模擬電子線路半導(dǎo)體器件

1、模擬電子線路半導(dǎo)體器件第1頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四教材： 模擬電子線路 （張友純，華中科技大學(xué)出版社) 參考書： 電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分4、5版) (康華光，高等教育出版社) 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) (第三版） (童詩白 華成英，高等教育出版社) 電子線路 （線性部分 第四版 ） （謝嘉奎 高等教育出版社)第2頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四1 半導(dǎo)體器件1.1 半導(dǎo)體的基本知識(shí)1.5 場(chǎng)效應(yīng)管1.4 晶體三極管1.3 特殊二極管1.2 PN結(jié)與半導(dǎo)體二極管1.6 集成運(yùn)算放大器第3頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，

2、星期四1.1 半導(dǎo)體的基本知識(shí) 半導(dǎo)體材料 半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu) 本征半導(dǎo)體 雜質(zhì)半導(dǎo)體第4頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 半導(dǎo)體材料 根據(jù)物體導(dǎo)電能力(電阻率)的不同，來劃分導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。導(dǎo)體：很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體，金屬一般都是導(dǎo)體(電阻率 108 cm的為絕緣體 ）。半導(dǎo)體：導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)，稱為半導(dǎo)體，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。第5頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性在外界某種因素作用下會(huì)發(fā)生顯著變化。具體表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：2、熱敏性 溫度的變化可以使其電阻率發(fā)生明顯的變化，

3、人們利用這種特性可以做成各種熱敏元件，如熱敏電阻、溫度傳感器等。1、摻雜性：半導(dǎo)體因摻入微量的雜質(zhì)其電阻率發(fā)生顯著的變化，人們正是利用這種特性來改變和控制半導(dǎo)體的電阻率，制成各種半導(dǎo)體器件。3、光敏性 在光照下，一些半導(dǎo)體的電阻率可以發(fā)生明顯變化，有的甚至可以產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，人們利用這種特性可以做成各種光電晶體管、光電耦合器和光電池。第6頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)硅晶體的空間排列第7頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)硅和鍺的原子結(jié)構(gòu)簡化模型及晶體結(jié)構(gòu)第8頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)

4、38分，星期四 本征半導(dǎo)體本征半導(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)?？昭ü矁r(jià)鍵中的空位。電子空穴對(duì)由熱激發(fā)而產(chǎn)生的自由電子和空穴對(duì)?？昭ǖ囊苿?dòng)空穴的運(yùn)動(dòng)是靠相鄰共價(jià)鍵中的價(jià)電子依次充填空穴來實(shí)現(xiàn)的。第9頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四本征半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)GeSi（完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體）硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)第10頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四硅和鍺的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵共用電子對(duì)+4+4+4+4+4表示除去價(jià)電子后的原子共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子被緊緊束縛在共價(jià)鍵中，稱為束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價(jià)鍵成為自由電子，因

5、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。第11頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四+4+4+4+4自由電子空穴束縛電子本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理(1)兩種載流子-自由電子、空穴空穴的遷移相當(dāng)于正電荷的移動(dòng)，因此可以認(rèn)為空穴是載流子。第12頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 雜質(zhì)半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量元素作為雜質(zhì)，可使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性發(fā)生顯著變化。摻入的雜質(zhì)主要是三價(jià)或五價(jià)元素。摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。 N型半導(dǎo)體摻入五價(jià)雜質(zhì)元素（如磷）的半導(dǎo)體。 P型半導(dǎo)體摻入三價(jià)雜質(zhì)元素（如硼）的半導(dǎo)體。第13頁，共120

6、頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 1. N型半導(dǎo)體 因五價(jià)雜質(zhì)原子中只有四個(gè)價(jià)電子能與周圍四個(gè)半導(dǎo)體原子中的價(jià)電子形成共價(jià)鍵，而多余的一個(gè)價(jià)電子因無共價(jià)鍵束縛而很容易形成自由電子。 在N型半導(dǎo)體中自由電子是多數(shù)載流子，它主要由雜質(zhì)原子提供；空穴是少數(shù)載流子, 由熱激發(fā)形成。 提供自由電子的五價(jià)雜質(zhì)原子因帶正電荷而成為正離子，因此五價(jià)雜質(zhì)原子也稱為施主雜質(zhì)。第14頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四+4+4+5+4多余電子磷原子 在硅或鍺的晶體中摻入微量的五價(jià)元素（P）。1、由磷原子提供的電子，濃度與磷原子相同。2、本征半導(dǎo)體中成對(duì)產(chǎn)生的電子和空穴。摻雜濃

7、度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電子稱為多數(shù)載流子（多子），空穴稱為少數(shù)載流子（少子）。N 型半導(dǎo)體第15頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 2. P型半導(dǎo)體 因三價(jià)雜質(zhì)原子在與硅原子形成共價(jià)鍵時(shí)，缺少一個(gè)價(jià)電子而在共價(jià)鍵中留下一個(gè)空穴。 在P型半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子，它主要由摻雜形成；自由電子是少數(shù)載流子， 由熱激發(fā)形成。 空穴很容易俘獲電子，使雜質(zhì)原子成為負(fù)離子。三價(jià)雜質(zhì) 因而也稱為受主雜質(zhì)。第16頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四P 型半導(dǎo)體P 型半導(dǎo)體中空穴是多子，電子是少子。+4+4+3+4空

8、穴硼原子 在硅或鍺的晶體中摻入微量的三價(jià)元素（B）。第17頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四雜質(zhì)半導(dǎo)體的示意表示法P型半導(dǎo)體+N型半導(dǎo)體第18頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 摻入雜 質(zhì)對(duì)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性有很大的影響，一些典型的數(shù)據(jù)如下: T=300 K室溫下,本征硅的電子和空穴濃度: n = p =1.41010/cm31 本征硅的原子濃度: 4.961022/cm3 3以上三個(gè)濃度基本上依次相差106/cm3 。 2摻雜后 N 型半導(dǎo)體中的自由電子濃度: n=51016/cm3 3. 雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體導(dǎo)電性的影響第19頁，共120頁，20

9、22年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 本征半導(dǎo)體、雜質(zhì)半導(dǎo)體 本節(jié)中的有關(guān)概念end 自由電子、空穴 N型半導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體 多數(shù)載流子、少數(shù)載流子 施主雜質(zhì)、受主雜質(zhì)第20頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四1.2 PN結(jié)與晶體二極管 PN結(jié)的形成 PN結(jié)的單向?qū)щ娦?PN結(jié)的反向擊穿 PN結(jié)的電容效應(yīng) 晶體二極管 晶體二極管電路第21頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 1.2.1 PN結(jié)的形成圖2.2.1 PN結(jié)的形成第22頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 在一塊本征半導(dǎo)體在兩側(cè)通過擴(kuò)散不同的雜質(zhì),分別形成N

10、型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。此時(shí)將在N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體的結(jié)合面上形成如下物理過程: 因濃度差空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場(chǎng) 內(nèi)電場(chǎng)促使少子漂移 內(nèi)電場(chǎng)阻止多子擴(kuò)散 最后,多子的擴(kuò)散和少子的漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。 對(duì)于P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合面，離子薄層形成的空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)。 在空間電荷區(qū)，由于缺少多子，所以也稱耗盡層。 多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)由雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū) 第23頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 PN結(jié)的單向?qū)щ娦?當(dāng)外加電壓使PN結(jié)中P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位，稱為加正向電壓，簡稱正偏；反之稱為加反向電壓，簡稱反偏。 (1) PN結(jié)加正向電壓時(shí)PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況

11、 低電阻 大的正向擴(kuò)散電流PN結(jié)的伏安特性第24頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四PN結(jié)的伏安特性 PN結(jié)的單向?qū)щ娦?當(dāng)外加電壓使PN結(jié)中P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位，稱為加正向電壓，簡稱正偏；反之稱為加反向電壓，簡稱反偏。 (2) PN結(jié)加反向電壓時(shí)PN結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況 高電阻 很小的反向漂移電流A級(jí) 在一定的溫度條件下，由本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無關(guān)，這個(gè)電流也稱為反向飽和電流。 第25頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 PN結(jié)加正向電壓時(shí)，呈現(xiàn)低電阻，具有較大的正向擴(kuò)

12、散電流； 由此可以得出結(jié)論： PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?PN結(jié)加反向電壓時(shí)，呈現(xiàn)高電阻，具有很小的反向漂移電流。第26頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 PN結(jié)的單向?qū)щ娦?(3) PN結(jié)V- I 特性表達(dá)式其中PN結(jié)的伏安特性IS 反向飽和電流VT 溫度的電壓當(dāng)量且在常溫下（T=300K）第27頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 PN結(jié)的反向擊穿 當(dāng)PN結(jié)的反向電壓增加到一定數(shù)值時(shí)，反向電流突然快速增加，此現(xiàn)象稱為PN結(jié)的反向擊穿。熱擊穿不可逆 雪崩擊穿 齊納擊穿 電擊穿可逆第28頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四

13、PN結(jié)的電容效應(yīng) (1) 勢(shì)壘電容CB勢(shì)壘電容示意圖第29頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 PN結(jié)的電容效應(yīng)(2) 擴(kuò)散電容CD擴(kuò)散電容示意圖 end第30頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 晶體二極管 在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管。二極管按結(jié)構(gòu)分有點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型三大類。(1) 點(diǎn)接觸型二極管 PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路。(a)點(diǎn)接觸型 二極管的結(jié)構(gòu)示意圖1. 二極管的結(jié)構(gòu)第31頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四(3) 平面型二極管 往往用于集成電路制造藝中。PN 結(jié)

14、面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路中。(2) 面接觸型二極管 PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路。(b)面接觸型(c)平面型(4) 二極管的代表符號(hào)第32頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四半導(dǎo)體二極管圖片第33頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四第34頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四2 . 二極管的伏安特性二極管的伏安特性曲線可用下式表示硅二極管2CP10的V-I 特性鍺二極管2AP15的V-I 特性正向特性反向特性反向擊穿特性導(dǎo)通壓降: 硅管0.60.7V,鍺管0.20.3V 死區(qū)電壓 硅管0.5V,鍺管0.2

15、V第35頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四3 . 二極管的參數(shù)(1) 最大整流電流IF(2) 反向擊穿電壓VBR和最大反向工作電壓VRM(3) 反向電流IR(4) 正向壓降VF(5) 極間電容CB end第36頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 二極管電路及其分析方法1 二極管V- I 特性的建模2 應(yīng)用舉例第37頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 1 二極管V- I 特性的建模 1. 理想模型3. 折線模型 2. 恒壓降模型第38頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 4. 小信號(hào)模型 二極管

16、工作在正向特性的某一小范圍內(nèi)時(shí)，其正向特性可以等效成一個(gè)微變電阻。即根據(jù)得Q點(diǎn)處的微變電導(dǎo)則常溫下（T=300K） 1 二極管V- I 特性的建模第39頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四例1：二極管構(gòu)成的限幅電路如圖所示，R1k，UREF=2V，輸入信號(hào)為ui。 (1)若 ui為4V的直流信號(hào)，分別采用理想二極管模型、恒壓源模型計(jì)算電流I和輸出電壓uo解：（1）采用理想模型分析。 采用恒壓源模型分析。2 應(yīng)用舉例第40頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四（2）如果ui為幅度4V的交流三角波，波形如圖所示，分別采用理想二極管模型和恒壓源模型分析電

17、路并畫出相應(yīng)的輸出電壓波形。解：采用理想二極管模型分析。波形如右所示。0-4Vuit2V2Vuot第41頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四02.7Vuot0-4V4Vuit2.7V 采用恒壓源模型分析，波形如右所示。第42頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四判斷二極管在電路中的工作狀態(tài)，常用的方法是：先假設(shè)將二極管斷開，求二極管正負(fù)極間的電壓，若該電壓大于二極管導(dǎo)通電壓，則二極管處于正偏而導(dǎo)通；反之，則處于反偏而截止。若電路中出現(xiàn)兩個(gè)以上二極管，則承受正向電壓較大者優(yōu)先導(dǎo)通，然后根據(jù)電路情況，分析其它二極管工作狀態(tài)。注意注意第43頁，共120頁

18、，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四例2:在下圖中,試求以下幾種情況的端電壓VY及各元件流過的電流:(1)UA=10V,UB=0V;解:忽略二極管的導(dǎo)通壓降：(1)二極管優(yōu)先導(dǎo)通，則反向偏置，截止，UAUB1K1K R9kA第44頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四(2)UA=6V,UB=5.8V;設(shè)兩管均導(dǎo)通，應(yīng)用結(jié)點(diǎn)電壓法可得：UAUB1K1K R9kA可見DB管也確能導(dǎo)通.第45頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四例3：兩個(gè)穩(wěn)壓管,穩(wěn)定電壓分別為5.5V和8.5V,正向?qū)▔航刀际?.5V,如果要得到0.5V、3V、6V、9V和1

19、4V應(yīng)如何連接?解:電路如下列所示，分別可以得到題意要求的穩(wěn)壓值：(a)(b)(c)(d)(e)第46頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四例3：兩個(gè)穩(wěn)壓管,穩(wěn)定電壓分別為5.5V和8.5V,正向?qū)▔航刀际?.5V,如果要得到0.5V、3V、6V、9V和14V應(yīng)如何連接?解:電路如下列所示，分別可以得到題意要求的穩(wěn)壓值：-+RUiDz10.5V-R+RDZ1Dz2Ui-3V+-+UiRDz1Dz2+6V-+Ui-RDz1Dz2+9V-+Ui-R+14v-第47頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四V陽V陰 二極管導(dǎo)通若忽略管壓降，二極管可看作短路，

20、UAB = 6V否則， UAB低于6V一個(gè)管壓降，為6.3或6.7V例4： 取 B 點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。 在這里，二極管起鉗位作用。 D6V12V3kBAUAB+電路如圖, 求: UABV陽 = V陰 = 6 V 12 V第48頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四兩個(gè)二極管的陰極接在一起取 B 點(diǎn)作參考點(diǎn)，斷開二極管，分析二極管陽極和陰極的電位。V1陽 =6 V，V2陽=0 V，V1陰 = V2陰= 12 VUD1 = 6V，UD2 =12V UD2 UD1 D2 優(yōu)先導(dǎo)通， D1截止。若忽略管壓降，二極管可看作短路，UAB = 0 V例

21、5:D1承受反向電壓為6 V流過 D2 的電流為求：UAB 在這里， D2 起鉗位作用， D1起隔離作用。 BD16V12V3kAD2UAB+第49頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四ui 8V，二極管導(dǎo)通，可看作短路 uo = 8V ui ICBO 為電流放大系數(shù)，它只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般 = 0.90.99IE=IB+ IC載流子的傳輸過程第76頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四根據(jù) 是另一個(gè)電流放大系數(shù)，同樣，它也只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，與外加電壓無關(guān)。一般 1IE=IB+ IC IC= InC+

22、 ICBO且令I(lǐng)CEO= (1+ ) ICBO（穿透電流）2. 電流分配關(guān)系第77頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四3. 三極管的三種組態(tài)共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示;共基極接法，基極作為公共電極，用CB表示。共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用CE表示；三極管的三種組態(tài)第78頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四+-bceRL1k共射極放大電路 共射極放大電路VBBVCCVBEIBIEIC+-vI+vBEvO+-+iC+iE+iBvI = 20mV 設(shè)若則電壓放大倍數(shù)iB = 20 uAvO = -iC RL = -0.98 V

23、， = 0.98使4. 放大作用第79頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 綜上所述，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，然后到達(dá)集電極而實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)這一傳輸過程的兩個(gè)條件是：（1）內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。（2）外部條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。1.4.2 三極管的電流分配與放大原理注意： NPN: VCVBVE ； PNP: VCVB0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收 集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的vBE下 IB減小，特性曲線右移。vCE = 0VvCE 1V(1) 當(dāng)vCE=0V時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特

24、性曲線。1. 輸入特性曲線1.4.3 三極管的特性曲線（以共射極放大電路為例）第81頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四飽和區(qū)：iC明顯受vCE控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般vCE0.7V(硅管)。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。iC=f(vCE) iB=const2. 輸出特性曲線輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域:1.4.3 三極管的特性曲線放大區(qū)：iC平行于vCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。截止區(qū)：iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲線的下方。此時(shí)， vBE小于死區(qū)電壓，集電結(jié)反偏。第82頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四輸出特

25、性三個(gè)區(qū)域的特點(diǎn):(1) 放大區(qū) 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏， IC=IB , 且 IC = IB(2) 飽和區(qū)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏 ，即UCEUBE ， IBIC，UCE0.3V (3) 截止區(qū)發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏 ， UBE 死區(qū)電壓， IB=0 ， IC=ICEO 0 第83頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四1.4.4 三極管的主要參數(shù) (1)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù) =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=const1. 電流放大系數(shù) 第84頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四(2) 共發(fā)射極交流電流放大系數(shù) =IC/IBvCE

26、=const1.4.4 三極管的主要參數(shù)1. 電流放大系數(shù) 第85頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 (4) 共基極交流電流放大系數(shù) =IC/IE VCB=const 當(dāng)ICBO和ICEO很小時(shí)， 、 ，可以不加區(qū)分。1.4.4 三極管的主要參數(shù)1. 電流放大系數(shù) 第86頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 (2) 集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO ICEO=（1+ ）ICBO 2. 極間反向電流ICEO (1) 集電極基極間反向飽和電流ICBO 發(fā)射極開路時(shí)，集電結(jié)的反向飽和電流。 1.4.4 三極管的主要參數(shù) 即輸出特性曲線IB=0那條

27、曲線所對(duì)應(yīng)的Y坐標(biāo)的數(shù)值。 ICEO也稱為集電極發(fā)射極間穿透電流。第87頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四(1) 集電極最大允許電流ICM(2) 集電極最大允許功率損耗PCM PCM= ICVCE 3. 極限參數(shù)1.4.4 三極管的主要參數(shù)第88頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四(3) 反向擊穿電壓 V(BR)CBO發(fā)射極開路時(shí)的集電結(jié)反 向擊穿電壓。 V(BR) EBO集電極開路時(shí)發(fā)射結(jié)的反 向擊穿電壓。 V(BR)CEO基極開路時(shí)集電極和發(fā)射 極間的擊穿電壓。幾個(gè)擊穿電壓有如下關(guān)系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBO 3.

28、 極限參數(shù)1.4.4 三極管的主要參數(shù)第89頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 由PCM、 ICM和V(BR)CEO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)。 輸出特性曲線上的過損耗區(qū)和擊穿區(qū)（思考題）end第90頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四1.5.1 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管1.5 .3 場(chǎng)效應(yīng)管的參數(shù)及其特點(diǎn)1.5 場(chǎng)效應(yīng)管1.5.2 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管第91頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四場(chǎng)效應(yīng)管是一種利用電場(chǎng)效應(yīng)來控制電流大小的半導(dǎo)體器件.具有體積小 重量輕 耗電省 壽命 長等特點(diǎn),而且輸入電阻高 噪聲低

29、熱穩(wěn)定性好 抗輻射能力強(qiáng),應(yīng)用范圍廣泛.第92頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四N溝道P溝道增強(qiáng)型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道（耗盡型）FET場(chǎng)效應(yīng)管JFET結(jié)型MOSFET絕緣柵型(IGFET)分類：增強(qiáng)型：沒有加偏置電壓(ugs=0)時(shí)，沒有導(dǎo)電溝道(iD=0)耗盡型：沒有加偏置電壓(ugs=0)時(shí)，有導(dǎo)電溝道存在(iD0)第93頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四1.5.1 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 結(jié)構(gòu) 工作原理 輸出特性 轉(zhuǎn)移特性 主要參數(shù)1 JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理2 JFET的特性曲線及參數(shù) 第94頁，共120頁，2022年，5月20日，2

30、3點(diǎn)38分，星期四1 JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理1. 結(jié)構(gòu) 第95頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四 源極，用S或s表示N型導(dǎo)電溝道漏極，用D或d表示 P型區(qū)P型區(qū)柵極，用G或g表示柵極，用G或g表示符號(hào)符號(hào)1 JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理1. 結(jié)構(gòu) # 符號(hào)中的箭頭方向表示什么？第96頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四2. 工作原理 VGS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)VGS0時(shí)（以N溝道JFET為例） 當(dāng)溝道夾斷時(shí)，對(duì)應(yīng)的柵源電壓VGS稱為夾斷電壓VP （ 或VGS(off) ）。對(duì)于N溝道的JFET，VP 0。PN結(jié)反偏耗盡層加厚溝道變窄。 VGS繼續(xù)減

31、小，溝道繼續(xù)變窄 VDS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)VGS=0時(shí)，VDSID G、D間PN結(jié)的反向電壓增加，使靠近漏極處的耗盡層加寬，溝道變窄，從上至下呈楔形分布。 當(dāng)VDS增加到使VGD=VP 時(shí)，在緊靠漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。此時(shí)VDS 夾斷區(qū)延長溝道電阻ID基本不變 VGS和VDS同時(shí)作用時(shí)當(dāng)VP VGS0時(shí)UGS足夠大時(shí)（UGSVT）感應(yīng)出足夠多電子，這里出現(xiàn)以電子導(dǎo)電為主的N型導(dǎo)電溝道。感應(yīng)出電子VT稱為閾值電壓第105頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四UGS較小時(shí)，導(dǎo)電溝道相當(dāng)于電阻將D-S連接起來，UGS越大此電阻越小。PNNGSDUDSUGS第106頁，共120頁，2

32、022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四PNNGSDUDSUGS當(dāng)UDS不太大時(shí)，導(dǎo)電溝道在兩個(gè)N區(qū)間是均勻的。當(dāng)UDS較大時(shí)，靠近D區(qū)的導(dǎo)電溝道變窄。第107頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四PNNGSDUDSUGS夾斷后，即使UDS 繼續(xù)增加，ID仍呈恒流特性。IDUDS增加，UGD=VT 時(shí)，靠近D端的溝道被夾斷，稱為予夾斷。第108頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四UGS=3VU DS （V）ID（mA）01324UGS=4VUGS=5VUGS=2VUGS=1V開啟電壓UGS（th）固定一個(gè)U DS，畫出ID和UGS的關(guān)系曲線，稱為轉(zhuǎn)移特性曲線3、增強(qiáng)型N溝道MOS管的特性曲線第109頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四N溝道增強(qiáng)型（UGS=0時(shí)，ID =0 ）GSDIDUGSUGS（th）開啟電壓UGS全正增強(qiáng)型NMOS場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性第110頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)38分，星期四輸出特性曲線UGS=0VU DS （V）ID（mA）01324UGS=+1VUGS=+2VUGS=-1VUGS=-2V夾斷電壓UP固定一個(gè)U DS，畫出ID和UGS的關(guān)系曲線，稱為轉(zhuǎn)移特性曲線4、耗盡型N溝道MOS管的特性曲線第111頁，共120頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)