【正文】 形來看，晶體管都有三個電極，常見的晶體管外形如圖所示： 從晶體管的外形可看出，其共同特征就是具有三個電極，這就是“三極管”簡稱的來歷。 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。 這樣的結(jié)構(gòu)才能 保證晶體管具有 電流放大作用 。 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。改變可調(diào)電阻 RB，基極電流 IB，集電極電流 IC和發(fā)射極電流 IE都會發(fā)生變化，由測量結(jié)果可得出以下結(jié)論： 晶體管電流放大的條件： 晶體管內(nèi)部： a） 發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度 基區(qū) 集電區(qū)； b） 基區(qū)很薄。 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(jìn)電子，形成發(fā)射極電流 IE。 實驗表明： IC比 IB大數(shù)十至數(shù)百倍，因而 IB雖然很小，但對 IC有控制作用， IC隨 IB的改變而改變，即基極電流較小的變化可以引起集電極電流較大的變化，表明 基極電流對集電極電流具有小量控制大量的作用， 這就是三極管的 電流放大作用 。 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。 與 UCE=0V時相比 ，在 UBE相同的條件下， IB要小的多。嚴(yán)格地說，當(dāng) UCE逐漸增加 時， IB逐漸減小，曲線逐漸向右移。不過 UCE超過 1V以后再增加， IC增加很少，因為 IB的變化量也很小，通?？梢院雎?UCE變化對 IB的影響，認(rèn)為 UCE 1V時的 曲線都重合在一起。 （ 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。 ( B R ) C E OCC )32~21( UU ?學(xué)習(xí)與探討 晶體管的發(fā)射極和集電極是不能互換使用的。 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(dá)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 。 為什么晶體管基區(qū)摻雜質(zhì)濃度?。慷疫€要做得很?。? 單極型三極管 單極型三極管只有一種載流子（多數(shù)載流子）參與導(dǎo)電而命名之。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 。近年來場效應(yīng)管的發(fā)展得非常迅速，很多場合取代了雙極型晶體管，特別時大規(guī)模集成電路，大都由場效應(yīng)管構(gòu)成。 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 。所謂增強型就是 UGS＝ 0時，漏源之間沒有導(dǎo)電溝道，即使在漏源之間加上一定范圍內(nèi)的電壓，也沒有漏極電流；反之， 在 UGS=0時，漏源之間存在有導(dǎo)電溝道的稱為耗盡型 。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。顯然 它的柵極與其它電極間是絕緣的。因此，當(dāng) UGS=0 時，增強型 MOS管的漏源之間相當(dāng)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。但是金屬柵極被充電而聚集正電荷。隨著 G、 S間正電壓的增加，耗盡層加寬。 UGS繼續(xù)增加，襯底表面感應(yīng)電子增多，導(dǎo)電溝道加寬，但耗盡層的寬度卻不再變化。 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?fàn)顟B(tài) ； 當(dāng) 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 。 MOS管輸出電流受輸入電壓控制的特性 3. MOS管使用注意事項 顯然， MOS管是一種受電壓控制的電流放大部件。 MOS管的襯底應(yīng)與電路中 最低電位相連。 ? 場效應(yīng)管的源極 S、柵極 G、漏極 D分別對應(yīng)于晶體管的發(fā)射極 e、基極 b、集電極 c，它們的作用相似。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(jìn)行放大可以得到比場效應(yīng)管較高的電壓放大倍數(shù)。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。 ? 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(fù)，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。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。 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(dāng) 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。 當(dāng) UGS=UT時，增強型 N溝道MOS管開始導(dǎo)通，隨著 UGS的增加，溝道加寬， ID增大。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。