【正文】 版童詩白81一、結(jié)型場效應(yīng)管工作原理N 溝道結(jié)型場效應(yīng)管 用改變 UGS 大小來控制漏極電流 ID 的。 *耗盡層的寬度改變主要在溝道區(qū)。ID = 0GDSP+ P+N型溝道(b) UGS(off) UGS 0VGG第四版童詩白841. 當(dāng) UDS = 0 時 ， uGS 對導(dǎo)電溝道的控制作用當(dāng) UGS = UGS（ Off)，耗盡層合攏，導(dǎo)電溝被夾斷 .ID = 0GDSP+ P+ (c) UGS ＜ UGS(off)VGGUGS(off)為夾斷電壓 ,為負(fù)值。uGS = 0， uGD UGS（ Off) ，iD 較大 。GDSNiSiDP+ P+ VDD　　注意：當(dāng) uDS 0 時，耗盡層呈現(xiàn)楔形。(c) (d)第四版童詩白87 uGD uGS(off)時 , uGS 對漏極電流 iD的控制作用場效應(yīng)管用 低頻跨導(dǎo) gm的大小描述柵源電壓對漏極電流的控制作用。在 uGD ＝ uGS － uDS uGS(off),當(dāng) uDS為一常量時，對應(yīng)于確定的 uGS ，就有確定的 iD。(2)當(dāng) uDS使 uGD ＝ uGS(off)時， ds之間預(yù)夾斷(3)當(dāng) uDS使 uGD uGS(off)時， iD幾乎僅僅決定于 uGS ，　而與 uDS 無關(guān)。第四版童詩白89二、結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線1. 轉(zhuǎn)移特性 (N 溝道結(jié)型場效應(yīng)管為例 )O uGSiDIDSSUGS(off)圖 　轉(zhuǎn)移特性uGS = 0 ， iD 最大；uGS 愈負(fù)， iD 愈小；uGS = UGS(off) ， iD ? 0。圖 (b)　漏極特性輸出特性 （ 漏極特性） 曲線夾斷區(qū)UDSiDVDDVGGDSGV?+ V?+uGS圖 (a)特性曲線測試電路+?mA擊穿區(qū)第四版童詩白92＊　結(jié)型 P 溝道的特性曲線SGD轉(zhuǎn)移特性曲線iD UGS（ Off）IDSSOuGS輸出特性曲線iDUGS= 0V+uDS++o柵源加正偏電壓， (PN結(jié)反偏 )漏源加反偏電壓。稱為 金屬 氧化物 半導(dǎo)體場效應(yīng)管 ，或簡稱 MOS 場效應(yīng)管 。類型N 溝道P 溝道增強型耗盡型增強型耗盡型UGS = 0 時漏源間存在導(dǎo)電溝道稱 耗盡型場效應(yīng)管；UGS = 0 時漏源間不存在導(dǎo)電溝道稱 增強型場效應(yīng)管。(1)UGS = 0 漏源之間相當(dāng)于兩個背靠背的 PN 結(jié)，無論漏源之間加何種極性電壓， 總是不導(dǎo)電 。 增大 UGS 耗盡層變寬。 　　　　　　　　　　　　　UGS 升高， N 溝道變寬。UGS(th) 或 UT為開始形成反型層所需的 UGS，稱 開啟電壓 。漏極形成電流 ID 。c. UDS UGS – UT， UGD UT　 　 由于夾斷區(qū)的溝道電阻很大， UDS 逐漸增大時，導(dǎo)電溝道兩端電壓基本不變， iD因而基本不變。此時， 可以把 iD近似看成是 uGS控制的電流源。(當(dāng) UGS UT 時 )三個區(qū)：可變電阻區(qū)、恒流區(qū) (或飽和區(qū) )、夾斷區(qū)。UGS增加第四版童詩白100二、 N 溝道耗盡型 MOS 場效應(yīng)管P型襯底N+ N+BGS D++++++　 制造過程中預(yù)先在二氧化硅的絕緣層中摻入正離子，這些正離子電場在 P 型襯底中 “ 感應(yīng) ” 負(fù)電荷，形成 “ 反型層 ” 。++++++　 UGS = 0， UDS 0，產(chǎn)生較大的漏極電流；　 UGS 0，絕緣層中正離子感應(yīng)的負(fù)電荷減少，導(dǎo)電溝道變窄， iD 減小；　 UGS = UP , 感應(yīng)電荷被 “ 耗盡 ” ， iD ? 0。iD/mAuGS /VOUP(a)轉(zhuǎn)移特性IDSS耗盡型 MOS 管的符號SGDB(b)輸出特性iD/mAuDS /VO+1VUGS=0?3 V?1 V?2 V43215 10 15 20N 溝道耗盡型 MOSFET第四版童詩白102三、 P溝道 MOS管 MOS管 的開啟電壓 UGS(th) 0當(dāng) UGS UGS(th) ，漏 源之間應(yīng)加負(fù)電源電壓管子才導(dǎo)通 ,空穴導(dǎo)電 。SGDB P溝道SGDB P溝道四、 VMOS管VMOS管漏區(qū)散熱面積大，可制成大功率管。為增強型場效應(yīng)管的一個重要參數(shù)?！　≥斎腚娮韬芨?。第四版童詩白106二、交流參數(shù)1. 低頻跨導(dǎo) gm2. 極間電容 用以描述柵源之間的電壓 uGS 對漏極電流 iD 的控制作用。 極間電容愈小，則管子的高頻性能愈好。第四版童詩白107三、極限參數(shù)3. 漏極最大允許耗散功率 PDM U(BR)DS4. 柵源擊穿電壓 U(BR)GS 由場效應(yīng)管允許的溫升決定。當(dāng)漏極電流 ID 急劇上升產(chǎn)生雪崩擊穿時的 UDS 。 IDM第四版童詩白108例 電路如圖 ，其中管子 T的輸出特性曲線如圖 。因而 u0＝ 15 *5 ＝ 4V但是， uGS ＝ 10V時的預(yù)夾斷電壓為uDS= uGS – UT=(104)V=6V可見，此時管子工作在可變電阻區(qū)第四版童詩白110從輸出特性曲線可得 :uGS ＝ 10V時 ds之間的等效電阻(D在可變電阻區(qū)，任選一點，如圖 )所以輸出電壓為[例 ] 自閱第四版童詩白111晶體管 場效應(yīng)管結(jié)構(gòu) NPN型、 PNP型結(jié)型耗盡型 N溝道 P溝道絕緣柵增強型 N溝道 P溝道絕緣柵耗盡型 N溝道 P溝道C與 E一般不可倒置使用 D與 S有的型號可倒置使用載流子 多子擴散少子漂移 多子運動輸入量 電流輸入 電壓輸入控制 電流控制電流源CCCS(β)電壓控制電流源VCCS(gm) 場效應(yīng)管與晶體管的比較第四版童詩白112噪聲 較大 較小溫度特性 受溫度影響較大 較小，可有零溫　　　　　　　　　　　　　　 度系數(shù)點輸入電阻 幾十到幾千歐姆 幾兆歐姆以上靜電影響 不受靜電影響 易受靜電影響集成工藝 不易大規(guī)模集成 適宜大規(guī)模和　　　　　　　　　　　　　　　超大規(guī)模集成　　晶體管 場效應(yīng)管第四版童詩白113一、單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)和等效電路N 型硅片P 區(qū)PN 結(jié)eb1b2單結(jié)晶體管 又稱為 雙基極晶體管。117二、工作原理圖 　 1. 控制極不加電壓，無論在陽極與陰極之間加正向或反向電壓，晶閘管都不導(dǎo)通。PNPIGβ1 β2IGβ1IG圖 CNPNCC第四版童詩白C118結(jié)論：　 　 晶閘管由阻斷變?yōu)?導(dǎo)通的條件是在陽極和陰極之間加正向電壓時，再在控制極加一個正的觸發(fā)脈沖；　 　 晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)?阻斷的條件是減小陽極電流 IA ，　　或改變 AC電壓極性的方法實現(xiàn)。第四版童詩白119三、晶閘管的伏安特性1. 伏安特性O(shè) UACIAUBOABCIHIG= 0　 正向阻斷特性 ：當(dāng) IG= 0 ，而陽極電壓不超過一定值時，管子處于阻斷狀態(tài)。IH —— 維持電流　 當(dāng)控制極電流 IG ? 0 時， 使晶閘管由阻斷變?yōu)閷?dǎo)通所需的陽極電壓減小。UBR圖 版童詩白120四、晶閘管的 主要參數(shù) IF IH UG和觸發(fā)電流 IG UDRM URRM其它：正向平均電壓、控制極反向電壓等。第四版童詩白125iDO uDU (BR)I FURM2. 主要參數(shù)主要參數(shù)正向 — 最大平均電流 IF反向 —最大反向工作電壓 U(BR)(超過則擊穿 )反向飽和電流 IR (IS)(受溫度影響 )IS第四版童詩白1263. 二極管的等效模型理想模型 (大信號狀態(tài)采用 )uDiD正偏導(dǎo)通 電壓降為零 相當(dāng)于理想開關(guān)閉合反偏截止 電流為零 相當(dāng)于理想開關(guān)斷開恒壓降模型 UD(on)正偏電壓 ? UD(on) 時導(dǎo)通 等效為恒壓源 UD(on)否則截止，相當(dāng)于二極管支路斷開UD(on) = ( ? ) V 估算時取 V硅管：鍺管： ( ? ) V V折線近似模型相當(dāng)于有內(nèi)阻的恒壓源 UD(on)第四版童詩白1274. 二極管的分析方法圖解法微變等效電路法5. 特殊二極管工作條件 主要用途穩(wěn)壓二極管 反 偏 穩(wěn) 壓發(fā)光二極管 正 偏 發(fā) 光光電二極管 反 偏 光電轉(zhuǎn)換第四版童詩白128三、兩種半導(dǎo)體放大器件雙極型半導(dǎo)體三極管 (晶體三極管 BJT)單極型半導(dǎo)體三極管 (場效應(yīng)管 FET)兩種載流子導(dǎo)電多數(shù)載流子導(dǎo)電晶體三極管1. 形式與結(jié)構(gòu) NPNPNP 三區(qū)、三極、兩結(jié)2. 特點基極電流控制集電極電流并實現(xiàn) 放大第四版童詩白129放大條件內(nèi)因：發(fā)射區(qū)載流子濃度高、 基區(qū)薄、集電區(qū)面積大外因： 發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏3. 電流關(guān)系IE = IC + IBIC = ? IB + ICEO IE = (1 + ?) IB + ICEOIE = IC + IBIC = ? IB IE = (1 + ? ) IB 第四版童詩白1304. 特性iC / mAuCE /V100 181。A60 181。A20 181。A80 181。A40 181。AIB = 0O 3 6 9 124321放大區(qū)飽和區(qū)截止區(qū)放大區(qū)特點：1)iB 決定 iC2)曲線水平表示恒流3)曲線間隔表示受控第四版童詩白1325. 參數(shù)特性參數(shù)電流放大倍數(shù) ? ? ? = ? /(1 ? ? )? = ? /(1 + ? )極間反向電流 ICBOICEO極限參數(shù)ICMPCMU(BR)CEOuCEOICEOiCICMU(BR)CEOPCM安 全 工 作 區(qū)= (1 + ?) ICBO第四版童詩白133場效應(yīng)管1. 分類按導(dǎo)電溝道分 N 溝道P 溝道按結(jié)構(gòu)分 絕緣柵型(MOS)結(jié)型按特性分 增強型耗盡型 uGS = 0 時， iD = 0uGS = 0 時， iD ? 0增強型耗盡型(耗盡型 )第四版童詩白1342. 特點柵源電壓改變溝道寬度從而控制漏極電流輸入電阻高，工藝簡單，易集成由于 FET 無柵極電流，故采用 轉(zhuǎn)移特性 和輸出特性 描述3. 特性不同類型 FET 的特性比較參見 圖 第 49