[工學(xué)]電工電子技術(shù)基礎(chǔ)電子教案_電工電子技術(shù)課件_第6章電子技術(shù)中常用半導(dǎo)體器件-wenkub.com
2025-01-16 11:06 本頁面
【正文】 在外界電壓影響下，柵極易產(chǎn)生相當高的感應(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。 單極型晶體管和 雙極型晶體管的性能比較 1. 雙極型三極管和單極型三極管的導(dǎo)電機理有什么不同？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 2. 當 UGS為何值時，增強型 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。 ? 場效應(yīng)管的源極和襯底通常是連在一起時，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，靈活性比晶體管強；而晶體管的集電極與發(fā)射極互換使用時，其特性差異很大， 值將減小很多。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，選用晶體管進行放大可以得到比場效應(yīng)管較高的電壓放大倍數(shù)。 MOS管的襯底應(yīng)與電路中 最低電位相連。 由上述分析可知， N溝道增強型 MOS管在 UGS＜ UT時，導(dǎo)電溝道不能形成， ID=0，這時管子處于 截止狀態(tài) ； 當 UGS=UT時，導(dǎo)電溝道開始形成，此時若在漏源極間 加正向電壓 UDD， 就會有漏極電流 ID產(chǎn)生 ， 管子開始 導(dǎo)通 ； UGSUT時，隨著 UGS的增大，導(dǎo)電溝道逐漸變寬，溝道電阻漸小，漏極電流 ID漸大 。隨著 G、 S間正電壓的增加，耗盡層加寬。因此，當 UGS=0 時，增強型 MOS管的漏源之間相當于有 兩個背靠背的 PN結(jié) ，所以即使在 D、 S間加上電壓，無論 UDD的極性如何，總有一個 PN結(jié)處于反偏狀態(tài)，因此 場效應(yīng)管不能導(dǎo)通， ID=0。半導(dǎo)體表面覆蓋一層很薄的二氧化硅（ SiO2）絕緣層，在漏源極間的絕緣層上再制造一層金屬鋁，稱為柵極 G。 結(jié)型場效應(yīng) N溝道管結(jié)構(gòu)圖及電路圖符號 結(jié)型場效應(yīng) P溝道管結(jié)構(gòu)圖及電路圖符號 絕緣柵型場效應(yīng)管中，目前常用的是以二氧化硅 SiO2作為金屬鋁柵極和半導(dǎo)體之間的絕緣層，簡稱 MOS管 。目前場效應(yīng)管應(yīng)用得最多的是 以二氧化硅作為絕緣介質(zhì)的金屬 —氧化物 —半導(dǎo)體絕緣柵型場效應(yīng)管 ，這種場效應(yīng)管簡稱為 CMOS管 。 晶體管的發(fā)射極 和集電極能否互 換使用？為什么 ? 晶體管在輸出特性曲線的飽和區(qū)工作時， UCEUBE，集電結(jié)也處于正偏，這時內(nèi)電場大大削弱，這種情況下極不利于集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)到達基區(qū)的電子，因此在相同的基極電流 IB時，集電極電流 IC比放大狀態(tài)下要小很多，可見飽和區(qū)下的電流放大倍數(shù)不再等于 β 。 （ 2）反向擊穿電壓 U（ BR） CEO： 基極開路時，集電極、發(fā)射極間的最大允許電壓：基極開路時、集電極與發(fā)射極之間的最大允許電壓。嚴格地說，當 UCE逐漸增加 時， IB逐漸減小，曲線逐漸向右移。 晶體管的特性曲線 ICIBRBUBBUCCRCVVμ AmA +UCE －+UBE－ 0. 4 0. 8 U BE / V40302010IB / m A0UCE≥ 1V測量三極管特性的實驗電路 三極管的輸入特性曲線1．輸入特性曲線 晶體管的輸入特性與二極管類似 死區(qū)電壓 UCE ≥1V，原因是 b、 e間加正向電壓。 1. IE ＝ IB ＋ IC （符合 KCL定律） 2. IC ≈ β IB， β 為管子的流放大系數(shù)，用來表征三極管的電流放大能力： 3. △ IC ≈ β △ IB BCI??? I?晶體管的電流放大原理： N I C I E I B R B U BB U CC R C N P 發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子的過程： 由于發(fā)射結(jié)處于正向偏置，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子自由電子將不斷擴散到基區(qū)，并不斷從電源補充進電子，形成發(fā)射極電流 IE。 晶體管的電流分配與放大作用 μ A mA mA IC IB IE UBB UCC RB 3DG6 NPN型晶體管電流放大的實驗電路 RC C E B 左圖所示為驗證三極管電流放大作用的實驗電路，這種電路接法稱為共射電路。 還有一種與它成對偶形式的，即 兩塊 P型半導(dǎo)體中間夾著一塊 N型半導(dǎo)體的管子，稱為 PNP管。 雙極結(jié)型晶體管有三個引出電極，人們習(xí)慣上又稱它為晶體三極管或簡稱晶體管。 問題討論 利用穩(wěn)壓管的正向壓降，是否也可以穩(wěn)壓？ 利用穩(wěn)壓管的正向壓降是不能進行穩(wěn)壓的。左圖所示為發(fā)光二極管的實物圖和圖符號。 擊穿并不意味著管子一定要損壞，如果我們采取適當?shù)拇胧┫拗仆ㄟ^管子的電流，就能保證管子不因過熱而燒壞。 即： rZ=ΔUZ/ΔIZ （ 4） 耗散功率 PZM和最大穩(wěn)定電流 IZM。穩(wěn)壓管在應(yīng)用中要采取適當?shù)拇胧┫拗仆ㄟ^管子的電流值，以保證管子不會造成 熱擊穿 。曲線愈陡，動態(tài)電阻 rz=Δ U/Δ I愈小，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓性能愈好 。 穩(wěn)壓二極管是一種特殊的面接觸型二極管，其實物圖、圖符號及伏安特性如圖所示： 當反向電壓加到某一數(shù)值時，反向電流劇增，管子進入反向擊穿區(qū)。當反向電壓增大到某一數(shù)值， 載流子的倍增情況就像在陡峻的山坡上積雪發(fā)生雪崩一樣，突然使反向電流急劇增大，發(fā)生二極管的 雪崩擊穿 。反向擊穿現(xiàn)象分有雪崩擊穿和齊納擊穿兩種類型。 3）反向電流 IR： 指管子未擊穿時的反向電流，其值越小，則管子的單向?qū)щ娦栽胶?。溫度上升，死區(qū)電壓和正向壓降均相應(yīng)降低。 正向電壓大于死區(qū)電壓后，正向電流 隨著正向電壓增大迅速上升。 主要應(yīng)用于小電流的整流和高頻時的檢波 、 混頻及脈沖數(shù)字電路中的開關(guān)元件等 。 問題探討 3. 空間電荷區(qū)的電阻率很高，是指它的內(nèi)電場總是阻礙多數(shù)載流子（電流）的擴散運動作用，由于這種阻礙作用，使得擴散電流難以通過，也就是說， 空間電荷區(qū)對擴散電流呈現(xiàn)高阻 。 在一定的溫度下，電子、空穴對的產(chǎn)生和復(fù)合都在不停地進行，最終處于一種平衡狀態(tài)，平衡狀態(tài)下半導(dǎo)體中載流子濃度一定 。若摻雜的是五價元素，則由于多電子形成 N型半導(dǎo)體：多子是電子，少子是空穴；如果摻入的是三價元素，就會由于少電子而構(gòu)成 P型半導(dǎo)體。 空間電荷區(qū) 變窄 R 內(nèi)電場 外電場 P N I 正向 U S ＋ － E R 內(nèi)電場 外電場 空間電荷區(qū)變寬 P N I R ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ? P端引出極接電源負極， N端引出極電源正極的接法稱為反向偏置； ? 反向偏置時內(nèi)、外電場方向相同，因此內(nèi)
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