半導(dǎo)體器件-二極管-三極管

2、

半導(dǎo)體材料硅（Si）鍺（Ge）的原子結(jié)構(gòu)與共價(jià)鍵外層電子（價(jià)電子）數(shù)4個(gè)，價(jià)電子受原子核的束縛力最小，決定其化學(xué)性質(zhì)3、

本征半導(dǎo)體、空穴、及其導(dǎo)電作用本征半導(dǎo)體：完全純凈、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。純度：99.9999999%，“九個(gè)9”它在物理結(jié)構(gòu)上呈單晶體形態(tài)。T=0K且無外界激發(fā)，只有束縛電子，沒有自由電子，本征半導(dǎo)體相當(dāng)于絕緣體T=300K，本征激發(fā)，少量束縛電子擺脫共價(jià)鍵成為自由電子共價(jià)鍵內(nèi)的電子稱為束縛電子掙脫原子核束縛的電子稱為自由電子本征半導(dǎo)體半導(dǎo)體導(dǎo)電的兩個(gè)方面自由電子的運(yùn)動(dòng)束縛電子的運(yùn)動(dòng)與金屬導(dǎo)電相比，金屬導(dǎo)電只有自由電子的運(yùn)動(dòng)，因?yàn)榻饘贈(zèng)]有共價(jià)鍵，而半導(dǎo)體有共價(jià)鍵,所以有兩個(gè)方面空穴直接描述束縛電子的運(yùn)動(dòng)不太方便用我們假想的（自然界不存在的）、帶正電的、與束縛電子反方向運(yùn)動(dòng)的那么一種粒子來描述束縛電子的運(yùn)動(dòng)比較方便，這種粒子起名叫做“空穴”半導(dǎo)體中的載流子自由電子空穴本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴成對(duì)出現(xiàn)本征半導(dǎo)體的特性：（1）熱敏特性（2）光敏特性（3）攙雜特性三種方式都可使本征半導(dǎo)體中的載流子數(shù)目增加，導(dǎo)電能力增強(qiáng)，但是并不是當(dāng)做導(dǎo)體來使用，因?yàn)榕c導(dǎo)體相比，導(dǎo)電能力還差得遠(yuǎn)。雜質(zhì)半導(dǎo)體摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體。摻雜后半導(dǎo)體的導(dǎo)電率大為提高摻入三價(jià)元素，如B形成P型半導(dǎo)體，也稱空穴型半導(dǎo)體摻入五價(jià)元素，如P形成N型半導(dǎo)體，也稱電子型半導(dǎo)體4、雜質(zhì)半導(dǎo)體

一、N型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)元素如P自由電子是多子（雜質(zhì)、熱激發(fā)）空穴是少子（熱激發(fā)）

由于五價(jià)元素很容易貢獻(xiàn)電子，因此將其稱為施主雜質(zhì)。施主雜質(zhì)因提供自由電子而帶正電荷成為正離子

二、P型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)元素如B自由電子是少子（熱激發(fā)）空穴是多子（雜質(zhì)、熱激發(fā)）因留下的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)。雜質(zhì)半導(dǎo)體雖然比本征半導(dǎo)體中的載流子數(shù)目要多得多，導(dǎo)電能力增強(qiáng)，但是也并不能象導(dǎo)體那樣被用來傳導(dǎo)電能，而是用來形成PN結(jié)二、PN結(jié)1、PN結(jié)的形成

2、PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮區(qū)N區(qū)濃度差－－擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)（多子）載流子從濃度大向濃度小的區(qū)域擴(kuò)散,稱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的電流稱為擴(kuò)散電流內(nèi)電場(chǎng)—漂移運(yùn)動(dòng)（少子）內(nèi)電場(chǎng)阻礙多子向?qū)Ψ降臄U(kuò)散即阻礙擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)同時(shí)促進(jìn)少子向?qū)Ψ狡萍创龠M(jìn)了漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)=漂移運(yùn)動(dòng)時(shí)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡1、PN結(jié)的形成1.PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況外電場(chǎng)方向與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相反，削弱了內(nèi)電場(chǎng)。動(dòng)態(tài)平衡被打破。于是內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙減弱，擴(kuò)散電流加大。擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流，可忽略漂移電流的影響?？臻g電荷區(qū)變窄，P區(qū)的電位高于N區(qū)的電位，稱為加正向電壓，簡(jiǎn)稱正偏；內(nèi)外2、PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N結(jié)呈現(xiàn)低阻性電壓的真實(shí)方向2.PN結(jié)加反向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況外電場(chǎng)與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相同，增強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)。內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)阻礙增強(qiáng)，擴(kuò)散電流大大減小。少子在內(nèi)電場(chǎng)的作用下形成的漂移電流加大。此時(shí)PN結(jié)區(qū)少子漂移電流大于擴(kuò)散電流，可忽略擴(kuò)散電流。但是漂移電流本身就很小，因?yàn)槭巧僮有纬傻模校谓Y(jié)變寬P區(qū)的電位低于N區(qū)的電位，稱為加反向電壓，簡(jiǎn)稱反偏；內(nèi)外PN結(jié)呈現(xiàn)高阻性電壓的真實(shí)方向由此可以得出結(jié)論：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。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)散電流；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。線性電阻具有雙向?qū)щ娦匀?、半?dǎo)體二極管1、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)2、二極管的伏安特性3、二極管的參數(shù)

1、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)

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)分為點(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(3)平面型二極管

往往用于集成電路制造工藝中。PN結(jié)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)1.正向起始部分存在一個(gè)死區(qū)或門坎，稱為門限電壓。硅：Vr=0.5-0.6v;鍺：Vr=0.1-0.2v2.加反向電壓時(shí)，反向電流很小即Is硅(nA)<Is鍺(A)

硅管比鍺管穩(wěn)定3.當(dāng)反壓增大VBR時(shí)再增加，反向電流激增，發(fā)生反向擊穿，VBR稱為反向擊穿電壓。①②③二極管的伏安特性可用下式表示2、二極管的伏安特性當(dāng)溫度升高時(shí)特性曲線左移注意參考方向問題直流理想模型正偏時(shí)導(dǎo)通，管壓降為0V，電流決定于外電路反偏時(shí)截止，電流為0，兩端電壓決定于外電路3、二極管的參數(shù)(1)最大整流電流IF：管子長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，允許通過的最大正向平均電流(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CB1個(gè)PN結(jié):二極管,單向?qū)щ娦?開關(guān)作用2個(gè)PN結(jié):三極管,電流控制作用,開關(guān)作用3個(gè)PN結(jié):晶閘管,可控整流四、雙極型三極管兩個(gè)PN結(jié),每個(gè)有正偏和反偏兩種狀態(tài),組合起來,共有4種狀態(tài):發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏:放大區(qū)，在模擬放大電路中使用發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)正偏:飽和區(qū)發(fā)射結(jié)反偏,集電結(jié)反偏:截止區(qū)發(fā)射結(jié)反偏,集電結(jié)正偏:倒置狀態(tài),基本上沒有什么用處在數(shù)字電路中使用1、BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。它有兩種類型:NPN型和PNP型。兩種類型的三極管發(fā)射結(jié)(Je)

集電結(jié)(Jc)

基極，用B或b表示（Base）

發(fā)射極，用E或e表示（Emitter）；集電極，用C或c表示（Collector）。

發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)三極管符號(hào)

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(對(duì)NPNPNP型均適用)

發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；

集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大；基區(qū)很薄，一般在幾個(gè)微米至幾十個(gè)微米，且摻雜濃度最低。管芯結(jié)構(gòu)剖面圖（1）要使三極管具有電流放大作用所必須提供的條件：外部條件：外加直流電壓源保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。內(nèi)部條件:發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大；基區(qū)很薄，一般在幾個(gè)微米至幾十個(gè)微米，且摻雜濃度最低。2、BJT的電流分配與放大原理（2）三極管具有電流放大作用時(shí)在三極管內(nèi)部載流子的傳輸過程（以NPN管為例介紹）①發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入自由電子（對(duì)NPN管子為自由電子，對(duì)PNP管子為空穴）②自由電子在基區(qū)擴(kuò)散與復(fù)合（對(duì)NPN管子為自由電子，對(duì)PNP管子為空穴）在基區(qū)內(nèi)自由電子繼續(xù)向集電結(jié)方向擴(kuò)散一部分與基區(qū)空穴復(fù)合，形成基極復(fù)合電流

IB'

絕大部分?jǐn)U散到集電結(jié)邊緣三極管制成后二者分配比例就已經(jīng)確定③集電結(jié)反偏，集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散過來的載流子（對(duì)NPN管子為自由電子，對(duì)PNP管子為空穴）

以上看出，三極管內(nèi)有兩種載流子(自由電子和空穴)參與導(dǎo)電，故稱為雙極型三極管或BJT(BipolarJunctionTransistor)。

3、電流分配關(guān)系根據(jù)傳輸過程可知IE=IB+IC(1)共基極直流電流放大系數(shù)(2)共射極直流電流放大系數(shù)

半導(dǎo)體三極管的型號(hào)第二位：A鍺PNP管、B鍺NPN管、

C硅PNP管、D硅NPN管

第三位：X低頻小功率管、D低頻大功率管、

G高頻小功率管、A高頻大功率管、K開關(guān)管用字母表示材料用字母表示器件的種類用數(shù)字表示同種器件型號(hào)的序號(hào)用字母表示同一型號(hào)中的不同規(guī)格三極管國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半導(dǎo)體器件型號(hào)的命名舉例如下：3DG110B2/7/2023BJT的特性曲線BJT非線性器件，所以電壓、電流之間的關(guān)系只能用曲線才能描述清楚從使用三極管的角度看，了解特性曲線比了解內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)更重要，所以我們現(xiàn)在作為使用者，而不是制造者，我們要對(duì)特性曲線進(jìn)行更深入的分析，而內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以幫助我們解釋為什么特性曲線是這樣。特性曲線的分類輸入特性曲線輸出特性曲線共射接法特性曲線共基接法特性曲線共集接法特性曲線NPN管特性曲線PNP管特性曲線我們只研究NPN共射特性曲線（輸入、輸出）+-bce共射極放大電路VBBVCCvBEiCiB+-vCE規(guī)定電壓和電流的參考方向如圖所示：注意電壓變量、電流變量的寫法：小寫的字母，大寫的下標(biāo)

iB=f(vBE)

vCE=constiC=f(vCE)

iB=constvCE=0V

iB=f(vBE)

vCE=const(2)當(dāng)vCE≥1V時(shí)，vCB=vCE-vBE>0，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)的正向伏安特性曲線。（飽和區(qū)）1、NPN共射輸入特性曲線NPN共射輸入特性曲線的特點(diǎn)描述（1）當(dāng)vCE=0V時(shí)，相當(dāng)于正向偏置的兩個(gè)二極管并聯(lián)，所以與PN結(jié)的正向特性相似（2）vCE≥1V的特性曲線比vCE=0V的右移。原因：vCE≥1V時(shí)集電結(jié)反偏，集電結(jié)吸引自由電子的能力增強(qiáng)，從發(fā)射區(qū)注入的自由電子更多地流向集電區(qū)，對(duì)應(yīng)于相同的vBE（即發(fā)射區(qū)發(fā)射的自由電子數(shù)一定）

，流向基極的電流減小，曲線右移（3）vCE>1V與vCE=1V的曲線非常接近，可以近似認(rèn)為重合（4）有一段死區(qū)（5）非線性特性（6）溫度上升，曲線左移（7）陡峭上升部分可以近似認(rèn)為是直線，即iB與vBE成正比，線性區(qū)（8）放大狀態(tài)時(shí)，NPN的vBE=0.7V,PNP的vBE=-0.2V飽和區(qū)：iC明顯受vCE控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)，一般vCE＜0.3V(硅管)。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小。iC=f(vCE)

iB=const2、NPN共射輸出特性曲線截止區(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。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。+-bce共射極放大電路VBBVCCvBEiCiB+-vCENPN共射輸出特性曲線的特點(diǎn)描述截止區(qū):的區(qū)域:三個(gè)電極上的電流為0,發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均反偏,相當(dāng)于開關(guān)打開,在數(shù)字電路中作為開關(guān)元件的一個(gè)狀態(tài)。

飽和區(qū)：直線上升和彎曲的部分，

發(fā)射結(jié)電壓0.7V(硅管)或0.2V(鍺管)；發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均正偏,相當(dāng)于開關(guān)閉合,在數(shù)字電路中作為開關(guān)元件的一個(gè)狀態(tài)。

放大區(qū)：曲線近似水平的區(qū)域，曲線隨vCE增加略有上翹，基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)，發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏。集電極電流主要決定于基極電流。有關(guān)三個(gè)區(qū)的幾個(gè)簡(jiǎn)單結(jié)論截止區(qū):三極管的三個(gè)電極所在的支路中的電流為0,任意兩個(gè)極之間的電壓是多少，決定于外電路，滿足電路方程。飽和區(qū)：NPN的vBE=0.7V,PNP的vBE=-0.2V，沒有?，三極管的三個(gè)電極所在的支路中的電流決定于外電路，滿足電路方程。放大區(qū)：NPN的vBE=0.7V,PNP的vBE=-0.2V，有?，三極管的三個(gè)電極所在的支路中的電流決定于外電路，滿足電路方程。判斷三極管工作狀態(tài)的依據(jù)：飽和區(qū):發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏截止區(qū)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏或：Vbe0.5V（Si)|Vbe|

0.2V（Ge)放大區(qū):發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏但是用這種判據(jù)不方便判斷三極管工作狀態(tài)的解題思路：1、把三極管從電路中拿走，在此電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下求三極管的發(fā)射結(jié)電壓：若發(fā)射結(jié)反偏或零偏或小于死區(qū)電壓值：則三極管截止.若發(fā)射結(jié)正偏：則三極管可能處于放大狀態(tài)或處于飽和狀態(tài)，需要進(jìn)一步判斷。進(jìn)入步驟22、把三極管放入電路中，電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)回到從前；假設(shè)三極管處于臨界飽和狀態(tài)（三極管既可以認(rèn)為是處于飽和狀態(tài)也可以認(rèn)為是處于放大狀態(tài)，在放大區(qū)和飽和區(qū)的交界區(qū)域，此時(shí)三極管既有飽和時(shí)的特征VCES=0.3V又有放大的特征IC=?IB）,求此時(shí)三極管的集電極臨界飽和電流ICS，進(jìn)而求出基極臨界飽和電流IBS是三極管的集電極可能流過的最大電流（在三極管狀態(tài)改變的前提下，VCC和RC保持不變）3、在原始電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，求出三極管的基極支路中實(shí)際流動(dòng)的電流iB4、比較iB和IBS的大小:若iB>IBS，則三極管處于飽和狀態(tài);或者?IB>ICS若iB<IBS，則三極管處于放大狀態(tài)；或者?IB<

ICS例題:判斷下面電路中三極管的狀態(tài)例題1Rb=2k,RC=2K,VCC=12V例題2Rb=20k,RC=2K,VCC=12V，?=50例題3Rb=200k,RC=2K,VCC=12V，?=50例1圖例2、3圖如何改變?nèi)龢O管的狀態(tài)只要改變iB和IBS的比較關(guān)系即可保持IBS不變，通過改變Rb可改變iB

或保持iB

不變，通過改變RC可改變IBS場(chǎng)效應(yīng)管出現(xiàn)的歷史背景1947年貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家發(fā)明的雙極型三極管代替了真空管，解決了當(dāng)時(shí)電話信號(hào)傳輸中的放大問題。但是這種放大電路的輸入電阻還不夠大，性能還不夠好。因此，貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家繼續(xù)研究新型的三極管，在1960年發(fā)明了場(chǎng)效應(yīng)管。場(chǎng)效應(yīng)管的輸入電阻比雙極型三極管要大得多,場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理與雙極型三極管不同。場(chǎng)效應(yīng)管的用途場(chǎng)效應(yīng)管又叫做單極型三極管，共有三種用途：一是當(dāng)作電壓控制器件用來組成放大電路；二是在數(shù)字電路中用做開關(guān)元件。三是當(dāng)作壓控可變電阻，即非線性電阻來使用；雙極型三極管只有兩種用途：一是當(dāng)作電流控制器件用來組成放大電路；二是在數(shù)字電路中用做開關(guān)元件。場(chǎng)效應(yīng)管的學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)中不要把場(chǎng)效應(yīng)管與雙極型三極管割裂開來，應(yīng)注意比較它們的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。場(chǎng)效應(yīng)管的柵極、漏極、源極分別與雙極型三極管的基極、集電極、發(fā)射極對(duì)應(yīng)。場(chǎng)效應(yīng)管與雙極型三極管的工作原理不同,但作用基本相同。場(chǎng)效應(yīng)管還可以當(dāng)作非線性電阻來使用,而雙極型三極管不能。N溝道P溝道增強(qiáng)型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道場(chǎng)效應(yīng)管FET結(jié)型JFETIGFET(MOSFET)絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的分類一、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET)結(jié)構(gòu)P+P+NGSD導(dǎo)電溝道N+N+PGSDN溝道JFETP溝道JFET柵極漏極源極2/7/2023二、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET)的工作原理參考方向做如下約定:電壓參考方向的約定一樣。但是漏極電流的參考方向約定方向相反。（1）電壓源VGS和電壓源VDS都不起作用，電壓值均為0；（2）只有電壓源VGS起作用，電壓源VDS的電壓值為0；（3）只有電壓源VDS起作用，電壓源VGS的電壓值為0；（4）電壓源VGS和電壓源VDS同時(shí)起作用。在給出各種情況下的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的工作狀態(tài)時(shí)，同時(shí)畫出對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線。特別注意:電壓參考方向和電流參考方向的約定方法。參考方向可以任意約定,不同的約定方法得到不同樣式的特性曲線.書上的特性曲線是按如下的方法來約定參考方向的。按照如下的思路來講解：（1）VDS=0伏、VGS=0伏時(shí)JFET的工作狀態(tài)導(dǎo)電溝道從漏極到源極平行等寬。最寬這時(shí)導(dǎo)電溝道的電阻記為R1。（2）在VDS=0伏的前提下：│VGS│從0伏逐漸增加過程中，JFET的工作狀態(tài)（2.1）VDS=0伏：│VGS│逐漸增加VGS=-1伏

此時(shí)導(dǎo)電溝道從漏極到源極平行等寬這時(shí)的導(dǎo)電溝道的電阻用R2表示。R2要大于R1VGS給PN結(jié)施加的是一個(gè)反偏電壓（2.2)VDS=0伏:│VGS│逐漸增加至VGS=Vp（夾斷電壓）當(dāng)│VGS│逐漸增加至VGS=Vp時(shí)（不妨取Vp=-3伏），由VGS產(chǎn)生的PN結(jié)左右相接，使導(dǎo)電溝道完全被夾斷。這時(shí)的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管處于截止?fàn)顟B(tài)。Vp是結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的一個(gè)參數(shù)，稱為夾斷電壓。

（2.3）

VDS=0伏:│VGS│繼續(xù)增加，結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)入擊穿狀態(tài)VGS增加使PN結(jié)上的反偏電壓超過V（BR）DS時(shí)，結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管將進(jìn)入擊穿狀態(tài)。（3）在VGS=0伏的前提下，分別討論VDS由小變大的過程中JFET的幾種工作狀態(tài)（3.1）VGS=0伏:VDS的值比較小時(shí)

VDS給PN結(jié)施加的是一個(gè)反偏電壓導(dǎo)電溝道不再是上下平行等寬，而是上窄下寬。當(dāng)VDS比較小時(shí)

，導(dǎo)電溝道不會(huì)被夾斷。在導(dǎo)電溝道沒有被夾斷之前，可以近似地認(rèn)為導(dǎo)電溝道的電阻均為R1，此時(shí)導(dǎo)電溝道可以認(rèn)為是一個(gè)線性電阻。（3.2)VGS=0伏、VDS的值增加至│Vp│時(shí)

PN結(jié)在靠近漏極的一點(diǎn)最先相接，導(dǎo)電溝道被預(yù)夾斷。對(duì)應(yīng)輸出特性曲線中的A點(diǎn)。此時(shí)溝道中的電流為可能的最大的電流，稱為飽和漏極電流，記作IDSS。（3.3)VGS=0伏、VDS繼續(xù)增加

當(dāng)電壓源VDS增加時(shí)，可以近似認(rèn)為漏極電流不隨VDS的增加而增加。此時(shí)的電流仍然是IDSS，JFET管的狀態(tài)稱為恒流狀態(tài)（放大狀態(tài)、飽和狀態(tài)）。此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管可當(dāng)作電壓控制器件用來組成放大電路。（3.4)VGS=0伏、VDS繼續(xù)增加至V（BR）DS

PN結(jié)上的反偏電壓超過某值時(shí)，結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管將進(jìn)入擊穿狀態(tài)，如圖中的B點(diǎn)所示。此時(shí)的VDS值為最大漏源電壓，記為V（BR）DS。(4)在VGS=-1伏（即│VGS│<│Vp│的某個(gè)值）的前提下，當(dāng)VDS由小變大時(shí)，JFET的狀態(tài)(4.1)VGS=-1伏、VDS的值比較小時(shí)導(dǎo)電溝道不再是上下平行等寬，而是上窄下寬。近似地認(rèn)為導(dǎo)電溝道的電阻均為R2，導(dǎo)電溝道呈現(xiàn)線性電阻的性質(zhì)。(4.2)VGS=-1伏、VDS的值增加至某值開始出現(xiàn)預(yù)夾斷

如圖所示，當(dāng)VDS的值增加至某值（此值比│Vp│?。r(shí)，兩邊的PN結(jié)在靠近漏極的某點(diǎn)最先相接，導(dǎo)電溝道被預(yù)夾斷,在此點(diǎn)有│VGS│+VDS=│Vp│。JFET的狀態(tài)對(duì)應(yīng)輸出特性曲線中的M點(diǎn)。M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的VDS值比A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的VDS值小，因?yàn)閂DS=│Vp│-│VGS│<│Vp│。(4.3)VGS=-1伏、VDS的值繼續(xù)增加

當(dāng)VDS繼續(xù)增加時(shí)，兩邊PN結(jié)相接的區(qū)域繼續(xù)向源極方向擴(kuò)展，此時(shí)導(dǎo)電溝道在靠近源極的區(qū)域依然存在，導(dǎo)電溝道對(duì)應(yīng)的電阻比較小。漏極電流不隨VDS的增加而增加。(4.4）VGS=-1伏、VDS繼續(xù)增加至出現(xiàn)PN結(jié)擊穿VGS和VDS電壓源分別使PN結(jié)反偏，它們共同作用使靠近漏極的PN結(jié)承受最大的反偏電壓，VDS增加使PN結(jié)上的反偏電壓過大時(shí)，在靠近漏極的區(qū)域首先出現(xiàn)反向擊穿。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)入反向擊穿狀態(tài)，此時(shí)的VDS值比VGS=0時(shí)出現(xiàn)反向擊穿的VDS小。(5)當(dāng)VGS≤VP時(shí)，JFET處于截止?fàn)顟B(tài)當(dāng)VGS≤VP時(shí)，導(dǎo)電溝道全部被夾斷，JFET處于截止?fàn)顟B(tài)，在數(shù)字電路中作為開關(guān)元件的一個(gè)狀態(tài),對(duì)應(yīng)于開關(guān)斷開。

不同VGS下預(yù)夾斷點(diǎn)相連成一條曲線，此曲線與縱軸相夾的區(qū)域稱為可變電阻區(qū)。此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管當(dāng)作壓控可變電阻，即非線性電阻來使用?？勺冸娮鑵^(qū)在數(shù)字電路中作為開關(guān)元件的一個(gè)狀態(tài)，相當(dāng)于開關(guān)閉合，此時(shí)的VDS記為VDS（sat），

VDS（sat）≤│Vp│。JFET的三個(gè)狀態(tài)恒流區(qū)（放大區(qū)、飽和區(qū)）可變電阻區(qū)截止區(qū)小結(jié)溝道中只有一種類型的多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，所以場(chǎng)效應(yīng)管也稱為單極型三極管。JFET是電壓控制電流器件，iD受vGS控制。預(yù)夾斷前iD與vDS呈近似線性關(guān)系；預(yù)夾斷后，iD趨于飽和。思考：為什么JFET的輸入電阻比BJT高得多？JFET柵極與溝道間的PN結(jié)是反向偏置的，因此iG0，輸入電阻很高。JFET是利用PN結(jié)反向電壓對(duì)耗盡層厚度的控制，來改變導(dǎo)電溝道的寬窄，從而控制漏極電流的大小。場(chǎng)效應(yīng)管的應(yīng)用小結(jié)

一是當(dāng)作壓控可變電阻，即非線性電阻來使用，VGS的絕對(duì)值越大，導(dǎo)電溝道就越窄，對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電溝道電阻越大，即電壓VGS控制電阻的大小，管子工作在可變電阻區(qū)，當(dāng)作壓控可變電阻使用時(shí)，導(dǎo)電溝道還沒有出現(xiàn)預(yù)夾斷；

二是當(dāng)作電壓控制器件用來組成放大電路，VGS電壓控制漏極電流的大小，控制比例系數(shù)為gm,VGS電壓的絕對(duì)值越大，漏極電流越小，管子工作在恒流區(qū)（放大區(qū)、飽和區(qū)），此時(shí)導(dǎo)電溝道已經(jīng)出現(xiàn)預(yù)夾斷，夾斷區(qū)域向漏極方向延伸，但是仍然留存一部分導(dǎo)電溝道；

三是在數(shù)字電路中用做開關(guān)元件，管子工作在可變電阻區(qū)和截止區(qū)，有兩個(gè)明確、穩(wěn)定的狀態(tài)。漏極和源極相當(dāng)于開關(guān)的兩個(gè)觸點(diǎn)，在可變電阻區(qū)，相當(dāng)于開關(guān)閉合，在截止區(qū)，相當(dāng)于開關(guān)斷開，場(chǎng)效應(yīng)管相當(dāng)于一個(gè)無觸點(diǎn)的開關(guān)。金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管耗盡型MOS場(chǎng)效應(yīng)管MOS場(chǎng)效應(yīng)管N溝道增強(qiáng)型的MOS管P溝道增強(qiáng)型的MOS管N溝道耗盡型的MOS管P溝道耗盡型的MOS管MOS場(chǎng)效應(yīng)管分類一、N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)漏極D→集電極C源極S→發(fā)射極E絕緣柵極G→基極B襯底B電極—金屬絕緣層—氧化物基體—半導(dǎo)體因此稱之為MOS管P溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)按照如下的思路來講解：（1）電壓源VGS和電壓源VDS都不起作用，電壓值均為0；（2）只有電壓源VGS起作用，電壓源VDS的電壓值為0；（3）只有電壓源VDS起作用，電壓源VGS的電壓值為0；（4）電壓源VGS和電壓源VDS同時(shí)起作用。在給出各種情況下的MOS場(chǎng)效應(yīng)管的工作狀態(tài)時(shí)，同時(shí)畫出對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線。二、N溝道增強(qiáng)型MOS的工作原理（1）電壓源VGS和電壓源VDS都不起作用，電壓值均為0；當(dāng)VGS=0V，VDS=0V時(shí)，漏源之間相當(dāng)兩個(gè)背靠背的PN結(jié)（2）只有電壓源VGS起作用，電壓源VDS的電壓值為0；（2.1）當(dāng)VDS=0V，VGS較小時(shí)，雖然在P型襯底表面形成一層耗盡層，但負(fù)離子不能導(dǎo)電。（2.2）當(dāng)VDS=0V，當(dāng)VGS=VT時(shí)，在P型襯底表面形成一層電子層，形成N型導(dǎo)電溝道（