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1、四讲场效应管ppt课件Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望2.2结型场结型场效应管效应管一、一、JFET的结构和符号的结构和符号NP+P+DSGDGSDGSPN结结栅极栅极漏极漏极源极源极N沟道沟道JFET的的电路符号电路符号导电沟道导电沟道P沟道沟道JFETPN+N+DS漏极漏极源极源极P沟道沟道JFET的的电路符号电路符号# # 符号中的箭头方向表示什么？符号中的箭头方向表示什么？表示栅极表示栅极- -沟道间的沟道间的PNPN结正偏时栅极电流的方向。结正偏时栅极电流的
2、方向。# #FET和和BJT的电极对应关系：的电极对应关系：G-B；D-C；S-E；# #因因FET结构对称，漏极和源极可互换使用。（结构对称，漏极和源极可互换使用。（BJT不能）不能）二、二、JFET的工作原理的工作原理因栅极因栅极沟道间的沟道间的PN结反偏结反偏，栅极电流栅极电流iG 0；栅极不取电流栅极不取电流。栅极输入阻抗高达栅极输入阻抗高达107 以上。以上。在在D-S间加一个正电压间加一个正电压uDS0,N沟道中的多子在电场作用下由沟道中的多子在电场作用下由S向向D漂移运动，形成漏极电流漂移运动，形成漏极电流iD，iD的大小受的大小受uGS的控制。的控制。下面主要讨论下面主要讨论u
3、GS对对iD的控制作用以及的控制作用以及uDS对对iD的影响。的影响。GGN NP P+ +P P+ +D DS SiDiG* *FET的的“栅极不取电流栅极不取电流”这一点很重要，它能给我们的分析带来极大的方便。这一点很重要，它能给我们的分析带来极大的方便。FET三个电极的电流关系为：三个电极的电流关系为：iG 0 ；iDiS。N沟道沟道JFET:P沟道沟道JFET:只有一种载流子（多子）参与导电；只有一种载流子（多子）参与导电；2.2结型型场效效应管管注意：注意：JFET工作时，必须使栅极工作时，必须使栅极-沟道间的沟道间的PN结反偏。结反偏。GGN NP P+ +P P+ +D DS S
4、1、uGS对对iD的控制作用的控制作用uDS=0时，时，uGS对导电沟道的影响对导电沟道的影响uGS=0导电沟道最宽导电沟道最宽增大增大|uGS|，耗耗尽层加宽，导尽层加宽，导电沟道变窄。电沟道变窄。当当|uGS|=|UGS(off)|时，时，耗尽层合拢，导电沟耗尽层合拢，导电沟道被夹断。道被夹断。GGN NP P+ +P P+ +D DS S“夹断电压夹断电压”结论：结论：栅源电压通过改变导电沟道的宽窄来控制漏极电流，栅源电压通过改变导电沟道的宽窄来控制漏极电流，称为称为“电压控制电流器件电压控制电流器件”。GGN NP P+ +P P+ +D DS S|uGS|增大增大0UGS(off)|
5、uGS|越大，沟道越窄，沟道电阻越大，越大，沟道越窄，沟道电阻越大，iD越小；越小；|uGS|越小，沟道越宽，沟道电阻越小，越小，沟道越宽，沟道电阻越小，iD越大。越大。uGS=0；uDS=0uDS0GGN NP P+ +P P+ +D DS S沟道预夹断后，沟道预夹断后，uDS 2、uDS对对iD的影响的影响当当uDS较小时较小时，由于沟道较宽，由于沟道较宽，iD随随uDS的增大成正比地增大；的增大成正比地增大；D、S间的电位梯度使导电沟道呈间的电位梯度使导电沟道呈楔形楔形；uDS |uGD| 耗尽层耗尽层越宽越宽当当uGD=uGS- -uDS=UGS(off)(负数负数)两耗尽层在两耗尽层
6、在A点相遇，点相遇，为预夹断状态。为预夹断状态。（预夹断方程）（预夹断方程）夹断区长度夹断区长度 外电压的增量主要降落在夹断区上。外电压的增量主要降落在夹断区上。iD趋于饱和，不再随趋于饱和，不再随uDS的增加而上升的增加而上升。uDSiD0 UGD=UGS(off)BUDS IDSS饱和漏饱和漏极电流极电流iDAuDSBUDS，PN结击穿，结击穿，iD急剧增大。急剧增大。uGS=0改变的改变的uGS值，得到一簇特性曲线。值，得到一簇特性曲线。- -1V- -2V- -3V即：即：uDS=uGS- -UGS(off)JFET的输的输出特性曲线出特性曲线综上分析可知：综上分析可知：沟道中只有一种
7、载流子参与导电，所以沟道中只有一种载流子参与导电，所以FET也称为单极型三极也称为单极型三极管，具有噪声低、温度稳定性好、抗辐射能力强等优点管，具有噪声低、温度稳定性好、抗辐射能力强等优点。JFET栅极与沟道间的栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因此结是反向偏置的，因此iG 0，输入电，输入电阻很高。阻很高。JFET是电压控制电流器件，是电压控制电流器件，iD受受uGS控制。控制。预夹断前预夹断前iD与与uDS近似呈线性关系；预夹断后，近似呈线性关系；预夹断后，iD趋于饱和。趋于饱和。uDSiD0 0 0 0 0 0- - - -4 4 4 4- -1 1 1 1- - - -2 2 2 2-
8、 - - -3 3 3 3uGS=uDS三、三、JFET的特性曲线及参数的特性曲线及参数1.输出特性曲线输出特性曲线可变电阻区（沟道未夹断）可变电阻区（沟道未夹断）恒流区（沟道部分夹断）恒流区（沟道部分夹断）截止区（沟道全部夹断）截止区（沟道全部夹断）IDSS可变电可变电阻区阻区恒恒流流区区击击穿穿区区截止区截止区UGS(off)沟道电阻受栅源电压控制。沟道电阻受栅源电压控制。作放大器件时应工作在恒流区，其大信号方程为：作放大器件时应工作在恒流区，其大信号方程为：DGSiD受受uGS控制，基本不受控制，基本不受uDS的影响。的影响。BUDSuGSUGS(off)预夹断轨迹预夹断轨迹GGD DS
9、 SN NuGSP P+ +P P+ +GGP P+ +P P+ +D DS SN NP PP PuGSuDSGGP P+ +P P+ +D DS SN NP PP PuGSuDSGGP P+ +P P+ +D DS SN NP PP PuGSuDS预夹断（沟道刚刚夹断）预夹断（沟道刚刚夹断）2.转移特性曲线转移特性曲线（FET工作在恒流区）工作在恒流区）表示漏源电压一定，栅源电压表示漏源电压一定，栅源电压uGS对漏极电流对漏极电流iD的控制作用。的控制作用。曲线方程为：曲线方程为：024641220UGS=0V- -1- -2- -3- -4UGS(off)-4-1-2-30246转移特转移
10、特性曲线性曲线IDSSGGP P+ +P P+ +D DS SN NP PP PuGSuDSuGDuGS(off)预夹断状态预夹断状态3、已知、已知JFET三个电极的电位，如何判断管子的工作状态？三个电极的电位，如何判断管子的工作状态？GGP P+ +P P+ +D DS SN NP PP PuGSuDS可变电阻区可变电阻区uGDuGS(off)GGP P+ +P P+ +D DS SN NP PP PuGSuDS饱和区饱和区/恒流区恒流区uGDuGS(off)GGD DS SN NuGSP P+ +P P+ +截止区截止区uGS uGS(off)N沟道沟道JFETP沟道沟道JFET电源极性电
11、源极性uGS 0；uDS 0uGS 0；uDS 0夹断电压夹断电压UGS(0ff)0截止区截止区uGSuGS(off)可变电阻区可变电阻区uGDuGS(off)uGDuGS(off)预夹断状态预夹断状态uGD=uGS(off)uGD=uGS(off)恒流区恒流区uGDuGS(off)3、已知、已知JFET三个电极的电位，如何判断管子的工作状态？三个电极的电位，如何判断管子的工作状态？认清器件类型：认清器件类型：N N沟道沟道/P/P沟道；沟道；看看uGS与夹断电压与夹断电压uGS(0ff)的关系，确定是否工作在截止区；的关系，确定是否工作在截止区；若不截止，若不截止，看看uGD与夹断电压与夹断
12、电压uGS(0ff)的关系，最后确定工作状态。的关系，最后确定工作状态。例题例题：P73题题2.16：+6V- -2V+8V- -5V- -8V截止区截止区uGSUGS(off)uGD=- -8V UGS(off)恒流区恒流区uGS2VuGS5VUGS(off)uGSUGS(off)恒流区恒流区4.JFET的主要参数的主要参数（1）夹断电压）夹断电压UGS(off)：（2）饱和漏极电流）饱和漏极电流IDSS：uGS=0，沟道被夹断后的漏极电流。沟道被夹断后的漏极电流。漏漏-源短路，在栅源短路，在栅-源间加一定反偏电压时的源间加一定反偏电压时的栅栅-源直流电阻，源直流电阻，其值可达其值可达106
13、109。iDuGS0UGS(off)IDSS使沟道全夹断的栅源电压。使沟道全夹断的栅源电压。实测时一般将实测时一般将uDS设定设定为某一个固定数值，为某一个固定数值，使漏极电流使漏极电流iD等于某一微小数值（如等于某一微小数值（如20微安）微安）时时，栅极上所加的偏压就是夹断电压。，栅极上所加的偏压就是夹断电压。（3）直流输入电阻）直流输入电阻RGS：（4）低频跨导）低频跨导gm：反映电压反映电压uGS对对iD的控制能力，是表的控制能力，是表征征FET放大能力的一个重要参数。放大能力的一个重要参数。uGS=0时FET的跨的跨导实际计算时，以静态工作点实际计算时，以静态工作点处的处的UGSQ或或
14、IDQ代入计算。代入计算。* *注意注意gm的值随工作点的不同而不同。的值随工作点的不同而不同。gm的值较小，零点几到几的值较小，零点几到几mS，因此因此FET的放大能力比的放大能力比BJT弱。弱。GSoffGSGSDSSmduUuIdg12)(-=QQQ（5）漏极输出电阻）漏极输出电阻rds：反映了漏源电压反映了漏源电压uDS通过沟道长度效应对漏极电流通过沟道长度效应对漏极电流iD的影响。的影响。在饱和区，在饱和区，iD随随uDS改变很小，所以改变很小，所以rds的数值很大，在的数值很大，在几十到几百千欧之间。几十到几百千欧之间。（7）栅源击穿电压）栅源击穿电压BUGS：使栅源间使栅源间PN
15、结的反向电流开始急剧增加的结的反向电流开始急剧增加的uGS值。值。（8）最大耗散功率）最大耗散功率PDM：（6）漏源击穿电压）漏源击穿电压BUDS：发生雪崩击穿，发生雪崩击穿，iD开始急剧上升时的开始急剧上升时的uDS值。值。uGS越负，越负，BUDS越小。越小。iD0 0 0 0 0 0- - - -4 4 4 4- -1 1 1 1- - - -2 2 2 2- - - -3 3 3 3uGS=IDSS可变电可变电阻区阻区恒恒流流区区击击穿穿区区截止区截止区BUDSGGN NP P+ +P P+ +D DS SiD漏极最大允许耗散功率决定于漏极最大允许耗散功率决定于FET允许的温升。允许的
16、温升。四、四、JFET的交流小信号模型（恒流区）的交流小信号模型（恒流区）GDSGDSGDS共源（共源（CS）组态）组态共漏（共漏（CD）组态）组态共栅（共栅（CG）组态）组态1、JFET的三种基本组态：的三种基本组态：下面以共源组态的下面以共源组态的N沟道沟道JFET为例，推导为例，推导FET的交流小的交流小信号模型。信号模型。SGDid+ +- -uds+ +- -ugsiG2、JFET的交流小信号模型的交流小信号模型自变量取：自变量取：uGS、uDS;应变量取：应变量取：iG、iD输入、输出端口的输入、输出端口的VA关系分别为：关系分别为：在在Q点对点对iD进行全微分得进行全微分得:-
17、-uds+ +ugs gmugs- -+ +rdsFET低频小信号线性模型低频小信号线性模型GDidS模型特点：栅极断开；为电压控制型器件。模型特点：栅极断开；为电压控制型器件。适用场合：该模型适用于工作在中、低频段的适用场合：该模型适用于工作在中、低频段的FET，而且与而且与JFET的组态无关。的组态无关。- -uds+ +ugs gmugs- -+ +rdsFET低频小信号线性模型低频小信号线性模型GDidS2.3金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应管（半导体场效应管（MOSFET）（a）增强型）增强型N沟道沟道MOSFET（b）增强型）增强型P沟道沟道MOSFET（c）耗尽型）耗尽型N沟
18、道沟道MOSFET（c）耗尽型）耗尽型P沟道沟道MOSFET当当uGS=0时，时，没有导电沟道没有导电沟道当当uGS=0时，时，就存在导电沟道就存在导电沟道GGD DS S（a）GGD DS S（b）B BB BGGD DS S（c）GGD DS S（d）B BB BP型衬底型衬底2.3.1N沟道增强型沟道增强型MOSFET2.3MOS场效效应管管一、结构和符号一、结构和符号N N+ +N N+ +GBSD在分立元件中，衬底一般与源极相接，封装后有三个电极。在分立元件中，衬底一般与源极相接，封装后有三个电极。箭头方向表示由箭头方向表示由P型型衬底指向衬底指向N型沟道型沟道G与与S、D之间均无电
19、接触，称为绝缘栅型场效应管。之间均无电接触，称为绝缘栅型场效应管。二氧化硅二氧化硅绝缘层绝缘层输入阻抗高：输入阻抗高：（栅极不取电流（栅极不取电流）因栅极绝缘，输入阻抗可达因栅极绝缘，输入阻抗可达1010 1015 。iG=0；iDiS绝缘：绝缘：三个电极的电流关系：三个电极的电流关系：GGD DB BS SP型衬底型衬底GSDBN+N+二、工作原理二、工作原理JFET利用栅源反偏电压控制利用栅源反偏电压控制PN结的厚度，控制导电沟道结的厚度，控制导电沟道的宽窄来改变沟道电阻的大小，从而控制漏极电流的大小。的宽窄来改变沟道电阻的大小，从而控制漏极电流的大小。（为增强型（为增强型MOSFET）1
20、、当、当uGS=0时：时：MOSFET利用栅源电压产生的电场的大小，控制半导体感利用栅源电压产生的电场的大小，控制半导体感生电荷的多少来改变沟道电阻，从而控制漏极电流的大小。生电荷的多少来改变沟道电阻，从而控制漏极电流的大小。JFET与与MOSFET的导电机理不同：的导电机理不同：栅极表面下无感生电荷，无导电沟道，无论栅极表面下无感生电荷，无导电沟道，无论D、S间加何间加何种极性的电压，总有一个种极性的电压，总有一个PN结处于反偏，结处于反偏，iD0。P型衬底型衬底GSDBN+N+2、若、若uGS0时（时（uDS=0）G到到B电场（均匀）电场（均匀）排斥空穴、吸引电子排斥空穴、吸引电子当当uG
21、SUGS(th)(反型层反型层)uGS 反型层反型层 沟道电阻沟道电阻 若在若在DS间加一个间加一个正电压，则正电压，则 iD 形成形成N型薄层型薄层“开启电压开启电压”DS间形成导电沟道间形成导电沟道 uGS对对iD有控制作用。有控制作用。结论：结论： 栅源电压通过改变半导体表面感生电荷的栅源电压通过改变半导体表面感生电荷的多少来改变沟道电阻从而控制漏极电流的多少来改变沟道电阻从而控制漏极电流的大小，也是大小，也是“电压控制电流器件电压控制电流器件”。3、导电沟道形成后，、导电沟道形成后，uDS对对iD的影响。的影响。uDS较小时较小时，满足条件满足条件 uGD=uGS- -uDSUGS(t
22、h)此时沟道连续，此时沟道连续，iD uDSGSDP型衬底型衬底BN+N+随随uDS的增大，漏端沟道明显变窄，的增大，漏端沟道明显变窄，此时沟道预夹断。此时沟道预夹断。沟道夹断后沟道夹断后,uDS上升上升,iD 趋于饱和。趋于饱和。由于由于D、S间存在电位差，间存在电位差，D端端高，高，S端低，导电沟道呈楔形。端低，导电沟道呈楔形。预夹断预夹断方程方程uDSiD0uGSuGS(th)BUDS 6V当当uGD=uGS- -uDSUGS(th) 5V 4VuDSBUDS,PN结击穿结击穿,iD急剧增大。急剧增大。改变的改变的uGS值，得到一组特性曲线。值，得到一组特性曲线。三、特性曲线和特性方程三
23、、特性曲线和特性方程uGS0;uDS0要求：要求：iDuDS04V4V3V3V2V2V5V5V1.输出特性输出特性可变电可变电阻区阻区恒恒流流区区击击穿穿区区截止区截止区uGS=UGS(th)uGD=UGS(th)预夹断预夹断BUDS*MOSFET作放大器件时应工作在恒流区。作放大器件时应工作在恒流区。在数字逻辑电路中，在数字逻辑电路中，MOSFET常作为开关器件，工作在常作为开关器件，工作在可变电阻区或截止区。可变电阻区或截止区。三、特性曲线和特性方程三、特性曲线和特性方程2.大信号特性方程大信号特性方程*增强型增强型MOSFET工作在恒流区时的大信号特性方程为：工作在恒流区时的大信号特性方
24、程为：忽略沟道调制效应，则特性方程为：忽略沟道调制效应，则特性方程为：IDO是是uGS=2UGS(th)时的时的iD值值。增益系数增益系数（mA/V2)3.转移特性曲线转移特性曲线i iD Du uDSDS0 05V5V4V4V3V3V2V2V10V10Vi iD Du uGSGS0 0UGS(th)I IDODO2UGS(th)（恒流区）（恒流区）转移特性曲线的方程：转移特性曲线的方程：截止区截止区uGSuGS(th)GSDP衬底衬底BN+N+可变电阻区可变电阻区uGDuGS(th)GSDP衬底衬底BN+N+预夹断预夹断uGD0；uDS0uGS0；uDS0UGS(th)0截止区截止区uGSU
25、GS(th)可变电阻区可变电阻区uGDUGS(th)uGDUGS(th)预夹断状态预夹断状态uGD=UGS(th)uGD=UGS(th)恒流区恒流区uGDUGS(th)认清器件类型：认清器件类型：N N沟道沟道/P/P沟道；沟道；看看uGS与开启电压与开启电压UGS(th)的关系，确定是否工作在截止区；的关系，确定是否工作在截止区；若不截止，若不截止，看看uGD与开启电压与开启电压UGS(th)的关系，最后确定工作状态。的关系，最后确定工作状态。4、已知、已知E型型MOSFET各极的电位，如何判断管子的工作状态？各极的电位，如何判断管子的工作状态？四四.主要参数主要参数（1）开启电压）开启电压
26、UGS(th)：UGS(th)N0;UGS(th)P0，沟道加宽；，沟道加宽；uGS0，沟道变窄。，沟道变窄。3）当）当uGS负值达到一定的数值时，沟道消失，此时的负值达到一定的数值时，沟道消失，此时的uGS= =UGS(off)0，沟道加宽；，沟道加宽；uGS0，沟道变窄。，沟道变窄。3）当）当uGS负值达到一定的数值时，沟道消失，此时的负值达到一定的数值时，沟道消失，此时的uGS= =UGS(off)0uDS0夹断电压夹断电压UGS(0ff)0截止区截止区uGSuGS(off)uGSuGS(off)可变电阻区可变电阻区uGDuGS(off)uGDuGS(off)预夹断状态预夹断状态uGD=
27、uGS(off)uGD=uGS(off)恒流区恒流区uGDuGS(off)3、已知、已知D型型MOSFET三极的电位，如何判断管子的工作状态？三极的电位，如何判断管子的工作状态？认清器件类型：认清器件类型：N N沟道沟道/P/P沟道沟道看看uGS与夹断电压与夹断电压uGS(0ff)的关系，确定是否工作在截止区的关系，确定是否工作在截止区若不截止，若不截止，看看uGD与夹断电压与夹断电压uGS(0ff)的关系，确定工作状态的关系，确定工作状态。2.3.3MOSFET的交流小信号模型的交流小信号模型2.3MOS场效效应管管1、MOSFET的三种基本组态的三种基本组态（P63，图，图2-53）2、M
28、OSFET的背栅控制特性的背栅控制特性（1）在分立元件电路中，）在分立元件电路中，MOSFET的衬底的衬底B与源极与源极S通常通常是短接的，衬源电压是短接的，衬源电压uBS=0，MOSFET为为“三极管三极管”。GGD DB BS S（2）在集成电路中，）在集成电路中，要求要求N管的衬底要接系统的最低电位，管的衬底要接系统的最低电位， P管的衬底要接系统的最高电位，管的衬底要接系统的最高电位，以保证各管之间的相以保证各管之间的相互隔离以及衬底与源漏区之间互隔离以及衬底与源漏区之间PN结的可靠截止，因此结的可靠截止，因此衬源电压衬源电压uBS0。（3）衬底调制效应是指衬源电压）衬底调制效应是指衬
29、源电压uBS对对iD的控制作用，的控制作用，也称为也称为 背栅控制特性背栅控制特性。uBS变化变化引起开启电压的变化，从而影引起开启电压的变化，从而影响响iD的的变化。的的变化。（4）背栅跨导）背栅跨导gmb：跨导比跨导比3 3、MOSFETMOSFET的低频交流小信号模型的低频交流小信号模型共源共源NMOS管管低频小信号模型低频小信号模型+- - -ugsubs+- -udsgmugsgmubsrds分立元件电路中，一般分立元件电路中，一般uBS=0，MOSFET的模型的模型与与JFET相同。相同。- -uds+ +ugs gmugs- -+ +rdsFET低频小信号线性模型低频小信号线性模
30、型GDidS2.3.4各种各种FET的特性比较的特性比较2.3MOS场效效应管管1、各种、各种FET的特性比较的特性比较 GGD DS S GGD DS S GGD DS S GGD DS SGGD DS SGGD DS S2、uDS的极性的极性决定于沟道性质，决定于沟道性质，N沟道为正，沟道为正，P沟道为负。沟道为负。3、uGS的极性的极性 JFET的的uGS与与uDS极性相反；极性相反；增强型增强型MOSFET的的uGS与与uDS极性相同；极性相同；耗尽型耗尽型MOSFET的的uGS可正、可负或为可正、可负或为0。uGS(off)0uGS(th)0N沟道漏极电流从沟道漏极电流从DSS；P沟
31、道漏极电流从沟道漏极电流从SD。1、符号的箭头方向：符号的箭头方向：N沟道向内，沟道向内，P沟道向外。沟道向外。4、 特性曲线和特性方程特性曲线和特性方程(P62) 2、FET与与BJT的比较的比较FETBJT控制方式控制方式电压控制型器件电压控制型器件uGS控制控制iD（gm）电流控制型器件电流控制型器件iB控制控制iC（）直流输入直流输入电阻电阻输入电阻很大，输入电阻很大，栅极不取电流栅极不取电流iG0发射结正偏，输入电阻较发射结正偏，输入电阻较小，小，iB0导电机理导电机理 单极型器件，一种载流子：单极型器件，一种载流子：噪声小，温度稳定性好噪声小，温度稳定性好双极型器件，两种载流子：双
32、极型器件，两种载流子：噪声大，温度稳定性差噪声大，温度稳定性差结构对结构对称性称性结构对称，结构对称，D-S可以互换可以互换结构不对称，结构不对称，C-E不可以不可以互换互换放大能力放大能力gm较小，放大能力较弱较小，放大能力较弱较大，放大能力较强较大，放大能力较强制造工艺制造工艺 工艺简单，功耗低，利于工艺简单，功耗低，利于大规模集成大规模集成工艺复杂，功耗高，集成工艺复杂，功耗高，集成度较低度较低（过好器件关）（过好器件关）阶段小结阶段小结一、半导体器件有什么特点？一、半导体器件有什么特点？PN结为基本结构单元，为非线性器件；结为基本结构单元，为非线性器件；参数的分散性；参数的分散性；对温
33、度的敏感性；对温度的敏感性；结电容效应；结电容效应；二、器件符号认识了吗？二、器件符号认识了吗？ GGD DS S GGD DS S GGD DS S GGD DS SGGD DS SGGD DS Sa ak ka ak kb bc ce eb bc ce e三、器件的外特性清楚了吗？三、器件的外特性清楚了吗？0uDiDUon死区死区U UD D反向反向击穿击穿反向反向截止截止正正向向导导通通uCEiCiB=0 0饱饱和和区区BUCEO击穿区击穿区截止区截止区临界饱和线临界饱和线iB=IB5iB=IB4iB=IB3iB=IB2iB=IB1放大区放大区uDSiD0 0 0 0 0 0- - -
34、-4 4 4 4- - - -1 1 1 1- - - -2 2 2 2- - - -3 3 3 3uGS=uDSIDSS可变电可变电阻区阻区恒恒流流区区击击穿穿区区截止区截止区UGS(off)BUDS预夹断预夹断iDuGS0四、模拟电路中的三大电流方程是什么？有什么用？四、模拟电路中的三大电流方程是什么？有什么用？（1）PN结电流方程：结电流方程：（2）JFET的大信号特性方程：的大信号特性方程：（3）增强型）增强型MOSFET的大信号特性方程：的大信号特性方程：五、这些器件各有什么功能特点？可以用于什么场合？五、这些器件各有什么功能特点？可以用于什么场合？0uDiDUon死区死区U UD
35、D反向反向击穿击穿反向反向截止截止正正向向导导通通1 1、普通二极管具有单向导电性，正、普通二极管具有单向导电性，正偏导通，反偏截止，导通时压降基偏导通，反偏截止，导通时压降基本不变（本不变（0.7V / 0.3V0.7V / 0.3V）。）。整流、限幅、箝位、电子开关等。整流、限幅、箝位、电子开关等。2 2、稳压管工作在反向击穿区时具有、稳压管工作在反向击穿区时具有稳压作用。稳压作用。稳压电路稳压电路uCEiCiB=0 0饱饱和和区区BUCEO击穿区击穿区截止区截止区临界饱和线临界饱和线iB=IB5iB=IB4iB=IB3iB=IB2iB=IB1放大区放大区3 3、工作在放大区的、工作在放大
36、区的BJT具有具有电流放大作用，电流放大作用，iC=iB；截止；截止时相当于断开的开关，饱和时相当于断开的开关，饱和时相当于闭合的开关。时相当于闭合的开关。放大电路、电子开关放大电路、电子开关五、这些器件各有什么功能特点？可以用于什么场合？五、这些器件各有什么功能特点？可以用于什么场合？1 1、普通二极管具有单向导电性，正、普通二极管具有单向导电性，正偏导通，反偏截止，导通时压降基偏导通，反偏截止，导通时压降基本不变（本不变（0.7V / 0.3V0.7V / 0.3V）。）。整流、限幅、箝位、电子开关等。整流、限幅、箝位、电子开关等。2 2、稳压管工作在反向击穿区时具有、稳压管工作在反向击穿
37、区时具有稳压作用。稳压作用。稳压电路稳压电路3 3、工作在放大区的、工作在放大区的BJT具有具有电流放大作用，电流放大作用，iC=iB；截止；截止时相当于开关断开，饱和时时相当于开关断开，饱和时相当于开关闭合。相当于开关闭合。放大电路、电子开关放大电路、电子开关uDSiD0 0 0 0 0 0- - - -4 4 4 4- - - -1 1 1 1- - - -2 2 2 2- - - -3 3 3 3uGS=uDSIDSS可变电可变电阻区阻区恒恒流流区区击击穿穿区区截止区截止区UGS(off)BUDS预夹断预夹断4 4、工作在恒流区的、工作在恒流区的FET具有具有电压控制电流的作用，电压控制
38、电流的作用，iD=gmuGS；截止时相当于开；截止时相当于开关断开，在可变电阻区相当关断开，在可变电阻区相当于开关闭合。于开关闭合。放大电路、电子开关放大电路、电子开关在不同的应用场合，我们要给半导体器件设置合适的工作状态。在不同的应用场合，我们要给半导体器件设置合适的工作状态。六、如何判断电路中半导体器件的工作状态？六、如何判断电路中半导体器件的工作状态？1 1、二极管、二极管2、BJT3、FET看加在二极管两端的电压看加在二极管两端的电压看发射结和集电结的偏置情况看发射结和集电结的偏置情况看栅源电压、栅漏电压与看栅源电压、栅漏电压与UGS(th)(或或UGS(off)）的关系的关系七、当电
39、路中存在半导体器件时，如何去分析？七、当电路中存在半导体器件时，如何去分析？* *利用叠加定理，交、直流分开计算，但两者有内在的联系。利用叠加定理，交、直流分开计算，但两者有内在的联系。1 1、画直流等效电路，求直流量（静态工作点）、画直流等效电路，求直流量（静态工作点）3 3、画交流等效电路，求交流量。、画交流等效电路，求交流量。2 2、求解工作点处半导体器件交流小信号模型的相关参数。、求解工作点处半导体器件交流小信号模型的相关参数。 要熟悉各种半导体器件的外特性：要熟悉各种半导体器件的外特性： 分析步骤：分析步骤：二极管：导通时压降基本不变，二极管：导通时压降基本不变，UD=0.7（/0.
40、3）V； 理想二极管压降为零。理想二极管压降为零。BJT：IC=IB，UBE=0.7（/0.3）VFET：IG0，IDIS 要熟悉半导体器件的交流小信号模型及模型参数的确定：要熟悉半导体器件的交流小信号模型及模型参数的确定：+-+-b br rcececerbe i ib bi ib b+u ubebe- -+u ucece- -iBiC+- -uBEuCE- -+- -uds+ +ugsgmugs- -+ +rds三三SGDid+ +- -uds+ +- -ugs1.在相同条件下测得各二极管的电流如下在相同条件下测得各二极管的电流如下,性能最好的是（性能最好的是（）管号管号加加0.5V正向电
41、压时的电流正向电压时的电流加反向电压时的电流加反向电压时的电流A0.5mA1AB5mA0.1AC2mA5A2.BJT的参数如下表所示的参数如下表所示,你认为哪个管子性能最好？（你认为哪个管子性能最好？（）管号管号ICEOA50100AB100100AC100200A练习题：练习题：3.某某BJT的的PCM100mW，ICM20mA，UBRCEO15V。请问下列哪种情况下请问下列哪种情况下BJT能正常工作？能正常工作？（）4.某放大电路中场效应管的某放大电路中场效应管的IDSS=6mA，ID由漏极流出，大小为由漏极流出，大小为8mA，则该管是（，则该管是（）；）；(A)P沟道结型场效应管沟道结型
42、场效应管(B)N沟道结型场效应管沟道结型场效应管(C)耗尽型耗尽型PMOSFET(D)耗尽型耗尽型NMOSFET(E)增强型增强型PMOSFET(F)增强型增强型NMOSFET5.如图如图1.1.3所示电路中，所示电路中，D1-D3为理想二极管，为理想二极管，A、B、C白白炽灯泡功率相同，其中最亮的灯是（炽灯泡功率相同，其中最亮的灯是（）。）。A:B;B:C;C:A; 6.图图1-6所示电路中，发光二极管导通压降为所示电路中，发光二极管导通压降为UD=1.5V，正向电流在正向电流在515mA时才能正常工作，问开关打在什么时才能正常工作，问开关打在什么位置时发光二极管才能发光？位置时发光二极管才
43、能发光？R的取值范围是多少？的取值范围是多少？RDS图图165V发光二极管简称为发光二极管简称为LED。由镓（。由镓（Ga）与砷（与砷（AS）、磷（）、磷（P）的化合物制成）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，在电路及仪器中作为指示灯出可见光，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。，或者组成文字或数字显示。发光二极管也具有单向导电性，只有当发光二极管也具有单向导电性，只有当外加的正向电压使得正向电流足够大时外加的正向电压使得正向电流足够大时才能发光。它的开启电压比普通二极管才能发光。它的开启电压比普通二极管的大，红色的约为的大，红色的约为1.51.8V，绿色的约，绿色的约为为2V。正向电流越大，发光越强，但是。正向电流越大，发光越强，但是注意不要超过最大正向电流和最大功耗。注意不要超过最大正向电流和最大功耗。因此发光二极管在使用时都要加限流电因此发光二极管在使用时都要加限流电阻。阻。7.测得某放大电路中测得某放大电路中BJT的两个电极的电流如下，请标出的两个电极的电流如下，请标出各管脚对应的电极，剩余电极的电流方向和大小。各管脚对应的电极，剩余电极的电流方向和大小。0.1mA4mA5mA5.1mABCE4.1mA0.1mACBE
