【正文】 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，因工作時兩種載流子同時參與導(dǎo)電而稱之 為雙極型。單極型三極管因 工作時 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)散出兩個高濃度的 N區(qū) N區(qū)與 P型襯底之間形成兩個 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 D S G B襯底 N溝道增強(qiáng)型圖符號 D S G B襯底 P溝道增強(qiáng)型圖符號 D S G B襯底 N溝道耗盡型圖符號 D S G B襯底 P溝道耗盡型圖符號 由圖可看出，襯底的箭頭方向表明了場效應(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，增強(qiáng)型 MOS管的漏極和源極之間相當(dāng)于存在兩個背靠背的 PN結(jié)。 N+ N+ P型硅襯底 B D G S 不存在 原始溝道 + － UDS UGS=0 此時無論 UDS是否為 0，也無論其極性如何，總有一個 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 電場力 排斥空穴 二氧化硅層在 UGS作用下被充 電而產(chǎn)生電場 形成耗盡層 出現(xiàn)反型層 形成 導(dǎo)電溝道 電場吸引電子 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，對應(yīng)的柵源間電壓 UGS=UT稱為 開啟電壓 。 UT + － + － N+ N+ P型硅襯底 B D G S 當(dāng) UGSUT、 UDS≠0且較小時 UDS UGS ID 當(dāng) UGS繼續(xù)增大， UDS仍然很小且不變時， ID隨著 UGS的增大而增大。 此時增大 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，相當(dāng)于 UDS增加使漏極溝道縮減到導(dǎo)電溝道剛剛開啟的情況，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，溝道夾斷區(qū)延長， 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)夾斷時工作在放大狀態(tài)， 放大區(qū) ID幾乎與UDS的變化無關(guān)，只受 UGS的控制 。即 MOS管是 利用柵源電壓 UGS來控制漏極電流 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管的工作過程可參看下面動畫演示： 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 (1) MOS管中 , 有的產(chǎn)品將襯底引出，形成四個管腳。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 , 可將源極與襯底連在一起。 (2)場效應(yīng)管的漏極與源極通?？梢曰Q，且不會對伏安特性曲線產(chǎn)生明顯影響。 注意 ：大多產(chǎn)品出廠時已將源極與襯底連在一起了，這時源極與漏極就不能再進(jìn)行對調(diào)使用。 (3)MOS管不使用時 , 由于它的輸入電阻非常高 , 須將各電極短 路 , 以免受外電場作用時使管子損壞。即 MOS管在不使用時 應(yīng)避免柵極懸空 ， 務(wù)必將各電極短接 。 (4)焊接 MOS管時，電烙鐵須有外接地線，用來屏蔽交流電 場，以防止損壞管子。特別是焊接絕緣柵場效應(yīng)管時，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. 場效應(yīng)管的源極 S、柵極 G、漏極 D分別對應(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. 場效應(yīng)管是 電壓控制電流器件 ，場效應(yīng)管柵極基本上不取電流，而雙極型晶體管工作時基極總要取一定的電流。所以在只允許從信號源取極小量電流的情況下，應(yīng)該選用場效應(yīng)管；而在允許取一定量電流時，選用雙極型晶體管進(jìn)行放大可以得到比場效應(yīng)管較高的電壓放大倍數(shù)。 3. 場效應(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，選用場效應(yīng)管比較合適。 4. 場效應(yīng)管的源極和襯底未連在一起時，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，場效應(yīng)管的噪聲系數(shù)較小，所以在低噪聲放大器的前級通常選用場效應(yīng)管，也可以選特制的低噪聲晶體管。但總的來說，當(dāng)信噪比是主要矛盾時，還應(yīng)選用場效應(yīng)管。 6. 場效應(yīng)管和雙極型晶體管都可以用于放大或可控開關(guān)，但場效應(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，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，為什么柵極不能懸空？ 晶體管和 MOS管的輸入電阻有何不同？ 你會做嗎？ 當(dāng) UGS為何值時，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？ 檢驗學(xué)習(xí)結(jié)果解答 2. 當(dāng) UGS為何值時，增強(qiáng)型 N溝道 MOS管導(dǎo)通？ 3. 在使用 MOS管時，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，增強(qiáng)型 N溝道MOS管開始導(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)們對本章內(nèi)容予以重視，因為這是電子技術(shù)中基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。 Goodbye! 電子技術(shù)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ)與常用器件 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH