第3章 半導(dǎo)體器件(修改)

1、HomeNextBackHomeNextBackHomeNextBack半導(dǎo)體器件是用半導(dǎo)體材料制成的電子器件。常用的半導(dǎo)體器件有二極管、三極管、場效應(yīng)晶體管等。半導(dǎo)體器件是構(gòu)成各種電子電路最基本的元件。3.1.1 半導(dǎo)體半導(dǎo)體：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)，如硅(Si)、鍺(Ge)。硅和鍺是4價元素，原子的最外層軌道上有4個價電子。HomeNextBack半導(dǎo)體有以下特點：半導(dǎo)體有以下特點： 1半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間體之間 2半導(dǎo)體受外界光和熱的刺激時，其半導(dǎo)體受外界光和熱的刺激時，其導(dǎo)電能力將會有顯著變化。導(dǎo)電能力將會有顯著變化。 3在純凈

2、半導(dǎo)體中，加入微量的雜質(zhì)在純凈半導(dǎo)體中，加入微量的雜質(zhì)，其導(dǎo)電能力會急劇增強(qiáng)。，其導(dǎo)電能力會急劇增強(qiáng)。 HomeNextBack半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體的共價鍵結(jié)構(gòu)HomeNextBack1.1.本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體n本征半導(dǎo)體化學(xué)成分純凈的半導(dǎo)體。它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。本征半導(dǎo)體自由電子和空穴少、導(dǎo)電能力低。n空穴共價鍵中的空位。在電子技術(shù)中，將空穴看成帶正電荷的載流子。n電子空穴對由熱激發(fā)而產(chǎn)生的自由電子和空穴對。n空穴的移動空穴的運(yùn)動是靠相鄰共價鍵中的價電子依次充填空穴來實現(xiàn)的。n本征激發(fā)n在室溫下，本征半導(dǎo)體共價鍵中的價電子獲得足夠的能量，掙脫共價鍵的束縛進(jìn)入導(dǎo)帶，成為自由電子，

3、在晶體中產(chǎn)生電子-空穴對的現(xiàn)象稱為本征激發(fā).HomeNextBackHomeNextBack在純凈半導(dǎo)體硅或鍺中摻入磷、砷等5價元素，由于這類元素的原子最外層有5個價電子，故在構(gòu)成的共價鍵結(jié)構(gòu)中，由于存在多余的價電子而產(chǎn)生大量自由電子，這種半導(dǎo)體主要靠自由電子導(dǎo)電，稱為電子半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體，其中自由電子為多數(shù)載流子，熱激發(fā)形成的空穴為少數(shù)載流子。自由電子 多數(shù)載流子（簡稱多子）空 穴少數(shù)載流子（簡稱少子）HomeNextBack在純凈半導(dǎo)體硅或鍺中摻入硼、鋁等3價元素，由于這類元素的原子最外層只有3個價電子，故在構(gòu)成的共價鍵結(jié)構(gòu)中，由于缺少價電子而形成大量空穴，這類摻雜后的半導(dǎo)體其導(dǎo)電作用主

4、要靠空穴運(yùn)動，稱為空穴半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體，其中空穴為多數(shù)載流子，熱激發(fā)形成的自由電子是少數(shù)載流子。自由電子 多數(shù)載流子（簡稱多子）空 穴少數(shù)載流子（簡稱少子）HomeNextBackP 型半導(dǎo)體N 型半導(dǎo)體無論是P型半導(dǎo)體還是N型半導(dǎo)體都是中性的，對外不顯電性。摻入的雜質(zhì)元素的濃度越高，多數(shù)載流子的數(shù)量越多。少數(shù)載流子是熱激發(fā)而產(chǎn)生的，其數(shù)量的多少決定于溫度。HomeNextBacku半導(dǎo)體中載流子有擴(kuò)散運(yùn)動和漂移運(yùn)動兩種運(yùn)動方式。載流子在電場作用下的定向運(yùn)動稱為。在半導(dǎo)體中，如果載流子濃度分布不均勻，因為濃度差，載流子將會從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域運(yùn)動，這種運(yùn)動稱為。u將一塊半導(dǎo)體的一側(cè)摻

5、雜成P型半導(dǎo)體，另一側(cè)摻雜成N型半導(dǎo)體，在兩種半導(dǎo)體的交界面處將形成一個特殊的薄層 3.1.2 PN結(jié)及其單向?qū)щ娦越Y(jié)及其單向?qū)щ娦訦omeNextBackP 區(qū) 空間電荷區(qū) N 區(qū)PN 結(jié)及其內(nèi)電場內(nèi)電場方向P 區(qū) N 區(qū)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動 多子擴(kuò)散 形成空間電荷區(qū)產(chǎn)生內(nèi)電場 少子漂移 擴(kuò)散與漂移達(dá)到動態(tài)平衡形成一定寬度的PN結(jié)HomeNextBacku外加正向電壓（也叫正向偏置即正極接P區(qū)、負(fù)極接N區(qū)）u外加電場與內(nèi)電場方向相反，內(nèi)電場削弱，擴(kuò)散運(yùn)動大大超過漂移運(yùn)動，N區(qū)電子不斷擴(kuò)散到P區(qū)，P區(qū)空穴不斷擴(kuò)散到N區(qū)，形成較大的正向電流，這時稱PN結(jié)處于狀態(tài)?？臻g電荷區(qū)變窄E R內(nèi)電場外電場PN

6、IHomeNextBackE R內(nèi)電場外電場空間電荷區(qū)變寬PNIu外加反向電壓（也叫反向偏置即正極接N區(qū)、負(fù)極接P區(qū)）u外加電場與內(nèi)電場方向相同，增強(qiáng)了內(nèi)電場，多子擴(kuò)散難以進(jìn)行，少子在電場作用下形成反向電流，因為是少子漂移運(yùn)動產(chǎn)生的，反向電流很小，這時稱PN結(jié)處于狀態(tài)。HomeNextBack一個PN結(jié)加上相應(yīng)的電極引線并用管殼封裝起來，就構(gòu)成了半導(dǎo)體二極管，簡稱二極管。 半導(dǎo)體二極管按其結(jié)構(gòu)不同可分為點接觸型和面接點接觸型和面接觸型和觸型和平面型平面型三大類 。 點接觸型二極管PN結(jié)面積很小，結(jié)電容很小，多用于高頻檢波及脈沖數(shù)字電路中的開關(guān)元件。 面接觸型二極管PN結(jié)面積大，結(jié)電容也小，多用

7、在低頻整流電路中。 平面型二極管：往往用于集成電路制造藝中。PN 結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路中。 陽極 陰極二極管的代表符號 HomeNextBack-60 -40 -200.4 0.8 U /V40302010I /mA0正向特性反向特性外加正向電壓較小時，外電場不足以克服內(nèi)電場對多子擴(kuò)散的阻力，PN結(jié)仍處于截止?fàn)顟B(tài) 。正向電壓大于死區(qū)電壓后，正向電流 隨著正向電壓增大迅速上升。通常死區(qū)電壓硅管約為0.5V，鍺管約為0.2V。外加反向電壓時， PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)，反向電流 很小。 反向電壓大于擊穿電壓時，反向電流急劇增加。1. 半導(dǎo)體二極管的伏安特性半導(dǎo)體二極管的伏安特性Home

8、NextBack（1）最大整流電流）最大整流電流IOM：指管子長期運(yùn)行時，允許通過指管子長期運(yùn)行時，允許通過的最大正向平均電流。的最大正向平均電流。（2）反向擊穿電壓）反向擊穿電壓UB：指管子反向擊穿時的電壓值。指管子反向擊穿時的電壓值。（3）最大反向工作電壓）最大反向工作電壓UDRM：二極管運(yùn)行時允許承受的二極管運(yùn)行時允許承受的最大反向電壓（約為最大反向電壓（約為UB 的一半）。的一半）。（4）最大反向電流）最大反向電流IRM：指管子未擊穿時的反向電流，指管子未擊穿時的反向電流，其值越小，則管子的單向?qū)щ娦栽胶谩Ｆ渲翟叫。瑒t管子的單向?qū)щ娦栽胶?。?）最高工作頻率）最高工作頻率fm：主要取決

9、于主要取決于PN結(jié)結(jié)電容的大小。結(jié)結(jié)電容的大小。理想二極管特性，正偏時相當(dāng)于短路；反偏時相當(dāng)于開理想二極管特性，正偏時相當(dāng)于短路；反偏時相當(dāng)于開路。路。2. 半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)HomeNextBackHomeNext二極管基本電路及模型分析法二極管基本電路及模型分析法（1）二極管的靜態(tài)工作情況分析二極管的靜態(tài)工作情況分析BackID+VD-R 10K +VDD20VID+VD-R 10K +VDD20VID+VD-R 10K +VDD20V+Von(a) 原電路原電路(b) 理想模型電路理想模型電路(c) 恒壓降模型電路恒壓降模型電路例例1的電路圖的電路圖解：解：（1

10、）理想模型，）理想模型，VD=0，則則mAKRVVIDDDD210020（2）恒壓降模型，）恒壓降模型，VD=0.7V，則則mAKRVVIDDDD93. 1107 . 020例例1 求上圖（求上圖（a）所示電路的硅二極管電流所示電路的硅二極管電流ID和電壓和電壓VD。4.4.二極管應(yīng)用舉例二極管應(yīng)用舉例（可用于整流、檢波、限幅、開（可用于整流、檢波、限幅、開關(guān)等電路）關(guān)等電路）HomeNextBackHomeNext（2）二極管限幅電路二極管限幅電路Back解：請觀看仿真波形解：請觀看仿真波形!ID+vo-R 10K +vi20V例例1.2.2 電路圖電路圖VREF 例例1.2.2 如圖如圖1

11、.2.10 所示電路。所示電路。試畫出試畫出VREF分別為分別為0、10V時時的波的波形。其中形。其中vi=10sin tV。（3） 二極管開關(guān)電路二極管開關(guān)電路 例例1.2.3 如圖如圖1.2.11 所示電路。所示電路。試求試求VI1、VI2為為0和和+5V時時V0的值的值 。R 10K V0Vcc +5V例例1.2.3 電路圖電路圖VI1VI2D1D2000+5V0 0 0 +5V +5V 0 +5V +5VV0VI1 VI2 HomeNextBack穩(wěn)壓管的主要參數(shù)：（1）穩(wěn)定電壓UZ。反向擊穿后穩(wěn)定工作的電壓。（2）穩(wěn)定電流IZ。工作電壓等于穩(wěn)定電壓時的電流。（3）動態(tài)電阻rZ。穩(wěn)定工

12、作范圍內(nèi)，管子兩端電壓的變化量與相應(yīng)電流的變化量之比。即：rZ=UZ/IZ（4）額定功率PZ和最大穩(wěn)定電流IZM。額定功率PZ是在穩(wěn)壓管允許結(jié)溫下的最大功率損耗。最大穩(wěn)定電流IZM是指穩(wěn)壓管允許通過的最大電流。它們之間的關(guān)系是： PZ=UZIZM穩(wěn)壓管是一種用特殊工藝制造的半導(dǎo)體二極管，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓就是反向擊穿電壓。穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用在于：電流增量很大，只引起很小的電壓變化。陽極 陰極穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管HomeNext（1）穩(wěn)壓二極管的伏安特性穩(wěn)壓二極管的伏安特性Back 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓VZ 穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流IZ（ IZmin 、IZmin ） 額定功耗額定功耗PZM 動態(tài)電阻動態(tài)電阻rZ 溫度

13、系數(shù)溫度系數(shù) 穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓管的 伏安特性伏安特性（2）穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù) 利用二極管反向擊穿特利用二極管反向擊穿特性實現(xiàn)穩(wěn)壓。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)性實現(xiàn)穩(wěn)壓。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓時工作在反向電擊穿狀態(tài)。壓時工作在反向電擊穿狀態(tài)。其伏安特性如圖其伏安特性如圖1.2.12所示。所示。HomeNextBack穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓過程 nRL不變， Ui UZ IZ I = IZ + IL nUZ = Ui- IRnUi不變, RL UZ IZ I = IZ + IL nUZ = Ui- IR (a) 符號 (b)伏安特性 (c)穩(wěn)壓電路 圖3-12 HomeNextBackHomeNext（3）穩(wěn)

14、壓二極管構(gòu)成的穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管構(gòu)成的穩(wěn)壓電路Back 例例1.2.4 設(shè)計如圖設(shè)計如圖1.2.13 所示所示穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，已知穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，已知VO=6V， 輸入電壓輸入電壓VI 波動波動 10%， RL=1k 。 + R - IR + - RL IL VO VI IZ DZ 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路解：解：（1）選擇）選擇DZ ：mAARVIIVVVLLZOZ)1812(10006)32()32()32(6min0maxmax 查手冊，查手冊，選擇選擇DZ 為為2CW13，VZ =(56.5V) ， IZmax=38mA, IZmin=5mAHomeNextBackHomeNext

15、Back（2）選擇限流電阻）選擇限流電阻R：）（標(biāo)標(biāo)稱稱系系列列值值：?？煽扇∪?biāo)標(biāo)稱稱值值取取91,82,75,68,62,56,51,47,43,39,36,33,30,27,24,22,20,18,16,15,13,12,11,10470)(6821000/61056%)101(15)(2411000/610386%)101(1515,)1812(3minminmax3maxmaxmin RIIVVRIIVVRVVVVVOZOIOZOIIOI HomeNextBack發(fā)光二極管發(fā)光二極管當(dāng)發(fā)光二極管的PN結(jié)加上正向電壓時，電子與空穴復(fù)合過程以光的形式放出能量。不同材料制成的發(fā)光二極管會發(fā)

16、出不同顏色的光。發(fā)光二極管具有亮度高、清晰度高、電壓低（1.53V）、反應(yīng)快、體積小、可靠性高、壽命長等特點，是一種很有用的半導(dǎo)體器件，常用于信號指示、數(shù)字和字符顯示。陽極 陰極 (a) (b)LEDLEDREHomeNextBack光電二極管光電二極管光電二極管的又稱為光敏二極管，其工作原理恰好與發(fā)光二極管相反。當(dāng)光線照射到光電二極管的PN結(jié)時，能激發(fā)更多的電子，使之產(chǎn)生更多的電子空穴對，從而提高了少數(shù)載流子的濃度。在PN結(jié)兩端加反向電壓時反向電流會增加，所產(chǎn)生反向電流的大小與光的照度成正比，所以光電二極管正常工作時所加的電壓為反向電壓。為使光線能照射到PN結(jié)上，在光電二極管的管殼上設(shè)有一個

17、小的通光窗口。陽極 陰極HomeNextBack ( a ) 發(fā) 光 二 極 管 ( b ) 光 電 二 極 管 ( c ) 變 容 二 極 管 L E D ( d ) 激 光 二 極 管 L D 其它二極管其它二極管HomeNextBack3.2.1 半導(dǎo)體三極管是由兩個背靠背的PN結(jié)構(gòu)成的。在工作過程中，兩種載流子（電子和空穴）都參與導(dǎo)電，故又稱為，簡稱晶體管或三極管。 兩個PN結(jié)，把半導(dǎo)體分成三個區(qū)域。這三個區(qū)域的排列，可以是N-P-N，也可以是P-N-P。因此，三極管有兩種類型：和。HomeNextBack集電結(jié) B發(fā)射結(jié)NPN集電區(qū)基區(qū)發(fā)射區(qū)CCEEB集電結(jié) B發(fā)射結(jié)PNPCCEEB

18、集電區(qū)基區(qū)發(fā)射區(qū)NPN型PNP型箭頭方向表示發(fā)射結(jié)加正向電壓時的電流方向HomeNextBackHomeNextBack 結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點：（1）基區(qū)很薄，且摻雜濃度很低；基區(qū)很薄，且摻雜濃度很低；（2）發(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)和集電區(qū)的摻雜濃度；）發(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)和集電區(qū)的摻雜濃度；（3）集電結(jié)的結(jié)面積很大。）集電結(jié)的結(jié)面積很大。 上述結(jié)構(gòu)特點構(gòu)成了上述結(jié)構(gòu)特點構(gòu)成了晶體管具有放大作用的內(nèi)部條件晶體管具有放大作用的內(nèi)部條件。 三極管外形圖三極管外形圖雙極性晶體管的常見外形圖如圖雙極性晶體管的常見外形圖如圖1.3.2所示。所示。HomeNextBack3.2.2 （1）產(chǎn)生放大作用

19、的條件 內(nèi)部：a）發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度基區(qū)集電區(qū) b）基區(qū)很薄 外部：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏NPNICIEIBRBUBBUCCRC（2）三極管內(nèi)部載流子的傳輸過程a）發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，形成發(fā)射極電流 iEb）電子在基區(qū)中的擴(kuò)散與復(fù)合，形成基極電流 iBc）集電區(qū)收集擴(kuò)散過來的電子，形成集電極電流 iCHomeNextBackHomeNextBack（3）晶體管的電流分配關(guān)系晶體管的電流分配關(guān)系發(fā)發(fā)射射極極注注入入電電流流傳傳輸輸?shù)降郊婋姌O極的的電電流流設(shè)設(shè) EnCII 根據(jù)傳輸過程可知根據(jù)傳輸過程可知 IC= InC+ ICBOIB= IB - ICBO通常通常 IC ICBOECII 則則

20、有有IE=IB+ IC 為共基為共基直流直流電流放大系數(shù)，電流放大系數(shù)，它只它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)與外加電壓無關(guān)。一般。一般 = 0.9 0.99 晶體管的電流分配關(guān)系晶體管的電流分配關(guān)系HomeNextBack 實驗表明IC比IB大數(shù)十至數(shù)百倍，因而有。IB雖然很小，但對IC有控制作用，IC隨IB的改變而改變，即基極電流較小的變化可以引起集電極電流較大的變化，表明基極電流對集電極具有小量控制大量的作用，這就是三極管的電流放大作用。HomeNextBack3.2.3 ICIBRBUBBUCCRCVVAmA +UCE +UBE0.4 0

21、.8 UBE /V40302010IB /mA0UCE1V測量三極管特性的實驗電路 三極管的輸入特性曲線輸入特性曲線輸入特性曲線與二極管類似HomeNextBack4321IB=003 6 9 12 UCE /V20A40A60A80A100A飽和區(qū)截止區(qū)放 大 區(qū)IC /mA輸出特性曲線輸出特性曲線（1）放大區(qū)：發(fā)射極正向偏置，集電結(jié)反向偏置）放大區(qū)：發(fā)射極正向偏置，集電結(jié)反向偏置BECEBEBuuui, 0, 0BCii0, 0CBiiBCii（2）截止區(qū)：發(fā)射結(jié)反向偏置，集電結(jié)反向偏置）截止區(qū)：發(fā)射結(jié)反向偏置，集電結(jié)反向偏置 （3）飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)正向偏置）飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)正

22、向偏置，集電結(jié)正向偏置 此時此時 HomeNextBackHomeNextBack（1）直流參數(shù)）直流參數(shù)( (a)a)共射直流電流放大系數(shù)共射直流電流放大系數(shù) =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=const 圖圖1.3.83.2.4 HomeNextBackHomeNextBack (c) 極間反向電流極間反向電流 (i) 集電極基極間反向飽集電極基極間反向飽和電流和電流ICBO 發(fā)射極開發(fā)射極開路時，集電結(jié)路時，集電結(jié)的反向飽和電流。的反向飽和電流。 +bce-uAIe=0VCCICBO圖圖1.3.9(b) 共基直流電流放大系數(shù)共基直流電流放大系數(shù) =（ICICBO）/IEIC

23、/IE HomeNextBack (ii) 集電極發(fā)射極間的穿透電流集電極發(fā)射極間的穿透電流ICEO ICEO=（1+ ）ICBO HomeNextBack 基極開基極開路時，集電極與發(fā)射極間的穿透電流。路時，集電極與發(fā)射極間的穿透電流。 +bce-VCCICEOuA圖圖1.3.10ICEO圖圖1.3.11HomeNextBackHomeNextBack（2）交流參數(shù)）交流參數(shù)( (a)a)共射交流電流放大系數(shù)共射交流電流放大系數(shù) constCEBCvii ( (b)b)共基交流電流放大系數(shù)共基交流電流放大系數(shù) constCBECvii 當(dāng)當(dāng)ICBO和和ICEO很小時，很小時， 、 ，可以不，

24、可以不加區(qū)分。加區(qū)分。 圖圖1.3.12HomeNextBackHomeNextBack（3）極限參數(shù)）極限參數(shù)(a) 集電極最大允許電流集電極最大允許電流ICM(b) 最大集電極耗散功率最大集電極耗散功率PCMPCM= iCvCE= const (c) 反向擊穿電壓反向擊穿電壓 V(BR)CBO發(fā)射極開路時的集電結(jié)反向擊穿電壓。發(fā)射極開路時的集電結(jié)反向擊穿電壓。 V(BR) EBO集電極開路時發(fā)射結(jié)的反向擊穿電壓。集電極開路時發(fā)射結(jié)的反向擊穿電壓。 V(BR)CEO基極開路時基極開路時C極和極和E極間的擊穿電壓。極間的擊穿電壓。其關(guān)系為：其關(guān)系為：V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR)

25、EBO圖圖1.3.13HomeNextBackHomeNextBack 由由PCM、 ICM和和V(BR)CEO在輸出特性曲線上可以在輸出特性曲線上可以確定過損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)。確定過損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)。圖圖1.3.14 輸出特性曲線上的過損耗區(qū)和擊穿區(qū)輸出特性曲線上的過損耗區(qū)和擊穿區(qū)HomeNextBackHomeNext思考題思考題Back 1. 既然既然BJT具有兩個具有兩個PN結(jié)，可否用兩個二極管相聯(lián)結(jié)，可否用兩個二極管相聯(lián)以構(gòu)成一只以構(gòu)成一只BJT，試說明其理由。試說明其理由。 2. 能否將能否將BJT的的e、c兩個電極交換使用，為什么？兩個電極交換使用，為什么？ 3.

26、為什么說為什么說BJT是電流控制型器件？是電流控制型器件？例例 題題 例例13.1 圖圖3.19 所示各晶所示各晶體管處于放大工作狀態(tài)，體管處于放大工作狀態(tài)，已知各電極直流電位。試已知各電極直流電位。試確定晶體管的類型（確定晶體管的類型（NPN /PNP、硅硅/鍺），并說明鍺），并說明x、y、z 代表的電極。代表的電極。 x y z Vy=12V Vx=6.7V Vz=6V (a) (b) x y z Vy=-6V Vx=-12V Vz=-6.3V 圖圖3.19HomeNextBackHomeNextBack提示：提示： （1）晶體管工作于放大狀態(tài)的條件：）晶體管工作于放大狀態(tài)的條件：NPN管

27、：管：VC VBVE，PNP管：管：VEVBVC；（；（2）導(dǎo)通電壓：硅導(dǎo)通電壓：硅管管|VBE|= 0.60.7V，硅管硅管|VBE|= 0.20.3V，。為為基基極極，為為發(fā)發(fā)射射極極，為為集集電電極極鍺鍺管管，為為按按照照同同樣樣方方法法，可可判判斷斷硅硅管管。，故故該該管管為為于于是是且且該該管管為為硅硅管管為為集集電電極極，為為發(fā)發(fā)射射極極而而又又為為基基極極解解：bzeycxPNPbNPNVVVcyezVVVVVVVbxVVVaebcyxzxzxy)(,7 .03 .5,7 .0)( HomeNextBackHomeNextBack 例例3.2 已知已知NPN型硅管型硅管T1 T4

28、 各電極的直流電位如表各電極的直流電位如表3.1所示，試確定各晶體管的工作狀態(tài)。所示，試確定各晶體管的工作狀態(tài)。晶體管晶體管T1T2T3T4VB/V0.71-10VE/V00.3-1.70VC/V50.7015工作狀態(tài)工作狀態(tài)提示：提示： NPN管（管（1）放大狀態(tài)：）放大狀態(tài)：VBE Von, VCE VBE; （2）飽和狀態(tài)：飽和狀態(tài)： VBE Von, VCE VBE; （3）截止?fàn)顟B(tài)：截止?fàn)顟B(tài)： VBE Von表表3.1放大放大飽和飽和放大放大 截止截止HomeNextBackHomeNextBack 例例3-.3 圖圖3.20 所示電路中，晶體管為硅管，所示電路中，晶體管為硅管， V

29、CES=0.3V 。求：當(dāng)求：當(dāng)VI=0V、VI=1V 和和VI=2V時時VO=? + - VBE IB Rc 3k +VCC (+12V) Rb =80 10k VI VO IC 圖圖3.20 解：解：(1) VI=0V時，時， VBEUGS（off）uGD0（或或vDS0），），則該管為則該管為N溝道；溝道； vGS 0，故故為為JFET（耗盡型）。耗盡型）。 (b) iD0（或或vDS0），），則該管為則該管為P溝道；溝道； vGS0（或或vDS0），），則該管為則該管為N溝道；溝道； vGS可正、可負(fù)，可正、可負(fù)，故為耗盡型故為耗盡型MOS管。管。提示：提示： 場效應(yīng)管工作于恒流區(qū)場效

30、應(yīng)管工作于恒流區(qū)：（：（1） N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOS管：管：VDS0, VGSVGS(th) 0；P溝道反之。溝道反之。 （2） N溝道耗溝道耗盡型盡型MOS管：管： VDS0, VGS可正、可負(fù)，也可為可正、可負(fù)，也可為0；P溝道反溝道反之。之。 （3） N溝道溝道JFET： VDS0, V GS0 ；P溝道反之。溝道反之。 HomeNextBackHomeNextBack +VDD +18V T Rd 8k + uI - (a) 4V vDS/V VGS=10V 8V iD/mA 6V (b) 2 1 0 6 12 18 + uO - 3 9 15 圖圖3.30 例例1.4.2圖圖

31、例例3.5 電路如圖電路如圖3.30(a) 所示，場效應(yīng)管的輸出特性如所示，場效應(yīng)管的輸出特性如圖圖3.30(b) 所示所示 。試分析當(dāng)。試分析當(dāng)uI=2V、8V、12V三種情況下，三種情況下，場效應(yīng)管分別工作于什么區(qū)域。場效應(yīng)管分別工作于什么區(qū)域。HomeNextBackHomeNextBack (c)當(dāng)當(dāng)uI=10V 時，假設(shè)管子工作于恒流區(qū)，此時時，假設(shè)管子工作于恒流區(qū)，此時iD=2mA，故故uO =uDS =VDD - iD Rd= 18-2 8=2V， uDS - VGS(th) =2-6=-4V，顯然小于顯然小于uGS =10V時的預(yù)夾斷電壓，故假設(shè)不成立時的預(yù)夾斷電壓，故假設(shè)不成立 ，管子，管子工作于可變電阻區(qū)。此時，工作于可變電阻區(qū)。此時，Rds uDS/iD=3V/1mA=3k，故故VVRRRuDDdsddsO9 . 418383 解解: (a)當(dāng)當(dāng)uI=2V 時，時， uI=uGS|VGS(off)|=4V ，所以所以 vOmax=VDD -4V=12 4=8V ，故故 RL= vO / IDSS =(08V)/4mA=(02)k 。 例例3.6 電路如圖電路如圖3.31 所示，場效應(yīng)管的夾斷電壓所示，場效應(yīng)管的夾斷電壓VGS(off)=-4V，飽和漏極電流飽和漏極電流IDSS=4mA。為使場效應(yīng)管工作為使場效應(yīng)管