模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第四版)課件 第一章

1、(1-1)模擬電子技術(shù)天津工業(yè)大學(xué)電氣工程與自動化學(xué)院蘇麗華(1-2)第一章第一章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件 1.1 半導(dǎo)體的基本知識半導(dǎo)體的基本知識 1.2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管 1.3 晶體三極管晶體三極管 1.4 場效應(yīng)管場效應(yīng)管(1-3)1.1.1 本征本征半導(dǎo)體半導(dǎo)體導(dǎo)體：導(dǎo)體：自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體導(dǎo)體，金屬，金屬一般都是導(dǎo)體。一般都是導(dǎo)體。絕緣體：絕緣體：有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電，稱為絕緣體絕緣體，如橡，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。皮、陶瓷、塑料和石英。半導(dǎo)體：半導(dǎo)體：另有一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣另有一類物質(zhì)的

2、導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱為體之間，稱為半導(dǎo)體半導(dǎo)體，如鍺、硅、砷化鎵，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。和一些硫化物、氧化物等。1.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(1-4)半導(dǎo)體半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理不同于其它物質(zhì)，所以它具有的導(dǎo)電機理不同于其它物質(zhì)，所以它具有不同于其它物質(zhì)的特點。例如：不同于其它物質(zhì)的特點。例如： 當(dāng)受外界熱和光的作用時，它的導(dǎo)電能當(dāng)受外界熱和光的作用時，它的導(dǎo)電能 力明顯變化。力明顯變化。 往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會使往純凈的半導(dǎo)體中摻入某些雜質(zhì)，會使 它的導(dǎo)電能力明顯改變。它的導(dǎo)電能力明顯改變。(1-5)一、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點一、本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點G

3、eSi通過一定的工藝過程，可以將半導(dǎo)體制成通過一定的工藝過程，可以將半導(dǎo)體制成晶體晶體?，F(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，它們現(xiàn)代電子學(xué)中，用的最多的半導(dǎo)體是硅和鍺，它們的最外層電子（價電子）都是四個。的最外層電子（價電子）都是四個。(1-6)本征半導(dǎo)體：本征半導(dǎo)體：完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成在硅和鍺晶體中，原子按四角形系統(tǒng)組成晶體點陣，每個原子都處在正四面體的中心，晶體點陣，每個原子都處在正四面體的中心，而四個其它原子位于四面體的頂點，每個原子而四個其它原子位于四面體的頂點，每個原子與其相臨的原子之間形成與其

4、相臨的原子之間形成共價鍵共價鍵，共用一對價，共用一對價電子。電子。硅和鍺的晶硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)：體結(jié)構(gòu)：(1-7)硅和鍺的共價鍵結(jié)構(gòu)硅和鍺的共價鍵結(jié)構(gòu)共價鍵共共價鍵共用電子對用電子對+4+4+4+4+4+4表示除表示除去價電子去價電子后的原子后的原子(1-8)共價鍵中的兩個電子常溫下很難脫離共價鍵成為共價鍵中的兩個電子常溫下很難脫離共價鍵成為自自由電子由電子，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，所以，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是形成共價鍵后，每個原子的最外層電子是八個，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。八個，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。共

5、價鍵有很強的結(jié)合力，使原子規(guī)共價鍵有很強的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。則排列，形成晶體。+4+4+4+4(1-9)在絕對在絕對0度度（T=0K）和沒有外界激發(fā)時和沒有外界激發(fā)時, ,價價電子完全被共價鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒有電子完全被共價鍵束縛著，本征半導(dǎo)體中沒有載流子載流子，它的導(dǎo)電能力為，它的導(dǎo)電能力為 0，相當(dāng)于絕緣體。，相當(dāng)于絕緣體。在常溫下，由于熱激發(fā)，使一些價電子獲在常溫下，由于熱激發(fā)，使一些價電子獲得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛，成為得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛，成為自由自由電子電子，同時共價鍵上留下一個空位，稱為，同時共價鍵上留下一個空位，稱為空穴空穴。1.1.載流子

6、、自由電子和空穴載流子、自由電子和空穴(1-10)+4+4+4+4自由電子自由電子空穴空穴束縛電子束縛電子(1-11)2.本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理+4+4+4+4在其它力的作用下，在其它力的作用下，空穴吸引附近的電子空穴吸引附近的電子來填補，這樣的結(jié)果來填補，這樣的結(jié)果相當(dāng)于空穴的遷移，相當(dāng)于空穴的遷移，而空穴的遷移相當(dāng)于而空穴的遷移相當(dāng)于正電荷的移動，因此正電荷的移動，因此可以認為空穴是載流可以認為空穴是載流子。子。本征半導(dǎo)體中存在本征半導(dǎo)體中存在數(shù)量相等數(shù)量相等的兩種載流子，即的兩種載流子，即自由電子自由電子和和空穴空穴。(1-12)本征半導(dǎo)體中電流由兩部分組成：本征半導(dǎo)體

7、中電流由兩部分組成： 1. 自由電子移動產(chǎn)生的電流。自由電子移動產(chǎn)生的電流。 2. 空穴移動產(chǎn)生的電流?？昭ㄒ苿赢a(chǎn)生的電流。(1-13)溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強，溫度是影響半導(dǎo)體性導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強，溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個重要的外部因素，這是半導(dǎo)體的一能的一個重要的外部因素，這是半導(dǎo)體的一大特點。大特點。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于載流子的濃度。3. 本征半導(dǎo)體載流子的濃度本征半導(dǎo)體載流子的濃度本征激發(fā)與復(fù)合本征激發(fā)與復(fù)合產(chǎn)生電子空穴對的過程稱為本征激發(fā)；產(chǎn)生電子空穴對的過程稱為本征

8、激發(fā)；電子空穴對成對消失的過程為復(fù)合。電子空穴對成對消失的過程為復(fù)合。(1-14)在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。P 型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱為（空穴半導(dǎo)體）。稱為（空穴半導(dǎo)體）。N 型半導(dǎo)體：型半導(dǎo)體：自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體，也稱為（電子半導(dǎo)體）。也稱為（電子半導(dǎo)體）。1.1.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)

9、半導(dǎo)體(1-15)一、一、N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量的五價元素磷在硅或鍺晶體中摻入少量的五價元素磷（或銻），晶體點陣中的某些半導(dǎo)體原子被（或銻），晶體點陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，磷原子的最外層有五個價電子，雜質(zhì)取代，磷原子的最外層有五個價電子，其中四個與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價鍵，其中四個與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價鍵，必定多出一個電子，這個電子幾乎不受束縛，必定多出一個電子，這個電子幾乎不受束縛，很容易被激發(fā)而成為自由電子，這樣磷原子很容易被激發(fā)而成為自由電子，這樣磷原子就成了不能移動的帶正電的離子。每個磷原就成了不能移動的帶正電的離子。每個磷原子給出一個電子，稱為子給出

10、一個電子，稱為施主原子施主原子。(1-16)+4+4+5+4多余多余電子電子磷原子磷原子N 型半導(dǎo)體中型半導(dǎo)體中的載流子是什的載流子是什么？么？1.1.由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。2.2.本征半導(dǎo)體中成對產(chǎn)生的電子和空穴。本征半導(dǎo)體中成對產(chǎn)生的電子和空穴。摻雜濃度遠大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自摻雜濃度遠大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠大于空穴濃度。自由電子稱為由電子濃度遠大于空穴濃度。自由電子稱為多數(shù)載流多數(shù)載流子子（多子多子），空穴稱為），空穴稱為少數(shù)載流子少數(shù)載流子（少子少子）。）。(1-17)二、二、P 型半

11、導(dǎo)體型半導(dǎo)體在硅或鍺晶體中摻入少量的三價元素，如硼在硅或鍺晶體中摻入少量的三價元素，如硼（或銦），晶體點陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)（或銦），晶體點陣中的某些半導(dǎo)體原子被雜質(zhì)取代，硼原子的最外層有三個價電子，與相鄰的取代，硼原子的最外層有三個價電子，與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價鍵時，半導(dǎo)體原子形成共價鍵時，產(chǎn)生一個空穴。這個空穴產(chǎn)生一個空穴。這個空穴可能吸引束縛電子來填補，可能吸引束縛電子來填補，使得硼原子成為不能移動使得硼原子成為不能移動的帶負電的離子。由于硼的帶負電的離子。由于硼原子接受電子，所以稱為原子接受電子，所以稱為受主原子受主原子。+4+4+3+4空穴空穴硼原子硼原子P 型半導(dǎo)體中空穴

12、是多子，電子是少子型半導(dǎo)體中空穴是多子，電子是少子。(1-18)1.1. 3 PN 結(jié)結(jié)在同一片半導(dǎo)體硅片上，分別制造在同一片半導(dǎo)體硅片上，分別制造P 型半導(dǎo)型半導(dǎo)體和體和N 型半導(dǎo)體，經(jīng)過載流子的擴散，在它們的型半導(dǎo)體，經(jīng)過載流子的擴散，在它們的交界面處就形成了交界面處就形成了PN 結(jié)。結(jié)。(1-19)P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+擴散運動擴散運動內(nèi)電場內(nèi)電場E漂移運動漂移運動擴散的結(jié)果是使空間電擴散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)越寬。荷區(qū)越寬。內(nèi)電場越強，就使漂移內(nèi)電場越強，就使漂移運動越強，而漂移使空運動越強，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。間電荷區(qū)變薄。空

13、間電荷區(qū)，空間電荷區(qū)，也稱耗盡層。也稱耗盡層。1 PN 結(jié)的形成結(jié)的形成(1-20)漂移運動漂移運動P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+擴散運動擴散運動內(nèi)電場內(nèi)電場E所以擴散和漂移這一對相反的運動最終達到平衡，所以擴散和漂移這一對相反的運動最終達到平衡，相當(dāng)于兩個區(qū)之間沒有電荷運動，空間電荷區(qū)的厚相當(dāng)于兩個區(qū)之間沒有電荷運動，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。度固定不變。(1-21)+空間空間電荷電荷區(qū)區(qū)N型區(qū)型區(qū)P型區(qū)型區(qū)電位電位VV0(1-22) PN 結(jié)結(jié)加上正向電壓加上正向電壓、正向偏置正向偏置的意思都是的意思都是： P 區(qū)區(qū)加正、加正、N 區(qū)加負電壓。區(qū)加負電壓。 PN 結(jié)結(jié)加上反向電壓加

14、上反向電壓、反向偏置反向偏置的意思都是：的意思都是： P區(qū)區(qū)加負、加負、N 區(qū)加正電壓。區(qū)加正電壓。二二 PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦?(1-23)+RE1 1、PN 結(jié)正向偏置結(jié)正向偏置內(nèi)電場內(nèi)電場外電場外電場變薄變薄PN+_內(nèi)電場被削弱，多子內(nèi)電場被削弱，多子的擴散加強能夠形成的擴散加強能夠形成較大的擴散電流。較大的擴散電流。(1-24)2 2、PN 結(jié)反向偏置結(jié)反向偏置+內(nèi)電場內(nèi)電場外電場外電場變厚變厚NP+_內(nèi)電場被被加強，多子內(nèi)電場被被加強，多子的擴散受抑制。少子漂的擴散受抑制。少子漂移加強，但少子數(shù)量有移加強，但少子數(shù)量有限，只能形成較小的反限，只能形成較小的反向電流。向電流。

15、RE(1-25)3 PN 結(jié)方程三 PN結(jié)的擊穿UI) 1(TUUSeII(1-26)PN結(jié)高頻小信號時的等效電路：結(jié)高頻小信號時的等效電路：勢壘電容和擴散電勢壘電容和擴散電容的綜合效應(yīng)容的綜合效應(yīng)rd四四 PN結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng)(1-27)1. 2 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管PN 結(jié)加上管殼和引線，就成為半導(dǎo)體二極管。結(jié)加上管殼和引線，就成為半導(dǎo)體二極管。引線引線外殼線外殼線觸絲線觸絲線基片基片點接觸型點接觸型PN結(jié)結(jié)面接觸型面接觸型PN二極管的電路符號：二極管的電路符號：1.2. 1 半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和符號半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和符號(1-28)UI死區(qū)電壓死區(qū)電壓 硅管硅管0.5V,鍺

16、管鍺管0.1V。導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降: : 硅硅管管0.60.8V,鍺鍺管管0.10.3V。反向擊穿反向擊穿電壓電壓UBR1.2. 3 二極管的伏安特性二極管的伏安特性(1-29)1. 最大整流電流最大整流電流 IOM二極管長期使用時，允許流過二極管的最大二極管長期使用時，允許流過二極管的最大正向平均電流。正向平均電流。2. 反向擊穿電壓反向擊穿電壓UBR二極管反向擊穿時的電壓值。擊穿時反向電二極管反向擊穿時的電壓值。擊穿時反向電流劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐模踔亮鲃≡?，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至過熱而燒壞。過熱而燒壞。1.2. 4 二極管的主要參數(shù)二極管的主要參數(shù)3. 3. 最高反向工作

17、電壓最高反向工作電壓 U UR R 通常最高反向工作電壓通常最高反向工作電壓UR一般是一般是UBR的一半的一半.(1-30)4. 反向電流反向電流 IR指二極管加反向峰值工作電壓時的反向電指二極管加反向峰值工作電壓時的反向電流。反向電流大，說明管子的單向?qū)щ娦粤?。反向電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆?，因此反向電流越小越好。反向電流受差，因此反向電流越小越好。反向電流受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流要比管的反向電流較小，鍺管的反向電流要比硅管大幾十到幾百倍。硅管大幾十到幾百倍。5. 5. 最高工作頻率最高工作頻率f fM M

18、二極管工作的上限截止頻率二極管工作的上限截止頻率(1-31)1.2.5 二極管的等效電路1. 理想模型u理想二極管：理想二極管： （1）正向?qū)〞r死區(qū)電壓和導(dǎo)通壓降均為）正向?qū)〞r死區(qū)電壓和導(dǎo)通壓降均為零，正向?qū)娏鳛闊o窮大。零，正向?qū)娏鳛闊o窮大。 （2）反向截至?xí)r，反向電流為零，反向擊）反向截至?xí)r，反向電流為零，反向擊穿電壓為無窮大。穿電壓為無窮大。(1-32)2 開關(guān)等效模型(1-33)3 折線模型IURD(1-34)4. 微變等效模型微變等效模型iDuDIDUDQ iD uDrD 是二極管特性曲線上工是二極管特性曲線上工作點作點Q 附近電壓的變化與附近電壓的變化與電流的變化之比：電

19、流的變化之比：DDDiur顯然，顯然，rD是對是對Q附近的微小附近的微小變化區(qū)域內(nèi)的電阻。變化區(qū)域內(nèi)的電阻。(1-35)RLuiuouiuott1.2. 6 半導(dǎo)體二極管的應(yīng)用半導(dǎo)體二極管的應(yīng)用1.二極管整流電路二極管整流電路(1-36)2. 限幅電路(1-37)3. 門電路UA（V）UB（V）UO（V）000.7030.7300.7333.7(1-38)1 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管UIIZminIZmax UZ IZ穩(wěn)壓穩(wěn)壓誤差誤差曲線越陡，曲線越陡，電壓越穩(wěn)電壓越穩(wěn)定。定。+-UZ動態(tài)電阻：動態(tài)電阻：ZZIUZrrz越小，穩(wěn)越小，穩(wěn)壓性能越好。壓性能越好。1.2.7 特殊二極管簡介特殊二極管簡

20、介(1-39)2 發(fā)光二極管發(fā)光二極管有正向電流流過有正向電流流過時，發(fā)出一定波長時，發(fā)出一定波長范圍的光，目前的范圍的光，目前的發(fā)光管可以發(fā)出從發(fā)光管可以發(fā)出從紅外到可見波段的紅外到可見波段的光，它的電特性與光，它的電特性與一般二極管類似。一般二極管類似。(1-40)3 光電二極管光電二極管反向電流隨光照強度的增加而上升。反向電流隨光照強度的增加而上升。IU照度增加照度增加(1-41)1.3.1 三極管的結(jié)構(gòu)、分類和符號三極管的結(jié)構(gòu)、分類和符號BECNNP基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極NPN型型PNP集電極集電極基極基極發(fā)射極發(fā)射極BCEPNP型型1.3 晶體三極管晶體三極管又稱雙極型晶體

21、管（Bipolar Junction Transistor BJT) 、半導(dǎo)體三極管(1-42)BECNNP基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極基區(qū)：較薄，基區(qū)：較薄，摻雜濃度低摻雜濃度低集電區(qū)：集電區(qū)：面積較大面積較大發(fā)射區(qū)：摻發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高雜濃度較高(1-43)BECNNP基極基極發(fā)射極發(fā)射極集電極集電極發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)集電結(jié)集電結(jié)(1-44)1.3.2 三極管的電流放大作用三極管的電流放大作用BECNNPVBBRBVCCIE基區(qū)空穴基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)向發(fā)射區(qū)的擴散可的擴散可忽略。忽略。IBE進入進入P區(qū)的電子區(qū)的電子少部分與基區(qū)的少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成空穴復(fù)合，形成電流電流IBE ，多

22、數(shù)，多數(shù)擴散到集電結(jié)。擴散到集電結(jié)。發(fā)射結(jié)正發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射偏，發(fā)射區(qū)電子不區(qū)電子不斷向基區(qū)斷向基區(qū)擴散，形擴散，形成發(fā)射極成發(fā)射極電流電流IE。要使三極管能放大電流，必須使要使三極管能放大電流，必須使發(fā)射結(jié)正發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。偏，集電結(jié)反偏。(1-45)BECNNPVBBRBVCCIE集電結(jié)反偏，集電結(jié)反偏，有少子形成的有少子形成的反向電流反向電流ICBO。ICBOIC=ICN+ICBO ICNIBEICN從基區(qū)擴從基區(qū)擴散來的電散來的電子作為集子作為集電結(jié)的少電結(jié)的少子，漂移子，漂移進入集電進入集電結(jié)而被收結(jié)而被收集，形成集，形成ICN。(1-46)IB=IBE-ICBO IBEIB

23、(1-47)(1-48)ICN與與IBE之比稱為電流放大倍數(shù)之比稱為電流放大倍數(shù)BCCBOBCBOCBECNIIIIIIII(1-49)BECIBIEICNPN型三極管型三極管BECIBIEICPNP型三極管型三極管(1-50)1.3.3 三極管的共射特性曲線三極管的共射特性曲線ICmA AVVUCEUBERBIBVCCVBB 實驗線路實驗線路(1-51)一、一、輸入特性輸入特性UCE 1VIB( A)UBE(V)204060800.40.8工作壓降：工作壓降： 硅管硅管UBE 0.60.8V,鍺鍺管管UBE 0.10.3V。UCE=0VUCE =0.5V 死區(qū)電死區(qū)電壓，硅管壓，硅管0.5V

24、，鍺，鍺管管0.1V。(1-52)二、二、輸出特性輸出特性IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此區(qū)域滿此區(qū)域滿足足IC= IB稱為線性稱為線性區(qū)（放大區(qū)（放大區(qū)）。區(qū)）。當(dāng)當(dāng)UCE大于一大于一定的數(shù)值時，定的數(shù)值時，IC只與只與IB有關(guān)，有關(guān)，IC= IB。(1-53)IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此區(qū)域中此區(qū)域中UCE UBE,集電結(jié)正偏，集電結(jié)正偏， IBIC，UCE 0.3V稱為飽和區(qū)。稱為飽和區(qū)。(1-54)IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020

25、A40 A60 A80 A100 A此區(qū)域中此區(qū)域中 : IB=0,IC=ICEO,UBEIC，UCE 0.3V (3) 截止區(qū)：截止區(qū)： UBE 死區(qū)電壓，死區(qū)電壓， IB=0 ， IC=ICEO 0 (1-56)例：例： =50， VCC =12V， RB =70k ， RC =6k 當(dāng)當(dāng)VBB = -2V，2V，5V時，時，晶體管的工作在哪個區(qū)？晶體管的工作在哪個區(qū)？當(dāng)當(dāng)VBB =-2V時：時：ICUCEIBVCCRBVBBCBERCUBEmA2612maxCCCCRVIIB=0 ， IC=0IC最大電流：最大電流：工作在截止區(qū)工作在截止區(qū) (1-57)例：例： =50， UCC =12

26、V， RB =70k ， RC =6k 當(dāng)當(dāng)UBB = -2V，2V，5V時，時，晶體管工作在哪個區(qū)？晶體管工作在哪個區(qū)？IC ICmax (=2mA) ， 工作在放大區(qū)工作在放大區(qū)。ICUCEIBVCCRBVBBCBERCUBEVBB =2V時：時：9mA01.0707 .02BBEBBBRUVI0.95mA9mA01050.IIBC(1-58)VBB =5V時時:例：例： =50， VCC =12V， RB =70k ， RC =6k 當(dāng)當(dāng)VBB = -2V，2V，5V時，時，晶體管工作在哪個區(qū)？晶體管工作在哪個區(qū)？ICUCEIBVCCRBVBBCBERCUBE工作在飽和區(qū)，此時工作在飽和

27、區(qū)，此時IC 和和IB 已不是已不是 倍的關(guān)系。倍的關(guān)系。mA061.0707 .05BBEBBBRUVIcmaxBII5m0 .3mA061.050mA2cmaxcII(1-59)還可以還可以UCE電壓值來分析三極管的電壓值來分析三極管的工作狀態(tài)，試試看！工作狀態(tài)，試試看！(1-60)前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸入輸出的前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸入輸出的公共點，稱為共射接法，相應(yīng)地還有共基、共公共點，稱為共射接法，相應(yīng)地還有共基、共集接法。集接法。共射共射直流電流放大倍數(shù)直流電流放大倍數(shù)：BCII_工作于動態(tài)的三極管，真正的信號是疊加在工作于動態(tài)的三極管，真正的信號是疊加在直流上的

28、交流信號?；鶚O電流的變化量為直流上的交流信號?；鶚O電流的變化量為 IB，相應(yīng)的集電極電流變化為相應(yīng)的集電極電流變化為 IC，則則交流電流放交流電流放大倍數(shù)大倍數(shù)為：為：BIIC1. 電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)和和 _1.3.4 三極管的主要參數(shù)及其溫度影響三極管的主要參數(shù)及其溫度影響(1-61)例：例：UCE=6V時時：IB = 40 A, IC =1.5 mA； IB = 60 A, IC =2.3 mA。5 .3704. 05 . 1_BCII4004. 006. 05 . 13 . 2BCII在以后的計算中，一般作近似處理：在以后的計算中，一般作近似處理： =(1-62)2.集電極最大電流

29、集電極最大電流ICM集電極電流集電極電流IC上升會導(dǎo)致三極管的上升會導(dǎo)致三極管的 值的下降，值的下降，當(dāng)當(dāng) 值下降到正常值的三分之二時的集電極電值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為流即為ICM。3.集集-射極反向擊穿電壓射極反向擊穿電壓當(dāng)集當(dāng)集-射極之間的電壓射極之間的電壓UCE超過一定的數(shù)值超過一定的數(shù)值時，三極管就會被擊穿。手冊上給出的數(shù)值是時，三極管就會被擊穿。手冊上給出的數(shù)值是25 C、基極開路時的擊穿電壓基極開路時的擊穿電壓U(BR)CEO。(1-63)4. 集電極最大允許功耗集電極最大允許功耗PCM 集電極電流集電極電流IC 流過三極管，流過三極管， 所發(fā)出的焦耳所發(fā)出的焦耳

30、 熱為：熱為：PC =ICUCE 必定導(dǎo)致結(jié)溫度上升，所以必定導(dǎo)致結(jié)溫度上升，所以PC 有限制。有限制。PC PCM(1-64) 1.4 1.4 場效應(yīng)管場效應(yīng)管(Field Effect (Field Effect Transistor,FETTransistor,FET) )結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管（JFET)JFET)絕緣柵型絕緣柵型（MOSFET)MOSFET)N溝道JFETP溝道JFETN溝道MOSFETP溝道MOSFET增強型NMOS耗盡型NMOS增強型PMOS耗盡型PMOS(1-65)N襯底襯底 ：N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體PP兩邊是兩邊是P區(qū)區(qū)G(柵極柵極)S源極源極D漏極漏極導(dǎo)電溝道

31、導(dǎo)電溝道1.4.1結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管一、結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)(1-66)NPPG(柵極柵極)S源極源極D漏極漏極N溝道結(jié)型場效應(yīng)管溝道結(jié)型場效應(yīng)管DGSDGS(1-67)PNNG(柵極柵極)S源極源極D漏極漏極P溝道結(jié)型場效應(yīng)管溝道結(jié)型場效應(yīng)管DGSDGS(1-68)二、工作原理（以二、工作原理（以N溝道為例）溝道為例）UDS=0V時時PN結(jié)反偏，結(jié)反偏，UGS 越越大則耗盡區(qū)越寬，大則耗盡區(qū)越寬，導(dǎo)電溝道越窄。導(dǎo)電溝道越窄。(1-69)IDUDS=0V時時 UGS 越大耗盡區(qū)越寬，越大耗盡區(qū)越寬，溝道越窄，電阻越大。溝道越窄，電阻越大。但當(dāng)?shù)?dāng) UGS 較小時，耗較小時，耗盡區(qū)寬度有限，存在盡

32、區(qū)寬度有限，存在導(dǎo)電溝道。導(dǎo)電溝道。DS間相當(dāng)間相當(dāng)于線性電阻。于線性電阻。(1-70)UDS=0時時 UGS 達到一定值時（達到一定值時（夾夾斷電壓斷電壓UGS(off) ）,耗盡區(qū)耗盡區(qū)碰到一起，碰到一起，DS間被夾斷，間被夾斷，這時，即使這時，即使UDS 0V，漏極電流漏極電流ID=0A。(1-71)UGS0、UGD UGS(off)時耗盡區(qū)的形狀時耗盡區(qū)的形狀越靠近漏端，越靠近漏端，PN結(jié)反壓越大結(jié)反壓越大(1-72)UGS UGS(off)且且UDS較大時較大時UGD UGS(off)時耗盡區(qū)的形狀時耗盡區(qū)的形狀溝道中仍是電阻溝道中仍是電阻特性，但是是非特性，但是是非線性電阻。線性電阻。(1-73) UGD= UGS(off)時時漏端的溝道被夾斷，漏端的溝道被夾斷，稱為稱為預(yù)夾斷。預(yù)夾斷。UDS增大則被夾斷增大則被夾斷區(qū)向下延伸。區(qū)向下延伸。(1-74)UGD0時時UGS足夠大時足夠大時（UGSUGS（th)）感應(yīng)出足夠多電感應(yīng)出足夠多電子，這里出現(xiàn)