)，三極管處于飽和狀態(tài)。此時(shí)集電極電流IC與基極電流IB之間不再成比例關(guān)系，IB的變化對(duì)IC的影響很小。截止區(qū)。當(dāng)基極電流IB等于0時(shí)，晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)。實(shí)際上當(dāng)發(fā)射結(jié)電壓處在正向死區(qū)范圍時(shí)，晶體管就已經(jīng)截止，為讓其可靠截止，常使UBE小于和等于零。放大區(qū)

晶體管工作在放大狀態(tài)時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。在放大區(qū)，集電極電流與基極電流之間成β倍的數(shù)量關(guān)系，即晶體管在放大區(qū)時(shí)具有電流放大作用?！?

晶體管的主要參數(shù)1）共發(fā)射極電流放大系數(shù)

和β

它是指從基極輸入信號(hào)，從集電極輸出信號(hào)，此種接法（共發(fā)射極）下的電流放大系數(shù)。當(dāng)晶體管接成共發(fā)射極電路時(shí)，在靜態(tài)(無輸入信號(hào))時(shí)集電極電流與基極電流的比值稱為靜態(tài)電流(直流)放大系數(shù):共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)β：當(dāng)晶體管工作在動(dòng)態(tài)(有輸入信號(hào))時(shí)，基極電流的變化量為

，它引起集電極電流的變化量為

與

的比值稱為動(dòng)態(tài)電流(交流)放大系數(shù)β。通常情況下，可近似認(rèn)為

，常用的晶體管的

值在20～200之間。§4

晶體管的主要參數(shù)2）穿透電流當(dāng)基極開路

＝0、集電極和發(fā)射極流過的電流。

受溫度影響，變化較大。其值越小工作溫度穩(wěn)定性越好。3）集電極最大允許電流是指

下降到其額定值的2/3時(shí)所允許的最大集電極電流。4）反向擊穿電壓若加在晶體管兩個(gè)PN結(jié)上的反向電壓超過規(guī)定值，將會(huì)導(dǎo)致管子的擊穿并燒壞。

5）集電極最大允許功率損耗集電極上消耗的功率,大部分消耗在反向偏置的集電結(jié)上，表現(xiàn)為溫度的升高，允許的最大功率不超過

§6

場(chǎng)效應(yīng)管簡(jiǎn)介§1增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效晶體管§2耗盡型絕緣柵場(chǎng)效晶體管§3主要參數(shù)§1

增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效晶體管

場(chǎng)效應(yīng)管可用英文縮寫FET表示，與雙極型三極管BJT（晶體管）相比，F(xiàn)ET是利用電場(chǎng)效應(yīng)來控制電流的一種半導(dǎo)體器件，即是電壓控制元件。它的輸出電流由輸入電壓的大小決定，基本上不需要信號(hào)源提供電流。FET屬于一種新型半導(dǎo)體器件，尤為突出的是：FET具有極高的輸入電阻，幾乎不取用信號(hào)源提供的電流，因而具有功耗小，體積小、重量輕、熱穩(wěn)定性好、制造工藝簡(jiǎn)單且易于集成化等優(yōu)點(diǎn)。

按結(jié)構(gòu)不同場(chǎng)效應(yīng)管有兩種:

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(Junction

type

Field Effect

Transister)和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(

Insulated

GateFieldEffect

Transister)。

絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管也稱金屬－氧化物－半導(dǎo)體三極管MOSFET（MetalOxide

Semicon-ductor

FET），絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管按工作狀態(tài)可分為增強(qiáng)型和耗盡型兩類，每類又有

N溝道和

P溝道之分，接下來內(nèi)容以絕緣柵場(chǎng)效晶體管介紹說明?！?

增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效晶體管

1）結(jié)構(gòu)下圖所示是

N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效晶體是在P型半導(dǎo)體(襯底)上生成一層SiO2薄膜絕緣層，然后用光刻工藝擴(kuò)散兩個(gè)高摻雜的

N型區(qū)，從

N型區(qū)引出電極，一個(gè)是漏極D(相當(dāng)晶體三極管的集電極)，一個(gè)是源極S(相當(dāng)于晶體三極管的發(fā)射

極)。在源極和漏極之間的絕緣層上鍍一層金屬鋁作為柵極

G(相當(dāng)于晶體三極管的基極)。柵極和其它電極及硅片之間是絕緣的，稱絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管。由于金屬柵極和半導(dǎo)體之間的絕緣層目前常用二氧化硅，故又稱金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱MOS場(chǎng)效應(yīng)管?！?

增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效晶體管

以增強(qiáng)型NMOS管為例說明其工作原理。N溝道增強(qiáng)型MOS管不存在原始導(dǎo)電溝道。

當(dāng)柵源極間電壓UGS=0時(shí)，增強(qiáng)型MOS管的漏極和源極之間相當(dāng)于存在兩個(gè)背靠背的PN結(jié)。N+N+P型硅襯底BDGS不存在原始溝道+－UDSUGS=0此時(shí)無論UDS是否為0，也無論其極性如何，總有一個(gè)PN結(jié)處于反偏狀態(tài)，因此MOS管不導(dǎo)通，ID=0。MOS管處于截止區(qū)。PPN結(jié)PN結(jié)ID=0§1

增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效晶體管怎樣才能產(chǎn)生導(dǎo)電溝道呢？

在柵極和襯底間加UGS且與源極連在一起，由于二氧化硅絕緣層的存在，電流不能通過柵極。但金屬柵極被充電，因此聚集大量正電荷。+－+－N+N+P型硅襯底BDGSUDS=0UGS電場(chǎng)力排斥空穴二氧化硅層在UGS作用下被充電而產(chǎn)生電場(chǎng)形成耗盡層出現(xiàn)反型層形成導(dǎo)電溝道電場(chǎng)吸引電子

§1

增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效晶體管導(dǎo)電溝道形成時(shí)，對(duì)應(yīng)的柵源間電壓UGS=UT稱為開啟電壓。UT+－+－N+N+P型硅襯底BDGS當(dāng)UGS>UT、UDS≠0且較小時(shí)UDSUGSID

當(dāng)UGS繼續(xù)增大，UDS仍然很小且不變時(shí)，ID隨著UGS的增大而增大。此時(shí)增大UDS，導(dǎo)電溝道出現(xiàn)梯度，ID又將隨著UDS的增大而增大。

直到UGD=UGS－UDS=UT時(shí)，相當(dāng)于UDS增加使漏極溝道縮減到導(dǎo)電溝道剛剛開啟的情況，稱為預(yù)夾斷，ID基本飽和。導(dǎo)電溝道加厚產(chǎn)生漏極電流§1

增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效晶體管ID+－+－N+N+P型硅襯底BDGSUDSUGS

如果繼續(xù)增大UDS，使UGD<UT時(shí)，溝道夾斷區(qū)延長(zhǎng)，ID達(dá)到最大且恒定，管子將從放大區(qū)跳出而進(jìn)入飽和區(qū)。UGD

溝道出現(xiàn)預(yù)夾斷時(shí)工作在放大狀態(tài)，放大區(qū)ID幾乎與UDS的變化無關(guān)，只受UGS的控制。即MOS管是利用柵源電壓UGS來控制漏極電流ID大小的一種電壓控制器件§1

增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效晶體管2）特性曲線下圖是N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效晶體的轉(zhuǎn)移特性曲線和輸出特性曲線。(a)轉(zhuǎn)移特性曲線 (b)輸出特性曲線§1

增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效晶體管(a)轉(zhuǎn)移特性曲線 (b)輸出特性曲線N

溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效晶體不具有原始導(dǎo)電溝道，只有當(dāng)

>時(shí)，才有漏極電流

，在一定漏－源

作用下，使場(chǎng)效應(yīng)管由不導(dǎo)通變?yōu)閷?dǎo)通的臨界柵－源電壓稱為開啟電壓

，如圖(a)所示。轉(zhuǎn)移特性反映著

對(duì)

的控制特性。

§1

增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效晶體管

下圖是

P溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖，它的工作原理與

N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效晶體管的的工作原理相似，只是要調(diào)換電源的極性即可。P

溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效晶體管的結(jié)構(gòu)及其符號(hào)§2

耗盡型絕緣柵場(chǎng)效晶體管如果如果場(chǎng)效晶體管在制造時(shí)導(dǎo)電溝道就已形成，稱為耗盡型場(chǎng)效晶體管。

耗盡型MOS管在

uGS＞0、uGS

＜0、uGS

＝0時(shí)均可導(dǎo)通，且與結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管不同，由于SiO2絕緣層的存在，在uGS＞0時(shí)仍保持g-s間電阻非常大的特點(diǎn)。N溝道耗盡型絕緣柵場(chǎng)效晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。§2

耗盡型絕緣柵場(chǎng)效晶體管工作原理

由于耗盡型場(chǎng)效晶體管預(yù)埋了導(dǎo)電溝道，所以在

=0時(shí)，若漏–源極之間加上一定的電壓

，也會(huì)有漏極電流

產(chǎn)生。這時(shí)的漏極電流用

表示，稱為飽和漏極電流。

當(dāng)

>0時(shí)，使導(dǎo)電溝道變寬，

增大；當(dāng)

<0時(shí)，使導(dǎo)電溝道變窄，

減??；

負(fù)值愈高，溝道愈窄，

就愈小。

當(dāng)

達(dá)到一定負(fù)值時(shí)，N型導(dǎo)電溝道消失，

=0，稱為場(chǎng)效晶體管處于夾斷狀態(tài)(即截止)。這時(shí)的

稱為夾斷電壓，用

表示?！?

耗盡型絕緣柵場(chǎng)效晶體管特性曲線(a)轉(zhuǎn)移特性曲線 (b)輸出特性曲線

耗盡型場(chǎng)效管由于具有原始導(dǎo)電溝道，因此

=0時(shí)