【正文】 對(duì)的？ 到下列幾組數(shù)據(jù)，說(shuō)明每個(gè)管子是NPN型還是 PNP型？是硅管還是鍺管？它們各工作在什么區(qū)域？ UBE＝ ， UCE＝ ； UBE＝ ， UCE＝ 4V； UBE＝ 0V， UCE＝ 4V； UBE＝－ ， UCE＝－ ； UBE＝ 0V， UCE＝－ 4V。 NPN硅管，飽和區(qū) NPN硅管，放大區(qū) NPN硅管，截止區(qū) PNP鍺管，放大區(qū) PNP鍺管，截止區(qū) 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 單極型三極管 雙極型三極管是利用基極小電流去控制集電極較大電流的 電流控制型 器件，因工作時(shí)兩種載流子同時(shí)參與導(dǎo)電而稱之 為雙極型。單極型三極管因 工作時(shí) 只有多數(shù)載流子一種載流 子參與導(dǎo)電，因此稱為單極型三極管 ；單極 型三極管是利用 輸入電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)效應(yīng)控制輸出電流的 電壓控制型 器件。 上圖所示為單極型三極管產(chǎn)品實(shí)物圖。單極型管可分為結(jié)型和絕緣柵型兩大類，其中絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)用最為廣泛，其 中又分增強(qiáng)型和耗盡型兩類，且各有 N溝道和 P溝道之分。 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 MOS管的基本結(jié)構(gòu) N+ N+ 以 P型硅為襯底 B D G S 二氧化硅 (SiO2)絕緣保護(hù)層 兩端擴(kuò)散出兩個(gè)高濃度的 N區(qū) N區(qū)與 P型襯底之間形成兩個(gè) PN結(jié) 由襯底引出電極 B 由高濃度的 N區(qū)引出的源極 S 由另一高濃度 N區(qū)引出的漏極 D 由二氧化硅層表面直接引出柵極 G 雜質(zhì)濃度較低，電阻率較高。 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 N+ N+ 以 P型硅為襯底 B D G S 大多數(shù)管子的襯底在出廠前已和源極連在一起 鋁電極、金屬 （ Metal） 二氧化硅氧化物 （ Oxide） 半導(dǎo)體 （ Semiconductor) 故單極型三極管又稱為 MOS管。 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 MOS管電路的連接形式 N+ N+ P型硅襯底 B D G S + － UDS + － UGS 漏極與源極間 電源 UDS 柵極與源極間 電源 UGS 如果襯底在出廠前未連接到源極上，則要根據(jù)電路具體情況正確連接。一般 P型硅 襯底應(yīng)接 低 電位， N型硅 襯底應(yīng)接 高 電位，由導(dǎo)電溝道的不同而異 。 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 不同類型 MOS管的電路圖符號(hào) D S G B襯底 N溝道增強(qiáng)型圖符號(hào) D S G B襯底 P溝道增強(qiáng)型圖符號(hào) D S G B襯底 N溝道耗盡型圖符號(hào) D S G B襯底 P溝道耗盡型圖符號(hào) 由圖可看出，襯底的箭頭方向表明了場(chǎng)效應(yīng)管是 N溝道還是 P溝道： 箭頭向里 是 N溝道， 箭頭向外 是 P溝道。 虛線表示 增強(qiáng)型 實(shí)線表示 耗盡型 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 2. 工作原理 以增強(qiáng)型 NMOS管為例說(shuō)明其工作原理。 N溝道增強(qiáng)型MOS管不存在原始導(dǎo)電溝道。 當(dāng)柵源極間電壓 UGS=0 時(shí)，增強(qiáng)型 MOS管的漏極和源極之間相當(dāng)于存在兩個(gè)背靠背的 PN結(jié)。 N+ N+ P型硅襯底 B D G S 不存在 原始溝道 + － UDS UGS=0 此時(shí)無(wú)論 UDS是否為 0，也無(wú)論其極性如何，總有一個(gè) PN結(jié)處于反偏狀態(tài)，因此 MOS管不導(dǎo)通， ID=0。MOS管處于截止區(qū)。 P PN結(jié) PN結(jié) ID=0 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 怎樣才能產(chǎn)生導(dǎo)電溝道呢？ 在柵極和襯底間加 UGS且與源極連在一起，由于二氧化硅絕緣層的存在，電流不能通過(guò)柵極。但金屬柵極被充電，因此聚集大量正電荷。 + － + － N+ N+ P型硅襯底 B D G S UDS=0 UGS 電場(chǎng)力 排斥空穴 二氧化硅層在 UGS作用下被充 電而產(chǎn)生電場(chǎng) 形成耗盡層 出現(xiàn)反型層 形成 導(dǎo)電溝道 電場(chǎng)吸引電子 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 導(dǎo)電溝道形成時(shí)，對(duì)應(yīng)的柵源間電壓 UGS=UT稱為 開(kāi)啟電壓 。 UT + － + － N+ N+ P型硅襯底 B D G S 當(dāng) UGSUT、 UDS≠0且較小時(shí) UDS UGS ID 當(dāng) UGS繼續(xù)增大， UDS仍然很小且不變時(shí)， ID隨著 UGS的增大而增大。 此時(shí)增大 UDS，導(dǎo)電溝道出現(xiàn)梯度， ID又將 隨著 UDS的增大而增大。 直到 UGD=UGS－ UDS=UT時(shí)，相當(dāng)于 UDS增加使漏極溝道縮減到導(dǎo)電溝道剛剛開(kāi)啟的情況，稱為預(yù)夾斷 ， ID基本飽和 。 導(dǎo)電溝道加厚 產(chǎn)生漏極電流 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 ID + － + － N+ N+ P型硅襯底 B D G S UDS UGS 如果繼續(xù)增大 UDS，使UGDUT時(shí)，溝道夾斷區(qū)延長(zhǎng)， ID達(dá)到最大且恒定，管子將從放大區(qū)跳出而進(jìn)入飽和區(qū)。 UGD 溝道出現(xiàn)預(yù)夾斷時(shí)工作在放大狀態(tài)， 放大區(qū) ID幾乎與UDS的變化無(wú)關(guān)，只受 UGS的控制 。即 MOS管是 利用柵源電壓 UGS來(lái)控制漏極電流 ID大小 的一種 電壓控制器件 。 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 MOS管的工作過(guò)程可參看下面動(dòng)畫(huà)演示： 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 3. MOS管使用注意事項(xiàng) (1) MOS管中 , 有的產(chǎn)品將襯底引出，形成四個(gè)管腳。使用者可視電路需要進(jìn)行連接。 P襯底接 低電位 ， N襯底接 高電位 。但當(dāng)源極電位很高或很低時(shí) , 可將源極與襯底連在一起。 (2)場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與源極通常可以互換，且不會(huì)對(duì)伏安特性曲線產(chǎn)生明顯影響。 注意 ：大多產(chǎn)品出廠時(shí)已將源極與襯底連在一起了，這時(shí)源極與漏極就不能再進(jìn)行對(duì)調(diào)使用。 (3)MOS管不使用時(shí) , 由于它的輸入電阻非常高 , 須將各電極短 路 , 以免受外電場(chǎng)作用時(shí)使管子損壞。即 MOS管在不使用時(shí) 應(yīng)避免柵極懸空 ， 務(wù)必將各電極短接 。 (4)焊接 MOS管時(shí)，電烙鐵須有外接地線，用來(lái)屏蔽交流電 場(chǎng)，以防止損壞管子。特別是焊接絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管時(shí)，最 好斷電后再焊接。 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 單極型晶體管和雙極型晶體管的性能比較 1. 場(chǎng)效應(yīng)管的源極 S、柵極 G、漏極 D分別對(duì)應(yīng)于雙極型晶體管的發(fā)射極 e、基極b、集電極 c，它們的作用相似。 2. 場(chǎng)效應(yīng)管是 電壓控制電流器件 ，場(chǎng)效應(yīng)管柵極基本上不取電流，而雙極型晶體管工作時(shí)基極總要取一定的電流。所以在只允許從信號(hào)源取極小量電流的情況下，應(yīng)該選用場(chǎng)效應(yīng)管；而在允許取一定量電流時(shí)，選用雙極型晶體管進(jìn)行放大可以得到比場(chǎng)效應(yīng)管較高的電壓放大倍數(shù)。 3. 場(chǎng)效應(yīng)管是多子導(dǎo)電，而雙極型晶體管則是既利用多子，又利用少子。由于少子的濃度易受溫度、輻射等外界條件的影響，因而場(chǎng)效應(yīng)管比晶體管的溫度穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)。在環(huán)境條件（溫度等）變化比較劇烈的情況下，選用場(chǎng)效應(yīng)管比較合適。 4. 場(chǎng)效應(yīng)管的源極和襯底未連在一起時(shí)，源極和漏極可以互換使用，耗盡型絕緣柵型管的柵極電壓可正可負(fù)，靈活性比晶體管強(qiáng)；而雙極型晶體管的集電極與發(fā)射極由于特性差異很大而不允許互換使用。 5. 與雙極型晶體管相比，場(chǎng)效應(yīng)管的噪聲系數(shù)較小，所以在低噪聲放大器的前級(jí)通常選用場(chǎng)效應(yīng)管，也可以選特制的低噪聲晶體管。但總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)信噪比是主要矛盾時(shí)，還應(yīng)選用場(chǎng)效應(yīng)管。 6. 場(chǎng)效應(yīng)管和雙極型晶體管都可以用于放大或可控開(kāi)關(guān)，但場(chǎng)效應(yīng)管還可以作為壓控電阻使用，而且制造工藝便于集成化，具有耗電少，熱穩(wěn)定性好，工作電源電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，因此在電子設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 在使用 MOS管時(shí)，為什么柵極不能懸空？ 晶體管和 MOS管的輸入電阻有何不同？ 你會(huì)做嗎？ 當(dāng) UGS為何值時(shí)，增強(qiáng)型 N溝道MOS管導(dǎo)通？ 雙極型三極管和單極型三極管的導(dǎo)電機(jī)理有什么不同？為什么稱晶體管為電流 控件而稱MOS管為電壓控件？ 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 1. 雙極型三極管和單極型三極管的導(dǎo)電機(jī)理有什么不同？為什么稱晶體管為電流 控件而稱 MOS管為電壓控件？ 檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果解答 2. 當(dāng) UGS為何值時(shí)，增強(qiáng)型 N溝道 MOS管導(dǎo)通？ 3. 在使用 MOS管時(shí)，為什么柵極不能懸空？ 4. 晶體管和 MOS管的輸入電阻有何不同？ 雙極型三極管有多子和少子兩種載流子同時(shí)參與導(dǎo)電；單極型三極管只有多子參與導(dǎo)電。 晶體管的輸出電流 IC受基極電流 IB的控制而變化，因此稱之為電流控件； MOS管的輸出電流 ID受柵源間電壓 UGS的控制而變化，所以稱為電壓控件。 當(dāng) UGS=UT時(shí)，增強(qiáng)型 N溝道MOS管開(kāi)始導(dǎo)通，隨著 UGS的增加，溝道加寬， ID增大。 由于二氧化硅層的原因，使 MOS管具有很高的輸入電阻。在外界電壓影響下，柵極易產(chǎn)生相當(dāng)高的感應(yīng)電壓，造成管子擊穿，所以 MOS管在不使用時(shí)應(yīng)避免柵極懸空，務(wù)必將各電極短接。 晶體管的輸入電阻 rbe一般在幾百歐～千歐左右，相對(duì)較低；而MOS管絕緣層的輸入電阻極高，一般認(rèn)為柵極電流為零。 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 本章學(xué)習(xí)結(jié)束，希望同學(xué)們對(duì)本章內(nèi)容予以重視，因?yàn)檫@是電子技術(shù)中基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。 Goodbye!