【正文】 放大的本質(zhì)： 能量的控制和轉(zhuǎn)換；即在輸入信號作用下，通過放大電路將直流電源的能量轉(zhuǎn)換成負(fù)載所獲得的能量，使負(fù)載從電源獲得的能量大于信號源所提供的能量。 兩種基本功能：開關(guān)功能和放大功能 。 管外有三個電極：發(fā)射極 、 基極和集電極；管內(nèi)有兩個 PN 結(jié)：發(fā)射結(jié)和集電結(jié) 。 所謂電流放大作用 ， 實質(zhì)上就是這種 “ 小控制大 ” ，“ 小變化控制大變化 ” 的作用 。 超大規(guī)模集成電路主要應(yīng)用 MOS 管 。 4． MOS 管是一種電壓控制器件 。 PN 結(jié)是在 P 型半導(dǎo)體與 N 型半導(dǎo)體交界面附近形成的空間電荷區(qū) ， 也叫阻擋層或耗盡層 。 1． 本征半導(dǎo)體內(nèi)存在兩種載流子：自由電子和空穴 。 二極管的門坎電壓 ，硅管約 V ， 鍺管約 V。 場效晶體管 本章小結(jié) 2． 晶體二極管的核心是 PN 結(jié) ， 故具有單向?qū)щ娦?。 3． MOSFET 存放時 ， 應(yīng)使柵極與源極短接 ， 避免柵極懸空 。 場效晶體管 MOSFET 和三極管的比較 1． MOSFET 溫度穩(wěn)定性好 。 N 溝道耗盡型場效晶體管的 VGS 可取負(fù)值 ， 取正值和零均能正常工作 。 （ 3） 輸出特性和轉(zhuǎn)移特性（ 與晶體管類似 ） 。 總結(jié)： VGS 越大 ， 導(dǎo)電溝道越寬 ，溝道電阻越小 ， ID 越大 。 ② 當(dāng) VGS VT ， 在絕緣層和襯底之間感應(yīng)出一個反型層 ，使漏極和源極之間產(chǎn)生導(dǎo)電溝道 。 以 N 溝道增強(qiáng)型 MOSFET 為例 。 ① N 型區(qū)引出兩個電極：漏極 （ D） 、 源極 （ S） 。 場效晶體管 四種場效晶體管的電路符號如圖所示 。 ② P 溝道 — 箭頭指向外 。 場效晶體管 1． 電路符號和分類 ① N 溝道 — 箭頭指向內(nèi) 。 輸入電阻很大 ， 在 1012 ? 以上 。 場效晶體管是電壓控制器件 ，具有電壓放大作用 。 場效晶體管 2． 電壓放大作用 場效晶體管的放大電路如圖所示 。 三個電極：漏極 （ D） ，源極 （ S） 和柵極 （ G） ， D 和 S 可交換使用 ， 電路符號和外形如圖所示 。 場效晶體管是利用輸入電壓產(chǎn)生電場效應(yīng)來控制輸出電流的器件 ， 稱為 電壓控制器件 。 三極管最大損耗曲線如圖所示 。 在三極管因溫度升高而引起的參數(shù)變化不超過允許值時 ，集電極所消耗的最大功率稱集電極最大允許耗散功率 。 在技術(shù)上規(guī)定 ，? 下降到正常值的 2/3 時的集電極電流稱集電極最大允許電流 。 當(dāng)集電極開路時 ， 發(fā)射極與基極之間所能承受的最高反向電壓 — V（ BR） EBO。 當(dāng)基極開路時 ， 集電極與發(fā)射極之間所能承受的最高反向電壓 — V（ BR） CEO。 （ 2） 極間反向飽和電流 選用管子時 ， ? 值應(yīng)恰當(dāng) ， 一般說來 ， ? 值太大的管子工作穩(wěn)定性差 。 半導(dǎo)體三極管 3． 三極管的主要參數(shù)： ② 集電極 — 發(fā)射極反向飽和電流 ICEO。 輸出特性曲線族可分三個區(qū)： 特點： VCE = VCES。 （ 3）飽和區(qū) 條件： 發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正偏。 特點： IC 受 IB 控制 ，即 ?IC = ??IB 。 輸出特性曲線 半導(dǎo)體三極管 條件： 發(fā)射結(jié)反偏或兩端電壓為零。 2． 輸出特性曲線 半導(dǎo)體三極管 先調(diào)節(jié) RP1， 使 IB 為一定值 ， 再調(diào)節(jié) RP2 得到不同的 VCE、 IC。 （ 3） 當(dāng) VBE 大于門檻電壓 （ 硅管約 V， 鍺管約 V）時 ， IB 逐漸增大 ， 三極管開始導(dǎo)通 。 硅管約為 V ， 鍺管 約為 V ， 稱為三極管的導(dǎo)通電壓 。 （ 2） 當(dāng) VBE 很小時 ， IB 等于零 ， 三極管處于截止?fàn)顟B(tài) 。 1． 輸入特性曲線 三極管的特性曲線 半導(dǎo)體三極管 改變 RP2 可改變 VCE ， VCE 一定后 ， 改變 RP1 可得到不同的 VBE 和 IB 。 （ 3） 共集電極電路 （ CC） ：把三極管的集電極作為公共端子 。 （ 1） 共發(fā)射極電路（ CE） ：把三極管的發(fā)射極作為公共端子 。 （ 2） 三極管的放大作用，需要一定的外部條件。 由此可見 ， 基極電流的微小變化控制了集電極電流較大的變化 ， 這就是三極管的電流放大原理 。 半導(dǎo)體三極管 2． 三極管的電流放大作用 由表 11 的數(shù)據(jù)可看出 ，當(dāng)基極電流 IB 由 mA 變到 mA 時 ， 集電極電流 IC 由 mA 變到 mA 。 BC II ?=BCE III ?=BE II )1( ??=? 注意 : ? 只有三極管工作在放大模式，上述基本關(guān)系式才成立 ? 上述電流分配基本關(guān)系式與組態(tài)（連接方式）無關(guān) ? 在一定的電流范圍內(nèi)， ?與 ?為常數(shù)，則 IC與 IE， IC與 IB之間成線性控制關(guān)系。 （ 3）動態(tài)電阻 ZZVZ Ir??=RL D + OV+ IVR IR IZ IO 并聯(lián)式穩(wěn)壓電路 B E C N N P 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 發(fā)射結(jié) 集電結(jié) 簡介 B C E NPN 放大狀態(tài)下 BJT的工作原理 BJT內(nèi)部有兩個 PN結(jié)，在應(yīng)用中可能有三種工作狀態(tài)： 放大 ：發(fā)射結(jié) 正偏 ，集電結(jié) 反偏 飽和 ：兩個 PN結(jié)均 正偏 截止 ：兩個 PN結(jié)均 反偏 思考 ：試判斷三極管的工作狀態(tài) 5 V0 . 7 V0 V( a ) 0 . 2 V0 V( b )0 V 3 V 2 . 7 V( c ) 6 V 3 . 7 V 3 V( d )3 V0 . 3 V0 V( e )1 V 0 . 7 V0 V( f )0 . 3 V放大 截止 截止 放大 飽和 放大 BJT的電流分配關(guān)系（ 1） ? 電流分配關(guān)系 是指晶體三極管在放大狀態(tài)下各級電流之間的關(guān)系式。 特殊二極管 （ 4）穩(wěn)定電流 IZ、 最大、最小穩(wěn)定電流 IZM、 IZmin。 Q VZ0 ZzzZ IrVV ?= 0? 一、穩(wěn)壓二極管 ? 利用二極管反向擊穿特性實現(xiàn)穩(wěn)壓。 三極管的電流放大作用 半導(dǎo)體三極管 v i IZ IZmax ?VZ ?IZ 曲線越陡，電壓越穩(wěn)定。 常用的外形及封裝形式如圖所示 。 （ 6） 按用途分：放大管和開關(guān)管 。 （ 4） 按管芯所用半導(dǎo)體材料分：鍺管和硅管 。 （ 2） 按功率分：小功率管和大功率管 。 晶閘管整個工作情況如下圖所示 。 綜上所述 ,晶閘管是一個可控制的單向開關(guān)元件 ，它的導(dǎo)通條件為： ① 陽極到陰極之間加上陽極比陰極高的正偏電壓； ② 晶閘管控制極要加門極比陰極電位高的觸發(fā)電壓 。 V1AV2KG P1P2N1 N2N1P2AKG晶閘管內(nèi)部結(jié)構(gòu) 要使晶閘管重新關(guān)斷 ， 只有使陽極電流小于某一值 ， 使 V V2管截止 ， 這個電流稱維持電流 。這就是晶閘管導(dǎo)通的原理。當(dāng)在 A、 K兩極間加上正向電壓 UAK時，由于 J2反偏，故晶閘管不導(dǎo)通，在控制極上加一正向控制電壓 UGK后，產(chǎn)生控制電流 IG，它流入 V2管的基極，并經(jīng)過 V2管電流放大得IC2=β2IG；又因為 IC2=IB1；所以 IC1=β1β2IG， IC1又流入 V2管的基極再經(jīng)放大形成正反饋，使 V1和 V2管迅速飽和導(dǎo)通。其中 P1層引出電極 A為陽極； N2層引出電極K為陰極； P2層引出電極 G為控制極，其外型及符號如下圖所示。晶閘管的種類很多，有普通單向和雙向晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、光控晶閘管等。它主要用于整流、逆變、調(diào)壓、開關(guān)四個方面，應(yīng)用最多的是晶閘管整流。 (5） 注意各極電壓的極性不能接錯 。 因此要在柵源間絕對保持直流通路 ， 保存時務(wù)必用金屬導(dǎo)線將三個電極短接起來 。 通常各極在開路狀態(tài)下保存 。 (2)場效應(yīng)管從結(jié)構(gòu)上看漏源兩極是對稱的 ， 可以互相調(diào)用 ， 但有些產(chǎn)品制作時已將襯底和源極在內(nèi)部連在一起 ， 這時漏源兩極不能對換用 。 N N＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋＋－＋－SUGSGDUDS耗盡層 N 溝道P鋁電極( a )GSD襯底( b )N溝道耗盡型 MOS管的結(jié)構(gòu)和符號 （ a）結(jié)構(gòu) 。故這種管子的柵源電壓 UGS可以是正的，也可以是負(fù)的。如果在柵源之間加負(fù)電壓， UGS所產(chǎn)生的外電場就會削弱正離子所產(chǎn)生的電場，使得溝道變窄，電流 ID減小 。 N溝道耗盡型 MOS管 結(jié)構(gòu)、符號和工作原理 N溝道耗盡型 MOS管的結(jié)構(gòu)如下圖（ a）所示，圖形符號如下圖（ b）所示。 必須強(qiáng)調(diào) ， 這種管子當(dāng) UGSUGS(th)時 ， 反型層 （ 導(dǎo)電溝道 ） 消失 ， ID=0 。 當(dāng) UGSUGS(th)時 ， UGS增大 、 電場增強(qiáng) 、 溝道變寬 、 溝道電阻減小 、 ID增大；反之 ， UGS減小 ，溝道變窄 ， 溝道電阻增大 ， ID減小 。反型層使漏極與源極之間成為一條由電子構(gòu)成的導(dǎo)電溝道，當(dāng)加上漏源電壓 UGS之后，就會有電流 ID流過溝道。 ( a ) ( b )N＋N＋P 型襯底S G DRDUDDRDUDDGDSUGGN溝道增強(qiáng)型 MOS (a)示意圖； (b)電路圖 當(dāng) UGS0時，柵極與襯底之間產(chǎn)生了一個垂直于半導(dǎo)體表面、由柵極 G指向襯底的電場。 當(dāng) UGS=0時 ， 漏極與源極之間沒有原始的導(dǎo)電溝道 ， 漏極電流 ID=0。 ( a ) ( c )N＋N＋P 襯底S G D鋁二氧化硅( S iO2)( 襯底引線)BDGBS( b )DGBSMOS管的結(jié)構(gòu)及其圖形符號 下圖是 N溝道增強(qiáng)型 MOS管的工作原理示意圖 ， 圖 （ b） 是相應(yīng)的電路圖 。這種場效應(yīng)管柵極、源極、漏極之間都是絕緣的，所以稱之為絕緣柵場效應(yīng)管。 Ｎ溝道增強(qiáng)型絕緣柵場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)和符號 下圖是 N溝道增強(qiáng)型 MOS管的示意圖。 MOS管可分為 N溝道和 P溝道兩種。而絕緣柵型場效應(yīng)管的柵極與漏極、源極及溝道是絕緣的，輸入電阻可高達(dá) 10+9Ω以上。（ c）導(dǎo)電溝道夾斷 絕緣柵型場效應(yīng)管 在結(jié)型場效應(yīng)管中，柵源間的輸入電阻一般為 10+6~10+9Ω。 NDGSP PIDUDS＋＋－UDD＋－UGGUGS－＋－場效應(yīng)管的工作原理 N溝道DGSNDGSUGGP PP( b )DGSUGG耗盡層＋－( a ) ( c )P P－＋PUGS對導(dǎo)電溝道的影響 （ a）導(dǎo)電溝道最寬 。 對于 N溝道 ， 各極間的外加電壓變?yōu)?UGS≤0， 漏源之間加正向電壓 ， 即 UDS＞ 0。（ c） 外形圖 漏極GDSP溝 道G 柵極S源極DPNN( a ) ( b )P 溝道結(jié)型場效應(yīng)管 （ a）結(jié)構(gòu)示意圖 。 N溝道G柵極S源極D漏極NPP( a )GDS( b )3 D J 7D GS( c )N （ a） 結(jié)構(gòu)示意圖 。 根據(jù)場效應(yīng)管制造工藝和材料的不同 ， 又可分