《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》全套課件（中石大版）

1、chapter0 chapter0 緒論緒論0.1 信號及其分類信號及其分類0.2 電子技術(shù)概述電子技術(shù)概述0.3 本課程本課程的性質(zhì)的性質(zhì)與任務(wù)與任務(wù)0.4 本課程的特點與學(xué)習(xí)方法本課程的特點與學(xué)習(xí)方法0.5 本課程的學(xué)習(xí)安排本課程的學(xué)習(xí)安排0.1 0.1 信號及其分類信號及其分類1. 信號：信息的載體信號：信息的載體 ，即信號可以傳輸信息，即信號可以傳輸信息 溫度波動曲線溫度波動曲線 T/ 2 200.5 2 200.0 2 199.5 0 10 80 70 60 50 40 30 20 t/s 聲音、圖像、溫度、壓力等物理信息，都可以聲音、圖像、溫度、壓力等物理信息，都可以用信號波形來表

2、示。用信號波形來表示。 電子系統(tǒng)處理的是電信號，即電壓或電流。它電子系統(tǒng)處理的是電信號，即電壓或電流。它由相應(yīng)的物理量通過傳感器轉(zhuǎn)換而得到。由相應(yīng)的物理量通過傳感器轉(zhuǎn)換而得到。A.正弦信號正弦信號B.三角波信號三角波信號2. 信號分類信號分類 模擬信號模擬信號：幅值隨時間連續(xù)變化的信號：幅值隨時間連續(xù)變化的信號 如：壓力、溫度、聲音信號等如：壓力、溫度、聲音信號等2. 信號分類信號分類 數(shù)字信號數(shù)字信號：幅值隨時間不連續(xù)變化的信號：幅值隨時間不連續(xù)變化的信號 如：產(chǎn)品個數(shù)，人數(shù)，電平的高低。如：產(chǎn)品個數(shù)，人數(shù)，電平的高低。0.2 0.2 電子技術(shù)概述電子技術(shù)概述研究電子器件、電子電路及其應(yīng)用的

3、科學(xué)技術(shù)研究電子器件、電子電路及其應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)1.電子器件電子器件：能控制電子運動規(guī)律所制成的器件：能控制電子運動規(guī)律所制成的器件分分 類類：真空電子器件和固體電子器件：真空電子器件和固體電子器件發(fā)展過程發(fā)展過程：第一代電子器件第一代電子器件：真空電子器件：真空電子器件(vacuum tube)第二代電子器件第二代電子器件：晶體管：晶體管(transistor)第三代電子器件第三代電子器件：集成電路：集成電路(integrated circuit:IC)第四代電子器件：第四代電子器件：大規(guī)模集成電路（大規(guī)模集成電路（large scale IC)2. 電子電路電子電路 將電子器件與電阻器、電

4、容器、開關(guān)元將電子器件與電阻器、電容器、開關(guān)元件等連接起來所組成的具有特定功能的電路件等連接起來所組成的具有特定功能的電路（1）模擬電路）模擬電路：處理模擬信號的電路：處理模擬信號的電路 輸入電路輸入電路：非電子物理系統(tǒng)與電子系統(tǒng)的接口：非電子物理系統(tǒng)與電子系統(tǒng)的接口 放大電路放大電路：放大信號到所要求的電平：放大信號到所要求的電平 濾波電路濾波電路：濾除有害信號：濾除有害信號 信號電路信號電路：產(chǎn)生必要的波形：產(chǎn)生必要的波形 電源電路電源電路：提供電子系統(tǒng)的能源供應(yīng)：提供電子系統(tǒng)的能源供應(yīng)（2）數(shù)字電路）數(shù)字電路：處理數(shù)字信號的電路：處理數(shù)字信號的電路 邏輯電路：邏輯電路：輸出與輸入間的因果

5、關(guān)系輸出與輸入間的因果關(guān)系 接口電路接口電路：包括模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換：包括模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換溫度傳感溫度傳感（輸入）（輸入）信號放大信號放大信號濾波信號濾波控制執(zhí)行控制執(zhí)行（輸出）（輸出）功率放大功率放大數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)字邏輯數(shù)字邏輯電路電路模數(shù)轉(zhuǎn)換模數(shù)轉(zhuǎn)換恒溫恒溫裝置裝置模擬小信號電路模擬小信號電路數(shù)字電路數(shù)字電路非電子物非電子物理系統(tǒng)理系統(tǒng)模擬大信模擬大信號電路號電路電子系統(tǒng)電子系統(tǒng)電子系統(tǒng)的根本作用是完成對信號的各種處理與變換電子系統(tǒng)的根本作用是完成對信號的各種處理與變換3. 電子技術(shù)的應(yīng)用電子技術(shù)的應(yīng)用（1 1）檢測系統(tǒng)）檢測系統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域工業(yè)領(lǐng)域醫(yī)學(xué)領(lǐng)域醫(yī)學(xué)領(lǐng)域各種檢測儀器各種檢測儀

6、器(2(2）通信系統(tǒng)）通信系統(tǒng) （3 3）信息處理系統(tǒng)）信息處理系統(tǒng)信號處理信號處理：數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理：(4)(4)汽車電子與家用電器汽車電子與家用電器電電 子子機(jī)械機(jī)械電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動控制系統(tǒng)驅(qū)動控制系統(tǒng)輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)(5) (5) 在石油工業(yè)中的應(yīng)用在石油工業(yè)中的應(yīng)用 在石油開采中的應(yīng)用在石油開采中的應(yīng)用：電驅(qū)動鉆機(jī)、抽油機(jī)、注：電驅(qū)動鉆機(jī)、抽油機(jī)、注水泵等；水泵等；在勘探中的應(yīng)用在勘探中的應(yīng)用：信號的檢測與處理等；：信號的檢測與處理等；在儲運中的應(yīng)用在儲運中的應(yīng)用：在煉油過程中的應(yīng)用在煉油過程中的應(yīng)用：0.3 0.3 模擬電子技術(shù)課程的性質(zhì)和任務(wù)模擬電子技術(shù)課程的性質(zhì)和任務(wù)

7、理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)：大學(xué)物理、電路理論：大學(xué)物理、電路理論同步課程同步課程：數(shù)字電子技術(shù)：數(shù)字電子技術(shù)后續(xù)課程后續(xù)課程：計算機(jī)類課程、電力電子、通信類：計算機(jī)類課程、電力電子、通信類 課程課程 模擬電子技術(shù)是電氣、電子信息類各專業(yè)模擬電子技術(shù)是電氣、電子信息類各專業(yè)的重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，對于繼續(xù)學(xué)習(xí)有關(guān)專的重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，對于繼續(xù)學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)課程（通信類、計算機(jī)類、控制類、測量類、業(yè)課程（通信類、計算機(jī)類、控制類、測量類、電力電子類）有著重要的影響。電力電子類）有著重要的影響。0.4 0.4 本課程的特點和學(xué)習(xí)方法本課程的特點和學(xué)習(xí)方法1 1、特點、特點（1 1）物理概念多；）物理概念多；（

8、2 2）工程性強(qiáng)；）工程性強(qiáng)；（3 3）實踐性強(qiáng)。）實踐性強(qiáng)。2 2、學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)方法 （1 1）重點掌握基本概念、基本電路、基本方重點掌握基本概念、基本電路、基本方法法;對課后習(xí)題予以充分重視，獨立完成，對課后習(xí)題予以充分重視，獨立完成，注意解注意解題方法和技巧題方法和技巧 ； （2 2）注意工程上簡化分析的條件與處理方注意工程上簡化分析的條件與處理方法：法：10準(zhǔn)則；準(zhǔn)則； （3）注重實驗，充分利用實驗來消化、理解）注重實驗，充分利用實驗來消化、理解課程的理論內(nèi)容；掌握電子電路的設(shè)計、調(diào)試課程的理論內(nèi)容；掌握電子電路的設(shè)計、調(diào)試方法；方法； （4）借助）借助multisim軟件或其它軟件

9、或其它EDA軟件進(jìn)軟件進(jìn)行仿真分析和設(shè)計。行仿真分析和設(shè)計。第第0章緒論章緒論 第第1章章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件第第2章章 基本管放大電路基本管放大電路 第第3章章 集成運算放大器集成運算放大器 第第4章章 負(fù)反饋放大電路負(fù)反饋放大電路第第5章章 信號的運算、測量與處理電路信號的運算、測量與處理電路 第第6章章 信號的產(chǎn)生與變換電路信號的產(chǎn)生與變換電路 第第7章章 功率放大電路功率放大電路第第8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 0.5 0.5 本課程的學(xué)習(xí)安排本課程的學(xué)習(xí)安排1.教學(xué)形式教學(xué)形式: 課堂上，多媒體授課；課堂上，多媒體授課； 課后，自學(xué)、答疑課后，自學(xué)、答疑 2.實驗實驗:

10、 單獨開課和考試單獨開課和考試 ；3.考核考核: 平時平時+小測驗：小測驗：10-20%; 設(shè)計設(shè)計 與與 答辯：答辯：20-30%； 期期 末末 考考 試試 : 50-60%.教教 材材 及及 參參 考考 書書教材：教材：模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 劉潤華主編劉潤華主編 中國石油大學(xué)中國石油大學(xué) 2007.3圖書館有關(guān)模擬電子技術(shù)的教材圖書館有關(guān)模擬電子技術(shù)的教材參考書：參考書：衷衷 心心 祝祝 愿愿 大大 家家學(xué)學(xué) 有有 所所 成成+ +理理 論論實實 踐踐30303131本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體半導(dǎo)體導(dǎo)電過程半導(dǎo)體導(dǎo)電過程3232自然界的物質(zhì)按其導(dǎo)電能力的大小可分為

11、：自然界的物質(zhì)按其導(dǎo)電能力的大小可分為： 導(dǎo)體導(dǎo)體：電阻率：電阻率10-4cm 絕緣體絕緣體： 1012cm 半導(dǎo)體半導(dǎo)體： 10-3cm 0，D導(dǎo)通，導(dǎo)通，vo=vs；當(dāng)當(dāng)vsVON時，時，D1導(dǎo)通，導(dǎo)通，D2截止，截止， vo=0.7V；當(dāng)當(dāng)vS VON時，時，D2導(dǎo)通，導(dǎo)通，D1截止，截止， vo=0.7V；當(dāng)當(dāng)| vS | 0， D2導(dǎo)通導(dǎo)通 ，D1、 D3截止，電路等截止，電路等效為：效為：V2110D1、 D3各承受各承受v/2的反向電壓，峰值為的反向電壓，峰值為vD1 、vD3的波形：的波形：106106vD2的波形的波形故燈泡故燈泡L2最亮。最亮。當(dāng)電源電壓副負(fù)半周即當(dāng)電源電壓

12、副負(fù)半周即v 0， D1、 D3導(dǎo)通導(dǎo)通 ； D2截止，等截止，等效電路為：效電路為：V2220D2承受承受v的反向電壓，峰值為的反向電壓，峰值為107107例1.4RDZRLIOIZIUOUI+ 一硅穩(wěn)壓電路如圖所示。其中未經(jīng)穩(wěn)壓的直流輸入電壓一硅穩(wěn)壓電路如圖所示。其中未經(jīng)穩(wěn)壓的直流輸入電壓UI =18V，R=1k，RL=2k ，硅穩(wěn)壓管硅穩(wěn)壓管DZ的穩(wěn)定電壓的穩(wěn)定電壓UZ=10V，動態(tài)電阻及未被擊穿時的反向電流均可忽略。動態(tài)電阻及未被擊穿時的反向電流均可忽略。（a）試求試求UO、 IO、 I和和IZ的值；的值；（b）試求試求RL值降低到多值降低到多大時，電路的輸出電壓大時，電路的輸出電壓將

13、不再穩(wěn)定。將不再穩(wěn)定。108108RDZRLIOIZIUOUI+（a）試求試求UO、IO、 I 和和IZ 的值的值ZLLIV1221218URRRU DZ被反向擊穿，使輸出電壓穩(wěn)定，故被反向擊穿，使輸出電壓穩(wěn)定，故V10ZO UUmA5210LOO RUImA358OZ IIImA811018O RUUII解：解：109109（b）試求試求RL值降低到多大時，電路的輸出電壓將不再穩(wěn)定。值降低到多大時，電路的輸出電壓將不再穩(wěn)定。解：解：若若DZ不能被擊穿，電路不能穩(wěn)定。不能被擊穿，電路不能穩(wěn)定。代入代入UI、R及及UZ可求得電路不再穩(wěn)壓時的可求得電路不再穩(wěn)壓時的RL，即即ZLLIURRRU 10

14、118LL RRk25. 1L R分析：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓時，管子必須反向擊穿，條件是管子兩端所接分析：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓時，管子必須反向擊穿，條件是管子兩端所接結(jié)點，在管子斷開時的電壓應(yīng)大于其穩(wěn)定電壓。結(jié)點，在管子斷開時的電壓應(yīng)大于其穩(wěn)定電壓。RDZRLIOIZIUOUI+110110半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體三極管的工作原理半導(dǎo)體三極管的工作原理半導(dǎo)體三極管的特性曲線半導(dǎo)體三極管的特性曲線半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)半導(dǎo)體三極管的型號半導(dǎo)體三極管的型號111111 半導(dǎo)體三極管也稱雙極型晶體管，簡稱晶體管或三極管。是由半導(dǎo)體三極管也稱雙極型晶體管，簡稱晶體管或三極管。是由2

15、個個PN結(jié)構(gòu)成的。按結(jié)構(gòu)可分為：結(jié)構(gòu)成的。按結(jié)構(gòu)可分為：NPN型和型和PNP型。結(jié)構(gòu)示意圖如下：型。結(jié)構(gòu)示意圖如下：集電極集電極，用，用C或或c表示表示（Collector）集電區(qū)集電區(qū)，摻，摻雜濃度低雜濃度低基極基極，用，用B或或b表表示（示（Base）基區(qū)基區(qū)，薄，薄發(fā)射極發(fā)射極，用，用E或或e表表示（示（Emitter）發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)，摻，摻雜濃度高雜濃度高發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)(Je)集電結(jié)集電結(jié)(Jc)，面面積比發(fā)射結(jié)大積比發(fā)射結(jié)大112112雙極型三極管的符號在圖的下方給出，發(fā)射極的箭頭代表發(fā)射極雙極型三極管的符號在圖的下方給出，發(fā)射極的箭頭代表發(fā)射極電流的實際方向。電流的實際方向。11311

16、3 一、一、 共基極接法時共基極接法時BJT內(nèi)部載流子內(nèi)部載流子 的傳輸過程的傳輸過程 1、發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子、發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子 2、電子在基區(qū)的擴(kuò)散與復(fù)合、電子在基區(qū)的擴(kuò)散與復(fù)合 3、集電區(qū)收集電子、集電區(qū)收集電子 4、電流分配關(guān)系、電流分配關(guān)系二、二、共發(fā)射極接法時共發(fā)射極接法時BJT的電流控制關(guān)系的電流控制關(guān)系114114 雙極型三極管有三個電極，其中兩個可以作為輸入雙極型三極管有三個電極，其中兩個可以作為輸入, 兩個可以作兩個可以作為輸出，這樣必然有一個電極是公共電極。三種接法也稱三種為輸出，這樣必然有一個電極是公共電極。三種接法也稱三種組態(tài)組態(tài)，共射極共射極共基極共基極共集電極

17、共集電極115115 要使要使三極管三極管有放大作用，必須：有放大作用，必須：。 發(fā)射結(jié)加正偏時，從發(fā)射區(qū)將有大量的電子向基區(qū)擴(kuò)散，形成電發(fā)射結(jié)加正偏時，從發(fā)射區(qū)將有大量的電子向基區(qū)擴(kuò)散，形成電流流。BJT的工作原理的工作原理共基接法共基接法116116 因基區(qū)很薄，基區(qū)的電子在因基區(qū)很薄，基區(qū)的電子在集電結(jié)反偏電壓的作用下，很快集電結(jié)反偏電壓的作用下，很快就運動到了集電結(jié)的邊上，進(jìn)入就運動到了集電結(jié)的邊上，進(jìn)入集電結(jié)的結(jié)電場區(qū)域，被集電極集電結(jié)的結(jié)電場區(qū)域，被集電極所收集，形成集電極電流所收集，形成集電極電流 ICN。 基區(qū)向發(fā)射區(qū)也有空穴的擴(kuò)散運動，但其數(shù)量?。òl(fā)射區(qū)的摻雜濃基區(qū)向發(fā)射區(qū)也

18、有空穴的擴(kuò)散運動，但其數(shù)量?。òl(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)的摻雜濃度）度遠(yuǎn)大于基區(qū)的摻雜濃度） ，形成的電流為，形成的電流為IEP。進(jìn)入基區(qū)的電子流因進(jìn)入基區(qū)的電子流因基區(qū)的空穴濃度低，被復(fù)合的機(jī)會較少。在基區(qū)被復(fù)合的電子形成的電基區(qū)的空穴濃度低，被復(fù)合的機(jī)會較少。在基區(qū)被復(fù)合的電子形成的電流是流是 IBN。117117 另外因集電結(jié)反偏，使集電結(jié)區(qū)的少子形成漂移電流另外因集電結(jié)反偏，使集電結(jié)區(qū)的少子形成漂移電流ICBO。 這部分電流決定于少數(shù)載流這部分電流決定于少數(shù)載流子濃度，稱子濃度，稱。 ICBO的數(shù)值很小對三極管的的數(shù)值很小對三極管的放大沒有貢獻(xiàn)，而且受溫度影響放大沒有貢獻(xiàn)，而且受溫度影

19、響很大，容易使管子工作不穩(wěn)定，很大，容易使管子工作不穩(wěn)定，所以在制造過程中要盡量設(shè)法減所以在制造過程中要盡量設(shè)法減少少ICBO。 118118 發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的電子，一部分與空穴復(fù)合，絕大部分?jǐn)U散并被集電發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的電子，一部分與空穴復(fù)合，絕大部分?jǐn)U散并被集電區(qū)收集。管子制成后，復(fù)合所占的比例區(qū)收集。管子制成后，復(fù)合所占的比例為定值，大小為為定值，大小為0.990.995。ENCNII CBOECIII 共基電流傳輸系數(shù)，定義為：共基電流傳輸系數(shù)，定義為：NIIIIEEPENE CBOCNCIII CBOCNENCEBIIIIII 聯(lián)立上式，可得：聯(lián)立上式，可得： IE的改變控制的改變控制

20、IC的變化，故的變化，故BJT為為1191195.5.三極管的放大作用三極管的放大作用Ui=20mv IE l mA IC=IE 當(dāng)當(dāng)=0.98 時，時，IC098mAUOIC RL098mAlK0.98V120120 三極管的放大作用，主要是依靠三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過基區(qū)傳輸，它的發(fā)射極電流能夠通過基區(qū)傳輸，然后到達(dá)集電區(qū)而實現(xiàn)的然后到達(dá)集電區(qū)而實現(xiàn)的121121 為了保證這一個傳輸過程，一方面要為了保證這一個傳輸過程，一方面要滿足滿足內(nèi)部條件內(nèi)部條件：要求發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度要遠(yuǎn)：要求發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度要遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，同時基區(qū)厚度要很?。淮笥诨鶇^(qū)雜質(zhì)濃度，同時基區(qū)厚

21、度要很?。涣硪环矫嬉獫M足另一方面要滿足外部條件外部條件：發(fā)射結(jié)要正向：發(fā)射結(jié)要正向偏置、集電結(jié)要反向偏置。偏置、集電結(jié)要反向偏置。122122CBOECIII CBOBC111III 為保證為保證BJT發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，有有 。BJT內(nèi)部載流子運動規(guī)律同內(nèi)部載流子運動規(guī)律同共基接法。共基接法。IE = IC+ IB可得：可得：定義定義 1共發(fā)射極電流放大系數(shù)，其值共發(fā)射極電流放大系數(shù)，其值 一般為幾十至幾百。一般為幾十至幾百。CBOBC)1(III 123123 1CBOBC)1(III 定義定義CBOCEO)1(II 基極開路（基極開路（IB=0）時的時的集電極

22、電流，稱集電極電流，稱C-E間間的的反向飽和電流或穿反向飽和電流或穿透電流。透電流。CEOBCIII 較小可忽略較小可忽略BCII IB的改變控制了的改變控制了IC的變化，體現(xiàn)了三極管的電流控制作用。的變化，體現(xiàn)了三極管的電流控制作用。124124設(shè)設(shè)0.980.98，當(dāng)當(dāng)U Ui i 變化變化20 20 mVmV時，能引起基極電流的變化時，能引起基極電流的變化I IB B =20A=20A， =49=49IC IB=4920 A=0.98mAUC=-ICRL=-0.981K=-0.98V492098. 00mVVVVAiV125125 從三極管的輸入電流控制輸出電流從三極管的輸入電流控制輸出

23、電流這一點看來，這兩種電路的基本區(qū)別是：這一點看來，這兩種電路的基本區(qū)別是：共射極電路共射極電路以基極電流以基極電流I IB B作為輸入控制作為輸入控制電流電流126126 輸入特性輸入特性：以：以vCE為參變量，輸入電壓為參變量，輸入電壓vBE和輸入電流和輸入電流iB之間的關(guān)系之間的關(guān)系+iBiCvBEvCE 以以NPN管為例，討論三極管接成共發(fā)管為例，討論三極管接成共發(fā)射極組態(tài)時的輸入、輸出特性。射極組態(tài)時的輸入、輸出特性。 輸出特性：輸出特性：以以iB為參變量，輸出電壓為參變量，輸出電壓vCE和輸出電流和輸出電流iC之間的關(guān)系之間的關(guān)系常數(shù)常數(shù) B)(CECivfi常常數(shù)數(shù) CE)(BE

24、Bvvfi127127mA AVVUCEUBERBIBECEB128128當(dāng)當(dāng)vCE1V時，時， 集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，且基區(qū)復(fù)合減少，始收集電子，且基區(qū)復(fù)合減少， iC / iB 增大，增大，特性曲線將向右稍微移動一些。但特性曲線將向右稍微移動一些。但vCE再增加再增加時，曲線右移很不明顯就，基本重合。時，曲線右移很不明顯就，基本重合。 實際使用時實際使用時 一般有一般有vCE1V 。 vCE=0時，三極管相當(dāng)于兩個二時，三極管相當(dāng)于兩個二極管并聯(lián)，極管并聯(lián)， iB 和和vBE之間的關(guān)系與之間的關(guān)系與二極管相似。二極管相似。+iBiCvBEvCE死區(qū)死區(qū)

25、非線非線性區(qū)性區(qū)線性區(qū)線性區(qū)129129 現(xiàn)取其中一條（現(xiàn)取其中一條（IB=40A）給予說明。給予說明。 當(dāng)當(dāng)0 vCE 1V，特性曲線比較特性曲線比較平坦。因為此時集電結(jié)的電場平坦。因為此時集電結(jié)的電場已足夠強(qiáng)，擴(kuò)散到基區(qū)的電子已足夠強(qiáng)，擴(kuò)散到基區(qū)的電子大都能到達(dá)集電區(qū)，故再增加大都能到達(dá)集電區(qū)，故再增加v vCECE ， i iC C就增加不多。就增加不多。改變改變iB的值，可得一組輸出特性。的值，可得一組輸出特性。輸出特性曲線輸出特性曲線130130iC受受vCE顯著控制，顯著控制，一般一般vCE0.7 V(硅硅管管)。此時。此時反偏電壓很小反偏電壓很小iC平行于平行于vCE軸的區(qū)域，此

26、軸的區(qū)域，此時，時， vCE 0.7 V左右左右(硅硅管管) 。iB=0的曲線下方。此時，的曲線下方。此時，131131ECECBOCIIIII BCBCEOCIIIII QIIEC 1、直流電流放大系數(shù)、直流電流放大系數(shù)共基極：共基極：共發(fā)射極：共發(fā)射極：2、交流電流放大系數(shù)、交流電流放大系數(shù)QIIBC 在三極管輸出特性曲線間距基本相等并忽略在三極管輸出特性曲線間距基本相等并忽略ICBO、ICEO時，兩者數(shù)時，兩者數(shù)值近似相等。因此在應(yīng)用中，都用值近似相等。因此在應(yīng)用中，都用和和代表。代表。1321321、集電極、集電極-基極間反向飽和電流基極間反向飽和電流ICBO 當(dāng)發(fā)射極開路時，集電極和

27、基極間的反向當(dāng)發(fā)射極開路時，集電極和基極間的反向飽和電流。飽和電流。A+ICBOVCC 其大小取決于溫度和少數(shù)載流子的濃度。小功率鍺管的其大小取決于溫度和少數(shù)載流子的濃度。小功率鍺管的ICBO約為約為10A，硅管的硅管的ICBO則小于則小于1A。當(dāng)工作環(huán)境溫度變化范圍較大時應(yīng)選硅當(dāng)工作環(huán)境溫度變化范圍較大時應(yīng)選硅管。管。測量電路測量電路1331332、集電極、集電極-發(fā)射極間的反向飽和電流發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO 基極開路，集電極和發(fā)射極間的反向飽和電流，即輸出特性曲線基極開路，集電極和發(fā)射極間的反向飽和電流，即輸出特性曲線IB=0那那條曲線所對應(yīng)的條曲線所對應(yīng)的Y坐標(biāo)的數(shù)值。坐標(biāo)的數(shù)值

28、。AICEOVCC ICEO=（1+）ICBO。小功率鍺管的小功率鍺管的ICEO約為幾十至幾百約為幾十至幾百A，硅管硅管的的ICEO約為幾約為幾A 。ICEO大的管子性能不穩(wěn)定，通常把大的管子性能不穩(wěn)定，通常把ICEO作為判斷管作為判斷管子質(zhì)量的重要依據(jù)。子質(zhì)量的重要依據(jù)。134134 ICM指三極管集電極允許的最大電流。指三極管集電極允許的最大電流。IC超過超過ICM 時，時， 明顯明顯下降。下降。但但I(xiàn)CICM時，并不表示三極管會損壞。時，并不表示三極管會損壞。1、集電極最大允許電流、集電極最大允許電流ICM1351352、集電極最大允許功率損耗、集電極最大允許功率損耗PCM PCM表示集

29、電結(jié)上允許損耗功率的最大值。超過此值，集電結(jié)表示集電結(jié)上允許損耗功率的最大值。超過此值，集電結(jié)會過熱燒毀。會過熱燒毀。 PCM= iCvCE輸出特性上的允許功率損耗線輸出特性上的允許功率損耗線鍺管允許結(jié)溫為鍺管允許結(jié)溫為C75 C150 硅管允許結(jié)溫為硅管允許結(jié)溫為 對大功率管為了提高對大功率管為了提高PCM ，通常采用加散熱裝置的方法。通常采用加散熱裝置的方法。136136 3、反向擊穿電壓、反向擊穿電壓 反向擊穿電壓表示三極管電極間承受反向電反向擊穿電壓表示三極管電極間承受反向電壓的能力。壓的能力。V(BR)CBO發(fā)射極開路時的集電結(jié)擊穿電壓。發(fā)射極開路時的集電結(jié)擊穿電壓。V(BR) EB

30、O集電極開路時發(fā)射結(jié)的擊穿電壓。集電極開路時發(fā)射結(jié)的擊穿電壓。V(BR)CEO基極開路時集電極和發(fā)射極間的基極開路時集電極和發(fā)射極間的 擊穿電壓。擊穿電壓。137137 幾個擊穿電壓在大小上有如下關(guān)系：幾個擊穿電壓在大小上有如下關(guān)系： V(BR)CBOV(BR)CESV(BR)CERV(BR)CEOV(BR) EBO 發(fā)生電壓擊穿后，管子就不能正常工作。但若擊穿時間短，并且發(fā)生電壓擊穿后，管子就不能正常工作。但若擊穿時間短，并且不超過不超過PCM，則擊穿過程還是可逆的。則擊穿過程還是可逆的。對于對于V(BR)CER表示表示BE間接有電阻，間接有電阻，V(BR)CES表示表示BE間是短路的。間是

31、短路的。1381381.1.溫度對溫度對I ICBOCBO 和和I ICEOCEO的影響的影響 溫度升高，溫度升高， ICBO 和和ICEO都增大都增大 ICEO=（1+ ）ICBO2.溫度對輸入輸出特性的影響溫度對輸入輸出特性的影響139139 國家標(biāo)準(zhǔn)對半導(dǎo)體三極管的命名如下國家標(biāo)準(zhǔn)對半導(dǎo)體三極管的命名如下:3 D G 110 B第二位：第二位：A鍺鍺PNP管、管、B鍺鍺NPN管、管、 C硅硅PNP管、管、D硅硅NPN管管 第三位：第三位：X低頻小功率管、低頻小功率管、D低頻大功率管、低頻大功率管、 G高頻小功率管、高頻小功率管、A高頻大功率管、高頻大功率管、 K開關(guān)管開關(guān)管表示材料表示材

32、料表示器件的種類表示器件的種類表示同種器件型號的序號表示同種器件型號的序號表示同一型號中的不同規(guī)格表示同一型號中的不同規(guī)格三極管三極管140140雙極型三極管的參數(shù) 參參 數(shù)數(shù)型型 號號 PCM mW ICM mAVR CBO VVR CEO VVR EBO V IC BO A f T MHz3AX31D 125 125 20 126* * 83BX31C 125 125 125 125 40 40 24 246 6* * 8 83 3CG101CCG101C 100 100 30 30 45 450.10.1 100 1003 3DG123CDG123C 500 500 50 50 40 4

33、0 30 300.350.353 3DD101DDD101D 5 5A A 5 5A A 300 300 250 2504 42 2mA3 3DK100BDK100B 100 100 30 30 25 25 15 150.10.1 300 3003DKG23 250250W 30 30A A 400 400 325 325 8 8注：注：*為為 f 141141半導(dǎo)體三極管圖片半導(dǎo)體三極管圖片142142半導(dǎo)體三極管圖片半導(dǎo)體三極管圖片143143例1.5 在放大電路中測得在放大電路中測得4個三極管的各管腳對個三極管的各管腳對“地地”電位如圖所電位如圖所示。試判斷各三極管的類型（是示。試判斷各

34、三極管的類型（是NPN型還是型還是PNP型，是硅管還型，是硅管還是鍺管），并確定是鍺管），并確定e、b、c三個電極。三個電極。（a）3V3.7V8V3V2V2.3V（b）5V0.6V0V（c）0.8V6V1V（d）144144分析：分析：1）工作于放大狀態(tài)的三極管，發(fā)射結(jié)應(yīng)正偏，集電結(jié)應(yīng)反偏，因）工作于放大狀態(tài)的三極管，發(fā)射結(jié)應(yīng)正偏，集電結(jié)應(yīng)反偏，因而而NPN型有型有VCVBVE， PNP型有型有VCVBVE?？梢娀鶚O電位總是可見基極電位總是居中，據(jù)此可確定基極。居中，據(jù)此可確定基極。2）硅管）硅管|VBE|=0.60.8V，鍺管鍺管 |VBE|=0.20.4V，則與基極電位相差此則與基極電位

35、相差此值的電極為發(fā)射極，并可判斷是硅管還是鍺管。值的電極為發(fā)射極，并可判斷是硅管還是鍺管。3）余下一電極為集電極。）余下一電極為集電極。4）集電極電位為最高的是）集電極電位為最高的是NPN型管，集電極電位為最低的是型管，集電極電位為最低的是PNP型管。型管。145145（a）3V3.7V8V-3V2V2.3V（b）-5V-0.6V0V（c）-0.8V6V-1V（d）（a）NPN型硅管，型硅管，-發(fā)射極，發(fā)射極，-基極，基極，-集電極集電極（b）PNP型鍺管，型鍺管，-集電極，集電極，-基極，基極，-發(fā)射極發(fā)射極（c）PNP型硅管，型硅管， -集電極，集電極，-基極，基極，-發(fā)射極發(fā)射極（d）N

36、PN型鍺管，型鍺管，-基極，基極，-集電極，集電極，-發(fā)射極發(fā)射極146146例1.6 測得電路中三極管測得電路中三極管3個電極的電位如圖所示。問哪些管子個電極的電位如圖所示。問哪些管子工作于放大狀態(tài)，哪些處于截止、飽和、倒置狀態(tài)，哪些已損工作于放大狀態(tài)，哪些處于截止、飽和、倒置狀態(tài)，哪些已損壞？壞？硅管硅管-3V0V-2.7V硅管硅管0V0.7V-3.5V發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均反偏，管子截止。發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均反偏，管子截止。發(fā)射結(jié)反偏、集電結(jié)正偏均，管子發(fā)射結(jié)反偏、集電結(jié)正偏均，管子倒置。倒置。147147硅管硅管-2.8V-1.4V-3.5V鍺管鍺管1.2V1.3V1.5V鍺管鍺管1.8V3.7

37、V1.5V發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏，管子放大。發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏，管子放大。發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均正偏，管子飽和。發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均正偏，管子飽和。發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏，管子放大。發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏，管子放大。148148鍺管鍺管-0.3V-3V0V鍺管鍺管1.3V1.1V1V硅管硅管2V12V-0.7V發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏，管子放大。發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏，管子放大。發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均正偏，管子飽和。發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均正偏，管子飽和。VBE=2.7V，遠(yuǎn)大于發(fā)射結(jié)正偏時的電壓，故遠(yuǎn)大于發(fā)射結(jié)正偏時的電壓，故管子已損壞。管子已損壞。1491491.5 場效應(yīng)晶體管場效應(yīng)晶體管 絕緣柵場絕緣柵場效

38、應(yīng)管效應(yīng)管 結(jié)型場結(jié)型場效應(yīng)管效應(yīng)管 場效應(yīng)管的主要參數(shù)場效應(yīng)管的主要參數(shù) 雙極型和場效應(yīng)三極管的比較雙極型和場效應(yīng)三極管的比較150150 場效應(yīng)管（場效應(yīng)管（Fiedl Effect TransistorFET）是利用是利用電場效應(yīng)來控制電場效應(yīng)來控制的有源器件，它不僅兼有一般半導(dǎo)體管體積小、重量輕、耗電省、壽命的有源器件，它不僅兼有一般半導(dǎo)體管體積小、重量輕、耗電省、壽命長的特點，還具有輸入電阻高（長的特點，還具有輸入電阻高（MOSFET最高可達(dá)最高可達(dá)1015）、）、噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)低、熱穩(wěn)定性好、工作頻率高、抗輻射能力強(qiáng)、制造工藝簡單等優(yōu)點。低、熱穩(wěn)定性好、工作頻率高、抗輻射能力強(qiáng)、

39、制造工藝簡單等優(yōu)點。在近代大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路以及微波毫米波電路中得到廣泛應(yīng)用。在近代大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路以及微波毫米波電路中得到廣泛應(yīng)用。 按結(jié)構(gòu)，場效應(yīng)管可分按結(jié)構(gòu)，場效應(yīng)管可分兩大類兩大類： 絕緣柵型場效應(yīng)管（絕緣柵型場效應(yīng)管（IGFETIGFET） 結(jié)型場效應(yīng)管（結(jié)型場效應(yīng)管（JFETJFET） 1511511.5.1 1.5.1 絕緣柵場效應(yīng)三極管絕緣柵場效應(yīng)三極管 絕緣柵型場效應(yīng)三極管絕緣柵型場效應(yīng)三極管MOSFET( Metal Oxide Semiconductor FET)。分為分為 增強(qiáng)型增強(qiáng)型 N溝道、溝道、P溝道溝道 耗盡型耗盡型 N溝道、溝道、P溝道溝道一、一

40、、N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSFET 1. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 它是在它是在P型半導(dǎo)體上生成一層型半導(dǎo)體上生成一層SiO2 薄膜絕緣層，然后用光薄膜絕緣層，然后用光刻工藝擴(kuò)散兩個高摻雜的刻工藝擴(kuò)散兩個高摻雜的N型區(qū)，從型區(qū)，從N型區(qū)引出電極，型區(qū)引出電極，一個是一個是漏極漏極D(Drain)，一個是一個是源極源極S(Source)。在源極和漏極之間的在源極和漏極之間的絕緣層上鍍一層金屬鋁作為絕緣層上鍍一層金屬鋁作為柵極柵極G(Gate)。P型半導(dǎo)體稱為襯型半導(dǎo)體稱為襯底，用符號底，用符號B表示。表示。152152 當(dāng)當(dāng)0VGSVT時，通過時，通過柵極和襯底間的電場作用，將靠柵極和襯底間的電場作用，將靠近

41、柵極下方的近柵極下方的P型半導(dǎo)體中的空型半導(dǎo)體中的空穴向下方排斥，出現(xiàn)了一薄層負(fù)穴向下方排斥，出現(xiàn)了一薄層負(fù)離子的耗盡層離子的耗盡層。P中的少子將向中的少子將向表層聚集，但數(shù)量有限，不足以形成導(dǎo)電溝道，不可能形成漏極電流表層聚集，但數(shù)量有限，不足以形成導(dǎo)電溝道，不可能形成漏極電流ID。2.2.工作原理工作原理 (1)柵源電壓柵源電壓VGS的控制作用的控制作用 當(dāng)當(dāng)VGS=0V時，漏源之間相當(dāng)兩個背靠背的時，漏源之間相當(dāng)兩個背靠背的 二極管，二極管，在在D、S之間加上電壓不會在之間加上電壓不會在D、S間形成電流。間形成電流。153153 當(dāng)當(dāng)V VGSGSV VT T （ 開啟電壓開啟電壓) )

42、時，電場比時，電場比較強(qiáng)，在靠近柵極下方的較強(qiáng)，在靠近柵極下方的P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體表層中聚集較多的電子，可以形成表層中聚集較多的電子，可以形成電子溝道，將漏極和源極溝通。如電子溝道，將漏極和源極溝通。如果加漏源電壓，將形成漏極電流果加漏源電壓，將形成漏極電流I ID D。在柵極下方形成的導(dǎo)電溝道中的電在柵極下方形成的導(dǎo)電溝道中的電子，因與子，因與P P型半導(dǎo)體的載流子空穴極型半導(dǎo)體的載流子空穴極性相反，故稱為性相反，故稱為反型層反型層。 V VGSGS增加，增加，I ID D將增加。將增加。增強(qiáng)型增強(qiáng)型MOS管：管：VGS=0V時時ID=0，只有當(dāng)只有當(dāng)VGSVT后才會出現(xiàn)漏極電流后才會出

43、現(xiàn)漏極電流。154154 轉(zhuǎn)移特性曲線的斜率轉(zhuǎn)移特性曲線的斜率gm的大小反映了柵源電壓的大小反映了柵源電壓對漏極電流的控制作用。對漏極電流的控制作用。 gm 的量綱為的量綱為mA/V，所以所以gm也稱為也稱為跨導(dǎo)跨導(dǎo)?？鐚?dǎo)的定義式如下?？鐚?dǎo)的定義式如下 gm= ID/ VGS VDS=const (單位單位mS) ID=f(VGS) VDS=const 轉(zhuǎn)移特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線 管子在飽和區(qū)工作（管子在飽和區(qū)工作（vGS VT）時時的轉(zhuǎn)移特性曲線可用以下近似公式表的轉(zhuǎn)移特性曲線可用以下近似公式表示：示：2TGSDOD1 ）（ VvIi式中式中IDO為為vGS =2 VT時的時的iD值。值。 V

44、T 2VT155155 （2 2）漏源電壓）漏源電壓VDS對漏極電流對漏極電流ID的控制作用的控制作用 當(dāng)當(dāng)VGSVT，且固定為某一值時，來分析漏且固定為某一值時，來分析漏源電壓源電壓VDS對漏極電流對漏極電流ID的影響。的影響。VDS=VDGVGS =VGDVGS VGD=VGSVDS 當(dāng)當(dāng)VDS為為0或較小時，相當(dāng)或較小時，相當(dāng)VGSVT，此時此時VDS 基本均勻降落在溝道基本均勻降落在溝道中，溝道中存在電位梯度，中，溝道中存在電位梯度，G與溝與溝道中的電位差由道中的電位差由S到到D逐步減小，溝逐步減小，溝道呈斜線分布。道呈斜線分布。圖圖 (a) 漏源電壓漏源電壓VDS對溝道對溝道的影響的

45、影響156156 當(dāng)當(dāng)VDS增加到使增加到使VGD=VT時，溝道時，溝道如圖所如圖所示。這相當(dāng)于示。這相當(dāng)于VDS增加使漏極處溝道增加使漏極處溝道縮減到剛剛開啟的情況，稱為縮減到剛剛開啟的情況，稱為預(yù)夾預(yù)夾斷斷。VGD=VGSVDS157157 當(dāng)當(dāng)VDS增加到增加到VGD VT時，溝道時，溝道如圖所示。如圖所示。此時預(yù)夾斷區(qū)域加長，伸向此時預(yù)夾斷區(qū)域加長，伸向S極。極。 VDS增加的部分基本降落在隨之加增加的部分基本降落在隨之加長的夾斷溝道上，長的夾斷溝道上， ID基本趨于不變。基本趨于不變。 當(dāng)當(dāng)VGSVT，且固定為某一值時，且固定為某一值時， VDS對對ID的影響，的影響，即即ID=f(

46、VDS) VGS=const這一關(guān)系曲線如圖所示。這這一關(guān)系曲線如圖所示。這一曲線稱為一曲線稱為漏極輸出特性曲線漏極輸出特性曲線。158158輸出特性曲線輸出特性曲線常常數(shù)數(shù)）（ GSDSDvvfi常常數(shù)數(shù)）（ DSGSDvvfi輸出特性輸出特性轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性159159 二、二、N溝道耗盡型溝道耗盡型MOSFET N溝道耗盡型溝道耗盡型MOSFET是在柵極下方的是在柵極下方的SiO2絕緣層中摻入了大量絕緣層中摻入了大量的金屬正離子。所以當(dāng)?shù)慕饘僬x子。所以當(dāng)VGS=0時，這些正離子已經(jīng)在感應(yīng)出導(dǎo)電溝道。時，這些正離子已經(jīng)在感應(yīng)出導(dǎo)電溝道。于是只要有漏源電壓，就有漏極電流存在。于是只要有漏源

47、電壓，就有漏極電流存在。160160 當(dāng)當(dāng)VGS0時，將使時，將使ID進(jìn)一步增加。進(jìn)一步增加。VGS0時，隨著時，隨著VGS的減小漏極電流逐漸減小，的減小漏極電流逐漸減小，直至直至ID=0。對應(yīng)對應(yīng)ID=0的的VGS稱為稱為夾斷電壓夾斷電壓，用符號用符號VGS(off)表示，有時也用表示，有時也用VP表示。表示。161161162162 三、三、P溝道溝道MOSFET P溝道溝道MOSFET的工作原理與的工作原理與N溝道溝道MOSFET完全完全相同，只不過導(dǎo)電的載流子不同，供電電壓極性不同相同，只不過導(dǎo)電的載流子不同，供電電壓極性不同而已。這如同雙極型三極管有而已。這如同雙極型三極管有NPN型

48、和型和PNP型一樣。型一樣。1631631.5.2 1.5.2 結(jié)型場效應(yīng)三極管結(jié)型場效應(yīng)三極管 1. 1. 結(jié)型場效應(yīng)三極管的結(jié)構(gòu)結(jié)型場效應(yīng)三極管的結(jié)構(gòu) JFET是在是在N型半導(dǎo)體硅片的兩側(cè)各制造一個型半導(dǎo)體硅片的兩側(cè)各制造一個PN結(jié)，形成兩個結(jié)，形成兩個PN結(jié)夾著一個結(jié)夾著一個N型溝道的結(jié)構(gòu)。一個型溝道的結(jié)構(gòu)。一個P區(qū)即為區(qū)即為柵極柵極，N型硅的一端是型硅的一端是漏極漏極，另一端是另一端是源極源極。 164164165165 2. 2. 結(jié)型場效應(yīng)三極管的工作原理結(jié)型場效應(yīng)三極管的工作原理 根據(jù)結(jié)型場效應(yīng)三極管的結(jié)構(gòu)，因它沒有絕緣層，只能根據(jù)結(jié)型場效應(yīng)三極管的結(jié)構(gòu)，因它沒有絕緣層，只能工作

49、在工作在反偏反偏的條件下，對于的條件下，對于N N溝道結(jié)型場效應(yīng)三極管只能工溝道結(jié)型場效應(yīng)三極管只能工作在負(fù)柵壓區(qū)，作在負(fù)柵壓區(qū)，P P溝道的只能工作在正柵壓區(qū)，否則將會出溝道的只能工作在正柵壓區(qū)，否則將會出現(xiàn)柵流。現(xiàn)以現(xiàn)柵流?，F(xiàn)以N N溝道為例說明其工作原理。溝道為例說明其工作原理。 166166 (1) 柵源電壓對溝道的控制作用柵源電壓對溝道的控制作用 當(dāng)當(dāng)VGS=0時，在漏、源之間加有一定時，在漏、源之間加有一定電壓時，在漏、源間將形成多子的漂移運電壓時，在漏、源間將形成多子的漂移運動，產(chǎn)生漏極電流。動，產(chǎn)生漏極電流。 當(dāng)當(dāng)VGS0時，時，PN結(jié)反偏，形成耗盡層，結(jié)反偏，形成耗盡層，漏、

50、源間的溝道將變窄，漏、源間的溝道將變窄，ID將減小，將減小，VGS繼繼續(xù)減小，溝道繼續(xù)變窄，續(xù)減小，溝道繼續(xù)變窄，ID繼續(xù)減小直至為繼續(xù)減小直至為0。當(dāng)漏極電流為零時所對應(yīng)的柵源電壓。當(dāng)漏極電流為零時所對應(yīng)的柵源電壓VGS稱為夾斷電壓稱為夾斷電壓VGS(off)或或VP或或UP。167167圖圖 VGS對溝道的控制作用對溝道的控制作用(a)uGS=0 (b) UP uGS 0 (c) uGS UP 168168 (2) 漏源電壓對溝道的控制作用漏源電壓對溝道的控制作用 當(dāng)當(dāng)V VDSDS增加到使增加到使V VGDGD= =V VGSGS- -V VDSDS= =V VP P時，在緊靠漏極處出現(xiàn)

51、預(yù)夾斷。當(dāng)時，在緊靠漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。當(dāng)V VDSDS繼續(xù)繼續(xù)增加，漏極處的夾斷繼續(xù)向源極方向生長延長。以上過程與絕緣柵場效應(yīng)增加，漏極處的夾斷繼續(xù)向源極方向生長延長。以上過程與絕緣柵場效應(yīng)三極管的十分相似。三極管的十分相似。 在柵極加上電壓，且在柵極加上電壓，且V VGSGSV VP P，若漏源電壓若漏源電壓V VDSDS從零開始增加，則從零開始增加，則V VGDGD= =V VGSGS- -V VDSDS將隨之減小。使靠近漏將隨之減小。使靠近漏極處的耗盡層加寬，溝道變窄，從左至右呈楔形分布。極處的耗盡層加寬，溝道變窄，從左至右呈楔形分布。169169(a)uDGUP (b) uDG =UP

52、預(yù)夾斷預(yù)夾斷 (c) uDGUP夾斷夾斷V VGDGD= =V VGSGS- -V VDSDS170170 3 3 結(jié)型場效應(yīng)三極管的特性曲線結(jié)型場效應(yīng)三極管的特性曲線 JFETJFET的特性曲線有兩條，一是轉(zhuǎn)移特的特性曲線有兩條，一是轉(zhuǎn)移特性曲線，二是輸出特性曲線。它與性曲線，二是輸出特性曲線。它與MOSFETMOSFET的特性曲線基本相同，只不過的特性曲線基本相同，只不過MOSFETMOSFET的柵的柵壓可正、可負(fù)，而結(jié)型場效應(yīng)三極管的柵壓可正、可負(fù)，而結(jié)型場效應(yīng)三極管的柵壓只能是壓只能是P P溝道的為正或溝道的為正或N N溝道的為負(fù)。溝道的為負(fù)。171171(a) 漏極輸出特性曲線漏極輸

53、出特性曲線 (b) 轉(zhuǎn)移特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線 圖圖 N溝道結(jié)型場效應(yīng)三極管的特性曲線溝道結(jié)型場效應(yīng)三極管的特性曲線2)1 (PGSDSSDVVII1721721.5.3 1.5.3 場效應(yīng)三極管的參數(shù)和型號場效應(yīng)三極管的參數(shù)和型號1 1 場效應(yīng)三極管的參數(shù)場效應(yīng)三極管的參數(shù) (1) 開啟電壓開啟電壓VGS(th) (或或VT) 開啟電壓是開啟電壓是MOS增強(qiáng)型管的參數(shù)，柵源電壓小于開啟電壓的絕對值增強(qiáng)型管的參數(shù)，柵源電壓小于開啟電壓的絕對值, 場場效應(yīng)管不能導(dǎo)通效應(yīng)管不能導(dǎo)通。 (2) 夾斷電壓夾斷電壓VGS(off) (或或VP) 夾斷電壓是耗盡型夾斷電壓是耗盡型FET的參數(shù)，當(dāng)?shù)膮?shù)，當(dāng)V

54、GS=VGS(off) 時時,漏極電流為零漏極電流為零。 (3) 飽和漏極電流飽和漏極電流IDSS 耗盡型場效應(yīng)三極管耗盡型場效應(yīng)三極管, 當(dāng)當(dāng)VGS=0時所對應(yīng)的漏極電流。時所對應(yīng)的漏極電流。173173 (4) 輸入電阻輸入電阻RGS 場效應(yīng)三極管的柵源輸入電阻的典型值，對于結(jié)型場效應(yīng)三極管，場效應(yīng)三極管的柵源輸入電阻的典型值，對于結(jié)型場效應(yīng)三極管，反偏時反偏時RGS約大于約大于107，對于絕緣柵型場效應(yīng)三極管對于絕緣柵型場效應(yīng)三極管, RGS約是約是1091015。 (5) 低頻跨導(dǎo)低頻跨導(dǎo)gm 低頻跨導(dǎo)反映了柵壓對漏極電流的控制作用，低頻跨導(dǎo)反映了柵壓對漏極電流的控制作用，這一點與電子

55、管的控制作用相似。這一點與電子管的控制作用相似。gm可以在轉(zhuǎn)可以在轉(zhuǎn) 移特性曲線上求取，單位移特性曲線上求取，單位是是mS(毫西門子毫西門子)。 最大漏極功耗最大漏極功耗PDM 最大漏極功耗可由最大漏極功耗可由PDM= VDS ID決定，與雙極型三極管的決定，與雙極型三極管的PCM相當(dāng)。相當(dāng)。174174 2. 2. 場效應(yīng)三極管的型號場效應(yīng)三極管的型號 場效應(yīng)三極管的型號場效應(yīng)三極管的型號, 現(xiàn)行有兩種命名方法。其一是與雙極型三極現(xiàn)行有兩種命名方法。其一是與雙極型三極管相同，第二位字母代表材料，管相同，第二位字母代表材料，D是是P型硅，反型層是型硅，反型層是N溝道；溝道；C是是N型型硅硅P溝

56、道。第三位字母溝道。第三位字母J代表結(jié)型場效應(yīng)管，代表結(jié)型場效應(yīng)管，O代表絕緣柵場效應(yīng)管。代表絕緣柵場效應(yīng)管。例如例如,3DJ6D是結(jié)型是結(jié)型N溝道結(jié)型場效應(yīng)三極管，溝道結(jié)型場效應(yīng)三極管，3DO6C是絕緣柵型是絕緣柵型N溝溝道場效應(yīng)三極管。道場效應(yīng)三極管。 第二種命名方法是第二種命名方法是CS#，CS代表場效應(yīng)管，以數(shù)字代表型號代表場效應(yīng)管，以數(shù)字代表型號的序號，的序號，#用字母代表同一型號中的不同規(guī)格。例如用字母代表同一型號中的不同規(guī)格。例如CS14A、CS45G等。等。1751753.幾種常用的場效應(yīng)三極管的主要參數(shù)見表幾種常用的場效應(yīng)三極管的主要參數(shù)見表 表表 場效應(yīng)三極管的參數(shù)場效應(yīng)三

57、極管的參數(shù) 參 數(shù)型號PDM mW IDSS mA VRDS VVRGS V VP V gmmA/ V fM MHz3DJ2D 100 20 20 -4 2 3003DJ7E 100 20 20 -4 3 903DJ15H 100 611 20 20 -5.5 83DO2E 1000.351.2 12 25 1000CS11C 1000.31 -25 -4 2 1761764. 各類FET的伏安特性曲線 場效應(yīng)三極管的特性曲線類型比較多，根據(jù)場效應(yīng)三極管的特性曲線類型比較多，根據(jù)導(dǎo)電溝道導(dǎo)電溝道的不同，以及的不同，以及是是增強(qiáng)增強(qiáng)型還是型還是耗盡耗盡型可有四種轉(zhuǎn)移特性曲線和輸出特性曲線，其型可

58、有四種轉(zhuǎn)移特性曲線和輸出特性曲線，其電壓和電壓和電流方向電流方向也有所不同。如果按統(tǒng)一規(guī)定正方向，特性曲線就要畫在不同也有所不同。如果按統(tǒng)一規(guī)定正方向，特性曲線就要畫在不同的象限。為了便于繪制，將的象限。為了便于繪制，將P溝道管子的正方向反過來設(shè)定。有關(guān)曲線繪溝道管子的正方向反過來設(shè)定。有關(guān)曲線繪于圖之中于圖之中177177各類場效應(yīng)三極管的特性曲線各類場效應(yīng)三極管的特性曲線絕絕緣緣柵柵場場效效應(yīng)應(yīng)管管N溝溝道道增增強(qiáng)強(qiáng)型型P溝溝道道增增強(qiáng)強(qiáng)型型178178絕絕緣緣柵柵場場效效應(yīng)應(yīng)管管N溝溝道道耗耗盡盡型型P溝溝道道耗耗盡盡型型179179結(jié)結(jié)型型場場效效應(yīng)應(yīng)管管N溝溝道道耗耗盡盡型型P溝溝道

59、道耗耗盡盡型型180180雙極型三極管雙極型三極管場效應(yīng)三極管場效應(yīng)三極管結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)NPN型型PNP型型C與與E一般不可倒置使用一般不可倒置使用結(jié)型耗盡型結(jié)型耗盡型 N溝道溝道 P溝道溝道絕緣柵增強(qiáng)型絕緣柵增強(qiáng)型 N溝道溝道 P溝道溝道絕緣柵耗盡型絕緣柵耗盡型 N溝道溝道 P溝道溝道D與與S有的型號可倒置使用有的型號可倒置使用載流子載流子多子擴(kuò)散少子漂移多子擴(kuò)散少子漂移多子漂移多子漂移輸入量輸入量電流輸入電流輸入電壓輸入電壓輸入電流控制電流源電流控制電流源CCCS()電壓控制電流源電壓控制電流源VCCS(gm)1.5.4 1.5.4 雙極型和場效應(yīng)型三極管的比較雙極型和場效應(yīng)型三極管的比較181

60、181雙極型三極管雙極型三極管場效應(yīng)三極管場效應(yīng)三極管噪聲噪聲較大較大較小較小溫度特性溫度特性受溫度影響較大受溫度影響較大較小，可有零溫度系數(shù)點較小，可有零溫度系數(shù)點輸入電阻輸入電阻幾十到幾千歐姆幾十到幾千歐姆幾兆歐姆以上幾兆歐姆以上靜電影響靜電影響不受靜電影響不受靜電影響易受靜電影響易受靜電影響集成工藝集成工藝不易大規(guī)模集成不易大規(guī)模集成適宜大規(guī)模和超大規(guī)模集成適宜大規(guī)模和超大規(guī)模集成182182例題分析Chapter 1183183例1.7試從下述幾方面比較試從下述幾方面比較FET和和BJT的異同。的異同。1、FET的導(dǎo)電機(jī)理為的導(dǎo)電機(jī)理為_，而，而BJT為為_。比較兩者受溫度影。比較兩者