晶体二极管晶体三极管场效应晶体管本章小结

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1、 第一节第一节晶体二极管晶体二极管第二节第二节晶体三极管晶体三极管 第三节第三节场效应晶体管场效应晶体管 本章小结本章小结第一章半导体器件 一、一、PN 结（2）导导体体：导导线线内内芯芯使使用用的的铜铜、铝铝、铁铁等等金金属属物物质质，内内部部存存在在大大量量带带负负电电荷荷的的载载流流子子自自由由电电子子，它它们们的的导导电电能能力力强强，电阻率小于电阻率小于 10-4 m，称为导体。，称为导体。第一节晶体二极管第一节晶体二极管（3）绝缘体体：导线外外皮皮使使用用的的橡橡胶胶、塑塑料料、陶陶瓷瓷等等物物质，内内部几乎无部几乎无载流子，很流子，很难传导电流，称流，称为绝缘体。体。（1）载流子

2、流子：可以：可以传导电流的流的带电粒子。粒子。1本征半本征半导体体（4）半半导体体：硅硅、锗等等物物质的的导电性性能能，优于于绝缘体体而而劣劣于于导体，称体，称为半半导体。体。 特点：有两种特点：有两种载流子。流子。 自由自由电子：子：带负电荷。荷。 空穴：带正电空穴：带正电荷荷。第一节晶体二极管第一节晶体二极管（5）本征半）本征半导体的体的导电特性特性 本本征征半半导体体：纯度度在在 99.999 999 9% 以以上上。在在外外电场的的作作用用下下，两两种种载流流子子将将做做相相向向运运动，形形成成电子子电流流和和空空穴穴电流流，总电流流为两者之和。两者之和。 掺杂特特性性在在本本征征半半

3、导体体中中掺入入微微量量其其他他元元素素，其其导电能能力将力将显著提高。著提高。 热敏敏特特性性和和光光敏敏特特性性加加热或或光光照照时，本本征征半半导体体的的导电能力能力显著提高。著提高。 2杂质半半导体体（2）N 型型半半导体体：在在本本征征硅硅或或锗半半导体体中中，掺入入微微量量 5 价价元素元素杂质（磷、砷）主要靠（磷、砷）主要靠电子子导电的半的半导体。体。 （1）P 型型半半导体体：在在本本征征半半导体体中中，掺入入微微量量 3 价价元元素素杂质（硼、（硼、铜）主要靠空穴）主要靠空穴导电的半的半导体。体。即：空穴是多数即：空穴是多数载流子，流子，电子是少数子是少数载流子。流子。说明明

4、：无无论是是 P 型型还是是 N 型型半半导体体，其其中中的的正正、负电荷荷量量总量量是是相相等等的的，因因而而整整个个半半导体体保保持持电中中性性。且且在在杂质半半导体体中中，少少子子浓度度虽然然很很低低，但但它它对温温度度非非常常敏敏感感，将将影影响响半半导体体器器件件的的性性能能；这是是因因为温温度度变化化将将使使本本征征激激发“自自由由电子子空空穴穴对”数数量量明明显增增减减。至至于于多多子子，因因其其浓度度基基本本上上等等于于杂质浓度度，故故受受温温度度影响不大。影响不大。即：即：电子是多数子是多数载流子，空穴是少数流子，空穴是少数载流子。流子。第一节晶体二极管第一节晶体二极管 第一

5、节晶体二极管第一节晶体二极管 3PN 结PN 结：在在 P 型型（或或 N 型型）半半导体体中中，运运用用掺杂工工艺，使使其其一一部部分分转换为 N 型型（或或 P 型型）。在在 P 型型区区和和N型型区区的的交交界界面面附附近近，就形成一个不易就形成一个不易导电的薄的薄层，称，称为 PN 结。第一节晶体二极管第一节晶体二极管 4PN 结的单向导电性结的单向导电性（1）正正向向偏偏置置P 型型区区接接电源正极，源正极，N 型区接型区接电源源负极。极。 正正偏偏电电压压产产生生的的外外电电场场抵抵消消了了一一部部分分内内电电压压，使使内内电电场场的的阻阻碍碍作作用用被被削削弱弱，两两侧侧多多子子

6、的的相相向向扩扩散散运运动动相相对对增增强强，少少子子的的相相向向运运动动相相对对减减弱弱，通通过过PN 结的净电流大于零。结的净电流大于零。正向正向电流：流：PN 结正偏正偏时，通，通过 PN 结的的电流，主要由多子的流，主要由多子的扩散运散运动形成，称形成，称为正向正向电流。流。第一节晶体二极管第一节晶体二极管 负负偏偏电电压压形形成成的的外外电电场场与与内内电电场场方方向向一一致致，增增强强了了内内电电场场，仅仅有有少少子子作作漂漂移移运运动动，形形成成很很小小的的 反反 向向 电电 流流 ， 一一 般般 为为 纳纳 安安（nA）或或微微安安（ A）量量级级。如如图所示。图所示。结论：“

7、正正偏偏导通通，反反偏偏截截止止”的的导电特特性性，称称为 PN 结的的单向向导电特性。特性。（2）反向偏反向偏置置P 型区接型区接电源源负极，极，N 型区接型区接电源正极。源正极。第一节晶体二极管第一节晶体二极管 （2）特点）特点（1）外形）外形PN 结的的面面积小小，故故结电容容小小，允允许通通过的的电流流也也小小，适适于于作作高高频检波和脉冲数字波和脉冲数字电路中的开关等。路中的开关等。1点接触型二极管点接触型二极管二、二极管的结构二、二极管的结构第一节晶体二极管第一节晶体二极管 （2）特点）特点（1）外形）外形2面结合型二极管面结合型二极管PN 结的的面面积大大，故故结电容容大大，允允

8、许通通过的的电流流也也大大，适适用用于整流等低于整流等低频、大功率、大功率电路。路。第一节晶体二极管第一节晶体二极管 3二极管的二极管的图形符号形符号箭箭头所所指指即即二二极极管管正正偏偏导通通时的的电流流方方向向。字字母母 VD 为二二极极管的文字符号。管的文字符号。第一节晶体二极管第一节晶体二极管 通通过二二极极管管的的电流流 I 与与其其两两端端外外加加电压 V 的的关关系系，称称为二二极极管的伏安特性。管的伏安特性。三、二极管的伏安特性三、二极管的伏安特性实验电路路 第一节晶体二极管第一节晶体二极管 图图示示为为测测量量二二极极管管的的正正向向特特性性电电路路。调调节节 RP 使使二二

9、极极管管两两端端的的正正偏偏电电压压从从零零开开始始逐逐点点增增加加，读读出出每每一一点点电电压压表表和和毫毫安安表表指指示示的的正向电压正向电压 VF、正向电流、正向电流 IF 数据对，列出正向特性数据表。数据对，列出正向特性数据表。第一节晶体二极管第一节晶体二极管 以以横横坐坐标表表示示电压 V，纵坐坐标表表示示电流流 I 的的直直角角坐坐标平平面面，作作出出一一系系列列与与上上述述数数据据相相对应的的点点，描描出出光光滑滑曲曲线，即即为二二极极管管的的伏伏安特性曲安特性曲线。图示示为锗二极管和硅二极管的伏安特性曲二极管和硅二极管的伏安特性曲线。图图示示为为测测量量二二极极管管的的反反向向

10、特特性性电电路路。通通过过逐逐点点测测量量，记记录录下下各各点反向电压点反向电压 VR、反向电流、反向电流 IR 数据对，列出反向特性数据表。数据对，列出反向特性数据表。第一节晶体二极管第一节晶体二极管 死死区区：当当正正向向电压较小小时，正正向向电流流极极小小，二二极极管管呈呈现很很大大的的电阻，此部分称阻，此部分称为死区。死区。 1正向特性正向特性 正正向向导通通：当当外外加加电压大大于于死死区区电压后后，电流流随随电压增增大大而而急急剧增增大大，二二极极管管导通通。电流流IF 与与电压 VF 呈非呈非线性关系。性关系。导通通电压：硅管：硅管约 0.7 V，锗管管约 0.3 V。死死区区电

11、压：硅硅管管约 0.5 V，锗管管约 0.2 V。第一节晶体二极管第一节晶体二极管 2反向特性反向特性反反向向饱饱和和电电流流：当当加加反反向向电电压压时时，二二极极管管反反向向电电流流很很小小，而而且且在在很很大大范范围围内内不不随随反反向向电电压压的的变变化化而而变化，故称为反向饱和电流。变化，故称为反向饱和电流。反反向向电击穿穿：若若反反向向电压不不断断增增大大到到一一定定数数值时，反反向向电流流就就会会突突然然增增大大，这种种现象象称称为反反向向电击穿穿。电击穿穿时的的反反向向电压值称称为反反向向击穿穿电压。热击穿穿：二二极极管管击穿穿时，若若不不限限制制电流流，由由电击穿穿转变为热击

12、穿，将造成永久性穿，将造成永久性损坏。坏。3反向反向击穿特性穿特性第一节晶体二极管第一节晶体二极管 四、二极管的主要参数四、二极管的主要参数二二极极管管未未击穿穿时的的反反向向饱和和电流流，其其值愈愈小小，二二极极管管的的单向向导电性愈好。性愈好。 （2）最高反向工作）最高反向工作电压 VRM二极管正常使用二极管正常使用时允允许加的最高反向峰加的最高反向峰值电压。（3）反向）反向电流流 IR1 1直流参数直流参数（1）最大整流）最大整流电流流 IFM二二极极管管长时间工工作作时允允许通通过的的最最大大正正向向平平均均电流流。其其大大小小由由 PN 结的的结面面积和散和散热条件决定。条件决定。第

13、一节晶体二极管第一节晶体二极管 二极管二极管 PN 结的等效电容。这个参数愈小，二极管的高频特性结的等效电容。这个参数愈小，二极管的高频特性愈好。愈好。2交流参数交流参数这个参数给出了二极管工作频率的上限值。这个参数给出了二极管工作频率的上限值。（2）最高工作频率）最高工作频率 fM（1）极）极间电容容 Ci第一节晶体二极管第一节晶体二极管 1整流与稳压电路整流与稳压电路五、二极管的应用五、二极管的应用第一节晶体二极管第一节晶体二极管整流与整流与稳压是直流是直流电源源设备的的组成成电路。路。稳压电路路作作用用：克克服服电网网电压波波动和和输出出负载变化化的的影影响响，以以输出出稳定定的的直直流

14、流电压，同同时进一一步步抑抑制制滤波波电路路未未曾曾滤净的的纹波波电压。整整流流电路路作作用用：整整流流电路路将将交交流流电压变换为直直流流脉脉动电压。 （1）整流电路）整流电路当当 为为正正半半周周时时，二二极极管管导导通通；负负半半周周时时，二二极极管管截止。输出为半周的脉动电压。截止。输出为半周的脉动电压。第一节晶体二极管第一节晶体二极管 稳压原理原理 （2）稳压电路）稳压电路稳稳压压管管反反向向击击穿穿后后的的伏伏安安特特性性十十分分陡陡峭峭。通通过过稳稳压压管管的的IZ 电电流流有有很很大大变变化化时时量量 IZ时时，其其端端电电压压 VZ 的的变变化化量量 VZ 却却很小。如图所示

15、。很小。如图所示。第一节晶体二极管第一节晶体二极管 当当输入入电压 VI 不不变，负载 RL变化化时，如如 RL 减减小小， VO 将将随随之之减小，减小， 稳压过程稳压过程注注意意：选选取取限限流流电电阻阻 R 时时，要要注注意意负负载载电电流流最最大大时时，应应当当使使稳压管中的实际电流大于最小稳定电流稳压管中的实际电流大于最小稳定电流 Imin。由于由于稳压二极管二极管 VZ 与与负载 RL 并并联，故称，故称为并并联式式稳压电路。路。 当负载当负载 RL 不变，输入电压不变，输入电压 VI 变化时，如变化时，如 VI 升高，则升高，则第一节晶体二极管第一节晶体二极管 限限幅幅电电路路又

16、又称称削削波波电电路路，常常用用来来限限制制输输入入信信号号的的幅幅值值。图图为为二二极管双向限幅电路。极管双向限幅电路。2限幅电路限幅电路第一节晶体二极管第一节晶体二极管 例例 1-1 在在图图中中，R = 2 k ，二二极极管管均均为为硅硅管管。试试计计算算分分别别为为 0 V、 5 V、 10 V 时，时，VO 的数值各是多大？的数值各是多大？解解：当当 VI = 0 V 时，二二极极管管 VD1、VD2 两两端端偏偏压为零零，二二极极管管截截止止， VO = 0 V。 当当 VI = +5 V、+10 V 时，二二极极管管 VD1 正正偏偏导通通，VD2 反反偏偏截止，截止， VO 0

17、.7 V。 第一节晶体二极管第一节晶体二极管结结论论：无无论论 VI 是是正正值值还还是是负负值值，当当它它在在一一个个较较大大数数值值范范围围内内变化时，输出电压的绝对值均不大于变化时，输出电压的绝对值均不大于0.7 V。当当 VI = - -5 V、- -10 V 时，二二极极管管 VD1 反反偏偏截截止止，VD2 正正偏偏导通，通， VO - -0.7 V。 （1）结构和图形符号）结构和图形符号当当外外加加正正偏偏电电压压时时，P 型型区区和和 N 型型区区的的多多子子在在相相向向扩扩散散、相相互互复复合合过过程程中中消消耗耗电电能能，并并释释放放光光子子，从从而而发发光光。LED 发发

18、光光的的颜颜色，主要取决于半导体材料所掺杂质，有绿、黄、红等多种。色，主要取决于半导体材料所掺杂质，有绿、黄、红等多种。1发光二极管发光二极管发光二极管（发光二极管（LED）是将电能转换为光能的半导体器件。）是将电能转换为光能的半导体器件。六、其他二极管六、其他二极管第一节晶体二极管第一节晶体二极管 （2）应用）应用发发光光二二极极管管广广泛泛用用来来构构成成各各种种显显示示器器件件。图图（a）为为七七段段数数码码显显示示器器的的电电路路构构成成。图图（b）为为典典型型外外形形和和段段排排列列。可可显显示示“0”到到“9”十个数字。十个数字。第一节晶体二极管第一节晶体二极管 利利用用发发光光二

19、二极极管管点点阵阵构构成成的的显显示示屏屏幕幕，还还可可以以显显示示各各种种静静态态或或动态文字、符号和图像等。如图（动态文字、符号和图像等。如图（c）所示。）所示。第一节晶体二极管第一节晶体二极管 2光电二极管光电二极管光光电电流流：由由于于光光照照射射而而形形成成的的电电流流。大大小小与与光光照照的的强强度度和和光光的的波长有关。波长有关。特特性性：光光电电二二极极管管是是一一种种将将光光信信号号转转变变成成电电信信号号的的半半导导体体器器件件。光电二极管工作在反向偏置状态。光电二极管工作在反向偏置状态。第一节晶体二极管第一节晶体二极管 3光电耦合器光电耦合器光电耦合器是由发光器件和光敏器

20、件封装在一起的组合器件。光电耦合器是由发光器件和光敏器件封装在一起的组合器件。应用用：在自：在自动控制系控制系统中，光中，光电耦合器常用来将控制耦合器常用来将控制单元的元的“弱弱电”部件与被控制部件与被控制单元的元的“强强电”接口部件之接口部件之间进行行电隔离，以确隔离，以确保系保系统安全、可靠。安全、可靠。 特性特性：光电耦合器是用光传输信号的电隔离器件。：光电耦合器是用光传输信号的电隔离器件。第一节晶体二极管第一节晶体二极管 一、三极管的结构一、三极管的结构1外形和分类外形和分类第二节晶体三极管第二节晶体三极管 （1）按半导体材料分：硅管和锗管。）按半导体材料分：硅管和锗管。（2）按频率分

21、：低频管和高频管。）按频率分：低频管和高频管。（3）按功率分：小、中和大功率管。）按功率分：小、中和大功率管。（5）按外形分：外引线型和贴片型。）按外形分：外引线型和贴片型。（4）按用途分：普通管和开关管。）按用途分：普通管和开关管。 第二节晶体三极管第二节晶体三极管 第二节晶体三极管第二节晶体三极管 2结构及符号构及符号 在在一一块半半导体体基基片片上上制制作作两两个个极极近近的的 PN 结，即即构构成成三三极极管管的的管管芯芯。两两个个 PN 结把把整整个个半半导体体分分成成三三部部分分，按按排排列列顺序序，有有 NPN 型和型和 PNP 型两种型两种结构。构。第二节晶体三极管第二节晶体三

22、极管 三极三极：发射极射极 e、基极、基极 b、集、集电极极 c。三区三区：发射区、基区、集电区。：发射区、基区、集电区。发发射射极极箭箭头头所所指指是是发发射射结结正正偏偏导导通通时时的的电电流流方方向向。VT 是是三三极极管的文字符号。管的文字符号。两结两结：发射结、集电结。：发射结、集电结。第二节晶体三极管第二节晶体三极管 二、三极管的工作原理二、三极管的工作原理三三极极管管工工作作时时，必必须须给给它它的的发发射射结结和和集集电电结结加加偏偏置置电电压压。用用作放大信号时，必须使发射正偏、集电结反偏。作放大信号时，必须使发射正偏、集电结反偏。1三极管的工作电压三极管的工作电压第二节晶体

23、三极管第二节晶体三极管 第二节晶体三极管第二节晶体三极管 VBB：发射射结正偏正偏电源。源。VT：三极管。：三极管。 Rc ：集：集电极极电阻。阻。 Rb：基极偏置：基极偏置电阻。阻。 VCC：集：集电结反偏反偏电源。源。第二节晶体三极管第二节晶体三极管 2三极管电路的三种组态三极管电路的三种组态（1）共发射极组态）共发射极组态以以基基极极为为输输入入端端，集集电电极极为为输输出出端端，发发射射极极为为输输入入回回路路与与输输出出回路的公共端，如图所示。回路的公共端，如图所示。第二节晶体三极管第二节晶体三极管 以以发射射极极为输入入端端、集集电极极为输出出端端，基基极极为输入入回回路路与与输出

24、出回路的公共端。如回路的公共端。如图（b）所示。）所示。（2）共基极组态）共基极组态第二节晶体三极管第二节晶体三极管 以以基基极极为输入入端端、发射射极极为输出出端端，集集电极极为输入入回回路路与与输出出回路的公共端。如回路的公共端。如图（c）所示。）所示。（3）共集电极组态）共集电极组态第二节晶体三极管第二节晶体三极管 3三极管的电流分配和放大作用三极管的电流分配和放大作用（1）三极管的）三极管的电流分配关系流分配关系调调节节 RP，通通过过三三个个电电流流表表可可分分别别观观测测基基极极电电流流、集集电电极极电电流流和发射极电流的变化。和发射极电流的变化。第二节晶体三极管第二节晶体三极管

25、表表 1-4三极管中各电流的实测数据三极管中各电流的实测数据 基基极极电流流 IB 很很小小，集集电极极电流流 IC 与与发射射极极电流流 IE 近近似似相相等，即等，即电流分配关系流分配关系 基基极极电电流流 IB 与与集集电电极极电电流流 IC 之之和和恒恒等等于于发发射射极极电电流流 IE，即即第二节晶体三极管第二节晶体三极管00.010.020.030.040.050.010.561.141.742.332.910.010.571.161.772.372.96 IE = 0， IB = 0 时的两种特殊情况的两种特殊情况（a）发射极开路（）发射极开路（ IE = 0） IB 与与 IC

26、 相相等等。发发射射极极开开路路时时的的集集电电极极基基极极反反向向饱饱和和电电流流记记作作 ICBO ，如图（，如图（a）所示。）所示。第二节晶体三极管第二节晶体三极管 （b）基极开路（）基极开路（IB = 0） ICEO ICBO ，它它们们都都很很小小且且随随温温度度的的升升高高而而增增大大。ICEO 、ICBO 越越小小，三三极极管管的的温温度度稳稳定定性性越越好好。硅硅管管的的ICEO 、ICBO 的的均均比比锗锗管管小小得得多多，因因此此温温度度稳稳定定性性比比锗锗管好。管好。IC = IE。基基极极开开路路时时的的集集电电极极发发射射极极电电流流称称为为穿穿透透电电流流，记作记作

27、 ICEO 。如图（。如图（b）所示。）所示。第二节晶体三极管第二节晶体三极管 （2）三极管的电流放大作用）三极管的电流放大作用 小电流控制大电流小电流控制大电流较较小小的的基基极极电电流流 IB 控控制制着着较较大大的的集集电电极极电电流流 IC 。具具有有直直流流电电流放大作用。流放大作用。 小电流变化控制大电流变化小电流变化控制大电流变化基基极极电电流流 IB 的的较较小小变变化化 IB 控控制制着着集集电电极极电电流流 IC 的的较较大大变变化化 IC。具有交流放大作用。具有交流放大作用。用用共共发发射射极极直直流流电电流流放放大大系系数数 来来表表征征三三极极管管的的直直流流电电流流

28、放放大大能力。能力。第二节晶体三极管第二节晶体三极管 用用共共发发射射极极交交流流电电流流放放大大系系数数 来来表表征征三三极极管管的的交交流流电电流流放放大大能力能力若考虑穿透电流若考虑穿透电流 ICBO ，则，则工程中，一般不区分工程中，一般不区分 和和 ，统一用，统一用 表示，即表示，即结结论论：三三极极管管是是一一种种具具有有电电流流控控制制作作用用的的电电子子器器件件，简简称称电电流控制器件。流控制器件。 值表征三极管的电流控制能力。值表征三极管的电流控制能力。在在 IC 较大范围内，较大范围内， 为恒值，与为恒值，与 IC 大小无关。大小无关。第二节晶体三极管第二节晶体三极管 输输

29、入入特特性性：在在共共发发射射极极电电路路中中，三三极极管管基基极极对对发发射射极极电电压压 VBE 和和基基极极电电流流 IB ，分分别别称称为为三三极极管管的的输输入入电电压压和和输输入入电电流流， IB 与与 VBE 的对应关系称为三极管的输入特性。的对应关系称为三极管的输入特性。输出出特特性性：在在共共发射射极极电路路中中，三三极极管管集集电极极对发射射极极电压VCE 和和集集电极极电流流 IC ，分分别称称为三三极极管管的的输出出电压和和输出出电流流， IC 与与 VCE 的的对应关系称关系称为三极管的三极管的输出特性。出特性。伏安特性伏安特性：输入特性与入特性与输出特性出特性统称称

30、为伏安特性。伏安特性。 三、三极管的伏安特性三、三极管的伏安特性第二节晶体三极管第二节晶体三极管 测量三极管伏安特性实验电路如图所示。测量三极管伏安特性实验电路如图所示。第二节晶体三极管第二节晶体三极管 1输入特性曲线输入特性曲线使使 VCE = 0，调调节节 RP，测测出出若若干干组组 VBE 、 IB 数数据据对对，列列出出数数据据表。绘出特性曲线。如图中的曲线表。绘出特性曲线。如图中的曲线 。分分别别使使 VCE 为为 1 V、2 V、3 V、，调调节节，测测出出若若干干组组、数数据据对对，列列出出数数据表。绘出输入特性曲线。据表。绘出输入特性曲线。导通电压：导通电压：硅管硅管 0.7

31、V，锗管，锗管 0.3 V。三极管的输入特性是非线性的。三极管的输入特性是非线性的。第二节晶体三极管第二节晶体三极管 2输出特性曲线输出特性曲线（1）截止区截止区：IB = 0 以下的区域。三极管截止。以下的区域。三极管截止。 IB = = 0 时，时， IC = ICEO = 0 。（2）饱饱和和区区：输输出出特特性性曲曲线线簇位于临界饱和线左边的区域。簇位于临界饱和线左边的区域。饱饱和和时时VCES的的值值为为饱饱和和压压降降， VCES ：硅硅管管为为 0.3 V，锗锗管管为为 0.1 V。发射结和集电结都正偏。发射结和集电结都正偏。 IC 不随不随 IB 的增大而变化。的增大而变化。第

32、二节晶体三极管第二节晶体三极管 三三极极管管截截止止时时，相相当当于于 c、e 极极间间“开开关关”被被关关断断；饱饱和和时时，相相当当于于 c、e 极极间间“开开关关”被被接接通通，因因此此，工工作作于于截截止止区区和和饱饱和和区区的三极管是一种无触点开关。的三极管是一种无触点开关。第二节晶体三极管第二节晶体三极管 （3）放大区放大区：位于截止区和饱和区之间的平坦直线部分。：位于截止区和饱和区之间的平坦直线部分。恒恒流流特特性性： IB 一一定定，不不随随 VCE 变化，化， IC 恒定。恒定。 IC 受控于受控于 IB ， （4 4）总结：总结：截止区截止区：发射结和集电结均反偏。：发射结

33、和集电结均反偏。三三极极管管的的发发射射结结正正偏偏、集集电电结结反反偏。偏。饱和区饱和区：发射结和集电结均正偏。：发射结和集电结均正偏。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。第二节晶体三极管第二节晶体三极管 解解：忽略三极管的：忽略三极管的 ICBO。例例 1- -2已已知知三三极极管管的的输输出出特特性性曲曲线线如如图图所所示示。设设 VCE = 6 V，求时的求时的 值。值。第二节晶体三极管第二节晶体三极管 解解：图图（a）中中 UBE = 0.7 V，等等于于硅硅管管发发射射结结导导通通压压降降;UBE = 0.3 V ， UBC = 0.7 V-0.3 -0

34、.3 V = 0.4 V 。故故集集电电结结正正偏偏。由由于于发发射射结结和和集集电电结结均均正正偏偏，故三极管工作在饱和状态。故三极管工作在饱和状态。图图（b）中中 ，UBE = 0.7 V ， UBC = 0.7 V-6 -6 V = - -5.3 V ，故故集集电电结结反反偏偏。由由于于发发射射结结正正偏偏，集集电电结结反反偏偏，故故三三极极管管工工作作在在放放大大状态。状态。例例 1-3图图示示三三极极管管为为硅硅管管，各各管管脚脚对对地地电电位位如如图图所所注注，说说明它们工作在什么状态。明它们工作在什么状态。第二节晶体三极管第二节晶体三极管 四、三极管的主要参数四、三极管的主要参数

35、1共发射极电流放大系数共发射极电流放大系数 3穿透电流穿透电流 ICEO2集电极集电极基极反向饱和电流基极反向饱和电流 ICBO选用三极管时，要求选用三极管时，要求 ICEO 尽量小些。尽量小些。4饱和压降饱和压降 VCES 此值约为此值约为 0.3 V。第二节晶体三极管第二节晶体三极管 5开关时间开关时间三三极极管管输输入入开开通通信信号号瞬瞬间间开开始始到到输输出出电电流流 IC 上上升升到到最最大大值值的的 90% 所所需需要要的时间。的时间。在在开开关关三三极极管管的的输输入入端端加加入入如如图图（a）所所示示的的矩矩形形波波形形开开关关电电压压时时，其其输输出出电电流流不不再再是是矩

36、矩形形，上上升升沿沿（前前沿沿）和和下下降降沿沿（后后沿沿）都延迟了一段时间，如图（都延迟了一段时间，如图（b）所示。）所示。（1）开通时间）开通时间 ton（2）关闭时间）关闭时间 toff三三极极管管输输入入关关闭闭信信号号瞬瞬间间开开始始到到输输出出电电流流 IC 降降低低到到最最大大值值的的 10% 所所需需要要的时间。的时间。第二节晶体三极管第二节晶体三极管 6极限参数极限参数（1）集集电极极最大允最大允许电流流 ICM（2）集集电极最大允极最大允许耗散功率耗散功率 PCM集集电结上上允允许功功耗耗的的最最大大值。三三极极管管应工工作作在在三三极极管管最最大大损耗曲耗曲线图中的安全工

37、作区。中的安全工作区。基基极极开开路路，加加在在集集电极极和和发射射极极之之间的的最最大大允允许电压。B 表表示示击穿穿，R 表表示示反反向向。工工作作电压如如果果超超过此此值，则会会呈呈现电击穿穿，甚至甚至热击穿而使三极管永久性穿而使三极管永久性损坏。坏。 （3）集）集电极极发射极反向射极反向击穿穿电压第二节晶体三极管第二节晶体三极管 一、一、MOS 管的工作原理管的工作原理1增增强强型型 NMOS 管管第三节第三节场效应晶体管场效应晶体管 特点：特点： P 型型衬衬底底扩扩散散两两个个高高浓浓度度 N 型型区区，引引出出两两电电极极：源源极极 S 和漏极和漏极 D。 P 型型衬底的底的绝缘

38、层覆盖一覆盖一层金属，金属，引出栅极引出栅极 G。 三个电极：漏极（三个电极：漏极（D），源极（），源极（S），栅极（），栅极（G）。）。（1）结构和图形符号）结构和图形符号 （2）工作原理）工作原理VGG、RG：栅极偏置电源和偏置电阻，产生偏置电压栅极偏置电源和偏置电阻，产生偏置电压 VGS。 VDD、 RD：漏漏极极电源源和和漏漏极极电阻阻，产生生漏漏极极电流流 ID，并并形形成成合适的漏源合适的漏源电压 VDS 。 第三节第三节场效应晶体管场效应晶体管 当当 VGS = 0 时时，漏漏极极电电流流 ID 0，处处于于截止状态。截止状态。 VGS VGS(th) ，产生生漏漏极极电流流 I

39、D。改改变 VGS ，就就可可控控制制 N 沟沟道道的的宽度度，进而而控控制制漏极漏极电流流 ID 的大小。的大小。 结结论论：在在同同样样的的 VDS 作作用用下下， VGS 越越大大，N 沟沟道道越越宽宽， ID 也也越大，实现了栅源电压越大，实现了栅源电压 VGS 对漏极电流对漏极电流 ID 的控制。的控制。 正正常常工工作作时时，漏漏源源极极间间和和栅栅源源极极间间均均应外加正向电压，且应外加正向电压，且 VDS VGS 0。第三节第三节场效应晶体管场效应晶体管 2耗尽型耗尽型 NMOS 管管结结构构：与与增增强强型型 NMOS 管管比比较较，不不同同之之处处在在于于层层有有大大量量正

40、正离子。离子。（1）电路和图形符号）电路和图形符号沟道线连续为增强型；沟道线不连续为耗尽型。沟道线连续为增强型；沟道线不连续为耗尽型。符符号号：衬衬底底的的箭箭头头方方向向表表示示 PN 结结加加正正向向电电压压时时的的电电流流流流动动方方向。向。第三节第三节场效应晶体管场效应晶体管 （2）工作原理）工作原理 当当 VGS 0 并上升，并上升，N 沟道变宽，沟道变宽， ID ID IDSS 。 当当 VDS 0 时时， VGS = 0 有有 ID （称称为原原始始漏漏极极电流流），记作作 IDSS 。 当当 VGS 0 并增大负电压，并增大负电压，N 沟道变窄，沟道变窄， ID ID VGS(

41、th) ， ID 0。 （2）耗尽型）耗尽型 VGS = 0 ， ID = IDSS （原原始始漏漏极极电流）。电流）。 VGS 0， ID IDSS 。 VGS VGS(th) ， ID = 0。第三节第三节场效应晶体管场效应晶体管 2输出特性输出特性在在 VGS 一定的条件下，漏极一定的条件下，漏极电流流 ID 与漏源与漏源电压VDS 的关系。的关系。 又又称称变变阻阻区区， VDS 很很小小，若若VGS不不变变，则则 ID 基基本本上上随随 VDS 增增加加而而线线性性上上升升，导导电电沟沟道道基基本本不不变变。当当 VDS 很很小小时时， VGS 越越大大，沟沟道道电电阻阻越越小小，M

42、OS 管管可可看看成成为为受受VDS 控控制制的线性电阻器。的线性电阻器。（1）非饱和区）非饱和区 （2）饱和区）饱和区 只只要要 VGS 不不变变， ID 基基本本不不随随 VDS 变变化化，趋趋于于饱饱和和或或恒恒定定，又又称恒流区。且称恒流区。且 ID 与与 VGS 呈线性关系，又称线性放大区。呈线性关系，又称线性放大区。第三节第三节场效应晶体管场效应晶体管 （3）击穿区）击穿区 当当 VDS 增增大大到到超超过漏漏区区与与衬底底间的的PN结所所能能承承受受的的极极限限时， ID 急急剧上上升升，不不再再受受 VGS 控制。控制。（4）截止区）截止区 增强型增强型， VGS VGS(th

43、) 导电沟道未形成。导电沟道未形成。 ID = 0。 耗尽型耗尽型， VGS VGS(off)导电沟道被夹断。导电沟道被夹断。 ID = 0。第三节第三节场效应晶体管场效应晶体管 三、三、MOS 管的主要参数管的主要参数1直流参数直流参数（1）开启电压）开启电压 VGS(th) （2）夹断电压）夹断电压 VGS(off) （3）饱和漏极电流）饱和漏极电流 IDSS第三节第三节场效应晶体管场效应晶体管 栅栅源源极极间间电电压压 VGS 与与对对应应的的栅栅极极电电流流 IG 的的比比值值，称称为为 MOS 管管的直流输入电阻的直流输入电阻 RGS 。（4）直流输入电阻）直流输入电阻RGS 2交流

44、参数交流参数在在漏漏源源电电压压 VDS 一一定定时时，漏漏极极电电流流的的变变化化量量 iD 与与引引起起这这个个变变化的栅源电压变化量化的栅源电压变化量 VGS 的比值，即的比值，即（1）跨导）跨导单位：单位： s 或或 ms。（2）极间电容）极间电容场效应晶体管三个电极之间的等效电容场效应晶体管三个电极之间的等效电容 CGS 、 CDS和和CGD 。第三节第三节场效应晶体管场效应晶体管 3极限参数极限参数（2）漏源击穿电压）漏源击穿电压 V(BR)DS（1）漏极最大允许耗散功率）漏极最大允许耗散功率 PDM漏极电流漏极电流 ID 开始急剧上升时所加的漏极电压开始急剧上升时所加的漏极电压

45、VDS 值。值。场效效应晶体管正常工作晶体管正常工作时允允许耗散的最大功率。耗散的最大功率。 第三节第三节场效应晶体管场效应晶体管 与三极管相比，与三极管相比，MOS 管具有以下特点：管具有以下特点： （4）MOS 管是一种自隔离器件，它的制造工管是一种自隔离器件，它的制造工艺简单。 四、四、MOS 管和三极管比较管和三极管比较（1）三极管的）三极管的输入入电阻阻较小，而小，而 MOS 管的管的输入入电阻很大。阻很大。（2）MOS 管管是是一一种种单极极型型器器件件。因因此此，在在环境境变化化较大大的的场合，采用合，采用 MOS 管比管比较合适。合适。（3）在在小小电流流、低低电压工工作作时，

46、MOS 管管漏漏源源极极间可可等等效效为受受栅源源电压控控制制的的可可变电阻阻器器和和导通通电阻阻很很小小、截截止止电阻阻很很大大的的无触点无触点电子开关。子开关。第三节第三节场效应晶体管场效应晶体管 本章小结本章小结2晶晶体体二二极极管管的的核核心心是是 PN 结结，故故具具有有单单向向导导电电性性。二二极极管管属属于于非非线线性性器器件件，其其伏伏安安特特性性是是非非线线性性的的。二二极极管管的的门门坎坎电电压压，硅硅管管约约 0.5 V ，锗锗管管约约 0.2 V。导导通通电电压压，硅硅管管约约 0.7 V ，锗锗管管约约 0.3 V。1本本征征半半导导体体内内存存在在两两种种载载流流子

47、子：自自由由电电子子和和空空穴穴。杂杂质质半半导导体体有有 P 型型和和 N 型型两两种种，P 型型半半导导体体中中空空穴穴是是多多子子，N 型型半半导导体体中中自自由由电电子子是是多多子子。PN 结结是是在在 P 型型半半导导体体与与 N 型型半半导导体体交交界界面面附附近近形形成成的的空空间间电电荷荷区区，也也叫叫阻阻挡挡层层或或耗耗尽尽层层 。PN 结结具具有有单单向向导电性，即正偏时导通，反偏时截止。导电性，即正偏时导通，反偏时截止。 4MOS 管管是是一一种种电电压压控控制制器器件件，跨跨导导 gm 是是表表征征栅栅源源电电压压对对漏漏极极电电流流的的控控制制能能力力的的重重要要参参

48、数数。MOS 管管的的优优点点是是：输输入入阻阻抗抗高高、受受幅幅射射和和温温度度影影响响小小、集集成成工工艺艺简简单单。超超大大规规模模集集成成电电路路主主要要应应用用 MOS 管。管。3晶晶体体三三极极管管是是一一种种电电流流控控制制器器件件，它它以以较较小小的的基基极极电电流流控控制制较较大大的的集集电电极极电电流流，以以较较小小的的基基极极电电流流变变化化控控制制较较大大的的集集电电极极电电流流变变化化。所所谓谓电电流流放放大大作作用用，实实质质上上就就是是这这种种“小小控控制制大大”，“小小变变化化控控制制大大变变化化”的的作作用用。三三极极管管有有 PNP 型型和和 NPN 型型两两大大类类。管管外外有有三三个个电电极极：发发射射极极、基基极极和和集集电电极极；管管内内有有两两个个 PN 结结：发发射射结结和和集集电电结结。使使用用时时有有三三种种电电路路组组态态：共共发发射射极极、共共基基极极和和共共集集电电极极组组态态；三三种种工工作作状状态态：截截止止状状态态、饱饱和和状状态态和和放放大大状态。两种基本功能：开关功能和放大功能。状态。两种基本功能：开关功能和放大功能。