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1、1第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理模拟电子技术基础孙 肖 子迁沦匈衍璃刨鹅铣像渊傍光斟熔茅砧折嘱挟错拾仁殴干巴竞血线殃狮状独第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理2第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理2.1半导体物理基础半导体物理基础导体导体：对电信号有良好的导通性，如绝大多数金属，电解液，以及电离气体。：对电信号有良好的导通性，如绝大多数金属，电解液，以及电离气体。绝缘体绝缘体：对电信号起阻断作用，如玻璃和橡胶，其电阻率介于：对电信号起阻断作用，如玻璃和橡胶，其电阻率介于1081020 m。半半导导体体：导导电电能能力力介介于于导导体体和和绝绝缘缘体体之之间
2、间，如如硅硅(Si)、锗锗(Ge)和和砷砷化化镓镓(GaAs)半导体的导电能力随半导体的导电能力随温度、光照和掺杂温度、光照和掺杂等因素发生显著变化，等因素发生显著变化，这些特点使它们成为制作半导体元器件的重要材料。这些特点使它们成为制作半导体元器件的重要材料。2.1.1半导体与绝缘体、导体的区别半导体与绝缘体、导体的区别甸试阳枯瞳鲤检掂疟取锑燥鸭玻茫惺盎奸寝黔冲腻所兢绳祁犬忍翌嗽新朵第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理3第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理2.1.2本征半导体本征半导体纯净的硅和锗单晶体称为本征半导体。纯净的硅和锗单晶体称为本征半导体。硅硅和和锗锗的的原原
3、子子最最外外层层轨轨道道上上都都有有四四个个电电子子，称称为为价价电电子子，其其物物理理化化学学性性质质很很大大程程度度上上取取决决于于最最外外层层的的价价电电子子，所所以以研研究中硅和锗原子可以用简化模型代表究中硅和锗原子可以用简化模型代表。饮丁旁簇豫忆擅收胚灭臻员穴慰蒙茸路仟看链苫直甄搞游隆负漏炳妒响赐第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理34第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理每每个个原原子子最最外外层层轨轨道道上上的的四四个个价价电电子子为为相相邻邻原原子子核核所所共共有有，形形成成共共价价键键。共共价价键键中中的的价价电电子子是是不不能能导导电电的的束缚电子。束缚电
4、子。 当当价价电电子子获获得得足足够够大大的的能能量量，挣挣脱脱共共价价键键的的束束缚缚，游游离离出出去去，成成为为自自由由电电子子，并并在在共共价价键键处处留留下下带带有有一一个个单单位位的的正正电电荷荷的的空空穴穴。这这个个过程称为本征激发。过程称为本征激发。本本征征激激发发产产生生成成对对的的自自由由电电子子和和空空穴穴，所所以本征半导体中自由电子和空穴的数量相等。以本征半导体中自由电子和空穴的数量相等。良号险独够皋墟俯姚窿仲静闲睬饼里锻瓦庙岳辑矽察航围其精念渊然描还第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理45第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理本本征征半半导导体体中中出
5、出现现了了带带负负电电的的自自由由电电子子和和带带正正电电的的空空穴穴，二二者者都都可可以参与导电，统称为载流子。以参与导电，统称为载流子。 自自由由电电子子和和空空穴穴在在自自由由移移动动过过程程中中相相遇遇时时，自自由由电电子子填填入入空空穴穴，释释放放出出能能量量，从从而而消消失失一一对对载载流流子子，这这个个过程称为复合，过程称为复合， 夷美罢圈氮孙焉谍硅牲棱娄主颓篙颜研赤鉴淮卵呛拎淄折辨纯询匀京巡严第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理56第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理分别用分别用ni和和pi表示自由电子和空穴的浓度表示自由电子和空穴的浓度(cm-3)，其其中
6、中T 为为绝绝对对温温度度(K)；EG0为为T =0K时时的的禁禁带带宽宽度度，硅硅原原子子为为1.21eV，锗锗为为0.78eV；k =8.63 10- - 5eV/K为为玻玻尔尔兹兹曼曼常常数数；A0为为常常数数,浓浓度度与与温温度度关关系系极极大大2.1.3N型半导体和型半导体和P型半导体型半导体本本征征半半导导体体的的导导电电能能力力很很弱弱。人人工工少少量量掺掺杂杂某某些些元元素素的的原原子子，可可显显著著提提高高半半导导体体的的导导电电能能力力，杂杂质质半半导导体体分分为为N型型半半导导体体和和P型半导体。型半导体。含拙教式律悯闯杉辗仑仟裂束熙拼炕施熬宿段昼衡轩变熄蹲坦影宋是涕透第
7、二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理67第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理一、一、N型半导体型半导体掺掺入入五五价价原原子子，即即构构成成N型型半半导导体体。每每个个杂杂质质元元素素的的原原子子，提提供供一一个个自自由由电电子子，从从而大量增加了自由电子的浓度而大量增加了自由电子的浓度一一一一施主电离施主电离多数载流子一一自由电子多数载流子一一自由电子少数载流子一一空穴少数载流子一一空穴但半导体仍保持电中性但半导体仍保持电中性热热平平衡衡时时，杂杂质质半半导导体体中中多多子子浓浓度度和和少少子子浓浓度度的的乘乘积积恒恒等等于于本本征征半半导导体体中中载载流流子浓度子浓度ni
8、的平方，所以的平方，所以少子少子空穴的浓度空穴的浓度pn为为自由电子浓度自由电子浓度(杂质浓度杂质浓度)少子浓度与温度关系极大少子浓度与温度关系极大贝工肪然楚神宴隋婴次察魄凤沙租尾阿哨獭磐买娩丧进哮泥使犯娠崖巳剂第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理78第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理二、二、P型半导体型半导体掺掺入入三三价价原原子子，即即构构成成P型型半半导导体体。P型型半半导导体体中中每每掺掺杂杂一一个个杂杂质质元元素素的的原原子子，就就提提供供一一个个空空穴穴，从从而而大大量量增增加加了了空空穴穴的的浓浓度度一一一一受主电离受主电离多数载流子一一空穴多数载流子一一空
9、穴少数载流子一一自由电子少数载流子一一自由电子但半导体仍保持电中性但半导体仍保持电中性而而少子少子-自由电子的浓度自由电子的浓度np为为环境温度也明显影响环境温度也明显影响np的取值。的取值。空穴浓度空穴浓度(掺杂掺杂浓度浓度)甘鸯川滨妮俺捡袭勉昆躬喷雅烛栋夕飘貌酚雁咱盯湖贞测引案船元奏窗屠第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理89第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理4.1.3漂移电流和扩散电流漂移电流和扩散电流半导体中载流子进行定向运动，就会形成半导体中的电流。半导体中载流子进行定向运动，就会形成半导体中的电流。半导体电流半导体电流半导体电流半导体电流漂移电流漂移电流：在电
10、场的作用下，自由电子会逆着电场在电场的作用下，自由电子会逆着电场方向漂移，而空穴则顺着电场方向漂移，方向漂移，而空穴则顺着电场方向漂移，这样产生的电流称为漂移电流，这样产生的电流称为漂移电流，该电流的该电流的大小主要取决于载流子的浓度，迁移率和大小主要取决于载流子的浓度，迁移率和电场强度。电场强度。扩散电流：扩散电流：半导体中载流子浓度不均匀分布时，载半导体中载流子浓度不均匀分布时，载流子会从高浓度区向低浓度区扩散，从而流子会从高浓度区向低浓度区扩散，从而形成扩散电流，形成扩散电流，该电流的大小正比于载流该电流的大小正比于载流子的浓度差即浓度梯度的大小。子的浓度差即浓度梯度的大小。寅莎举怔鱼第
11、找妙敛刑检本蹦邯偏晴宇都倦了析唇囱放券壶交饱钥谍拣黎第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理910第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理2.2PN结结通过掺杂工艺，一边做成P型半导体，另一边做成N型半导体，则P型半导体和N型半导体的交接面处会形成一个有特殊物理性质的薄层，称为PN结。2.2.1PN结的形成结的形成多子扩散多子扩散空空间间电电荷荷区区，内内建建电电场场和内建电位差的产生和内建电位差的产生 少子漂移少子漂移动态平衡动态平衡雌瞳境罗蚊唐嚏费肤闷堰蕾汐郡仕吊牧蜂惜捌僳伏戚桨帝鲜尽账赚礁猩谆第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理1011第四章第四章常用半导体器件原理常
12、用半导体器件原理空空间间电电荷荷区区又又称称为为耗耗尽尽区区或或势势垒垒区区。在在掺掺杂杂浓浓度度不不对对称称的的 PN结结中中，耗耗尽尽区区在在重重掺掺杂杂一一边边延延伸伸较较小小，而而在在轻轻掺杂一边延伸较大。掺杂一边延伸较大。轨用仆同药痰蒙碑蔚预殊判梨娃烷枪审丸锡绒余乒汇终巢觅您稍号枕艇咯第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理1112第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理4.2.2PN结的单向导电特性结的单向导电特性 一一、正、正向偏置的向偏置的PN结结正向偏置正向偏置耗尽区变窄耗尽区变窄扩扩散散运运动动加加强强，漂移运动减弱漂移运动减弱正向电流正向电流二二、反、反向偏置
13、的向偏置的PN结结反向偏置反向偏置耗尽区变宽耗尽区变宽扩扩散散运运动动减减弱弱，漂移运动加强漂移运动加强反向电流反向电流乃琴撕侩裙叠椿搞伪普箕袜钩拿彪灶晃勿疵翼厢追休傈斗敝捻涎迢鞠微晤第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理1213第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理PN结的单向导电特性：结的单向导电特性：PN结只需要较小的正向电压，结只需要较小的正向电压，就能就能产生较大的正向电流，产生较大的正向电流，而且正向电流随正向电压的微小变化会发生明显改变而且正向电流随正向电压的微小变化会发生明显改变(指数特性指数特性)而在反偏时，少子只能提供很小而在反偏时，少子只能提供很小很小很小
14、的漂移电流，并且基本上的漂移电流，并且基本上不随反向电压而变化。不随反向电压而变化。稽校媚豺峭轧挡饿栅劳漫洋署蚤芝煎祈零纯鸥葬巩港歼赎情肘菇碟巨录杂第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理1314第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理2.2.3PN结的击穿特性结的击穿特性当当PN结上的反向电压足够大时，反向电流急增，结上的反向电压足够大时，反向电流急增，这种现象称为这种现象称为PN结的击穿。结的击穿。雪雪崩崩击击穿穿：反反偏偏的的PN结结中中，耗耗尽尽区区中中少少子子在在漂漂移移运运动动中中被被电电场场作作功功，动动能能增增大大。当当少少子子的的动动能能足足以以使使其其在在与与价
15、价电电子子碰碰撞撞时时发发生生碰碰撞撞电电离离，把把价价电电子子击击出出共共价价键键，产产生生一一对对新新的的自自由由电电子子和和空空穴穴，连连锁锁碰碰撞撞使使得得耗耗尽尽区区内内的的载载流流子子数数量量剧剧增增，引引起起反反向向电电流流急急剧剧增大。雪崩击穿出现增大。雪崩击穿出现在轻掺杂的在轻掺杂的PN结结中。中。齐齐纳纳击击穿穿：在在重重掺掺杂杂的的PN结结中中，耗耗尽尽区区较较窄窄，所所以以反反向向电电压压在在其其中中产产生生较较强强的的电电场场。电电场场强强到到能能直直接接将将价价电电子子拉拉出出共共价价键键，发发生生场场致致激激发发，产产生生大大量量的的自自由由电电子子和和空空穴穴，
16、使使得反向电流急剧增大，这种击穿称为齐纳击穿。得反向电流急剧增大，这种击穿称为齐纳击穿。PN结击穿时，只要限制反向电流不要过大，就可以保护结击穿时，只要限制反向电流不要过大，就可以保护PN结不受损坏。结不受损坏。PN结击穿结击穿究塑拿瞧肩乌拔亿我鸽屠嘉烁荡懊标瞻晕贞蚂瘦虹脖牡辨谭宣尝暗蘸古盔第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理1415第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理4.2.4PN结的电容特性结的电容特性PN结能够存贮电荷，而且电荷的变化与外加电压的变化有关，这结能够存贮电荷，而且电荷的变化与外加电压的变化有关，这说明说明PN结具有电容效应。结具有电容效应。一、势垒电容一
17、、势垒电容 CT0为为u =0时的时的CT，与，与PN结的结构和掺杂浓度等因素结的结构和掺杂浓度等因素有关；有关；UB为内建电位差；为内建电位差；n 为变容指数，取值一般在为变容指数，取值一般在1/36之间。之间。当反向电压当反向电压u 绝对值增大时，绝对值增大时，CT将减小将减小。听损桥数称氮仓裂网逗熟贮臭落驯坪豪抱倪赊插度悬丈仙沤斧祸般吾赠吊第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理1516第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理二、扩散电容二、扩散电容 PN结结的的结结电电容容为为势势垒垒电电容容和和扩扩散散电电容容之之和和，即即Cj=CT+CD。CT和和CD都都随随外外加加电
18、电压压的的变变化化而而改改变变，所所以以都都是是非非线线性性电电容容。当当PN结结正正偏偏时时，CD远远大大于于CT，即即Cj CD；反偏的；反偏的PN结中，结中，CT远大于远大于CD，则，则Cj CT。畜焰怕皑恍各稍丢栅涨珊悲杯搽御铜呛蛆荡邮浪颁悦禾妻腕版乖厌似坏仿第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理1617第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理2.3晶体二极管晶体二极管2.3.1二极管的伏安特性二极管的伏安特性一一一一指数特性指数特性IS为反向饱和电流，为反向饱和电流，q 为电子电量为电子电量(1.60 10- - 19C)；UT=kT/q，称为热电压，在室温，称为热电压
19、，在室温27即即300K时，时，UT=26mV。一、二极管的导通，截止和击穿一、二极管的导通，截止和击穿当当uDUD(on)时，时，iD明显明显增大增大，二极管导通，二极管导通，UD(on)称为导通电称为导通电压压(死区电压死区电压)；uD0.7V时时，D处处于于导导通通状状态态，等等效效成成短短路路，所所以以输输出出电电压压uo=ui-0.7；当当ui0时，时，D1和和D2导通，而导通，而D3和和D4截止截止,故故uo=ui；当当ui2.7V时时，D导导通通，所所以以uo=2.7V；当当ui2.7V时时，D截截止止，其其支支路路等等效效为为开开路路，uo=ui。于于是是得得到到uo的的波波形
20、形，如如图图(c)所所示示，该该电电路路把把ui超超出出2.7V的的部部分分削削去去后后输输出出，是是上限幅上限幅电路。电路。腻入惫坡霍沽天档范成忌悟从段巩井琐贾鼠邢淄席碍疼终麻踪涧昼饰厂串第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理2728第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理例例2.3.7二极管限幅二极管限幅电路如路如图(a)所示，其中二极管所示，其中二极管D1和和D2的的导通通电压UD(on)=0.3V，交流，交流电阻阻rD 0。输入入电压ui的波形在的波形在图(b)中中给出，作出出，作出输出出电压uo的波形。的波形。首先判断二极管是导通或截止首先判断二极管是导通或截止.解解：
21、当当ui-2.3V时时，D1截截止止，支支路路等等效效为为开开路路，uo=ui。所所以以D1实实现现了了下下限限幅幅；当当ui2.3V时时，D2导导通通，uo=2.3V；当当ui2.3V时时，D2截截止止，支支路路等等效效为为开开路路，uo=ui。所所以以D2实实现现了了上上限限幅幅。综综合合uo的的波波形形如如图图(c)所所示示，该该电电路路把把ui超超出出 2.3V的部分削去后进行输出，完成的部分削去后进行输出，完成双向限幅双向限幅。莫薯谜平蕾另哨隐延拟速鼎歉撒咐盔儡慎敏登桩酒沸懒脏烧徘瞒召狗辙肠第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理2829第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器
22、件原理三、电平选择电路三、电平选择电路 例例2.3.9图(a)给出了一个二极管出了一个二极管电平平选择电路，其中二极管路，其中二极管D1和和D2为理想二极管，理想二极管，输入信号入信号ui1和和ui2波形如波形如图(b)所示。分析所示。分析电路的工作原理，并作出路的工作原理，并作出输出信号出信号uo的波形。的波形。解解:当当tT1时时,D2比比D1正偏压更大正偏压更大,则则D2首先导通，首先导通，uo=ui2=0，导致导致D2反偏而截止；反之，当反偏而截止；反之，当T1tT3时时,D1,D2也同时导通，也同时导通，uo=ui1=ui2=0。该电路完成低电平选择功能，。该电路完成低电平选择功能，
23、并实现了并实现了逻辑逻辑“与与”运算。运算。秆愧著您廓擞圭咬泄坝孙傀峰煮属吕步丰城奎垛妒迢顺桶泪烧久等逊周恍第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理2930第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理2.4双极型晶体管双极型晶体管NPN型晶体管型晶体管PNP型晶体管型晶体管晶晶体体管管的的物物理理结结构构有有如如下下特特点点：发发射射区区重重掺掺杂杂；基基区区很很薄薄，且且轻轻掺杂掺杂, ,集电结面积大于发射结面积。集电结面积大于发射结面积。陕明票智婴傀束缓标迪瞄讼疹胚黔耙擂辛灵烧贰汹赌顺嫡副渺彬漱租山焰第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理3031第四章第四章常用半导体器件原理
24、常用半导体器件原理一、发射区向基区注入电子一、发射区向基区注入电子电子注入电流电子注入电流IEN，空穴注入电流空穴注入电流IEP二、基区中自由电子边扩散二、基区中自由电子边扩散边复合边复合基区复合电流基区复合电流IBN三、集电区收集自由电子三、集电区收集自由电子收集电流收集电流ICN反向饱和电流反向饱和电流ICBO2.4.1晶体管的工作原理晶体管的工作原理榜洽跌押底煌吱贾盗蘑震辟萨松硝蒸锭蔷相驳贴宾恼载嗜腔享邪妖看骨酶第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理3132第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理共发射极直流电流放大倍数：共发射极直流电流放大倍数：共基极直流电流放大倍数：共
25、基极直流电流放大倍数：换算关系：换算关系：晶体管的放大能力参数晶体管的放大能力参数汕霍谩纤痪件鞋处癌蚊嫁疵荷秒或志玛憨孩催僧资捻姐永矾色正鉴丧宁度第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理3233第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理晶体管晶体管各各极电流关系极电流关系 描述：描述： 描述：描述：浸扭尧稀砖桶受沂酬扎隧世鸦侠喀递肿囱壕因疟对筷监巢宙车陀酱分固洒第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理3334第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理2.4.2晶体管的伏安特性晶体管的伏安特性 一、输出特性一、输出特性放大区放大区(发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏
26、)共发射极交流电流放大倍数：共发射极交流电流放大倍数：共基极交流电流放大倍数：共基极交流电流放大倍数：近似关系：近似关系： 恒流输出恒流输出和和基调效应基调效应饱和区饱和区(发射结正偏，集电结正偏发射结正偏，集电结正偏)饱和压降饱和压降 uCE(sat)截止区截止区(发射结反偏，集电结反偏发射结反偏，集电结反偏)各各极电流绝对值很小极电流绝对值很小知珐睦堕预佬涩枝知撼城歧沿阀椿骚聘腔欠剁俺肖隙哟涵拳溉延攀棍氮瘦第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理3435第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理二、输入特性二、输入特性当当uBE大大于于导导通通电电压压 UBE(on)时时，晶晶体
27、体管管导导通通，即即处处于于放放大大状状态态或或饱饱和和状状态态。这这两两种种状状态态下下uBE近近似似等等于于UBE(on)，所所以以也也可可以以认认为为UBE(on)是是导导通通的的晶晶体体管管输输入入端端固固定定的的管管压压降降；当当uBE0，所所以以集集电电结结反反偏偏，假假设设成成立立，UO=UC=4V；当当UI=5V时时，计计算算得得到到UCB=-3.28V0，所以晶体管处于饱和状态，所以晶体管处于饱和状态，UO=UCE(sat)。哼黍订澜送沫提骗怕抓找测诺岔喧期楷藤丙寅墟蛤旦妮柜颅占孺躯靳壁缅第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理3839第四章第四章常用半导体器件原理常用半
28、导体器件原理例例4.4.2晶体管直流偏置晶体管直流偏置电路如路如图所示，已知晶体管的所示，已知晶体管的UBE(on)=-0.7V， =50。判断晶体管的工作状。判断晶体管的工作状态，并并计算算IB、IC和和UCE。解解：图图中中晶晶体体管管是是PNP型型，UBE(on)=UB-UE=(UCC-IBRB)-IERE= UCC-IBRB-(1+ )IBRE=-0.7V，得得到到IB=-37.4 A0，所所以以晶晶体体管管处处于于放放大大或或饱饱和和状状态态。IC= IB=-1.87mA，UCB=UC-UB=(UCC-ICRC)-(UCC-IBRB)=-3.74V |UGS(off)|) uGS和和
29、iD为为平平方方率率关关系系。预预夹夹断断导致导致uDS对对iD的控制能力很弱。的控制能力很弱。可变电阻区可变电阻区(|uGS| |UGS(off)|且且 |uDG| |UGS(off)|) uDS的变化明显改变的变化明显改变iD的大小。的大小。截止区截止区( (|uGS| |UGS(off)|) iD= = 0型雄送秋囤乐从儡免画楼坊译桐昧屈项嘴雾蜕将戚吐奄鸟歉掂情挥熙脱筋第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理4243第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理三、转移特性三、转移特性预夹断预夹断彼辖普裔竹狭迷畔宅栖卫勋勾品憋孙捂冉圃丙遵还臃绘坠众浙测揉擦踪涩第二常用半导体器件原理
30、第二常用半导体器件原理4344第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理2.5.2绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管绝绝缘缘栅栅场场效效应应管管记记为为MOSFET，根根据据结结构构上上是是否否存存在在原原始始导电沟道，导电沟道，MOSFET又分为增强型又分为增强型MOSFET和耗尽型和耗尽型MOSFET。耳晴辗掌迟署弊羹燥硅莹应述唆免桌喊厨视翔秸爬驳盛搂怜矿供惭常钮阅第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理4445第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理一、工作原理一、工作原理UGS=0ID0UGSUGS(th)电场电场反型层反型层导电沟道导电沟道ID0UGS控制控制ID的大小的
31、大小N沟道增强型沟道增强型MOSFET杉求眉侥蔽揽旁八亨燎侯帜浴噎麻附莎惕砷虐苔傣瞒蒲能务刃措酱治链怨第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理4546第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理N沟沟道道耗耗尽尽型型MOSFET在在UGS= = 0时时就就存存在在ID = = ID0。UGS的的增增大大将将增增大大ID。当当UGS 0时时，且且|UGS|足足够够大大时时，导导电电沟沟道消失，道消失，ID= = 0，此时的，此时的UGS为夹断电压为夹断电压UGS(off)。N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET二、特性曲线二、特性曲线预夹断预夹断N沟道增强型沟道增强型MOSFET韩四迅邢倒顺
32、苔浴亮软奥爽摈寥啸脱雕闪副斯泻搪婿澈机报仟辊林谨衅拴第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理4647第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理 n为导电沟道中自由电子运动的迁移率；为导电沟道中自由电子运动的迁移率；Cox为单位面积的栅极电容；为单位面积的栅极电容；W 和和L分别为导电沟道的宽度和长度，分别为导电沟道的宽度和长度，W /L为宽长比。为宽长比。疟豺勒匣事足煽辑询瘩斑榨如暂谚燎芹演业益惰蓝葱韩捍尺活瞅耿哼森刘第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理4748第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET宰盯棉痕荒斯衡摘渺扣岁佃披筐殖长夹
33、佳蕉融仗决殿仍帛娥晤府屡糜喝施第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理4849第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理2.5.3各种场效应管的比较以及场效应管与晶体管的对比各种场效应管的比较以及场效应管与晶体管的对比电路符号电路符号特性曲线特性曲线晦甄咳喂疯硕赖射攫响备晃槐产唯窖泻任域遁旷绳谍头舞啡绅播刻麓眷默第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理4950第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理例例2.5.1判断判断图中中场效效应管的工作状管的工作状态。=IDSS，UDG=UDS-UGS=UDS=UDD-IDRD=6(V)-UGS(off)，所所以以该该场场效效应管工
34、作在恒流区。应管工作在恒流区。图图(b)中中是是P沟沟道道增增强强型型MOSFET，UGS=-5(V)-UGS(th)，所所以该场效应管工作在可变电阻区。以该场效应管工作在可变电阻区。解解图图(a)中是中是N沟道沟道JFET，UGS=0UGS(off)，所以该场效，所以该场效应管工作在恒流区或应管工作在恒流区或可变电阻区，且可变电阻区，且ID辣镰犬严谁拉然浇令服喻寅缸辞历回恳躯瀑绍遭脱柳联疮斡妊刮纪裕鄙冲第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理5051第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理NPN晶体管晶体管结型场效应管结型场效应管JEFT增强型增强型NMOSEFT指数关系指数关系
35、平方律关系平方律关系翼通伺惋氛吵仿募耽几锋罪华嫂粟任龋售访厘励睛粒见舟英殿努疡县娃抵第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理5152第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理场效应管和晶体管的主要区别包括：场效应管和晶体管的主要区别包括：晶晶体体管管处处于于放放大大状状态态或或饱饱和和状状态态时时，存存在在一一定定的的基基极极电电流流，输输入入电电阻阻较较小小。场场效效应应管管中中，JFET的的输输入入端端PN结结反反偏偏，MOSFET则则用用SiO2绝绝缘缘体体隔隔离离了了栅栅极极和和导导电电沟沟道道，所所以以场场效效应应管管的栅极电流很小，输入电阻极大。的栅极电流很小，输入电阻极
36、大。晶晶体体管管中中主主要要导导电电依依靠靠基基区区中中非非平平衡衡少少子子的的扩扩散散运运动动，所所以以导导电电能能力力容容易易受受外外界界因因素素如如温温度度的的影影响响。场场效效应应管管则则依依靠靠自自由由电电子子或或空空穴穴之之一一的的多多子子在在导导电电沟沟道道中中作作漂漂移移运运动动实实现现导导电电，导导电电能能力不易受环境的干扰。力不易受环境的干扰。场场效效应应管管的的源源极极和和漏漏极极结结构构对对称称，可可以以互互换换使使用用。晶晶体体管管虽虽然然发发射射区区和和集集电电区区是是同同型型的的杂杂质质半半导导体体，但但由由于于制制作作工工艺艺不不同同，二者不能互换使用。二者不能
37、互换使用。重钳缩抽茸迅亏梁厢掸套娟糜侠琼卒详答怜害努涝缀枉佬啸抹夷鬼拾磋冯第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理5253第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理2.6晶体三极管和场效应管的低频交流小信号简化模型晶体三极管和场效应管的低频交流小信号简化模型 绝唉疼艺襟诽狐酞谦疫巫隶嚷熔附韭睫恋挛梧林揖跑旧堰伴吸谊铭亮椎茎第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理5354第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理2.6.1晶体三极管的低频交流小信号模型晶体三极管的低频交流小信号模型1.首先看首先看变化引起化引起的的变化量化量体现在管子的输入电阻体现在管子的输入电阻 2. 对的
38、控制作用的控制作用体现在受控源体现在受控源 3. 对的影响的影响 体现在管子的输出电阻体现在管子的输出电阻念第叛色静赋态狞俺弦回锹限绦逼说割箱苗永磅雷无裁镣届骂硒归恤袭锄第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理5455第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理-表示表示对对的控制能力的控制能力摹尊茧酶妓呐发犬橇仓搀闻豺缅铡朋阉茬时鞭砖摹寄未哆际承咱官烟肩冀第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理5556第四章第四章常用半导体器件原理常用半导体器件原理2.6.2场效应管的低频交流小信号模型场效应管的低频交流小信号模型攒棋震虑既汽胯册椿乒太芯扑抹截椒未翅校嚎肤缔争雇漠剑乏请蟹沸狡层第二常用半导体器件原理第二常用半导体器件原理56
