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1、化学工业出版社化学工业出版社 第第6 6章章 半导体器件半导体器件学习要点学习要点 半导体的基础知识半导体的基础知识 半导体二极管半导体二极管 半导体三极管半导体三极管 场效应管场效应管电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 物质按导电性能可分为导体、绝缘体和半导体。物质按导电性能可分为导体、绝缘体和半导体。 半导体的特点：半导体的特点： 在晶体结构的半导体材料中，通过掺杂方法可以控在晶体结构的半导体材料中，通过掺杂方法可以控制其导电性能，具有光敏、热敏等特性，这些特性使半制其导电性能，具有光敏、热敏等特性，这些特性使半导体材料成为各种电子器件的基础。导体材料成为各种电子
2、器件的基础。6.1 6.1 半导体基础知识半导体基础知识6.1.1 半导体的特点半导体的特点 半导体材料最外层电子既不像导体那样极易摆脱原子半导体材料最外层电子既不像导体那样极易摆脱原子核的束缚成为自由电子，也不像绝缘体那样被原子核束缚核的束缚成为自由电子，也不像绝缘体那样被原子核束缚得那么紧，因此，半导体的导电特性介于二者之间。常用得那么紧，因此，半导体的导电特性介于二者之间。常用的半导体材料是硅、锗和砷化镓等。的半导体材料是硅、锗和砷化镓等。 电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 完全纯净的、结构完整的晶体半导体，称为完全纯净的、结构完整的晶体半导体，称为本征半本征
3、半导体导体。在晶体结构中，原子排列具有有序性，相邻两个原在晶体结构中，原子排列具有有序性，相邻两个原子的一对最外层电子子的一对最外层电子( (价电子价电子) )成为共有电子，它们一方成为共有电子，它们一方面围绕自身的原子核运动，另一方面又出现在相邻原子面围绕自身的原子核运动，另一方面又出现在相邻原子所属的轨道上。即价电子不仅受到自身原子核的作用，所属的轨道上。即价电子不仅受到自身原子核的作用，同时还受到相邻原子核的吸引。于是，两个相邻的原子同时还受到相邻原子核的吸引。于是，两个相邻的原子共有一对价电子，组成共有一对价电子，组成共价键共价键结构。结构。 共价键中的价电子受共价键的束缚。在室温或光
4、照共价键中的价电子受共价键的束缚。在室温或光照下，由于热运动，少数价电子可以获得足够的能量摆脱下，由于热运动，少数价电子可以获得足够的能量摆脱共价键的束缚而成为共价键的束缚而成为自由电子自由电子，同时必然在共价键中留，同时必然在共价键中留下空位，称为下空位，称为空穴空穴，这种空穴带正电，这种空穴带正电 。6.1.2 本征半导体本征半导体电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 图图6-1 本征半导体结构示意图本征半导体结构示意图 图图6-2 本征半导体中的载流子本征半导体中的载流子 共价键共价键自由电子自由电子空穴空穴 半导体中存在着两种载流子：自由电子和空穴。本半导体中存
5、在着两种载流子：自由电子和空穴。本征半导体中，自由电子与空穴是同时成对产生的，因此，征半导体中，自由电子与空穴是同时成对产生的，因此，它们的浓度是相等的。它们的浓度是相等的。 电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 在本征半导体中，掺入微量五价元素，如磷、锑、在本征半导体中，掺入微量五价元素，如磷、锑、砷等，可形成砷等，可形成N N型半导体型半导体。由于五价杂质原子可提供自由电子，故称为施主原子。由于五价杂质原子可提供自由电子，故称为施主原子。N N型半导体中，自由电子称为多数载流子，空穴称为少数型半导体中，自由电子称为多数载流子，空穴称为少数载流子。载流子。 6.1.3
6、 杂质半导体杂质半导体1. N型半导体型半导体自由电子自由电子施主原子施主原子电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 在本征半导体中，掺入微量三价元素，如硼、镓、在本征半导体中，掺入微量三价元素，如硼、镓、铟等，可形成铟等，可形成P P型半导体型半导体。由于三价杂质原子容易吸收电子，故称为受主原子。由于三价杂质原子容易吸收电子，故称为受主原子。P P型半导体中，空穴称为多数载流子，自由电子称为少数型半导体中，空穴称为多数载流子，自由电子称为少数载流子。载流子。 2. P型半导体型半导体受主原受主原子子空穴空穴电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 同
7、一个半导体基片上，分别制造同一个半导体基片上，分别制造P P型半导体和型半导体和N N型半型半导体，在它们的界面处形成导体，在它们的界面处形成PNPN结，结，PNPN结具有单向导电性。结具有单向导电性。1. PN结的形成结的形成6.1.4 PN结结当当P P型半导体和型半导体和N N型半导体制作在一起时，由于交界型半导体制作在一起时，由于交界两侧半导体类型不同，存在电子和空穴的浓度差。两侧半导体类型不同，存在电子和空穴的浓度差。P P区区的空穴向的空穴向N N区扩散，区扩散，N N区的电子向区的电子向P P区扩散。由于扩散运区扩散。由于扩散运动，动，N N区失掉电子产生正离子，区失掉电子产生正
8、离子，P P区得到电子产生负离子，区得到电子产生负离子，在在P P区和区和N N区的接触面就产生正负离子层，称为区的接触面就产生正负离子层，称为空间电荷空间电荷区区。当多数载流子的扩散运动和少数载流子的漂移运动当多数载流子的扩散运动和少数载流子的漂移运动达到动态平衡时，形成稳定的空间电荷区，即形成达到动态平衡时，形成稳定的空间电荷区，即形成PNPN结结。电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体+扩散运动内电场E漂移运动PN结的形成结的形成空间电荷区空间电荷区电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 P P型半
9、导体型半导体N N型半导体型半导体+扩散运动内电场E漂移运动PN结的形成结的形成扩散的结果是使空间扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。间电荷区越宽。内电场越强，就使漂内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。使空间电荷区变薄。电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 P P型半导体型半导体N N型半导体型半导体+扩散运动内电场E漂移运动PN结的形成结的形成扩散和漂移达到动态平衡扩散和漂移达到动态平衡时空间电荷区稳定时空间电荷区稳定电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 2. PN结的单向导电
10、性结的单向导电性PNPN结正向偏置时，外加电场与内电场方向相反，当外结正向偏置时，外加电场与内电场方向相反，当外电场大于内电场时，外加电场抵消内电场，使空间电荷电场大于内电场时，外加电场抵消内电场，使空间电荷区变窄，有利于多数载流子运动，形成正向电流区变窄，有利于多数载流子运动，形成正向电流I I。外加。外加电场越强，正向电流电场越强，正向电流I I越大，这意味着越大，这意味着PNPN结的正向电阻变结的正向电阻变小，小，PNPN结处于结处于导通导通状态。状态。给给PNPN结加正向电压，即结加正向电压，即P P区接电源正极，区接电源正极，N N区接电源区接电源负极，此时称负极，此时称PNPN结为
11、正向偏置。结为正向偏置。1）PN结的正向导通特性结的正向导通特性电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 给给PNPN结加反向电压，即电源正极接结加反向电压，即电源正极接N N区，负极接区，负极接P P区，区，称称PNPN结反向偏置这时外加电场与内电场方向相同，使内电结反向偏置这时外加电场与内电场方向相同，使内电场的作用增强场的作用增强, ,，PNPN结变厚，多数载流子运动难于进行，结变厚，多数载流子运动难于进行，有助于少数载流子运动，形成电流有助于少数载流子运动，形成电流ISIS，少数载流子很少，少数载流子很少，所以电流很小，接近于零，即所以电流很小，接近于零，即PNPN
12、结反向电阻很大，结反向电阻很大，PNPN结处结处于于截止截止状态。状态。给给PNPN结加反向电压，即电源正极接结加反向电压，即电源正极接N N区，负极接区，负极接P P区，区，称称PNPN结结反向偏置反向偏置。2） PN结的反向截止特性结的反向截止特性电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 PN结的单向导电性结的单向导电性电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 2. PN结的击穿特性结的击穿特性PNPN结的击穿分为结的击穿分为雪崩击穿雪崩击穿和和齐纳击穿齐纳击穿。PNPN结处于反向偏置时，在一定电压范围内，流过结处于反向偏置时，在一定电压范围内，流过
13、PNPN结的电流是很小的反向饱和电流。但是当反向电压超过结的电流是很小的反向饱和电流。但是当反向电压超过某一数值后，反向电流急剧增加，这种现象称为某一数值后，反向电流急剧增加，这种现象称为反向击反向击穿穿。发生击穿并不一定意味着发生击穿并不一定意味着PNPN结损坏。当结损坏。当PNPN结反向击结反向击穿时，只要注意控制反向电流的数值穿时，只要注意控制反向电流的数值( (一般通过串接电一般通过串接电阻阻R R实现实现) )，不使其过大，以免因过热而烧坏，不使其过大，以免因过热而烧坏PNPN结，当反结，当反向电压向电压( (绝对值绝对值) )降低时，降低时，PNPN结的性能就可以恢复正常。结的性能
14、就可以恢复正常。稳压二极管正是利用了稳压二极管正是利用了PNPN结的反向击穿特性来实现稳压结的反向击穿特性来实现稳压的，当流过的，当流过PNPN结的电流变化时，结电压保持基本不变。结的电流变化时，结电压保持基本不变。电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 将一个将一个PN结加上相应的两根外引线，然后结加上相应的两根外引线，然后用塑料、玻璃或铁皮等材料做外壳封装就成为二用塑料、玻璃或铁皮等材料做外壳封装就成为二极管极管 。 6.2 6.2 半导体二极管半导体二极管6.2.1 二极管的结构二极管的结构1. 二极管的结构二极管的结构2. 二极管的符号二极管的符号电工与电子技术半
15、导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 在外加电压的作用下，二极管电流的变化规在外加电压的作用下，二极管电流的变化规律称为二极管的伏安特性曲线律称为二极管的伏安特性曲线 。 6.2.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性导通压降导通压降: : 硅硅管管0.60.8V,锗锗管管0.20.3V。电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 6.2.3 二极管的主要参数二极管的主要参数I IF F是二极管允许通过的最大正向平均电流。是二极管允许通过的最大正向平均电流。 1. 最大整流电流最大整流电流I IF URM是允许施加在二极管两端的最大反向工作电是允许施加在二极管两端的最大
16、反向工作电压，通常取反向击穿电压的二分之一。压，通常取反向击穿电压的二分之一。 2. 最大反向工作电压最大反向工作电压U URM I IR R是指二极管未击穿时的反向电流值，越小越好。是指二极管未击穿时的反向电流值，越小越好。 3. 反向电流反向电流I IR f fM M是保证二极管单向导电性的最高工作频率。是保证二极管单向导电性的最高工作频率。 4. 最高工作频率最高工作频率f f M电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 6.2.4 二极管的应用二极管的应用 【例【例6-1】 如图所示限幅电路。已知输入电压为，试分析限幅电平如图所示限幅电路。已知输入电压为，试分析限幅
17、电平E分别为分别为0V、6V和和-6V时输出电压的波形。时输出电压的波形。 利用二极管的单向导电特性，可以构成各种应用电路，如二极利用二极管的单向导电特性，可以构成各种应用电路，如二极管整流电路、限幅电路、开关电路等管整流电路、限幅电路、开关电路等。 当当EV，ui时二极管导通，时二极管导通，uoV；uiV，二极管截止，二极管截止，uoui，即限，即限幅电平为幅电平为V。 当当E6V，ui6时二极管导通，时二极管导通，uo6V；ui6V，二极管截止，二极管截止，uoui，即限幅电，即限幅电平为平为6V。 当当E-6V， ui-6时二极管导通，时二极管导通，uo-6V；ui-6V，二极管截止，二
18、极管截止，uoui，即限，即限幅电平为幅电平为-6V。 分析：分析：电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 解：a）E=0Vb）E=6Vc）E=-6V 当输入信号电压在一定范围内变化时，输出电压随输当输入信号电压在一定范围内变化时，输出电压随输入电压相应变化；而当输入电压超出该范围时，输出电压入电压相应变化；而当输入电压超出该范围时，输出电压保持不变，这就是保持不变，这就是限幅限幅电路。通常将输出电压开始不变的电路。通常将输出电压开始不变的电压值称为限幅电平。电压值称为限幅电平。 例例6-1 输出电压波形输出电压波形电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出
19、版社 反向击穿时，反向击穿时，在一定的电流在一定的电流范围内端电压范围内端电压几乎不变几乎不变6.2.5 稳压二极管及其应用稳压二极管及其应用 稳压二极管是一种硅材料制成的面接触型二极管，简称为稳压管。稳压二极管是一种硅材料制成的面接触型二极管，简称为稳压管。 1 1）稳压）稳压二极管的符号二极管的符号 1. 稳压二极管的伏安特性稳压二极管的伏安特性 2 2）稳压）稳压二极管的伏安特性二极管的伏安特性 符号符号伏安特性伏安特性电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 2. 稳压二极管的主要参数稳压二极管的主要参数U UZ Z是稳压管工作在反向击穿区时的稳定工作电压。是稳压管
20、工作在反向击穿区时的稳定工作电压。 1）稳定电压）稳定电压U UZ I IZ Z是使稳压管正常工作时的最小电流是使稳压管正常工作时的最小电流 。 2）稳定电流）稳定电流I IZ r rZ Z是稳压管工作在稳压区时，两端电压变化量与电流变化是稳压管工作在稳压区时，两端电压变化量与电流变化量之比。量之比。 3）动态电阻）动态电阻r rZ P PZMZM等于稳压管的稳定电压值等于稳压管的稳定电压值U UZ Z与最大稳定电流的乘积与最大稳定电流的乘积 。 4）额定功耗）额定功耗PZM温度系数是指稳压管温度变化温度系数是指稳压管温度变化11时，所引起的稳定电压时，所引起的稳定电压变化的百分比。变化的百分
21、比。 5）温度系数温度系数 电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 3. 稳压二极管的应用稳压二极管的应用 如图如图6-12所示。图中，所示。图中，R为限流电阻，令流经稳压二极管的电流为限流电阻，令流经稳压二极管的电流合适，使稳压二极管工作在稳压区。合适，使稳压二极管工作在稳压区。 利用稳压二极管的稳压特性可以构成简单的稳压电路。利用稳压二极管的稳压特性可以构成简单的稳压电路。图6-12 稳压二极管二极管稳压电路路 改变输入电压，如改变输入电压，如UI增大，增大，UO将随之上升。由于稳压管与负载电将随之上升。由于稳压管与负载电阻并联，加于稳压二极管两端的反阻并联，加于稳压
22、二极管两端的反向电压增加，此时，向电压增加，此时，IZ迅速增强，从迅速增强，从而使限流电阻而使限流电阻R上的压降增大，令输上的压降增大，令输出电压出电压UO回落下来，最终使输出电回落下来，最终使输出电压基本不变。压基本不变。 若负载电阻改变时也若负载电阻改变时也可以得出输出电压基本恒定的结果。可以得出输出电压基本恒定的结果。可见，可见， 该电路有稳定输出电压的功该电路有稳定输出电压的功能。能。 电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 6.3 6.3 半导体三极管半导体三极管6.3.1 三极管的基本结构三极管的基本结构1. 三极管的结构示意图三极管的结构示意图2. 三极管的
23、符号三极管的符号NPN型PNP型电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 1）发射区向基区发射电子。）发射区向基区发射电子。 6.3.2 三极管的电流放大作用三极管的电流放大作用1. 三极管内部载流子的运动三极管内部载流子的运动3）集电结收集电子。）集电结收集电子。 2）电子在基区的扩散与复合。）电子在基区的扩散与复合。 三极管有特殊的内部结构，三极管有特殊的内部结构，在合适的外部条件就有电流放在合适的外部条件就有电流放大作用。大作用。 2. 三极管电流放大作用三极管电流放大作用称称为三极管共三极管共发射极射极电流的直流流的直流电流放大系数。流放大系数。 电工与电子技术半导
24、体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 输入回路的电流与电压之间的关系曲线称为三极管的输入特输入回路的电流与电压之间的关系曲线称为三极管的输入特性曲线，即性曲线，即 6.3.3 三极管的特性曲线三极管的特性曲线1. 输入特性曲线输入特性曲线 曲线形状与二极管的正向伏曲线形状与二极管的正向伏安特性相类似，呈指数关系，但安特性相类似，呈指数关系，但它与它与uCE有关。当有关。当uCE等于零时，等于零时，也存在门限电压，只有发射结电也存在门限电压，只有发射结电压大于该门限电压时，电流才明压大于该门限电压时，电流才明显增加。当显增加。当uCE增加时曲线右移，增加时曲线右移，但当但当uCE1V后，曲
25、线右移很小，后，曲线右移很小，所以图中只画出两条曲线，实际所以图中只画出两条曲线，实际应用中，应用中，uCE总是大于总是大于1V的。的。 电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 输出回路的电流与电压之间的关系曲线称为三极管的输出特输出回路的电流与电压之间的关系曲线称为三极管的输出特性曲线，即性曲线，即 2. 输出特性曲线输出特性曲线1）截止区截止区 一般将一般将iB的区域称为截止的区域称为截止区，在图中为区，在图中为iB曲线的下方曲线的下方区域。区域。2）放大区放大区 略上翘的平行线族区域。略上翘的平行线族区域。3）饱和区饱和区 曲线靠近纵轴附近，各条输出曲线靠近纵轴附近
26、，各条输出特性曲线的快速上升区域。特性曲线的快速上升区域。 电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 输出特性三个区域的特点输出特性三个区域的特点: :(2) (2) 放大区放大区 发射结正偏，集电结反偏，发射结正偏，集电结反偏， I IC C I IB B , , 且且 I IC C = = I IB B(3) (3) 饱和区饱和区 发射结正偏，集电结正偏发射结正偏，集电结正偏 ，即，即U UCECE U UBEBE ， I IB BIIC C，U UCECE0.3V0.3V (1) (1) 截止区截止区 U UBEBE 死区电压，死区电压， I IB B0 0 ， I
27、IC C=I=ICEO CEO 00 电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 6.3.4. 三极管的主要参数三极管的主要参数1.电流放大系数电流放大系数 1）共发射极电流放大系数）共发射极电流放大系数 直流电流放大系数定义为三极管的集电极直流电流与基极直直流电流放大系数定义为三极管的集电极直流电流与基极直流电流之比，即流电流之比，即 交流电流放大系数定义为三极管的集电极交流电流与基极交交流电流放大系数定义为三极管的集电极交流电流与基极交流电流之比，即流电流之比，即 可见，两者的定义是不同的，但数值接近，因此在实际应用可见，两者的定义是不同的，但数值接近，因此在实际应用中，
28、当工作电流不十分大时，可混用而不加区分。中，当工作电流不十分大时，可混用而不加区分。电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 2）共基极电流放大系数）共基极电流放大系数 直流电流放大系数定义为三极管的集电极直流电流与发射极直流电流放大系数定义为三极管的集电极直流电流与发射极直流电流之比，即直流电流之比，即 交流电流放大系数定义为三极管的集电极交流电流与发射极交流电流放大系数定义为三极管的集电极交流电流与发射极交流电流之比，即交流电流之比，即一般情况下，两者数值接近，接近与一般情况下，两者数值接近，接近与1而小于而小于1。共发射极电流放大系数和共基极电流放大系数的关系为：共发
29、射极电流放大系数和共基极电流放大系数的关系为：电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 2.极间反向电流极间反向电流I ICBOCBO是发射极开路时，集电极和基极之间的反向饱和电流。是发射极开路时，集电极和基极之间的反向饱和电流。I ICEOCEO是基极开路时，集电极流向发射极的电流，也叫穿透电流。是基极开路时，集电极流向发射极的电流，也叫穿透电流。 一般情况下，两者都由少数载流子的漂移形成，均随温度的一般情况下，两者都由少数载流子的漂移形成，均随温度的上升而增大。上升而增大。I ICBOCBO和和I ICEOCEO越小，三极管受温度的影响越小，三极管越小，三极管受温度的影
30、响越小，三极管性能越稳定。性能越稳定。两者的关系为：两者的关系为：1）I ICBOCBO2）I ICEOCEO电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 3.极限参数极限参数 一般由集电极最大允许损耗一般由集电极最大允许损耗功率功率P PCMCM、集电极最大允许电流、集电极最大允许电流I ICMCM和反向击穿电压和反向击穿电压U U(BR)CEO(BR)CEO可以确定可以确定三极管的安全工作区域：三极管的安全工作区域： 1 1）集电极最大允许电流）集电极最大允许电流I ICMCM2 2）集电极最大允许损耗功率）集电极最大允许损耗功率P PCMCM 3 3）反向击穿电压）反向击
31、穿电压 U U(BR)CBO(BR)CBO为发射极开路时，集电极为发射极开路时，集电极- -基极间的反向击穿电压。基极间的反向击穿电压。U U(BR)CEO(BR)CEO为基极开路时，集电极为基极开路时，集电极- -发射极间的反向击穿电压。发射极间的反向击穿电压。U U(BR)EBO(BR)EBO为集电极开路时，发射极为集电极开路时，发射极- -基极间的反向击穿电压。基极间的反向击穿电压。U(BR)CBOU(BR)CEOU(BR)EBO电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 场效应管是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的半导场效应管是利用输入回路的电场效应来控制输出
32、回路电流的半导体器件，是单极型三极管。具有高输入电阻、低噪声、温漂小、便于体器件，是单极型三极管。具有高输入电阻、低噪声、温漂小、便于集成等优点，因此，得到广泛的应用。集成等优点，因此，得到广泛的应用。6.4 6.4 场效应管场效应管 场效应管根据结构的不同，有结型场效应管和绝缘栅场效应管场效应管根据结构的不同，有结型场效应管和绝缘栅场效应管（又称为金属（又称为金属- -氧化物氧化物- -半导体场效应管，简称为半导体场效应管，简称为MOSMOS管）两种类型，后管）两种类型，后者又分为增强型和耗尽型。每类从参与导电的载流子来划分为者又分为增强型和耗尽型。每类从参与导电的载流子来划分为N N沟道和
33、沟道和P P沟道。沟道。 场效应管有三个电极，栅极（场效应管有三个电极，栅极（g极）、源极（极）、源极（s极）极） 和漏极（和漏极（d极）极），符号如图：，符号如图： 电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 输出特性曲线描述漏极电流输出特性曲线描述漏极电流i iD D与漏与漏- -源电压源电压u uDSDS之间的函数之间的函数关系，即关系，即6.4.1 场效应管的特性曲线场效应管的特性曲线1. 输出特性曲线输出特性曲线1）可变电阻区可变电阻区 预夹断轨迹左侧的区域，该区域中曲预夹断轨迹左侧的区域，该区域中曲线近似为不同斜率的直线。线近似为不同斜率的直线。2）恒流区恒流区
34、恒流区是栅恒流区是栅-源电压源电压u uGSGS一定时电流基一定时电流基本不变的区域，亦叫饱和区。该区域中本不变的区域，亦叫饱和区。该区域中各曲线近似为一组横轴的平行线，亦叫各曲线近似为一组横轴的平行线，亦叫放大区。放大区。3）截止区截止区 靠近横轴的区域，导电沟道消失，漏靠近横轴的区域，导电沟道消失，漏极电流极电流i iD D00 ，也叫夹断区。，也叫夹断区。 电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 转移特性描述了漏极电流转移特性描述了漏极电流i iD D与栅与栅- -源电压源电压u uGSGS之间的函数关系，之间的函数关系，即即 2. 转移特性曲线转移特性曲线1）结型
35、和耗尽型：结型和耗尽型： 2）增强型：增强型： 理论和实践证明，漏极电流随栅理论和实践证明，漏极电流随栅-源电压的增加近似按平方律上升。源电压的增加近似按平方律上升。电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 1 1）开启电压）开启电压U UGS(th)GS(th)和夹断电压和夹断电压U UGS(off)GS(off) 6.4.2 场效应管的主要参数场效应管的主要参数1. 直流参数直流参数2 2）饱和漏极电流）饱和漏极电流I IDSSDSS 3 3）直流输入电阻）直流输入电阻R RSSSS 1 1）低频跨导）低频跨导g gm m： 2. 交流参数交流参数2 2）漏）漏- -源
36、动态电阻源动态电阻r rdsds： 1 1）最大漏极电流）最大漏极电流UIUIDMDM 3. 极限参数极限参数2 2）最大漏）最大漏- -源电压源电压U U(BR)DS(BR)DS最大栅最大栅- -源电压源电压U U(BR)GS(BR)GS 3 3）最大耗散功率）最大耗散功率P PDMDM 电工与电子技术半导体元件特性课件化学工业出版社化学工业出版社 本章小结本章小结1.1.半导体基础知识半导体基础知识1）半导体有自由电子和空穴两种载流子参与导电。）半导体有自由电子和空穴两种载流子参与导电。2.2.半导体二极管半导体二极管3.3.半导体三极管半导体三极管2）本征半导体中，两者浓度相等；）本征半
37、导体中，两者浓度相等；N型半导体中，电子为多数载流型半导体中，电子为多数载流子；子；P型半导体中多数载流子为空穴。型半导体中多数载流子为空穴。3）构成半导体器件的核心是）构成半导体器件的核心是PN结，结，PN结具有单向导电性。结具有单向导电性。1）二极管由一个）二极管由一个PN结构成，也具有单向导电性。结构成，也具有单向导电性。2）常见的二极管应用电路有整流电路、限幅电路等。）常见的二极管应用电路有整流电路、限幅电路等。 1）三极管和场效应管内部都有两个）三极管和场效应管内部都有两个PN结，都具有放大作用。结，都具有放大作用。 2）三极管因偏置条件的不同，有放大、截止和饱和三种工作状态。）三极管因偏置条件的不同，有放大、截止和饱和三种工作状态。它是电流控制器件，即以小的基极电流对大的集电极电流进行控制，它是电流控制器件，即以小的基极电流对大的集电极电流进行控制，所以有电流放大作用。所以有电流放大作用。 3）场效应管是电压控制器件，用栅）场效应管是电压控制器件，用栅-源电压控制漏极电流。源电压控制漏极电流。电工与电子技术半导体元件特性课件
