1、教材: 童詩白 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 主講: 蔣宏 82314573-14 (O) 新主樓 E1115 Communication ,緒 論,一、課程的地位和主要內(nèi)容,電子技術(shù)研究電子器件、電子電路 及其應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)。 器件為路用,緒論,模擬信號： 在時(shí)間和數(shù)值上連續(xù)的信號。,計(jì)算機(jī)檢測控制系統(tǒng)原理框圖,緒論,二、電子技術(shù)的典型應(yīng)用,三、如何學(xué)好模電,緒論,課程特點(diǎn)：內(nèi)容多、內(nèi)容雜、工程實(shí)踐性強(qiáng),1、抓“重點(diǎn)”,2、注重綜合分析 注重工程化素質(zhì)培養(yǎng),3、提高學(xué)習(xí)效率、培養(yǎng)自學(xué)能力,課堂、答疑、作業(yè)、自學(xué),放大器、反饋、振蕩器,四、模電成績?nèi)绾嗡?作業(yè)： 期末考試： 參考課堂和答疑表現(xiàn) 作業(yè)：每周

2、交 1 次，全交，有參考解答,內(nèi)容提要,半導(dǎo)體器件是組成各種電子電路包括模擬電路和數(shù)字電路，集成電路和分立元件電路的基礎(chǔ)。本章首先介紹半導(dǎo)體的特性，半導(dǎo)體中載流子的運(yùn)動(dòng)，闡明PN結(jié)的單向?qū)щ娦?，然后介紹半導(dǎo)體二極管、穩(wěn)壓管、半導(dǎo)體三極管及場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性曲線和主要參數(shù)。,第一章 常用半導(dǎo)體器件,1.2 半導(dǎo)體二極管,1.3 穩(wěn)壓管,1.4 半導(dǎo)體三極管,1.5 場效應(yīng)管,1.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí),1.1.1 半導(dǎo)體的特性,一、定義 導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物體稱半導(dǎo)體。,如：硅（Si）、鍺（Ge）等 價(jià)電子：圍繞原子核運(yùn)動(dòng)的最外層軌道的電子 導(dǎo)體: 低價(jià)元素 絕緣體:高價(jià)元素

3、 硅（Si）、鍺（Ge）：個(gè)價(jià)電子,1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí),價(jià)電子,慣性核,二、半導(dǎo)體特性 溫度導(dǎo)電能力可做成各種熱敏元件 受光照導(dǎo)電能力可做成各種光電器件 3. 摻入微量雜質(zhì)導(dǎo)電能力 （幾十萬幾百萬倍）可做成品種繁多、用途廣泛的半導(dǎo)體器件。如半導(dǎo)體二極管、三極管、場效應(yīng)管等。,純凈的、沒有結(jié)構(gòu)缺陷的半導(dǎo)體單晶 稱為本征半導(dǎo)體。它是共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。,1.1.2 本征半導(dǎo)體,相鄰原子的價(jià)電子成為共用電子，即共價(jià)鍵結(jié)構(gòu),+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,自由電子,空穴,在常溫下自由電子和空穴的形成,成對出現(xiàn),成對消失,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,外電場方向,

4、在外電場作用下，電子和空穴均能參與導(dǎo)電(載流子)。這是半導(dǎo)體導(dǎo)電與導(dǎo)體導(dǎo)電最本質(zhì)的區(qū)別。,價(jià)電子填補(bǔ)空穴,本征激發(fā) 價(jià)電子受熱及光照后， 掙脫共價(jià)鍵束縛成為自由電子。,激勵(lì) (溫度和光照)一定時(shí)，電子空穴對的產(chǎn)生和復(fù)合會(huì)達(dá)到“動(dòng)態(tài)平衡”。,注意,本征半導(dǎo)體中載流子的濃度除與半導(dǎo)體材料本身的性質(zhì)有關(guān)外，還與溫度密切相關(guān)。半導(dǎo)體材料性能對溫度的這種敏感性，既可用來制造熱敏和光敏器件，又是造成半導(dǎo)體器件溫度穩(wěn)定性差的原因。,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,1.1.3 雜質(zhì)半導(dǎo)體,一 、N 型半導(dǎo)體,自由電子,通過擴(kuò)散工藝，在本征半導(dǎo)體中摻入微量特定元素，便可形成雜質(zhì)半導(dǎo)體。,在純凈的硅或鍺

5、晶體中摻入微量五價(jià)元素（如磷）所形成的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱N型半導(dǎo)體。,N型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖,在N型半導(dǎo)體中，自由電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,二、P型半導(dǎo)體,在純凈的硅或鍺的晶體中摻入微量的三價(jià)元素（如硼）所形成的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱P 型半導(dǎo)體。,+4,P型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖,在P型半導(dǎo)體中，空穴是多數(shù)載流子，自由電子是少數(shù)載流子。,對于雜質(zhì)半導(dǎo)體，多子濃度約等于所摻雜質(zhì)濃度，多子濃度受溫度影響小； 少子（本征激發(fā)）濃度受溫度影響大；,注意,注意,不論是N型半導(dǎo)體還是P型半導(dǎo)體，雖然它們都有一種載流子占多數(shù)，但整個(gè)晶體仍然是不帶電的，呈電中性。通過摻入雜質(zhì)來

6、提高半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力不是最終目的，因?yàn)閷?dǎo)體的導(dǎo)電能力更強(qiáng)。雜質(zhì)半導(dǎo)體的奇妙之處在于，摻入不同性質(zhì)、不同濃度的雜質(zhì)，并使P型和N型半導(dǎo)體采用不同的方式結(jié)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。,載流子的兩種運(yùn)動(dòng)： 擴(kuò)散載流子在濃度差作用下的運(yùn)動(dòng) 載流子總是從高濃度向低濃度擴(kuò)散 飄移載流子在電場作用下的運(yùn)動(dòng) 電子逆電場方向運(yùn)動(dòng) 空穴順電場方向運(yùn)動(dòng),P 區(qū),N 區(qū),1.2.1 PN 結(jié)的形成,采用不同的摻雜工藝，在同一塊半導(dǎo)體單晶上形成 P型半導(dǎo)體 和N型半導(dǎo)體，在它們的交界面處就形成了一個(gè)PN 結(jié)。,空間電荷區(qū),內(nèi)電場方向,1.2 PN結(jié),多子擴(kuò)散形成空間電荷區(qū)有利少子向?qū)Ψ狡啤?/p>

7、阻擋多子向?qū)Ψ綌U(kuò)散， 少子向?qū)Ψ降钠瓶臻g電荷區(qū)變窄有利于多子向?qū)Ψ綌U(kuò)散； 當(dāng)多子的擴(kuò)散和少子的漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，空間電荷區(qū)的寬度一定，形成PN結(jié)。,內(nèi)電場方向,R,1.2.2 PN 結(jié)的單向?qū)щ娦?P 區(qū),N 區(qū),外電場驅(qū)使P區(qū)的空穴進(jìn)入空間 電荷區(qū)抵消一部分負(fù)空間電荷,N區(qū)電子進(jìn)入空間電荷區(qū) 抵消一部分正空間電荷,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，形 成較大的正向電流，此時(shí)PN結(jié)導(dǎo)通,一、外加正向電壓（正向偏置）,外電場加強(qiáng)擴(kuò)散,P 區(qū),N 區(qū),內(nèi)電場方向,R,二、 外加反向電壓（反向偏置）,外電場驅(qū)使空間電荷區(qū)兩側(cè)的多子(空穴和自由電子)移走, 空間電荷區(qū)加寬,少數(shù)載流子越過PN結(jié)形成很小的反向電流，此時(shí)

8、PN結(jié)截止,多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)難于進(jìn)行,外電場削弱擴(kuò)散,結(jié)論,綜上所述，當(dāng)PN結(jié)正向偏置時(shí)，回路將產(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)，回路中的反向電流非常小，幾乎等于零，且由于該電流是由少數(shù)載流子產(chǎn)生的，所以溫度對其影響很大（溫度愈高，反向電流愈大），此時(shí)PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)?？梢姡琍N結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?PN結(jié)的伏安特性,正偏：P“+” N“-” 正向低阻導(dǎo)通,反偏：P“-” N“+” 反向高阻截止 i = -Is,反向擊穿,PN結(jié)特性之二：“擊穿特性” （反向擊穿 i 很大）,-,P-N,P-N,正偏和反偏,UT=26mV,半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí),半導(dǎo)體中的載流子,自由

9、電子 空穴,載流子的產(chǎn)生,本征激發(fā) 摻雜P型、N型,載流子的運(yùn)動(dòng),漂移 擴(kuò)散,PN結(jié)的特性,正向?qū)ㄐ?反向截止特性 反向擊穿特性,多子擴(kuò)散引起,少子飄移引起,1.3.1 二極管的結(jié)構(gòu)和符號,1.3 半導(dǎo)體二極管,一、符號,D,Diode,P區(qū),N區(qū),硅管的伏安特性,1.3.2 二極管的伏安特性,反向特性,死區(qū),IS,正向特性,UBR,Uon,iD=f（uD）,+ uD ,D,U,非線性特性,反向擊穿電壓（穩(wěn)壓管）,i-u?, q-u?, L?,反向擊穿,正向和反向,開啟電壓： Uon,Si 管：0.5V左右 Ge管：0.1V左右,正向?qū)妷篣,Si 管：0.6V0.8V（.） Ge管：0.

10、2V0.3V（.）,二極管方程,UT：溫度的電壓當(dāng)量。常溫下，即T=300K（270C）時(shí)，UT=26mV。 Is：反向飽和電流。,在反向段：當(dāng)| uD | UT時(shí)，iDIS,一般:特性曲線上區(qū)分Uon和U 計(jì)算時(shí)不區(qū)分Uon和U,二極管的伏安特性受溫度的影響。如當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，二極管的正向特性曲線左移，反向特性曲線下移。,注意,1.3.4 二極管的等效電路,能夠模擬二極管特性的電路稱二極管等效電路，也稱二極管的等效模型。,I? U?,I,U,iD,一、二極管的直流模型,1.理想二極管(導(dǎo)通時(shí)正向壓降為零,截止時(shí)反向電流為零)的等效模型,大信號作用下的模型,2.二極管導(dǎo)通時(shí)正向壓降為一常量U

11、（正向?qū)妷?7V 或.V ），截止時(shí)反向電流為零的二極管的等效模型,Question1 UD UON,3.二極管導(dǎo)通且正向壓降uD大于U后，其電流iD與uD成線性關(guān)系（直線斜率為1/rD），截止時(shí)反向電流為零的等效模型,以上三個(gè)等效電路中1的誤差最大，3的誤差最小，一般情況下多采用2所示的等效電路。,直流電阻,二極管主要用于限幅，整流，鉗位 判斷二極管是否正向?qū)ǎ?先假設(shè)二極管截止，求其陽極和陰極電位； 若陽極陰極電位差 UD ，則其正向?qū)ǎ?若電路有多個(gè)二極管，陽極和陰極電位差最大的二極管優(yōu)先導(dǎo)通；其導(dǎo)通后，其陽極陰極電位差被鉗制在正向?qū)妷海?7V 或.V ）；再判斷其它二極管,

12、用直流模型2,用直流模型2,圖1.2.6 例1.2.1 電路圖,【例1】 下圖中，已知VA=3V， VB=0V， DA 、DB為鍺管，求輸出端Y的電位，并說明每個(gè)二極管的作用。,解： DA優(yōu)先導(dǎo)通，則,VY=30.3=2.7V,DA導(dǎo)通后，DB因反偏而截止，起隔離作用，DA起鉗位作用，將Y端的電位鉗制在+2.7V。,【例2】下圖是二極管限幅電路，D為理想二極管， E= 3V ，ui = 6 sin t V，試畫出 uo及uD的波形 。,2,ui3時(shí)，D截止，uo=ui， uD = ui3,ui3時(shí)，D導(dǎo)通，uo=3，uD=0,解：,二、二極管的小信號交流模型（微變等效電路）,二極管外加直流正向

13、電壓時(shí)，將有一電流，則反映在其伏安特性曲線上的點(diǎn)為Q（Q點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)）。,iD,I,U,Q,若在Q點(diǎn)基礎(chǔ)上外加微小的變化量，則可用以Q點(diǎn)為切點(diǎn)的直線來近似微小變化時(shí)的曲線，即可將二極管等效成一個(gè)線性器件，用動(dòng)態(tài)電阻rd來表示，且rd=uD/ iD。,question2,小信號作用下的模型,即,動(dòng)態(tài)電阻與Q點(diǎn)有關(guān),圖1.2.8 直流電壓和交流信號同時(shí)作用,直流通路,交流通路,question3,作業(yè): 1.4(1.3), 1.3(1.2),穩(wěn)壓管實(shí)質(zhì)上是一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管。它工作于反向擊穿區(qū)，在一定的電流范圍內(nèi)，端電壓幾乎不變，所以這段特性可以用來穩(wěn)壓，因而廣泛用于穩(wěn)壓電源與限

14、幅電路。,1.4 穩(wěn)壓管,i/mA,u/V,0,反向擊穿區(qū),-UZ,-IZmin,-IZmax,伏安特性,1.4.1 穩(wěn)壓管的伏安特性,DZ,Zener,一.穩(wěn)定電壓UZ：是在規(guī)定電流下穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓。,二. 穩(wěn)定電流 IZmin：保證管子進(jìn)入反向擊穿區(qū)的電流。若電流低于IZmin，則管子的穩(wěn)壓性不佳，甚至根本不穩(wěn)壓。要求IZIZmin.,IZ,UZ,1.4.2 穩(wěn)壓管的主要參數(shù),i/mA,u/V,0,-UZ,-IZmin,-IZmax,三.最大允許耗散功率PZM：PZM=UZIZmax,通過上式可求出Izmax。穩(wěn)壓管的功耗超過PZM時(shí)，會(huì)因結(jié)溫升過高而燒壞。要求IZIZmax,由上式

15、可看出，rZ愈小，管子的穩(wěn)壓性能愈好。,IZ,UZ,i/mA,u/V,0,-UZ,-IZmin,-IZmax,1.4.3 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路,一、電路,關(guān)于電路組成的說明：,（1）負(fù)載（RL）必需與DZ并聯(lián)，使Uo穩(wěn)定。,（2）DZ必需工作在反向擊穿區(qū)。,（3）為保證IZminIZIzmax，必需串聯(lián)一個(gè)大小合適的限流電阻R。,二、穩(wěn)壓原理,Ui ,Uo (UZ ),I ,IR ,UR ,Uo,三、限流電阻的選擇,IZminIZ IZmax,1.當(dāng)Ui最大，而IL最小時(shí)，IZ最大：,2.當(dāng)Ui最小，而IL最大時(shí)，IZ最?。?【例1】在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，已知Ui=12V，且變化范圍20% ， UZ=

16、5V，IZmin=5mA，PZmax=360mw，IL=05mA，求限流電阻R。,解：由已知條件得：Uimin=9.6V，Uimax=14.4V，,IZmin=5mA，,IZmax=PZmax/UZ=360/5=75mA,則,作業(yè): 1.9(1.6), 1.11(),1.5.1 三極管的結(jié)構(gòu)分類和符號,1.5 半導(dǎo)體三極管（雙極型晶體管）,一、分類,按結(jié)構(gòu)劃分,NPN型,PNP型,按材料劃分,硅管,鍺管,按功率劃分,大功率管,小功率管,按頻率劃分,高頻管,低頻管,二、NPN 型三極管,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E,2.符號,1.結(jié)構(gòu)示意圖,集電區(qū),集電結(jié),基

17、區(qū),發(fā)射結(jié),發(fā)射區(qū),集電極C,發(fā)射極E,基極B,三、PNP型三極管,1.結(jié)構(gòu)示意圖,2.符號,NPN 型三極管結(jié)構(gòu)圖,三極管能具有放大作用的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn),（1）基區(qū)很?。◣譵幾十 m）,形成兩個(gè)靠得很近的PN結(jié), 且載流子濃度很低。,（2）發(fā)射區(qū)摻雜濃度很高。,（3）集電結(jié)的面積很大。,三極管能具有放大作用的外部條件 :,（1）發(fā)射結(jié)正向偏置；,（2）集電結(jié)反向偏置。,對于NPN型三極管應(yīng)滿足: UBE 0 UBC VB VE,對于PNP型三極管應(yīng)滿足: UEB 0 UCB 0 即 VC VB VE,晶體管的基本放大應(yīng)用,輸入回路,輸出回路,有源器件,b偏置電阻,集電極 負(fù)載電阻,共射(CE)

18、,VBB VCC偏置電源,ui要放大的小信號,uO放大后的輸出,1.5.2 三極管的三種接法,一、共發(fā)射極(CE)接法,二、共集電極(CC)接法,三、共基極(CB)接法,不同的接法具有不同的電路特性，但管子的工作原理都是相同的。,以NPN管共發(fā)射極接法為例，來說明電流放大的概念。,1.5.3 三極管的電流放大（控制）作用,一、電流放大的概念,VCCVBB,調(diào)節(jié)RB，觀察IB、IC及IE的變化。,結(jié)論,（1）IB+IC=IE此結(jié)果符合KCL,（2）IC、IE比IB大得多。,（3）IB很小的變化可引起IC很大的變化，即IC受IB控制這就是三極管的電流控制作用。,PN結(jié)無外加電壓時(shí)(平衡PN結(jié)),

19、P區(qū)或N區(qū)的少子因達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡而稱為平衡少子,PN結(jié)外加正向電壓時(shí), P區(qū)或N區(qū)的多子 擴(kuò)散到對方而成為對方的非平衡少子,平衡少子:,非平衡少子:,本區(qū)本征激發(fā)的少子,另一區(qū)的多子擴(kuò)散過來的,IE,IBN,ICN,N,P,N,二、管內(nèi)載流子的運(yùn)動(dòng),VCC,RC,VBB,RB,ICBO,E,B,C,IB,IC,IE=ICN+IBN,電流關(guān)系：,定義： CE直流電流放大系數(shù),此結(jié)果符合KCL,整理得到：,IB=IBN-ICBO,IC=ICN+ICBO,IE = IC + IB,基極開路時(shí)集電極與發(fā)射極間的穿透電流,發(fā)射區(qū)的多子擴(kuò)散,記?。?定義： CE交流電流放大系數(shù),一般認(rèn)為：,定義： CB直流

20、電流放大系數(shù),整理得到：,定義： CB交流電流放大系數(shù),一般認(rèn)為：,發(fā)射極開路時(shí)集電結(jié)的反向飽和電流,e區(qū)的多子擴(kuò)散而導(dǎo)電,c區(qū)和b區(qū)的平衡少子飄移而導(dǎo)電：,IE=ICN+IBN,ICBO,雙極性晶體管,1.5.4 三極管的特性曲線(CE),三極管的特性曲線是其各極電壓和電流之間關(guān)系的曲線。從使用三極管的角度來說，了解其特性曲線比了解其內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)顯得更為重要。,iC,uCE,uBE,iB,雙端口網(wǎng)絡(luò),一、三極管的輸入特性,1.5.4 三極管的特性曲線(CE),UCE=0時(shí)：,UCE 0V時(shí)，曲線右移， UCE 1V后，曲線幾乎重合。 一般用UCE V的任一曲線,與二極管正向特性相似,由上述

21、分析可知：三極管輸入特性也有一段死區(qū)。在正常工作下，NPN型硅管uBE=0.0. 8V；PNP型硅管uBE=-0.8-0.6V。,?,飽和區(qū):發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均正向偏置,截止區(qū):發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均反向偏置,放大區(qū):發(fā)射結(jié)正向偏置；集電結(jié)反向偏置,iB,iC,Q,二、三極管的輸出特性,NPN,飽和區(qū) iC明顯隨uCE增大而增大 ic UON, uCE= uBE （ uCEUCES) （ uCE 0),截止區(qū) iB=0 、iC0的曲線下方。 NPN: uBE = UON, uCE uBE,放大區(qū) 曲線平行等距 iC近似平行于uCE軸 CCCS ic i I IB NPN: uBEUON, uCE uB

22、E,1.5.5 三極管的主要參數(shù),一、直流參數(shù),1.共射直流電流放大系數(shù),2.共基直流電流放大系數(shù),(1)發(fā)射極開路時(shí)集電結(jié)的反向飽和電流ICBO。,3.極間反向電流,一般小功率硅管ICBO為nA級，而鍺管為幾A幾十A。,(2)基極開路時(shí)集電結(jié)與發(fā)射結(jié)間的穿透電流ICEO。,ICEO=（1+ ）ICBO,ICBO、ICEO受穩(wěn)度的影響很大，實(shí)際工作中其值愈小，性能愈穩(wěn)定。,忽略ICBO,二、交流參數(shù),2.共基交流電流放大系數(shù),1.共射交流電流放大系數(shù),一般可以認(rèn)為： iC等距平行于uCE軸 即可以表示 在加上，可以認(rèn)為：,五、溫度對晶體管特性的影響,溫度增加，會(huì)導(dǎo)致 ICBO 、 IB 增大。

23、,溫度對晶體管輸入特性的影響,圖1.3.9 溫度對晶體管輸出特性的影響,三極管特性容易受溫度影響,溫度增加，會(huì)導(dǎo)致IC增大。,溫度增加，會(huì)導(dǎo)致, 增大。,總結(jié),1.4、雙極型晶體管,放大 條件,結(jié)構(gòu)上E重?fù)诫s、B薄且摻雜低、C面積大； 外電源使Je正偏、Jc反偏。,電流 關(guān)系,iC iB iE = iC + iB,三極管(NPN)的特性曲線,Je和Jc均正偏， uCE很小， ce間近似短路。,Je正偏、Jc反偏， iC = iB，T相當(dāng)CCCS 。,Je和Jc均反偏， ic很小，ce間近似開路。,二極管的特性曲線,二極管的直流模型,+ uD ,D,作業(yè): 1.15(1.9), 1.16(1.1

24、0), 1.19(1.12),2、晶體管的等效模型,（1）晶體管直流模型,前提: Q點(diǎn)在放大區(qū),UD,IBQ,（1）晶體管直流模型,RC,Rb,20V,VCC,VBB,直流電壓和交流信號同時(shí)作用下,三極管在小信號(微變量)情況下工作時(shí)，可以在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的小范圍內(nèi)用直線段近似地代替三極管的特性曲線，三極管就可以用線性二端口網(wǎng)絡(luò)來等效代替。,(2) 三極管的交流(微變)等效電路,ube=h11ib+h12uce,ic=h21ib+h22uce,在小信號下,H參數(shù)等效模型,ube=h11ib+h12uce,ic=h21ib+h22uce,h11=ube/ib|uce=0 =rbe,h21=ic/

25、ib|uce=0=,h12=ube/uce|ib=00,h22=ic/uce|ib=0=1/rce 0,Q,Q,rbe稱三極管的輸入電阻,rbb稱為基區(qū)的體電阻，對于小功率管，一般為100500。,三極管的微變等效電路,ube=rbeib+h12uce,ic=ib+ uce,三極管簡化的微變等效電路,三極管的微變等效電路只能用來分析放大電路變化量之間的關(guān)系,rce,1,線性化,如ce端所接 很大,不能忽略,（1）晶體管直流模型,(2) 三極管的交流(微變)等效電路,放大區(qū),交流模型只能求解交流量 直流模型只能求解直流量,H參數(shù)在靜態(tài)工作點(diǎn)附近定義的，只適合于交流小信號,（大小和方向）從屬于,N

26、PN和PNP具有相同的H參數(shù)交流模型,1.6 場效應(yīng)管(單極型三極管),本節(jié)要介紹的場效應(yīng)管是依靠一種極性的載流子(多子)飄移參與導(dǎo)電，所以稱單極型三極管。又因?yàn)樗抢幂斎牖芈返碾妶鲂?yīng)來控制輸出回路電流的，所以又稱場效應(yīng)管。它是電壓控制電流源(VCCS)器件。 它的輸入阻抗高,1.6.1 場效應(yīng)管FET(Field Effect Transistor) 的類型,按其結(jié)構(gòu),絕緣柵型,結(jié)型,按其工作狀態(tài),增強(qiáng)型,耗盡型,N溝道,P溝道,N溝道,P溝道,1.6.2 結(jié)型場效應(yīng)管(耗盡型),一、結(jié)構(gòu)示意圖（以N溝道為例）,兩個(gè)PN結(jié)夾著一個(gè)N溝道。三個(gè)電極： G：柵極 Gate D：漏極 Drai

27、n S：源極 Source,結(jié)構(gòu)和符號（以N溝道為例）,二、結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理,1. 柵源電壓對溝道的控制作用,在柵源間加負(fù)電壓VGG = 0，令uDS =0,(2)當(dāng)uGS時(shí)，PN結(jié)反偏，導(dǎo)電溝道變窄，溝道電阻增大。,(3)當(dāng)uGS增加到一定值時(shí) ，溝道完全合攏。溝道電阻無窮大,夾斷電壓UGS(off)使導(dǎo)電溝道完全合攏（消失）所需要的柵源電壓uGS。,(1)當(dāng)uGS=0時(shí)，為平衡PN結(jié)，導(dǎo)電溝道最寬。溝道電阻最小,UGS(off)0,2.漏源電壓對溝道的影響作用,(1)當(dāng)VDD=0時(shí)， iD=0。,(2) VDDiD 靠近漏極處的耗盡層加寬，溝道變窄，呈楔(xie-) 形分布。,(3)

28、當(dāng)VDD ，使uGD=uG S uDS=UGS(off)時(shí)，在靠漏極處夾斷預(yù)夾斷。,預(yù)夾斷前: VDDiD 。 預(yù)夾斷后: VDDiD 幾乎不變。,(4)VDD再，夾斷點(diǎn)下移。,在漏源間加電壓VDD =0 ，令uGS =0 由于uGS =0，所以導(dǎo)電溝道最寬。,圖1.4.4 UGS(off)0的情況,預(yù)夾斷,預(yù)夾斷前,預(yù)夾斷后,恒流區(qū),可變電阻區(qū),溝道電阻受uGS控制,（1）輸出特性曲線： iD=f（ uDS ）UGS=常數(shù),3.結(jié)型場效應(yīng)三極管的特性曲線,飽和區(qū)內(nèi)： iD /uGS 常數(shù)= gm gm 低頻跨導(dǎo),可變電阻區(qū)：預(yù)夾斷前。,飽和區(qū)（恒流區(qū)）：預(yù)夾斷后。,夾斷區(qū)（截止區(qū)）。,即：

29、iD = gm uGS 放大原理,（2）轉(zhuǎn)移特性曲線： iD=f（ uGS ）UDS=常數(shù),UGS（off）,飽和漏極電流IDSS,（UGS（off）uGS0）N 溝道,UDS =10V,只在恒流區(qū)內(nèi),只適合于恒流區(qū)內(nèi),IDSS: uGS=0時(shí)的iD,直流模型,1.6.3 絕緣柵場效應(yīng)管(MOS管),符號,1. 結(jié)構(gòu)和符號,一、增強(qiáng)型絕緣柵場效應(yīng)管（以N溝道為例）,G(Metal)-SiO2,鋁,結(jié)構(gòu)示意圖,耗盡層,S,G,D,UDS,iD = 0,D與S之間是兩個(gè) PN結(jié)反向串聯(lián)， 無論D與S之間加 什么極性的電壓， 漏極電流均接近 于零。,2. 工作原理,(1) uGS =0 時(shí),圖1.4

30、.8 uDS 0時(shí)uGS對導(dǎo)電溝道的控制,P型硅襯底,N,+,+,B,S,G,D,。,耗盡層,柵極下P型半導(dǎo) 體表面形成N型導(dǎo)電 溝道，當(dāng)D、S加上 正向電壓后可產(chǎn)生 漏極電流iD 。,(2) uGS UGS(th),N+,N+,UGS,圖1.4.9 uGS為大于UGS(th)的某一值時(shí) uDS對iD的影響,預(yù)夾斷前,預(yù)夾斷,預(yù)夾斷后,可變電阻區(qū),溝道電阻受uGS控制,恒流區(qū),4,3,2,1,0,5,10,15,UGS =5V,6V,4V,3V,2V,iD /mA,UDS =10V,增強(qiáng)型 NMOS 管的特性曲線,0,1,2,3,2,4,5,uGS / V,3. 特性曲線,UGs(th),輸出特性,轉(zhuǎn)移特性,uDS / V,iD /mA,夾斷區(qū),IDO,IDO: uGS=2UGS(th)時(shí)的iD,（uGSUGS（th) 0 , N 溝道),1. 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理,符號,制造時(shí)，在二氧化硅絕緣層中摻入大量的正離子。,二、耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管（以N溝道為例）,4,3,2,1,0,4,8