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1、第第1章章 半导体二极管、三极管和场效应管半导体二极管、三极管和场效应管1.2 1.2 PN结结1.3 1.3 半导体二极管半导体二极管 1.4 1.4 稳压管稳压管1.5 1.5 半导体三极管半导体三极管 1.6 1.6 绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管第第11.1 1.1 半导体的导电特性半导体的导电特性半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件一、电子技术的发展 很大程度上反映在元器件的发展上很大程度上反映在元器件的发展上 :1947年年 贝尔实验室制成第一只晶体管贝尔实验室制成第一只晶体管1958年年 集成电路集成电路1969年年 大规模集成电路大规模集成电路1975
2、年年 超大规模集成电路超大规模集成电路 第一片集成电路只有第一片集成电路只有4个晶体管，而个晶体管，而1997年年一片集成电路中有一片集成电路中有40亿个晶体管。有科学家预亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按测，集成度还将按10倍倍/6年的速度增长，到年的速度增长，到2015或或2020年达到饱和。年达到饱和。半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件二、模拟信号与模拟电路二、模拟信号与模拟电路1. 电子电路中信号的分类电子电路中信号的分类数字信号数字信号：离散性：离散性 模拟信号：连续性。大多数物理量为模拟信号模拟信号：连续性。大多数物理量为模拟信号。 2. 模拟电路
3、模拟电路 模拟电路：对模拟量进行处理的电路。最基本的处理是模拟电路：对模拟量进行处理的电路。最基本的处理是对信号的放大。对信号的放大。 放大的本质：能量的控制放大的本质：能量的控制 有源元件：能够控制能量的元件。如晶体管、场效应管有源元件：能够控制能量的元件。如晶体管、场效应管半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件三、三、“模拟电子技术基础模拟电子技术基础”课程的特点课程的特点 1、工程性、工程性 实际工程需要证明其可行性。强调定性分析实际工程需要证明其可行性。强调定性分析。 实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存 在
4、一定的误差范围的。在一定的误差范围的。 定量分析为定量分析为“估算估算”。 近似分析要近似分析要“合理合理”。 抓主要矛盾和矛盾的主要方面。抓主要矛盾和矛盾的主要方面。 电子电路归根结底是电路。不同条件下构造不同模型。电子电路归根结底是电路。不同条件下构造不同模型。2. 实践性实践性 常用电子仪器的使用方法常用电子仪器的使用方法 电子电路的测试方法电子电路的测试方法 故障的判断与排除方法故障的判断与排除方法半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件四、如何学习这门课程四、如何学习这门课程1. 掌握基本概念、基本电路和基本分析方法掌握基本概念、基本电路和基本分析方法 基本概
5、念：概念是不变的，应用是灵活的，基本概念：概念是不变的，应用是灵活的， “万万变不离其宗变不离其宗”。 基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种多样的。多样的。 基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标和描述方法，因而有不同的分析方法。和描述方法，因而有不同的分析方法。2. 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题学会辩证、全面地分析电子电路中的问题 根据需求，最适用的电路才是最好的电路。根据需求，最适用的电路才是最好的电路。 要研究利弊关系，通常要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊有一利必有一弊”。3
6、. 注意电路中常用定理在电子电路中的应用注意电路中常用定理在电子电路中的应用半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件五、课程的目的五、课程的目的1. 掌握基本概念、基本电路、基本分析方法和基本实验掌握基本概念、基本电路、基本分析方法和基本实验技能。技能。2. 具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，以及将所学知识用于本专业的能力。以及将所学知识用于本专业的能力。 本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的的分析和设计的学习
7、，使学生获得模拟电子技术方面的基础知识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术基础知识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专业中的应用打下基础。及其在专业中的应用打下基础。 建立起系统的观念、工程的观念、科技进步建立起系统的观念、工程的观念、科技进步的观念和创新意识。的观念和创新意识。半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件1.1.1 导体、半导体和绝缘体导体、半导体和绝缘体导体：导体：自然界中很容易导电的物质称为自然界中很容易导电的物质称为导体导体，金属，金属一般都是导体。一般都是导体。绝缘体：绝缘体：有的物质几乎不导电，称为有的物质几乎不导电，称为绝缘体绝
8、缘体，如橡皮，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。、陶瓷、塑料和石英。半导体：半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为之间，称为半导体半导体，如锗、硅、砷化镓和，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。一些硫化物、氧化物等。1.1 1.1 半导体的导电特性半导体的导电特性半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件半导体半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。例如：不同于其它物质的特点。例如： 当受外界热和光的作用时，它的导电能当受外界热和光的作用时，它的导电能 力明显变
9、化。力明显变化。 往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使 它的导电能力明显改变。它的导电能力明显改变。半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件在热力学温度零度在热力学温度零度和没有外界激发时和没有外界激发时,本征半导体不导电。本征半导体不导电。 把纯净的没有结把纯净的没有结构缺陷的半导体单晶构缺陷的半导体单晶称为本征半导体。称为本征半导体。 它是共价键结构。它是共价键结构。 本征半导体的共价键结构本征半导体的共价键结构硅原子硅原子价电子价电子第第1章章 1.11.1.2 本征半导体本征半导体 +4+4+4+4+4+4+4+4+4半导体二极管
10、三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子自由电子空空穴穴本征激发本征激发复合复合在常温下自由电子和空穴的形成在常温下自由电子和空穴的形成成对出现成对出现成对消失成对消失第第1章章 1.1半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件+4+4+4+4+4+4+4+4+4外电场方向外电场方向外电场方向外电场方向空穴导电的空穴导电的实质是共价实质是共价键中的束缚键中的束缚电子依次填电子依次填补空穴形成补空穴形成电流。故半电流。故半导体中有电导体中有电子和空穴两子和空穴两种载流子。种载流子。 空穴移动方向空穴移动方向 电子移动方
11、向电子移动方向 在外电场作用下，在外电场作用下，电子和空穴均能电子和空穴均能参与导电。参与导电。 价电子填补空穴价电子填补空穴第第1章章 1.1半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件+4+4+4+4+4+4+4+41.1.3 1.1.3 P半导体和半导体和N型半导体型半导体1 . N 型半导体型半导体在硅或锗的晶体在硅或锗的晶体中中 掺入少量的掺入少量的五价元五价元 素素,如磷如磷,则形成则形成N型半导型半导体。体。 磷原子磷原子+4+5多余价电子多余价电子自由电子自由电子正离子正离子第第1章章 1.1半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件
12、N 型半导体结构示意图型半导体结构示意图少数载流子少数载流子多数载流子多数载流子正离子正离子在在N型半导中型半导中,电子是多数载流子电子是多数载流子, 空穴是少数载流子。空穴是少数载流子。第第1章章 1.1半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件+4+4+4+4+4+4+4空穴空穴2. P型半导体型半导体在硅或锗的晶体中在硅或锗的晶体中 掺入少量的三价元掺入少量的三价元 素素,如硼如硼,则形成则形成P 型型半导体。半导体。 +4+4硼原子硼原子填补空位填补空位+3负离子负离子第第1章章 1.1半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件 P 型半导体
13、结构示意图型半导体结构示意图电子是少数载流子电子是少数载流子负离子负离子空穴是多数载流子空穴是多数载流子第第1章章 1.1半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件P 区区N 区区1.2.1 PN 结的形成结的形成 用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上用专门的制造工艺在同一块半导体单晶上, ,形成形成 P型半导体区域型半导体区域 和和 N型半导体区域型半导体区域, ,在这两个区域的交界处就形成了一个在这两个区域的交界处就形成了一个PN 结。结。N区的电子向区的电子向P区扩散并与空穴复合区扩散并与空穴复合P区的空穴向区的空穴向N区扩散并与电子复合区扩散并与电子复合空间电荷区
14、空间电荷区内电场方向内电场方向1.2 1.2 PN 结结第第1章章 1.2半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件多子扩散多子扩散少子漂移少子漂移内电场方向内电场方向空间电荷区空间电荷区P 区区N 区区在一定的条件下，多子扩散与少子漂移达到动态平衡，在一定的条件下，多子扩散与少子漂移达到动态平衡， 空间电荷区的宽度基本上稳定下来。空间电荷区的宽度基本上稳定下来。 第第1章章 1.2半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件内电场方向内电场方向E外电场方向外电场方向RI1.2.2 PN 结的单向导电性结的单向导电性P 区区N 区区外电场驱使外电场驱使
15、P区的空穴进入空间区的空穴进入空间电荷区抵消一部分负空间电荷电荷区抵消一部分负空间电荷N区电子进入空间电荷区区电子进入空间电荷区抵消一部分正空间电荷抵消一部分正空间电荷空间电荷区变窄空间电荷区变窄 扩散运动增强，形扩散运动增强，形成较大的正向电流成较大的正向电流1. 外加正向电压外加正向电压第第1章章 1.2半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件P 区区N 区区内电场方向内电场方向ER空间电荷区变宽空间电荷区变宽 外电场方向外电场方向IR2. 2. 外加反向电压外加反向电压外电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走外电场驱使空间电荷区两侧的空穴和自由电子移走少数载流
16、子越过少数载流子越过PN结结形成很小的反向电流形成很小的反向电流 多数载流子的扩散运动难于进行多数载流子的扩散运动难于进行第第1章章 1.2半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件1.2.3 PN结电容结电容PN结电容结电容势垒电容势垒电容 扩散电容扩散电容 1. 势垒电容势垒电容 PN结中空间电荷的数量随外加电压变化所形结中空间电荷的数量随外加电压变化所形成的电容称为势垒电容，用成的电容称为势垒电容，用 Cb 来表示。势垒电来表示。势垒电容不是常数，与容不是常数，与PN结的面积、空间电荷区的宽度结的面积、空间电荷区的宽度和外加电压的大小有关。和外加电压的大小有关。 载
17、流子在扩散过程中积累的电荷量随外加电压载流子在扩散过程中积累的电荷量随外加电压变化所形成的电容称为扩散电容，用变化所形成的电容称为扩散电容，用 Cd 与来示。与来示。 PN正偏时，扩散电容较大，反偏时，扩散电容可正偏时，扩散电容较大，反偏时，扩散电容可以忽略不计。以忽略不计。2. 扩散电容扩散电容 第第1章章 1.2半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件 正极引线正极引线触丝触丝N型锗型锗支架支架外壳外壳负极引线负极引线点接触型二极管点接触型二极管1.3.1 二极管的结构和符号二极管的结构和符号二极管的符号二极管的符号正极正极负极负极1.3 1.3 半导体二极管半导体
18、二极管 正极引线正极引线二氧化硅保护层二氧化硅保护层P型区型区负极引线负极引线 面接触型二极管面接触型二极管N型硅型硅PN结结PN结结第第1章章 1.3D半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件600400200 0.1 0.200.4 0.850100I / mAU / V正向特性正向特性反向击反向击穿特性穿特性硅管的伏安特性硅管的伏安特性1.3.2 二极管的伏安特性二极管的伏安特性反向特性反向特性死区电压死区电压I / mAU / V0.40.8 40 802460.10.2锗管的伏安特性锗管的伏安特性正向特性正向特性反向特性反向特性0第第1章章 1.3温度的温度的
19、电压当量电压当量半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件1.3.3 二极管的主要参数二极管的主要参数1. 最大整流电流最大整流电流IOM2. 反向工作峰值电压反向工作峰值电压URM3. 反向峰值电流反向峰值电流IRM 例例1：下图中，已知：下图中，已知VA=3V， VB=0V， DA 、DB为锗管，为锗管，求输出端求输出端Y的电位并说明的电位并说明二极管的二极管的作用。作用。 解：解： DA优先导通，则优先导通，则VY=30.3=2.7VDA导通后导通后, DB因反偏而截止因反偏而截止,起隔离作用起隔离作用, DA起钳位作用起钳位作用,将将Y端的电位钳制在端的电位钳制在
20、+2.7V。 DA 12VYABDBR 二极管的二极管的应用范围很广应用范围很广,它可用与整流、检波、限幅、它可用与整流、检波、限幅、元件保护以及在数字电路中作为开关元件。元件保护以及在数字电路中作为开关元件。 第第1章章 1.3半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件例例2：二极管：死区电压：二极管：死区电压=0 .5V，正向压降，正向压降 0.7V(硅二极管硅二极管) 理想二极管：死区电压理想二极管：死区电压=0 ，正向压降，正向压降=0 RLuiuOuiuott二极管半波整流二极管半波整流半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件DE3VRu
21、iuouRuD 例例3：下图是：下图是二极管二极管限幅电路，限幅电路，D为理想二极管，为理想二极管，ui = 6 sin t V, E= 3V,试画出试画出 uo波形波形 。 t t ui / V Vuo /V63300 2 2 6第第1章章 1.3半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件 t 630 2 例例4：双向限幅电路双向限幅电路 t 033DE3VRDE3V第第1章章 1.3uiuouRuD ui / Vuo /V半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件1.4 1.4 稳压管稳压管IFUF0正向特性正向特性反向激穿区反向激穿区UZImi
22、nIZmaxDZ正极正极正极正极负极负极符号符号符号符号伏安特性伏安特性 稳压管是一种特殊的稳压管是一种特殊的面接触型半导体二极管。面接触型半导体二极管。 第第1章章 1.4半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件0 稳压管的主要参数稳压管的主要参数1. 稳定电压稳定电压UZ 2. 最小稳定电流最小稳定电流 Imin 3. 最大稳定电流最大稳定电流 IZmax4. 动态电阻动态电阻 RZ IZ UZRZ = IZ UZ5. 电压温度系数电压温度系数 VZT6. 最大允许耗散功率最大允许耗散功率PM第第1章章 1.4IFUFIminIZmax半导体二极管三极管和场效应管课
23、半导体二极管三极管和场效应管课件件例：稳压二极管的应用例：稳压二极管的应用RLuiuORDZiiziLUZ稳压二极管技术数据为：稳压值稳压二极管技术数据为：稳压值UZW=10V，Izmax=12mA，Izmin=2mA，负载电阻，负载电阻RL=2k ，输入电，输入电压压ui=12V，限流电阻，限流电阻R=200 。若。若负载电阻负载电阻变化范围变化范围为为1.5 k 4 k ，是否还能稳压？，是否还能稳压？半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件RLuiuORDZiiziLUZUZW=10V ui=12VR=200 Izmax=12mAIzmin=2mARL=2k (1
24、.5 k 4 k ) iL=uo/RL=UZ/RL=10/2=5（mA）i= （ui - UZ）/R=（12-10）/0.2=10 （mA） iZ = i - iL=10-5=5 （mA）RL=1.5 k , iL=10/1.5=6.7(mA), iZ =10-6.7=3.3（mA）RL=4 k , iL=10/4=2.5(mA), iZ =10-2.5=7.5（mA）负载变化负载变化,但但iZ仍在仍在12mA和和2mA之间之间,所以稳所以稳压管仍能起稳压作用压管仍能起稳压作用半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件光电二极管光电二极管反向电流随光照强度的增加而上升。反
25、向电流随光照强度的增加而上升。IU照度增加照度增加半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件 发光二极管发光二极管有正向电流流过有正向电流流过时，发出一定波长范时，发出一定波长范围的光，目前的发光围的光，目前的发光管可以发出从红外到管可以发出从红外到可见波段的光，它的可见波段的光，它的电特性与一般二极管电特性与一般二极管类似。类似。半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件N型硅型硅二氧化硅保护膜二氧化硅保护膜BECN+P型硅型硅1.5.1 半导体三极管的结构半导体三极管的结构（a） 平面型平面型N型锗型锗ECB铟铟球球铟铟球球PP+（b）合金型）合
26、金型1. 5 1. 5 半导体三极管半导体三极管第第1章章 1.5半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件1. NPN 型三极管型三极管集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区NN集电极集电极C基极基极B发射极发射极E 三极管的结构三极管的结构 分类和符号分类和符号PECB符号符号第第1章章 1.5T半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区CBEN集电极集电极C发射极发射极E基极基极BNPPN2. PNP型三极管型三极管第第1章章 1.5T半导体二极管三极管和场效应管课半导体
27、二极管三极管和场效应管课件件ECRCIC UCECEBUBE共发射极接法放大电路共发射极接法放大电路1.5.2 1.5.2 三极管的电流控制作用三极管的电流控制作用三极管具有电流控三极管具有电流控制作用的外部条件制作用的外部条件 : （1）发射结正向偏置；）发射结正向偏置；（2）集电结反向偏置。）集电结反向偏置。对于对于NPN型三极管应满足型三极管应满足: UBE 0UBC VB VE对于对于PNP型三极管应满足型三极管应满足: UEB 0UCB 0即即 VC VB IB同样有同样有: IC IB所以说三极管具有电流控制作用所以说三极管具有电流控制作用,也称之为电流放大作用。也称之为电流放大作
28、用。IBUBE0UCE 1V死区电压死区电压1. 三极管的输入特性三极管的输入特性IB = f (UBE )UC E = 常数常数1.5.3 三极管的特性曲线三极管的特性曲线第第1章章 1.5半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件IB =40AIB =60AUCE 0IC IB增加增加IB 减小减小IB = 20AIB = 常数常数IC = f (UCE )2. 三极管的输出特性三极管的输出特性第第1章章 1.5半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件IC / mAUCE /V0放放大大区区三极管输出特性上的三个工作区三极管输出特性上的三个工作
29、区 IB= 0 A20A40 A60 A80 A第第1章章 1.5此区域中此区域中UCE UBE,集电结正偏，集电结正偏， IBIC，UCE 0.3V称为饱和称为饱和区区。此区域中此区域中 : IB=0 , IC=ICEO , UBEIC，UCE 0.3V (3) 截止区截止区 UBE 死区电压，死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0 半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件例：例： =50， USC =12V， RB =70k ， RC =6k 当当USB = -2V，2V，5V时，时，晶体管的静态工作点晶体管的静态工作点Q位位于哪个区？于哪个区？USB =-2
30、V， IB=0 ， IC=0，Q位于截止区位于截止区 USB =2V， IB= (USB -UBE)/ RB =(2-0.7)/70=0.019 mA IC= IB =50 0.019=0.95 mA ICS =2 mA ， Q位于位于饱和区饱和区(实际上，此时实际上，此时IC和和IB 已不是已不是 的关系）的关系）半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件1.5.4 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) (1) 直流电流放大系数直流电流放大系数直流电流放大系数直流电流放大系数 (2) (2) 交流电流放大系数交流电流放大系数交流电流放
31、大系数交流电流放大系数 = IC IB 2. 穿透电流穿透电流 ICEO 3. 集电极最大允许电流集电极最大允许电流 ICM 4. 集集-射反相击穿电压射反相击穿电压 U(BR)CEO 5. 集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率 PCM极限参数极限参数使用时使用时不允许超过不允许超过!第第1章章 1.5 = IC IB半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件60A0 20A1.52.3在输出特性上求在输出特性上求 , = IC IB =1.5mA40A= 37.5 =IC IB =2.31.5(mA)60 40(A)= 40设设UCE=6V, IB由由40A加为
32、加为60A 。第第1章章 1.5IC / mAUCE /VIB =40A6半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件0IB= 0 A20A40 A60 A80 A由三极管的极限参数确定安全工作区由三极管的极限参数确定安全工作区安安全全工工作作区区过过损损耗耗区区PCM曲线曲线第第1章章 1.5IC / mAUCE /VICEOICMU(BR)CEO半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件SiO2结构示意图结构示意图1.6.1 1.6.1 N沟道增强型绝缘栅场效应管沟道增强型绝缘栅场效应管P型硅衬底型硅衬底源极源极S栅极栅极G漏极漏极D 1.6 1.
33、6 绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管衬底引线衬底引线BN+N+DBSG符号符号1. 结构和符号结构和符号第第1章章 1.6半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件SiO2结构示意图结构示意图P型硅衬底型硅衬底耗尽层耗尽层衬底引线衬底引线BN+N+SGDUDSID = 0D与与S之间是两个之间是两个PN结反向串联，结反向串联，无论无论D与与S之间加之间加什么极性的电压，什么极性的电压，漏极电流均接近漏极电流均接近于零。于零。2. 工作原理工作原理(1) (1) (1) (1) U UGSGS =0 =0第第1章章 1.6半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应
34、管课件件P型硅衬底型硅衬底N+BSGD。耗尽层耗尽层ID = 0(2) 0(2) 0 U UGSGS U U UGS(th)GS(th)N型导电沟道N+N+第第1章章 1.6UGS半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件4321051015UGS =5V6V4V3V2VID /mAUDS =10V增强型增强型 NMOS 管的特性曲线管的特性曲线 0123饱和区饱和区击击穿穿区区可可变变电电阻阻区区246UGS / V3. 特性曲线特性曲线UGs(th)输出特性输出特性转移特性转移特性 UDS / V第第1章章 1.6ID /mA半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管
35、三极管和场效应管课件件结构示意图结构示意图1.6.2 1.6.2 N沟道耗尽型绝缘栅场效应管沟道耗尽型绝缘栅场效应管P型硅衬底型硅衬底源极源极S漏极漏极D 栅极栅极G衬底引线衬底引线B耗尽层耗尽层1. 结构特点和工作原理结构特点和工作原理N+N+正离子正离子N N型沟道型沟道SiO2DBSG符号符号制造时制造时,在二氧化硅绝缘层中掺入大量的正离子。在二氧化硅绝缘层中掺入大量的正离子。第第1章章 1.6半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件432104812UGS =1V2V3V输出特性输出特性转移特性转移特性耗尽型耗尽型NMOS管的特性曲线管的特性曲线 1230V10
36、12123 UGS / V2. 特性曲线特性曲线 ID UGSUGs(off) UDS / VUDS =10V第第1章章 1.6ID /mAID /mA半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件N型硅衬底型硅衬底N+BSGD。耗尽层耗尽层PMOS管结构示意图管结构示意图P沟道沟道1.6.3 1.6.3 P沟道绝缘栅场效应管（沟道绝缘栅场效应管（PMOS）PMOS管与管与NMOS管管互为对偶关系，使用互为对偶关系，使用时时UGS 、UDS的极性的极性也与也与NMOS管相反。管相反。 P+P+第第1章章 1.6UGSUDSID半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和
37、场效应管课件件1. 1. P沟道增强型绝缘栅场效应管沟道增强型绝缘栅场效应管开启电压开启电压UGS(th)为为负值，负值，UGS UGS(th) 时导通。时导通。 SGDB符号符号 ID /mAUGS / V0UGS(th) 转移特性转移特性2. 2. P沟道耗尽型绝缘栅场效应管沟道耗尽型绝缘栅场效应管DBSG符号符号 ID /mAUGS /V0UGS(off) 转移特性转移特性夹断电压夹断电压UGS(off)为为正值，正值， UGS UGS(off)时导通。时导通。 第第1章章 1.6半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件在在UDS =0时，栅源电压与栅极电流的比值
38、，其值很高。时，栅源电压与栅极电流的比值，其值很高。1.6.4 绝缘栅场效应管的主要参数绝缘栅场效应管的主要参数1. 开启电压开启电压UGS(th) 指在一定的指在一定的UDS下，开始出现漏极电流所需的栅源电下，开始出现漏极电流所需的栅源电 压。它是增强型压。它是增强型MOS管的参数，管的参数，NMOS为正，为正，PMOS为负。为负。2. 夹断电压夹断电压 UGS(off) 指在一定的指在一定的UDS下，使漏极电流近似等于零时所需的下，使漏极电流近似等于零时所需的栅源电压。是耗尽型栅源电压。是耗尽型MOS管的参数，管的参数，NMOS管是负值，管是负值，PMOS管是正值。管是正值。3. 直流输入
39、电阻直流输入电阻 RGS（DC）4. 低频跨导低频跨导 gm UDS为常数时，漏极电流的微变量与引起这个变化的为常数时，漏极电流的微变量与引起这个变化的栅源电压的微变量之比称为跨导栅源电压的微变量之比称为跨导,即即第第1章章 1.6半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件 另外，漏源极间的击穿电压另外，漏源极间的击穿电压U(BR)DS、栅源极间的击、栅源极间的击穿电压穿电压U(BR)GS以及漏极最大耗散功率以及漏极最大耗散功率PDM是管子的极限是管子的极限参数，使用时不可超过。参数，使用时不可超过。gm= ID / UGS UGS =常数常数 跨导是衡量场效应管栅源电压对漏极电流控制能跨导是衡量场效应管栅源电压对漏极电流控制能力的一个重要参数。力的一个重要参数。 第第1章章 1.6半导体二极管三极管和场效应管课半导体二极管三极管和场效应管课件件
