模擬電子教程基礎第一章

模擬電子教程基礎第一章1第一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日第一章半導體器件§1.1半導體的特性§1.2半導體二極管§1.3雙極結(jié)型三極管2第二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日1.1.1導體、半導體和絕緣體一、導體自然界中很容易導電的物質(zhì)稱為導體，金屬一般都是導體。二、絕緣體有的物質(zhì)幾乎不導電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。三、半導體另有一類物質(zhì)的導電特性處于導體和絕緣體之間，稱為半導體，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。§1.1半導體的特性3第三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日半導體的導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：當受外界熱和光的作用時，它的導電能力明顯變化。往純凈的半導體中摻入某些雜質(zhì)，會使它的導電能力明顯改變。4第四頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日1.1.2本征半導體一、本征半導體結(jié)構(gòu)GeSi通過一定的工藝過程，可以將半導體制成晶體。現(xiàn)代電子學中，用的最多的半導體是硅和鍺，它們的最外層電子（價電子）都是四個。5第五頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日本征半導體：完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導體晶體。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，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共價鍵，共用一對價電子。硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)：6第六頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日硅和鍺的共價鍵結(jié)構(gòu)共價鍵共用電子對+4+4+4+4+4表示除去價電子后的原子7第七頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日共價鍵中的兩個電子被緊緊束縛在共價鍵中，稱為束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價鍵成為自由電子，因此本征半導體中的自由電子很少，所以本征半導體的導電能力很弱。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)。共價鍵有很強的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。+4+4+4+48第八頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日二、本征激發(fā)在絕對0度（T=0K）和沒有外界激發(fā)時,價電子完全被共價鍵束縛著，本征半導體中沒有可以運動的帶電粒子（即載流子），它的導電能力為0，相當于絕緣體。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，成為自由電子，同時共價鍵上留下一個空位，稱為空穴。1.載流子、自由電子和空穴9第九頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日+4+4+4+4自由電子空穴束縛電子10第十頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日2.本征半導體的導電機理+4+4+4+4在其它力的作用下，空穴吸引附近的電子來填補，這樣的結(jié)果相當于空穴的遷移，而空穴的遷移相當于正電荷的移動，因此可以認為空穴是載流子。本征半導體中存在數(shù)量相等的兩種載流子，即自由電子和空穴。11第十一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日溫度越高，載流子的濃度越高。因此本征半導體的導電能力越強，溫度是影響半導體性能的一個重要的外部因素，這是半導體的一大特點。本征半導體的導電能力取決于載流子的濃度。本征半導體中電流由兩部分組成：

1.自由電子移動產(chǎn)生的電流。2.空穴移動產(chǎn)生的電流。12第十二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日1.1.3雜質(zhì)半導體在本征半導體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會使半導體的導電性能發(fā)生顯著變化。其原因是摻雜半導體的某種載流子濃度大大增加。P型半導體：空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導體，也稱為（空穴半導體）。N型半導體：自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導體，也稱為（電子半導體）。13第十三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日一、N型半導體在硅或鍺晶體中摻入少量的五價元素磷，晶體點陣中的某些半導體原子被雜質(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，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。每個磷原子給出一個電子，稱為施主原子。14第十四頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日+4+4+5+4多余電子磷原子N型半導體中的載流子是什么？1.由施主原子提供的電子，濃度與施主原子相同。2.本征半導體中成對產(chǎn)生的電子和空穴。摻雜濃度遠大于本征半導體中載流子濃度，所以，自由電子濃度遠大于空穴濃度。自由電子稱為多數(shù)載流子（多子），空穴稱為少數(shù)載流子（少子）。15第十五頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日二、P型半導體在硅或鍺晶體中摻入少量的三價元素，如硼，晶體點陣中的某些半導體原子被雜質(zhì)取代，硼原子的最外層有三個價電子，與相鄰的半導體原子形成共價鍵時，產(chǎn)生一個空穴。這個空穴可能吸引束縛電子來填補，使得硼原子成為不能移動的帶負電的離子。由于硼原子接受電子，所以稱為受主原子。+4+4+3+4空穴硼原子P型半導體中空穴是多子，電子是少子。16第十六頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日雜質(zhì)半導體的示意表示法：－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－P型半導體++++++++++++++++++++++++N型半導體雜質(zhì)型半導體多子和少子的移動都能形成電流。但由于數(shù)量的關系，起導電作用的主要是多子。近似認為多子與雜質(zhì)濃度相等。17第十七頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日小結(jié)1、半導體的導電能力介于導體與絕緣體之間。2、在一定溫度下，本征半導體因本征激發(fā)而產(chǎn)生自由電子和空穴對，故其有一定的導電能力。3、本征半導體的導電能力主要由溫度決定；雜質(zhì)半導體的導電能力主要由所摻雜質(zhì)的濃度決定。4、P型半導體中空穴是多子，自由電子是少子。N型半導體中自由電子是多子，空穴是少子。5、半導體的導電能力與溫度、光強、雜質(zhì)濃度和材料性質(zhì)有關。18第十八頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日1.2.1PN結(jié)的形成在同一片半導體基片上，分別制造P型半導體和N型半導體，經(jīng)過載流子的擴散，在它們的交界面處就形成了PN結(jié)?！?.2PN結(jié)及半導體二極管一、多子擴散19第十九頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日P型半導體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導體++++++++++++++++++++++++擴散運動內(nèi)電場E漂移運動擴散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)越寬。內(nèi)電場越強，就使漂移運動越強，而漂移使空間電荷區(qū)變薄?？臻g電荷區(qū)，也稱耗盡層。20第二十頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日漂移運動P型半導體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導體++++++++++++++++++++++++擴散運動內(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，相當于兩個區(qū)之間沒有電荷運動，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。二、少子漂移21第二十一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++空間電荷區(qū)N型區(qū)P型區(qū)電位VV022第二十二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日1.空間電荷區(qū)中沒有載流子。2.空間電荷區(qū)中內(nèi)電場阻礙P中的空穴.N區(qū)

中的電子（都是多子）向?qū)Ψ竭\動（擴散運動）。3.P

區(qū)中的電子和N區(qū)中的空穴（都是少），數(shù)量有限，因此由它們形成的電流很小。注意:23第二十三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日1.2.2PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

PN結(jié)加上正向電壓、正向偏置的意思都是：P區(qū)加正、N區(qū)加負電壓。

PN結(jié)加上反向電壓、反向偏置的意思都是：

P區(qū)加負、N區(qū)加正電壓。24第二十四頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日－－－－++++RE一、PN結(jié)正向偏置內(nèi)電場外電場變薄PN+_內(nèi)電場被削弱，多子的擴散加強能夠形成較大的擴散電流。25第二十五頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日二、PN結(jié)反向偏置－－－－++++內(nèi)電場外電場變厚NP+_內(nèi)電場被被加強，多子的擴散受抑制。少子漂移加強，但少子數(shù)量有限，只能形成較小的反向電流。RE26第二十六頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日1.2.3半導體二極管一、基本結(jié)構(gòu)PN結(jié)加上管殼和引線，就成為半導體二極管。引線外殼線觸絲線基片點接觸型PN結(jié)面接觸型PN二極管的電路符號：27第二十七頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日二、伏安特性UI死區(qū)電壓硅管0.6V,鍺管0.2V。導通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓UBR28第二十八頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日三、主要參數(shù)1.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正向平均電流。2.反向擊穿電壓UBR二極管反向擊穿時的電壓值。擊穿時反向電流劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐模踔吝^熱而燒壞。手冊上給出的最高反向工作電壓UWRM一般是UBR的一半。29第二十九頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日3.反向電流

IR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娦圆?，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。以上均是二極管的直流參數(shù)，二極管的應用是主要利用它的單向?qū)щ娦裕饕獞糜谡?、限幅、保護等等。下面介紹兩個交流參數(shù)。30第三十頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日4.微變電阻rDiDuDIDUDQiDuDrD是二極管特性曲線上工作點Q附近電壓的變化與電流的變化之比：顯然，rD是對Q附近的微小變化區(qū)域內(nèi)的電阻。31第三十一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日5.二極管的極間電容二極管的兩極之間有電容，此電容由兩部分組成：勢壘電容CB和擴散電容CD。勢壘電容：勢壘區(qū)是積累空間電荷的區(qū)域，當電壓變化時，就會引起積累在勢壘區(qū)的空間電荷的變化，這樣所表現(xiàn)出的電容是勢壘電容。擴散電容：為了形成正向電流（擴散電流），注入P區(qū)的少子（電子）在P

區(qū)有濃度差，越靠近PN結(jié)濃度越大，即在P區(qū)有電子的積累。同理，在N區(qū)有空穴的積累。正向電流大，積累的電荷多。這樣所產(chǎn)生的電容就是擴散電容CD。P+-N32第三十二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日CB在正向和反向偏置時均不能忽略。而反向偏置時，由于載流子數(shù)目很少，擴散電容可忽略。PN結(jié)高頻小信號時的等效電路：勢壘電容和擴散電容的綜合效應rd33第三十三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日二極管：死區(qū)電壓=0.5V，正向壓降0.7V(硅二極管)理想二極管：死區(qū)電壓=0，正向壓降=0RLuiuouiuott二極管的應用舉例1：二極管半波整流34第三十四頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日二極管的應用舉例2：tttuiuRuoRRLuiuRuo35第三十五頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日1.2.4穩(wěn)壓二極管UIIZIZmaxUZIZ穩(wěn)壓誤差曲線越陡，電壓越穩(wěn)定。+-UZ動態(tài)電阻：rz越小，穩(wěn)壓性能越好。一、結(jié)構(gòu)二、特性36第三十六頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日（4）穩(wěn)定電流IZ、最大、最小穩(wěn)定電流Izmax、Izmin。（5）最大允許功耗三、穩(wěn)壓二極管的參數(shù)（1）穩(wěn)定電壓

UZ（2）電壓溫度系數(shù)U（%/℃）穩(wěn)壓值受溫度變化影響的的系數(shù)。（3）動態(tài)電阻37第三十七頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日負載電阻。要求當輸入電壓由正常值發(fā)生20%波動時，負載電壓基本不變。穩(wěn)壓二極管的應用舉例uoiZDZRiLiuiRL穩(wěn)壓管的技術參數(shù):解：令輸入電壓達到上限時，流過穩(wěn)壓管的電流為Izmax。求：電阻R和輸入電壓ui的正常值?！匠?38第三十八頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日令輸入電壓降到下限時，流過穩(wěn)壓管的電流為Izmin?！匠?uoiZDZRiLiuiRL聯(lián)立方程1、2，可解得：39第三十九頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日1.2.5特殊二極管反向電流隨光照強度的增加而上升。IU照度增加一、光電二極管40第四十頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日二、發(fā)光二極管有正向電流流過時，發(fā)出一定波長范圍的光，目前的發(fā)光管可以發(fā)出從紅外到可見波段的光，它的電特性與一般二極管類似。41第四十一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日1.3.1基本結(jié)構(gòu)和類型BECNNP基極發(fā)射極集電極NPN型PNP集電極基極發(fā)射極BCEPNP型§1.3半導體三極管一、結(jié)構(gòu)42第四十二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日BECNNP基極發(fā)射極集電極基區(qū)：較薄，摻雜濃度低集電區(qū)：面積較大發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高43第四十三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日BECNNP基極發(fā)射極集電極發(fā)射結(jié)集電結(jié)二、類型有PNP型和NPN型；硅管和鍺管；大功率管和小功率管；高頻管和低頻管。44第四十四頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日1.3.2三極管的連接方式BECNNPEBRBECIE基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴散可忽略。IBE進入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復合，形成電流IBE

，多數(shù)擴散到集電結(jié)。發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴散，形成發(fā)射極電流IE。一、共發(fā)射極接法二、共集電極接法三、共基極接法1.3.3電流放大原理45第四十五頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日BECNNPEBRBECIE集電結(jié)反偏，有少子形成的反向電流ICBO。ICBOIC=ICE+ICBOICEIBEICE從基區(qū)擴散來的電子作為集電結(jié)的少子，漂移進入集電結(jié)而被收集，形成ICE。一、載流子傳輸過程發(fā)射、復合、收集46第四十六頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日IB=IBE-ICBOIBEIBBECNNPEBRBECIEICBOICEIC=ICE+ICBO

ICEIBE二、各極電流關系47第四十七頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日48第四十八頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日ICE與IBE之比稱為電流放大倍數(shù)要使三極管能放大電流，必須使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。三、電流放大系數(shù)49第四十九頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日BECIBIEICNPN型三極管BECIBIEICPNP型三極管50第五十頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日1.3.4特性曲線ICmAAVVUCEUBERBIBECEB

實驗線路51第五十一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日一、輸入特性UCE1VIB(A)UBE(V)204060800.40.8工作壓降：硅管UBE0.6~0.7V,鍺管UBE0.2~0.3V。UCE=0VUCE=0.5V死區(qū)電壓，硅管0.5V，鍺管0.2V。52第五十二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日二、輸出特性IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域滿足IC=IB稱為線性區(qū)（放大區(qū)）。當UCE大于一定的數(shù)值時，IC只與IB有關，IC=IB。53第五十三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域中UCEUBE,集電結(jié)正偏，IB>IC，UCE0.3V稱為飽和區(qū)。54第五十四頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A此區(qū)域中:IB=0,IC=ICEO,UBE<死區(qū)電壓，稱為截止區(qū)。55第五十五頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日輸出特性三個區(qū)域的特點:放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。即：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

，

IB>IC，UCE0.3V

(3)截止區(qū)：

UBE<死區(qū)電壓，IB=0，IC=ICEO

0

56第五十六頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日例：

=50，USC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k當USB

=-2V，2V，5V時，晶體管的靜態(tài)工作點Q位于哪個區(qū)？當USB

=-2V時：ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEIB=0，IC=0IC最大飽和電流：Q位于截止區(qū)

57第五十七頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日例：

=50，USC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k當USB

=-2V，2V，5V時，晶體管的靜態(tài)工作點Q位于哪個區(qū)？IC<

ICmax(=2mA)，

Q位于放大區(qū)。ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEUSB

=2V時：58第五十八頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日USB

=5V時:例：

=50，USC

=12V，

RB

=70k，RC

=6k當USB

=-2V，2V，5V時，晶體管的靜態(tài)工作點Q位于哪個區(qū)？ICUCEIBUSCRBUSBCBERCUBEQ位于飽和區(qū)，此時IC和IB

已不是倍的關系。59第五十九頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日1.3.5主要參數(shù)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，相應地還有共基、共集接法。共射直流電流放大倍數(shù)：工作于動態(tài)的三極管，真正的信號是疊加在直流上的交流信號?；鶚O電流的變化量為IB，相應的集電極電流變化為IC，則交流電流放大倍數(shù)為：1.電流放大倍數(shù)和

60第六十頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日例：UCE=6V時：IB=40A,IC=1.5mA；IB=60A,IC=2.3mA。在以后的計算中，一般作近似處理：=61第六十一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日2.集-基極反向截止電流ICBOAICBOICBO是集電結(jié)反偏由少子的漂移形成的反向電流，受溫度的變化影響。62第六十二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日BECNNPICBOICEO=

IBE+ICBO

IBEIBEICBO進入N區(qū)，形成IBE。根據(jù)放大關系，由于IBE的存在，必有電流IBE。集電結(jié)反偏有ICBO3.集-射極反向截止電流ICEOICEO受溫度影響很大，當溫度上升時，ICEO增加很快，所以IC也相應增加。三極管的溫度特性較差。63第六十三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日4.集電極最大電流ICM集電極電流IC上升會導致三極管的值的下降，當值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為ICM。5.集-射極反向擊穿電壓當集---射極之間的電壓UCE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25C、基極開路時的擊穿電壓U(BR)CEO。64第六十四頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日6.集電極最大允許功耗PCM集電極電流IC流過三極管，所發(fā)出的焦耳熱為：PC=ICUCE必定導致結(jié)溫上升，所以PC

有限制。PCPCMICUCEICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區(qū)65第六十五頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日66第六十六頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日1.4場效應晶體管(FET)場效應管(FET)是利用輸入回路的電場效應來控制輸出回路電流的一種半導體器件，屬于壓控器件。由于它僅靠多子參加導電，又稱單極型晶體管。一、結(jié)型場效應管(JFET)結(jié)型場效應管又有N溝道和P溝道兩種類型。圖1.4.1是N溝道結(jié)型場效應管的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1.4.2（a）是N溝道結(jié)型場效應管的符號。圖1.4.1中，在同一塊N型半導體上制作兩個高摻雜的P區(qū)，并將它們連接在一起，所引出的電極稱為柵極G，N型半導體的兩端分別引出兩個電極，一個稱為漏極D，一個稱為源極S。P區(qū)與N區(qū)交界面形成耗盡層，漏極和源極間的非耗盡層區(qū)域稱為導電溝道。注意：箭頭指向是PN結(jié)的正偏方向67第六十七頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日圖1.4.1N溝道結(jié)型場效應管的結(jié)構(gòu)示意圖(a)N溝道管（b）P溝道管圖1.4.2結(jié)型場效應管的符號68第六十八頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日(一)結(jié)型場效應管的工作原理1、當（即、短路）時，導電溝道的控制作用圖1.4.3時，對導電溝道的控制作用當且時，耗盡層很窄，導電溝道很寬，如圖1.4.3(a)所示。當增大時，耗盡層加寬，溝道變窄（如圖1.4.3(b)所示），溝道電阻增大。當增大到某一數(shù)值時，耗盡層閉合，溝道消失（如圖1.4.3(c)所示），溝道電阻趨于無窮大，稱此時的值為夾斷電壓。69第六十九頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日2、當為～0中某一固定值時，對漏極電流的影響。若，則有電流從漏極流向源極，從而使溝道中各點與柵極間的電壓不再相等，而是沿溝道從源極到漏極逐漸增大，造成靠近漏極一邊的耗盡層比靠近源極一邊寬。換言之，靠近漏極一邊的導電溝道比靠近源極一邊的窄，如圖1.4.4(a)所示。（a）（b）（c）圖1.4.4且的情況70第七十頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日因為柵－漏電壓，所以當逐漸增大時，逐漸減小，靠近漏極一邊的導電溝道必將隨之變窄。一旦的增大使等于，則漏極一邊的耗盡層就會出現(xiàn)夾斷區(qū)，如圖1.4.4(b)所示，稱為預夾斷。若繼續(xù)增大，則，耗盡層閉合部分將沿溝道方向延伸，即夾斷區(qū)加長，如圖1.4.4(c)所示。因此，當時，當增大時幾乎不變，即幾乎僅僅決定于，表現(xiàn)出的恒流性和受控性。71第七十一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日(二)結(jié)型場效應管的特性曲線1、漏極特性（輸出特性曲線）描述當柵－源電壓為常量時，漏極電流與漏－源電壓之間的函數(shù)關系，即對應于一個，就有一條曲線，因此漏極特性為一族曲線，如圖1.4.5（b）所示（a）轉(zhuǎn)移特性（b）漏極特性圖1.4.5結(jié)型場效應管的特性曲線72第七十二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日場效應管有三個工作區(qū)：(1)可變電阻區(qū)：圖1.4.5（b）中的虛線為預夾斷軌跡，它是各條曲線上使的點連接而成的。預夾斷軌跡的左邊區(qū)域稱為可變電阻區(qū)，該區(qū)域中曲線近似為不同斜率的直線。恒流性和受控性利用場效應管作為放大管時，應使其工作在該區(qū)域。(3)夾斷區(qū)：當時，導電溝道被夾斷，。(2)恒流區(qū)（飽和區(qū)）：各曲線近似為一組恒軸的平行線。73第七十三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日2、轉(zhuǎn)移特性描述當漏－源電壓為常量時，漏極電流與柵－源電壓之間的函數(shù)關系，即當場效應管工作在恒流區(qū)時，可以用一條轉(zhuǎn)移特性曲線代替恒流區(qū)的所有曲線。如圖1.4.5（a）所示?？梢娹D(zhuǎn)移特性曲線與漏極特性曲線有嚴格的對應關系?！扛鶕?jù)半導體物理中對場效應管內(nèi)部載流子的分析可得到恒流區(qū)中的近似表達式為應當指出：為保證N溝道結(jié)型場效應管柵－源間的耗盡層加反向電壓，。74第七十四頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日二、絕緣柵型場效應管絕緣柵型場效應管的柵極與源極、柵極與漏極之間均采用SiO2絕緣層隔離而得名。又因為柵極為金屬鋁，故又稱為MOS管。

MOS管分為四種類型：N溝道耗盡型管、N溝道增強型管、P溝道耗盡型管和P溝道增強型管。下面以N溝道耗盡型管為例進行講解：（一）結(jié)構(gòu)與符號B端為襯底，經(jīng)常與源極短接在一起。(a)結(jié)構(gòu)圖；(b)符號圖1.4.6N·耗·MOS管的結(jié)構(gòu)與符號75第七十五頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日（二）N溝道的形成（導電粒子為自由電子－N型半導體的多子）當不加外電場()時，在二氧化硅層中事先摻入的正離子(帶正電荷)由于靜電感應能在P型襯底表面處(兩N+區(qū)之間)感應出同等數(shù)量的負電荷(電子)，形成N型導電溝道（又稱反型層），把兩個N+區(qū)連接起來。圖1.4.7N溝道的形成與外電場對N溝道的影響反型層的形成是MOS管能工作的關鍵。必須指出：當不加外電場時N溝道就已經(jīng)存在，這是耗盡型的特點。76第七十六頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日（三）特性曲線及工作原理(a)轉(zhuǎn)移特性；(b)漏極特性圖1.4.8N·耗·MOS管的特性曲線77第七十七頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日1、轉(zhuǎn)移特性如圖1.4.8(a)所示，轉(zhuǎn)移特性曲線與N溝道結(jié)型管相仿，不同的是可以為正值。轉(zhuǎn)移特性反映對的控制規(guī)律，控制原理可以分四種情況討論：(1)時，來源于外電場VGS正極的正電荷使SiO2中原有的正電荷數(shù)目增加，由靜電感應，N溝道中的電子隨之作同等數(shù)量的增加，N溝道變寬，溝道電阻減小，漏電流成指數(shù)規(guī)律的增加。(2)時，N溝道已經(jīng)存在，因此不為零，仍記以IDSS，但不是最大值。(3)時，來源于外電場負極上的負電荷抵消一部分SiO2中原有的正電荷，使其數(shù)目減少，溝道變窄，溝道電阻增加，從而漏電流ID成指數(shù)規(guī)律減小。(4)時，SiO2層中的正電荷全部被負電源中和，N溝道中電子全部消失，也就是說N溝道不存在了，溝道電阻為無窮大，漏電流，管子截止(夾斷)。78第七十八頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日綜上述可知，MOS管與J型管的導電機構(gòu)不同。J型管利用耗盡區(qū)的寬窄度控制漏流；而MOS管是利用感應電荷的多少改變導電溝道的性質(zhì)，從而達到控制的目的。2、漏極特性如圖1.4.8(b)所示，MOS管的漏極特性與J型管類似。對N溝道也有楔形影響。越大，N溝道的楔形程度越嚴重。一定，楔形一定。改變大小可改變N溝道的寬窄度，從正到負，即漏極特性曲線由上而下，反映對的控制作用。可見，這種管子也有受控性及恒流性，也分三個區(qū)。79第七十九頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期日三、場效應管的主要參數(shù)(一)直流參數(shù)1、夾斷電壓：是指在為常量情況下，時對應的值。適用于J型管及耗盡型的MOS管。約有幾伏數(shù)量級。2、開啟電壓是指在為常量情況下，使大于零所需要的最小值。適用于增強型MOS管。3、飽和漏極電流：對于耗盡型管，在UGS=0