第1章半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)

1、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良2 2第第1 1章章 半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)1.1 半導(dǎo)體的基本知識半導(dǎo)體的基本知識1.3 半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管1.4 雙極型晶體管雙極型晶體管1.5 場效應(yīng)管場效應(yīng)管1.2 PN結(jié)及其單向?qū)щ娦越Y(jié)及其單向?qū)щ娦阅M電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良3 3模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良4 4什么是什么是半導(dǎo)體？半導(dǎo)體？導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)。導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技

2、術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良5 5模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良6 6硅的原子結(jié)構(gòu)硅的原子結(jié)構(gòu) 應(yīng)用最多的本征半導(dǎo)體應(yīng)用最多的本征半導(dǎo)體為為鍺鍺和和硅硅，它們各有四個價，它們各有四個價電子，都是四價元素。電子，都是四價元素。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良7 7共價健共價健 Si Si Si Si價電子價電子 純凈的半導(dǎo)體其所有的原子基本上整齊排列，形純凈的半導(dǎo)體其所有的原子基本上整齊排列，形成晶體結(jié)構(gòu)，所以半導(dǎo)體也稱為晶體。成晶體結(jié)構(gòu)，所以半導(dǎo)體也稱為晶體。 “晶體管晶

3、體管”模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良8 8 Si Si Si Si價電子價電子本征激發(fā)：本征激發(fā)：空穴空穴自由電子自由電子模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良9 9 Si Si Si Si價電子價電子空穴空穴自由電子自由電子常溫常溫300K時：時：電子空穴對的濃度電子空穴對的濃度硅：硅：310cm104 . 1鍺：鍺：313cm105 . 2絕對溫度為絕對溫度為0時：時：自由電子和空穴的濃度均為零，自由電子和空穴的濃度均為零，本征半導(dǎo)體成為絕緣體。本征半導(dǎo)體成為絕緣體。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

4、2022-4-102022-4-10 韓韓 良良1010 Si Si Si Si 自由電自由電子在運(yùn)動中子在運(yùn)動中遇到空穴后，遇到空穴后，兩者同時消兩者同時消失，稱為復(fù)失，稱為復(fù)合現(xiàn)象。合現(xiàn)象。 Si Si Si Si模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良1111l半導(dǎo)體有兩種導(dǎo)電粒子（載流子）：半導(dǎo)體有兩種導(dǎo)電粒子（載流子）：自由電子、空穴自由電子、空穴模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良1212 Si Si Si Sip+多余多余電子電子磷原子磷原子在常溫下即可在常溫下即可變?yōu)樽杂呻娮幼優(yōu)樽杂呻娮邮ヒ粋€

5、失去一個電子變?yōu)殡娮幼優(yōu)檎x子正離子模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良1313 Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良1414模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良1515模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良1616空間電荷區(qū)也稱空間電荷區(qū)也稱 PN 結(jié)結(jié) 多子的多子的擴(kuò)散擴(kuò)散運(yùn)動運(yùn)動內(nèi)電場內(nèi)電場濃度差濃度差+形成空間電荷區(qū)形成空間電荷區(qū) 擴(kuò)散的結(jié)果使空間擴(kuò)散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變

6、寬。電荷區(qū)變寬。少子的少子的漂移漂移運(yùn)動運(yùn)動擴(kuò)散擴(kuò)散漂移漂移模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良1717PN 結(jié)變窄結(jié)變窄 P接正、接正、N接負(fù)接負(fù) 外電場外電場IF內(nèi)電場內(nèi)電場PN+模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良1818 內(nèi)電場被加內(nèi)電場被加強(qiáng)，少子的強(qiáng)，少子的漂漂移移加強(qiáng)，由于加強(qiáng)，由于少子數(shù)量很少，少子數(shù)量很少，形成很小的反形成很小的反向電流。向電流。IR+ PNPN結(jié)呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，通過結(jié)呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，通過PNPN結(jié)的電流是少子的漂移電流結(jié)的電流是少子的漂移電流 -反向電流反向電流特點(diǎn)特點(diǎn): :

7、 受溫度影響大受溫度影響大原因原因: : 反向電流是靠熱激發(fā)產(chǎn)生的少子形成的反向電流是靠熱激發(fā)產(chǎn)生的少子形成的模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良19193. PN結(jié)結(jié)的伏安特性曲線及表達(dá)式的伏安特性曲線及表達(dá)式 根據(jù)理論推導(dǎo)，根據(jù)理論推導(dǎo)，PN結(jié)的伏安特性曲線如圖結(jié)的伏安特性曲線如圖正偏正偏I(xiàn)F（多子擴(kuò)散）（多子擴(kuò)散）IR（少子漂移）（少子漂移）反偏反偏反向飽和電流反向飽和電流反向擊穿電壓反向擊穿電壓反向擊穿反向擊穿熱擊穿熱擊穿燒壞燒壞PN結(jié)結(jié)電擊穿電擊穿可逆可逆材料材料開啟電壓開啟電壓導(dǎo)通電壓導(dǎo)通電壓反向飽和電流反向飽和電流硅硅Si0.5V0.6

8、0.8V1A以下鍺鍺Ge0.1V0.10.3V幾十A模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良2020) 1(eTSUuIi根據(jù)理論分析：根據(jù)理論分析：u 為為PN結(jié)兩端的電壓降結(jié)兩端的電壓降i 為流過為流過PN結(jié)的電流結(jié)的電流IS 為反向飽和電流為反向飽和電流UT =kT/q 稱為溫度的電壓當(dāng)量稱為溫度的電壓當(dāng)量其中其中k為玻耳茲曼常數(shù)為玻耳茲曼常數(shù) 1.381023q 為電子電荷量為電子電荷量1.6109T 為熱力學(xué)溫度為熱力學(xué)溫度 對于室溫（相當(dāng)對于室溫（相當(dāng)T=300 K）則有則有UT=26 mV。當(dāng)當(dāng) u0 uUT時時1eTUuTeSUuIi 當(dāng)

9、當(dāng) u|UT|時時1eTUuSIi模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良21214. PN結(jié)的電容效應(yīng)結(jié)的電容效應(yīng) 當(dāng)外加電壓發(fā)生變化時，耗盡層的寬度要相應(yīng)當(dāng)外加電壓發(fā)生變化時，耗盡層的寬度要相應(yīng)地隨之改變，即地隨之改變，即PN結(jié)中存儲的電荷量要隨之變化結(jié)中存儲的電荷量要隨之變化，就像電容充放電一樣。，就像電容充放電一樣。 (1) 勢壘電容勢壘電容CB空空間間電電荷荷區(qū)區(qū)W+R+E+PN模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良2222(2) 擴(kuò)散電容擴(kuò)散電容CD 當(dāng)外加正向電壓當(dāng)外加正向電壓不同時，不同時，PN結(jié)

10、兩結(jié)兩側(cè)堆積的少子的側(cè)堆積的少子的數(shù)量及濃度梯度數(shù)量及濃度梯度也不同，這就相也不同，這就相當(dāng)電容的充放電當(dāng)電容的充放電過程。過程。+NPpLx濃濃度度分分布布耗耗盡盡層層NP區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)中中空空穴穴區(qū)區(qū)中中電電子子區(qū)區(qū)濃濃度度分分布布nL電容效應(yīng)在交流信號作用下才會明顯表現(xiàn)出來電容效應(yīng)在交流信號作用下才會明顯表現(xiàn)出來極間電容（結(jié)電容）極間電容（結(jié)電容）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良2323小結(jié)小結(jié)擴(kuò)散運(yùn)動和漂移運(yùn)動的動態(tài)平衡擴(kuò)散運(yùn)動和漂移運(yùn)動的動態(tài)平衡擴(kuò)散強(qiáng)擴(kuò)散強(qiáng)漂移運(yùn)動增強(qiáng)漂移運(yùn)動增強(qiáng)內(nèi)電場增強(qiáng)內(nèi)電場增強(qiáng)兩者平衡兩者平衡PNPN結(jié)寬度基本穩(wěn)定結(jié)寬

11、度基本穩(wěn)定外加外加電壓電壓平衡平衡破壞破壞擴(kuò)散強(qiáng)擴(kuò)散強(qiáng)(正偏）正偏）漂移強(qiáng)漂移強(qiáng)(反偏反偏)PNPN結(jié)導(dǎo)通結(jié)導(dǎo)通PNPN結(jié)截止結(jié)截止模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良2424結(jié)論：結(jié)論： PN結(jié)具有單向?qū)щ娦越Y(jié)具有單向?qū)щ娦?（1） PN結(jié)加正向電壓時，處在導(dǎo)通狀態(tài)，結(jié)電阻很低，結(jié)加正向電壓時，處在導(dǎo)通狀態(tài)，結(jié)電阻很低， 正向電流較大。正向電流較大。（2）PN結(jié)加反向電壓時，處在截止?fàn)顟B(tài)，結(jié)電阻很高，結(jié)加反向電壓時，處在截止?fàn)顟B(tài)，結(jié)電阻很高， 反向電流很小。反向電流很小。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良

12、良2525模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良2626陰極引線陰極引線陽極引線陽極引線二氧化硅保護(hù)層二氧化硅保護(hù)層P型硅型硅N型硅型硅( c ) 平面型平面型金屬觸絲金屬觸絲陽極引線陽極引線N型鍺片型鍺片陰極引線陰極引線外殼外殼( a ) 點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型鋁合金小球鋁合金小球N型硅型硅陽極引線陽極引線PN結(jié)結(jié)金銻合金金銻合金底座底座陰極引線陰極引線( b ) 面接觸型面接觸型陰極陰極陽極陽極( d ) 符號符號D模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良2727UIPN+PN+反向特性反向特性反向擊穿反向擊穿電壓

13、電壓U(BR)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良2828模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良2929模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良3030理想理想二極管二極管近似分析近似分析中最常用中最常用理想開關(guān)理想開關(guān)導(dǎo)通時導(dǎo)通時 UD0截止時截止時IS0導(dǎo)通時導(dǎo)通時UDUon截止時截止時IS0導(dǎo)通時導(dǎo)通時i與與u成線性關(guān)系成線性關(guān)系1. 1.伏安特性折線化伏安特性折線化模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良31312. 2.

14、 微變等效電路微變等效電路DTDDdIUiur根據(jù)電流方程，Q越高，越高，rd越小。越小。 當(dāng)二極管在靜態(tài)基礎(chǔ)上有一動態(tài)信號作用時，則可將二極當(dāng)二極管在靜態(tài)基礎(chǔ)上有一動態(tài)信號作用時，則可將二極管等效為一個電阻，稱為動態(tài)電阻，也就是微變等效電路。管等效為一個電阻，稱為動態(tài)電阻，也就是微變等效電路。ui=0時直流電源作用時直流電源作用小信號作用小信號作用靜態(tài)電流靜態(tài)電流模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良3232模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良3333定性分析：定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)判斷二極管的工作

15、狀態(tài)導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止 若二極管是若二極管是理想理想的，的，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良3434 利用二極管的單向?qū)щ娦浴？捎糜谡?、檢波、利用二極管的單向?qū)щ娦浴？捎糜谡?、檢波、限幅、元件保護(hù)以及在數(shù)字電路中作為開關(guān)元件。限幅、元件保護(hù)以及在數(shù)字電路中作為開關(guān)元件。 例例1: 圖中電路，輸入端圖中電路，輸入端A的電位的電位VA=+3V，B的的電位電位VB=0V，求輸出端，求輸出端Y的電位的電位VY。電阻。電阻R接負(fù)電接負(fù)電源源-12V。VY=+2.7V解：解： DA優(yōu)先導(dǎo)通，優(yōu)先導(dǎo)通， DA導(dǎo)導(dǎo)通后，通后， DB上加的是上加的是反向電壓，因

16、而截止。反向電壓，因而截止。DA起鉗位作用，起鉗位作用， DB起隔離作用。起隔離作用。-12VAB+3V0VDBDAY模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良3535例例2：D6V12V3k BAUAB+解：解：模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良3636例例3:mA43122D IBD16V12V3k AD2UAB+解：解：模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良3737V sin18itu t 解：解：模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-1

17、0 韓韓 良良3838二極管的近似分析計(jì)算二極管的近似分析計(jì)算IR10VE1kIR10VE1k例：例：串聯(lián)電壓源模型串聯(lián)電壓源模型mA3 . 9K1V)7 . 010(I測量值測量值 9.32mA相對誤差相對誤差00002 . 010032. 99.332. 9理想二極管模型理想二極管模型RI10VE1kmA10K1V10I相對誤差相對誤差0000710032. 932. 9100.7V模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良3939例：例：二極管構(gòu)成的限幅電路如圖所示，二極管構(gòu)成的限幅電路如圖所示，R1k，UREF=2V，輸入信號為，輸入信號為ui。

18、(1)若若ui為為4V的直流信號，分別采用理想二極管模型、理的直流信號，分別采用理想二極管模型、理想二極管串聯(lián)電壓源模型計(jì)算電流想二極管串聯(lián)電壓源模型計(jì)算電流I和輸出電壓和輸出電壓uo+-+UIuREFRiuO解：解：（1 1）采用理想模型分析。）采用理想模型分析。 采用理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析。采用理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析。mAk2VVREFi214RUuIV2REFoUumA31k1V702VV4DREFi.RUUuI2.7V0.7VV2DREFoUUu模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良4040（2）如果）如果ui為幅度為幅度4V的交流

19、三角波，波形如圖（的交流三角波，波形如圖（b）所）所示，分別采用理想二極管模型和理想二極管串聯(lián)電壓源模示，分別采用理想二極管模型和理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析電路并畫出相應(yīng)的輸出電壓波形。型分析電路并畫出相應(yīng)的輸出電壓波形。+-+UIuREFRiuO解：解：采用理想二極管采用理想二極管模型分析。波形如圖所示。模型分析。波形如圖所示。0-4V4Vuit2V2Vuot模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良414102.7Vuot0-4V4Vuit2.7V 采用理想二極管串聯(lián)采用理想二極管串聯(lián)電壓源模型分析，波形電壓源模型分析，波形如圖所示。如圖所示。+-+

20、UIuREFRiuO模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良4242_+UIO 一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管。它在電路中一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管。它在電路中與適當(dāng)數(shù)值的電阻配合后能起穩(wěn)定電壓的作用。與適當(dāng)數(shù)值的電阻配合后能起穩(wěn)定電壓的作用。 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良4343UZIZIZM UZ IZUIOZZ ZIUr模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良4444+_UU0UZR穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用當(dāng)當(dāng)UUZ時時,穩(wěn)壓管擊穿穩(wěn)壓管擊穿

21、RUUIZZ此時此時選選R，使，使IZIZM模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良4545模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良4646NNPBECBECIBIEICBECIBIEIC模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良4747模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良4848EEBRBRC模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良4949BECNNPEBRBECIEIBEICEICBO模擬電

22、子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良5050ICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOBCCBOBCBOCBECEIIIIIIII CEOBCBOBC)(1 IIIII BC CEO III ，有，有忽略忽略模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良5151 即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線，是管子即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線，是管子內(nèi)部載流子運(yùn)動的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，內(nèi)部載流子運(yùn)動的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，是分析放大電路的依據(jù)。是分析放大電路的依據(jù)。 重點(diǎn)討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法

23、的特性曲線重點(diǎn)討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良5252常數(shù)常數(shù) CE)(BEBUUfI+i-uBE+-uBTCE+Ci（1）uCE=0V時，相當(dāng)于兩個時，相當(dāng)于兩個PN結(jié)并聯(lián)。結(jié)并聯(lián)。（2）當(dāng)）當(dāng)uCE=1V時，時， 集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，所以基區(qū)復(fù)合減少，所以基區(qū)復(fù)合減少， 在同一在同一uBE 電壓下，電壓下，iB 減小。特性曲線減小。特性曲線將向右稍微移動一些。將向右稍微移動一些。0.40.2i(V)(uA)BE80400.80.6Bu=0VuCE 1VC

24、Eu（3）uCE 1V再增加時，曲線右移很不明顯。再增加時，曲線右移很不明顯。死區(qū)電壓死區(qū)電壓硅硅 0.5V鍺鍺 0.1V導(dǎo)通壓降導(dǎo)通壓降硅硅 0.7V鍺鍺 0.3V模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良5353IB=020 A40 A60 A80 A100 A常數(shù)常數(shù) B)(CECIUfI36IC(mA )1234UCE(V)912O放大區(qū)放大區(qū)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良5454O。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良55551.電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)

25、（2）共基極電流放大系數(shù)：）共基極電流放大系數(shù)： BCII BCii ECII ECii iCE=20uA(mA)B=40uAICu=0(V)=80uAIBBBIBiIBI=100uACBI=60uAi一般取一般取20200之間之間2.31.538A60mA3 . 2BCII40A40)-(60mA)5 . 13 . 2(BCii（1）共發(fā)射極電流）共發(fā)射極電流放大系數(shù)：放大系數(shù)：模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良565653704051BC.II 400400605132BC .II 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4

26、-10 韓韓 良良57572.極間反向電流極間反向電流 （2）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 基極開路時，集電極到發(fā)射極間的基極開路時，集電極到發(fā)射極間的電流電流穿透電流穿透電流 。其大小與溫度有關(guān)。其大小與溫度有關(guān)。 （1）集電極基極間反向飽和電流）集電極基極間反向飽和電流ICBO 發(fā)射極開路時，在其集電結(jié)上加反向電壓，得到發(fā)射極開路時，在其集電結(jié)上加反向電壓，得到反向電流。反向電流。它實(shí)際上就是它實(shí)際上就是一個一個PNPN結(jié)的反向電流。結(jié)的反向電流。其其大小與溫度有關(guān)。大小與溫度有關(guān)。 鍺管：鍺管：I CBO為微安數(shù)量級為微安數(shù)量級， 硅管：硅管：I CBO為納

27、安數(shù)量級。為納安數(shù)量級。CBOCEO)1 (II+ICBOecbICEO模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良5858 3.極限參數(shù)極限參數(shù) Ic增加時，增加時， 要下降。當(dāng)要下降。當(dāng) 值值下降到線性放大區(qū)下降到線性放大區(qū) 值的值的70時，所對應(yīng)的集電極電流稱為集電極最大時，所對應(yīng)的集電極電流稱為集電極最大允許電流允許電流ICM。（1）集電極最大允許電流）集電極最大允許電流ICM（2）集電極最大允）集電極最大允許功率損耗許功率損耗PCM 集電極電流通過集電極電流通過集電結(jié)時所產(chǎn)生的集電結(jié)時所產(chǎn)生的功耗，功耗， PC= ICUCE BICEui(V)IB

28、C=100uAB=80uA=60uA(mA)IIB=0B=40uA=20uABIIPCMUGS(off)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良6767漏漏- -源電壓對漏極電流的影響源電壓對漏極電流的影響預(yù)夾斷預(yù)夾斷uGDUGS（off） VDD的增大，幾乎全部用來克服溝道的增大，幾乎全部用來克服溝道的電阻，的電阻，iD幾乎不變，進(jìn)入恒流區(qū)，幾乎不變，進(jìn)入恒流區(qū)，iD幾乎僅僅決定于幾乎僅僅決定于uGS。場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件是什么？場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)的條件是什么？uGDUGS（off）若若uDS繼續(xù)增大，則繼續(xù)增大，則uGD 0 時，時，P P型

29、襯底中的電子受到電場力的吸型襯底中的電子受到電場力的吸引到達(dá)表層，填補(bǔ)空穴形成負(fù)離子的耗盡層；引到達(dá)表層，填補(bǔ)空穴形成負(fù)離子的耗盡層；N型導(dǎo)電溝道型導(dǎo)電溝道模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良7474EGP型硅襯底型硅襯底N+N+GSD+UGSED+N型導(dǎo)電溝道型導(dǎo)電溝道當(dāng)當(dāng)UGS UGS(th(th）后，場效后，場效應(yīng)管才形成導(dǎo)電溝道開始應(yīng)管才形成導(dǎo)電溝道開始導(dǎo)通。導(dǎo)通。若漏若漏源之間加上源之間加上一定的電壓一定的電壓UDS，則有漏，則有漏極電流極電流ID產(chǎn)生。在一定的產(chǎn)生。在一定的UDS下下漏極電流漏極電流ID的大小與的大小與柵源電壓柵源電壓UG

30、S有關(guān)（有關(guān)（UGS越越大，溝道越寬）。所以，大，溝道越寬）。所以，場效應(yīng)管是一種電壓控制場效應(yīng)管是一種電壓控制電流的器件。電流的器件。 在一定的漏在一定的漏源電壓源電壓UDS下，使管子由不導(dǎo)通變下，使管子由不導(dǎo)通變?yōu)閷?dǎo)通的臨界柵源電壓稱為開啟電壓為導(dǎo)通的臨界柵源電壓稱為開啟電壓UGS(thth）。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良7575有導(dǎo)電溝道有導(dǎo)電溝道無導(dǎo)電無導(dǎo)電溝道溝道UDSUGS/ID/mAUDS/Vo oUGS= 1VUGS= 2VUGS= 3VUGS= 4V模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓

31、良良7676N型襯底型襯底P+P+GSD符號：符號：結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)SiO2絕緣層絕緣層加電壓才形成加電壓才形成 P型導(dǎo)電溝道型導(dǎo)電溝道 增強(qiáng)型場效應(yīng)管只有當(dāng)增強(qiáng)型場效應(yīng)管只有當(dāng)| | | | | |時才形時才形成導(dǎo)電溝道。成導(dǎo)電溝道。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)DGS(th)GSDOGS(th)GSDOD)(iUuIUuIi時的為式中在恒流區(qū)時，212模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良78782. 耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管GSD符號：符號：SiO2絕緣層中絕緣層中摻有正離子摻有正離子感應(yīng)出感應(yīng)出N型型 導(dǎo)電溝道導(dǎo)電溝道模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

32、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良7979 由于耗盡型場效應(yīng)管預(yù)埋了導(dǎo)電溝道，所以在由于耗盡型場效應(yīng)管預(yù)埋了導(dǎo)電溝道，所以在UGS= 0時，時，若漏若漏源之間加上一定的電壓源之間加上一定的電壓UDS，也，也會有漏極電流會有漏極電流 ID 產(chǎn)生。產(chǎn)生。 當(dāng)當(dāng)UGS達(dá)到一定達(dá)到一定負(fù)值時，負(fù)值時，N型導(dǎo)電溝道消失，型導(dǎo)電溝道消失，ID= 0，稱為場效應(yīng)管處于夾斷狀態(tài)（即截止）。稱為場效應(yīng)管處于夾斷狀態(tài)（即截止）。這時的這時的UGS稱為夾斷電壓，用稱為夾斷電壓，用UGS(off(off）表示。表示。 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10

33、韓韓 良良8080夾斷電壓夾斷電壓 耗盡型的耗盡型的MOS管管UGS= 0時就有導(dǎo)電溝道，加反時就有導(dǎo)電溝道，加反向電壓到一定值時才能夾斷。向電壓到一定值時才能夾斷。 UGS(off)轉(zhuǎn)移特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線0ID/mA UGS /V-1-2-34812161 2U DSUGS=0UGS0漏極特性曲線漏極特性曲線0ID/mA16 201248121648IDSS模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良8181符號：符號：GSD予埋了予埋了P P型型 導(dǎo)電溝道導(dǎo)電溝道SiO2絕緣層中絕緣層中摻有負(fù)離子摻有負(fù)離子模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-

34、102022-4-10 韓韓 良良8282耗盡型耗盡型GSDGSDN溝道溝道GSDGSDP溝道溝道模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良8383DSGSm UDUIg 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-102022-4-10 韓韓 良良848420020 mA/V51m g421010 1471010 對應(yīng)電極對應(yīng)電極 BEC GSD場效應(yīng)管與晶體管的比較場效應(yīng)管與晶體管的比較模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2022-4-10 韓韓 良良853. 場效應(yīng)管的分類場效應(yīng)管的分類工作在恒流區(qū)時工作在恒流區(qū)時g-s、d-s間的電壓極性間的電壓極性)0(P)0(N