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1、天津大学天津大学 模电课件模电课件 三极管特性三极管特性曲线参数及场效应管曲线参数及场效应管 iB是输入电流，vBE是输入电压，加在B、E两电极之间。 iC是输出电流，vCE是输出电压，从C、E 两电极取出。 输入特性曲线 iB=f(vBE) vCE=const 输出特性曲线 iC=f(vCE) iB=const共发射极接法三极管的特性曲线，即 2.共基极直流电流放大系数 =（ICICBO）/IEIC/IE 显然 与 之间有如下关系: = IC/IE= IB/1+ IB= /1+ 极间反向电流 1.集电极基极间反向饱和电流集电极基极间反向饱和电流ICBO ICBO的下标的下标CB代表集电极和基
2、极，代表集电极和基极，O是是Open的字头，代表第三个电极的字头，代表第三个电极E开开路。它相当于路。它相当于集电结的反向饱和电流。集电结的反向饱和电流。 2.集电极发射极间的反向饱和电流集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO和和ICBO有如下关系有如下关系 ICEO=（1+ ）ICBO 相当基极开路时，集电极和发射极间的反向相当基极开路时，集电极和发射极间的反向饱和电流，即输出特性曲线饱和电流，即输出特性曲线IB=0那条曲线所对应那条曲线所对应的的Y坐标的数值。如图坐标的数值。如图02.09所示。所示。 图02.09 ICEO在输出特性曲线上的位置(2)(2)交流参数交流参数交流电流
3、放大系数交流电流放大系数 1.共发射极交流电流放大系数共发射极交流电流放大系数 = IC/ IB vCE=const 在放大区 值基本不变，可在共射接法输出特性曲线上，通过垂直于X 轴的直线求取IC/IB。或在图02.08上通过求某一点的斜率得到。具体方法如图02.10所示。 图图02.10 在输出特性曲线上求在输出特性曲线上求 2.共基极交流电流放大系数 =IC/IE VCB=const当ICBO和ICEO很小时，、，可以不加区分。 特征频率特征频率fT 三极管的值不仅与工作电流有关，而且与工作频率有关。由于结电容的影响，当信号频率增加时，三极管的将会下降。当下降到1时所对应的频率称为特征频
4、率，用fT表示。 (3)极限参数 集电极最大允许电流ICM 如图02.08所示，当集电极电流增加时， 就要下降，当值下降到线性放大区值的7030时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电流ICM。但当ICICM时，并不表示三极管会损坏。 图02.08 值与IC的关系集电极最大允许功率损耗PCM 集电极电流通过集电结时所产生的功耗， PCM= ICVCBICVCE， 因发射结正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集电结上。在计算时往往用VCE取代VCB。 反向击穿电压 反向击穿电压表示三极管电极间承受反向电压的能力，其测试时的原理电路如图02.11所示。 图02.11 三极管击穿电压的测试电路 1.V
5、(BR)CBO发射极开路时的集电结击穿电压。下标BR代表击穿之意，是Breakdown的字头，CB代表集电极和基极，O代表第三个电极E开路。 2.V(BR) EBO集电极开路时发射结的击穿电压。 3.V(BR)CEO基极开路时集电极和发射极间的 击穿电压。 对于V(BR)CER表示BE间接有电阻，V(BR)CES表示BE间是短路的。几个击穿电压在大小上有如下关系 V(BR)CBOV(BR)CESV(BR)CERV(BR)CEOV(BR) EBO 由PCM、 ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区，见图02.12。 图02.12 输出特性曲线上的过损耗区和击穿
6、区半导体三极管的型号国家标准对半导体三极管的命名如下:3 D G 110 B 第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管 第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、 G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管用字母表示材料用字母表示材料用字母表示器件的种类用字母表示器件的种类用数字表示同种器件型号的序号用数字表示同种器件型号的序号用字母表示同一型号中的不同规格用字母表示同一型号中的不同规格三极管三极管 表02.01 双极型三极管的参数 参 数型 号 PCM mW ICM mAVR CBO VVR CEO VVR EBO V IC BO A f T MHz3AX31D 125
7、125 20 126* 83BX31C 125 125 40 246* 83 3CG101CCG101C 100 30 450.1 1003 3DG123CDG123C 500 50 40 300.353 3DD101DDD101D 5A 5A 300 25042mA3 3DK100BDK100B 100 30 25 150.1 3003DKG23 250W 30A 400 325 8注：*为 f 1.4.1 1.4.1 结型场效应三极管结型场效应三极管 (1) (1) 结型场效应三极管的结构结型场效应三极管的结构 图图02.19 结型场效应三极管的结构结型场效应三极管的结构 (2)(2)结型
8、场效应三极管的工作原理结型场效应三极管的工作原理 现以现以N N沟道为例说明其工作沟道为例说明其工作原理。原理。 栅源电压栅源电压VGS对沟道的控制作用对沟道的控制作用 漏源电压漏源电压VDS对沟道的影响对沟道的影响 VGD=VGS-VDS(a) 漏极输出特性曲线 (b) 转移特性曲线 图02.22 N沟道结型场效应三极管的特性曲线 ( (3)3)结型场效应三极管的特性曲线结型场效应三极管的特性曲线1.4.2 绝缘栅场效应三极管的工作原理 绝缘栅型场效应三极管MOSFET( Metal Oxide Semiconductor FET)。分为 增强型 N沟道、P沟道 耗尽型 N沟道、P沟道202
9、4/7/21 (1)N沟道增强型MOSFET 结构 0VGSVGS(th)工作原理 1栅源电压VGS的控制作用 当VGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的 二极管，在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。 VGS对漏极电流的控制关系可用对漏极电流的控制关系可用 ID=f(VGS) VDS=const 这一曲线描述，称为这一曲线描述，称为转移特性曲线转移特性曲线，见图，见图02.14。 进一步增加VGS，当VGSVGS(th)时（ VGS(th) 称为开启电压)，形成反型层。 随着VGS的继续增加，ID将不断增加。在VGS=0V时ID=0，只有当VGSVGS(th)后才会出现漏极电流，这种M
10、OS管称为增强型MOS管。 图图02.14 VGS对漏极电流的控制特性对漏极电流的控制特性转移特性曲线转移特性曲线 转移特性曲线的斜率gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。 gm 的量纲为mA/V，所以gm也称为跨导。跨导的定义式如下 gm=ID/VGS VDS=const (单位mS) ID=f(VGS)VDS=const当当VDS为为0或较小时相当或较小时相当VGDVGS(th)，沟道沟道呈斜线分布。呈斜线分布。 当VDS增加到使VGD=VGS(th)时，预夹断。当VDS增加到VGDVGS(th)时， ID基本趋于不变。 当VGSVGS(th)，且固定为某一值时， VDS对ID的影
11、响，即ID=f(VDS)VGS=const这一关系曲线如图02.16所示。这一曲线称为漏极输出特性曲线。 2 2漏源电压漏源电压VDS对漏极电流对漏极电流ID的控制作用的控制作用图02.16 漏极输出特性曲线ID=f(VDS)VGS=const2024/7/21 (1) VDS 0，VGS=0， ID不等于零。不等于零。（2）VGS0时，时，ID 。（3）VGS0时，时，ID 。 (2)(2)N N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFETMOSFET图图 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET的结构的结构 (a) 结构示意图结构示意图 (b) 转移特转移特性曲线性曲线 图图02.17 N沟道耗尽型沟道耗尽
12、型MOSFET的结构的结构 和转移特性曲线和转移特性曲线 (2)(2)N N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFETMOSFET (3)(3)P沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET P沟道沟道MOSFET的工作原理与的工作原理与N沟道沟道MOSFET完全相同，只不过导电的载流完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有同双极型三极管有NPN型和型和PNP型一样。型一样。 图02.18 各类场效应三极管的特性曲线绝缘栅场效应管N沟道增强型P沟道增强型伏安特性曲线伏安特性曲线绝缘栅场效应管 N沟道耗尽型P 沟道耗尽型结型场效应管 N沟道耗尽型P
13、沟道耗尽型2.2.4 2.2.4 场效应三极管的参数和型号场效应三极管的参数和型号(1)场效应三极管的参数 开启电压开启电压VGS(th) (或或VT) 开启电压是开启电压是MOS增强型管的参数，栅源电压小于增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值开启电压的绝对值, 场效应管不能导通。场效应管不能导通。 夹断电压VGS(off) (或VP) 夹断电压是耗尽型FET的参数，当VGS=VGS(off) 时,漏极电流为零。 饱和漏极电流IDSS 耗尽型场效应三极管, 当VGS=0时所对应的漏极电流。 输入电阻输入电阻RGS 场效应三极管的栅源输入电阻的典型值场效应三极管的栅源输入电阻的典型值，对于对于结型场效应三极管，反偏时结型场效应三极管，反偏时RGS约大于约大于107，对于对于绝缘栅型场效应三极管绝缘栅型场效应三极管, RGS约是约是1091015。 低频跨导gm 低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用，这一点与电子管的控制作用相似。gm可以在转 移特性曲线上求取，单位是mS(毫西门子)。 最大漏极功耗PDM 最大漏极功耗可由PDM= VDS ID决定，与双极型三极管的PCM相当。结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！39
