1 半导体器件-三极管场效应管(gai) (2)
半导体器件(二级管你-三极管-场效应管)
通常击穿电压在6V以下属于齐纳击穿；在6V以上主 要是雪崩击穿。
（2）热击穿:
当U↑，耗散功率超过PN结的极限值,使温度升高,导致PN结过 热烧毁.
3. 伏安特性表达式(二极管方程)
最高反向工作 最大整流电流 最大整流电流 最大整流电流
电压V
mA
mA
mA
100
300
500
25
2CZ52A
2CZ53A
2CZ54A
50
2CZ52B
2CZ53B
2CZ54B
100
2CZ52C
2CZ53C
2CZ54C
200
2CZ52D
2CZ53D
2CZ54D
300
2CZ52E
2CZ53E
2CZ54E
*1.2.4 二极管的电容效应
空间电荷区的正负离子数目发生变化，这相当
PN结中存储的电荷量也随之变化，这是一种电容效
应。
势垒电容的大小可用下式表示：
Cb
dQ dU
S l
：半导体材料的介电比系数；
S ：结面积； l ：耗尽层宽度。
由于 PN 结 宽度 l 随外加
Cb
电压 U 而变化，因此势垒电容
Cb不是一个常数。其 Cb = f (U) 曲线如图示。
1.1 半导体的特性
热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强 (可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。
光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化 (可做 成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极 管、光敏三极管等)。
章半导体二极管三极管和场效应管
正向特性
6
4
正向特性
200 –100 –50
2
– 80 – 40
0 0.4 0.8 U / V
– 0.1
–0.1 0 0.4 0.8 U / V
–0.2
反向击 穿特性
– 0.2 死区电压
反向特性
硅管的伏安特性
锗管的伏安特性
1.3.3 二极管的主要参数
第1章 1.3
1. 最大整流电流IOM 2. 反向工作峰值电压URM
同样有: IC>> IB
所以说三极管具有电流控制作用,也称之为电流放大作用。
1.5.3 三极管的特性曲线 IB 1. 三极管的输入特性
UCE ≥ 1V
IB = f (UBE ) UC E = 常数
0
UBE
死区电压
2. 三极管的输出特性
IC = f (UCE ) IB = 常数 IC
IB =60µA
子，补充被复 合的空穴，形
成 IB
IB
RB
IE
VBB
电子流向电源正极形成 IC
N 集电区收集电子
电子在基区 扩散与复合
P
发射区向基区
N
扩散电子
电源负极向发射 区补充电子形成
发射极电流IE
VCC RC
第1章 1.5
由于基区很薄,掺杂浓度又很小,电子在基区扩散的数量 远远大于复合的数量。所以：
IC>> IB
C
B
基极B
E
符号
第1章 1.5
集电极C
集电区
N
集电结
P
基区
发射结
N
发射区
发射极E
2. PNP型三极管
三极管 场效应管
三极管场效应管在当代的电子工业中，三极管和场效应管是常常被使用的两种电子元器件。
它们的使用范围广泛，可以在各种电路中担任不同的角色。
本文将围绕这两种元器件进行详细的阐述。
一、三极管三极管是一种半导体器件。
它由三个掺有不同材料的区域组成，其中两个区域被称为“外结区”，另一个区域则被称为“内结区”。
当外结区加正/负电压时，电子就可以跨越内结区流到另一个外结区中。
这种流动形式被称为“扩散”，且流动的方向从高浓度处向低浓度处。
而当内结区加电压时，电子会被强制转向，以便在另一个外结区中流动，这个过程称为“漂移”。
三极管的工作原理可以概括为：当基极电压为低电平（0V）时，隔板区被反偏，此时电子无法从集电区流向发射区，因此输出为高电平。
当基极电压为高电平（正电压）时，隔板区将被正偏，电子可以顺利流向发射区，从而使输出为低电平。
二、场效应管场效应管（FET）由三个区域组成，其中有一个称为“沟道区”，处于“沟道区”下方的是“源极”，而处于“沟道区”上方的是“漏极”。
FET在正常工作状态下，其沟道区内的电子和空穴通过扩散而互相中和。
当施加负电压于栅极时，栅式场会封锁漏极与源极之间的电流，因此，FET在负栅电压下具有很高的阻值，即非常高的输入电阻。
FET的特点是输入电阻大，除了噪声系数外，其他参数都很好。
其工作原理是利用栅电势来控制电源沟道中的电子。
三、三极管和场效应管的比较1. 不同的控制方式：三极管的控制基于基极电流，而场效应管的控制基于栅极电压。
2. 不同的电路结构：三极管有三个引脚，而场效应管具有五个引脚。
3. 不同的输入输出特性：三极管输入电阻小，输出电流大，而场效应管则恰好相反。
4. 工作电压不同：三极管需要一个足够大的开启电压，而场效应管则可以以较小的电压（几伏）开启。
两者都有各自的优势和不足，具体选择哪一种器件，需要根据具体的应用环境和性能要求进行评估。
总之，三极管和场效应管都是极为重要的电子元器件，在电子技术中扮演着重要的角色。
半导体三极管和场效应管
VE>VB>VC；（2）导通电压：硅管
z为 发 射|VB极E|e=，0.6y~为0.7集 V，硅电管极 |VcBE,|且= 0该 .2~0管.3V为， 硅 管
于 是Vc Vb Ve， 故 该 管 为NPN硅 管 。 (b)按 照 同 样 方 法 ， 可 判为 断PNP锗 管 ，
x为 集 电 极c，y为 发 射 极e，z为 基 极b， 。
二、极间反向饱和电流
CB 极间反向饱和电流 ICBO， CE 极间反向饱和电流 ICEO，又叫穿透电流。
三、极限参数
ICiCM
ICEO
O
安
全 PCM
工 作
区
U(BR)CEO uCE
1. ICM — 集电极最大允许电流，超过时 值明显降
低。
2. PCM — 集电极最大允许功率损 PC = iC uCE。
⑥场效应管集成工艺更简单、功耗小、工作电源电压范围宽，使 之更多地应用于大规模和超大规模集成电路中。
⑦一般情况下，由晶体管构成的放大电路具有更高的电压放大倍 数和输出功率。
思考题 • 场效应管符号中的箭头方向表示什么？ • 为什么FET的输入电阻比BJT的高得多？为什么
MOSFET比JFET的输入电阻高？ • 场效应管正常放大时，导电沟道处于什么状态？ (1) 使用MOS管应注意些什么？
E ui
C
B
B
uo ui
E
C
uo
B
E
ui
uo
C
共基极
共发射极
共集电极
I I IE = IC + IB C 三极管的电B流
I (1 分配关系 E共射电流放大
)IB
倍数，表征三
极管的电流放
三极管、场效应管、IGBT的区别
三极管、场效应管、IGBT的区别一、三极管三极管是一种（电流）控制体器件，它的主要作用是把微弱（信号）放大，输入阻抗低，例如在基极b给一个很小的电流Ib，在集电极c上得到一个比较大的电流Ic。
它是电流放大器件，但是在实际时候通常通过一个电阻将三极管的电流放大作用转变为电压放大作用，因此，只要电路参数设置合适，一般输出电压可以比输入电压高很多倍。
它有三个工作状态：截止状态、放大状态、饱和状态。
三极管一般是弱电中使用，而且出现在开关作用、电流放大作用，例如蜂鸣器驱动、（数码）管驱动、直流小风扇驱动等方面。
1）三极管驱动数码管如果由于（单片机）I/O口驱动能力有限，可以加三极管扩大驱动电流2）三极管驱动蜂鸣器二、场效应管场效应管是电压控制器件，它是继三极管之后的新一代放大元件，场效应（晶体管）可分为耗尽型效应晶体管和增强型效应晶体管，同时又有N沟道和P沟耗尽型之分。
场效应管一般用于开关作用，有开关用以及有功率用。
特别是（电机）、（开关电源）等，应用场合一般都是出现在需要耐压高、耐电流大、频率特性高的时候。
三、（IGBT）IGBT是电压控制电流，可是说是集成块三极管和场效应管的优点的一种器件，它利用电压来控制PN结，在大电流应用比较广泛，因此比较适合强电开关，强电功率使用，例如（变频器）、逆变器、电力（控制系统）等，很多场合以IGBT作为逆变器件，工作电流3000kVA以上，频率达25kHz以上。
如下图是直流电机驱动主电路。
四、总结1）三极管是电流控制器件、而场效应管和IGBT是电压驱动器件。
三极管特点是能够将电流放大，场效应管特点是噪声小、功耗低、没有二次击穿现象等，IGBT特点是高耐压、导通压降低、开关速度快等；2）三者都可以作为（电子）开关用，三极管一般是小型开关、信号放大场合应用，如果对于信号源需要更多的电流时候可以采用三极管，否则就用场效应管，而IGBT更适合于大电流、大电压的（电力系统），它是（电力电子）重要的大功率主流器件之一。
半导体三极管
2.22.2 半导体三极管（书4.1节）半导体三极管有两大类型，一是双极型半导体三极管（三极管）双极型半导体三极管是由两种载流子参与导电的半导体器件，它由两流子参与导电的半导体器件它由两个PN 结组合而成，是一种CCCS器件。
二是场效应半导体三极管（场效应管）场效应型半导体三极管仅由一种载流子参与导电是种器件载流子参与导电，是一种VCCS器件。
2012-3-2112.2.1 三极管的结构及工作原理2.2.2 三极管的基本特性2.2.3 三极管的主要参数及电路模型223三极管的主要参数及电路模型2012-3-212分类：按材料分：硅管、锗管按结构分：NPN、PNP按使用频率分：低频管、高频管按功率分：小功率管<500 mW0.5∼1W中功率管0.5 1 W大功率管> 1 W2012-3-213221三极管的结构及工作原理2.2.1三极管的结构及工作原理1. 结构、符号和分类双极型半导体三极管有两种类型:NPN 型和PNP 型。
N 集电极C —集电区c ollector PCP 基极B 发射结集电结—基区NB N 发射极E —发射区b ase P Ee mitter C C2012-3-214NPN 型PNP 型E B E B从外表上看两个(N 区,(或两个P 区)是对称的，实际上发射区的掺杂浓度大，集电区掺杂浓度低，且集电结面积大。
基区要制造得很薄，其厚度一般在几个基区要制造得很薄其厚度般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度低。
PCN P C PNB N B EEPNP 2012-3-215NPN 型PNP 型2. 三极管内部载流子的传输过程双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电适当的直流偏置电压。
若在放大工作状态：发射结加正向电压，集电结加反向电压。
现以NPN 型三极管的放大状态为例，来说明三极管内部的电流关系。
动画2-12012-3-216(动)双极型三极管内载流子的运动可得如下电流关系式:I E=I EN+ I EP 且有I EN>>I EPI EN=I CN+I BN 且有I EN>>I BN，I CN>>I BNI C=I CN+I CBOI B=I EP+I BN－I CBOI E=I EP+I EN=I EP+I CN+I BN=(I CN+I CBO)+(I BN+I EP－I CBO)()(I=I+IE C B2012-3-2173. 三极管的电流分配关系(1)三种组态双极型三极管有三个电极，其中一个可以作为输入, 一个可以作为输出，这样必然接有一个电极是公共电极。
第6章半导体器件常用的半导体器件有二极管、三极管和场
管子的输入电阻就是 反偏的P+N结的结电阻， 它可达107Ω数量级。
2．工作原理 使ID≈0时的UGS反偏
电压，称为该管的夹断电 压，用UGS（off）表示。
管子的输入电阻就是 反偏的P+N结的结电阻， 它可达107Ω数量级。
6.4.4 场效应管与三极管的比较
本章小结
1.半导体有光敏、热敏和掺杂特性。 2.PN结具有单向导电性，P＋N－导通，P－N＋截止。 3.二极管的内部就是一个PN结，正向偏置导通，反向偏置 截止。
4.三极管内部有二个PN结，三极管放大的实质是以很小 的基极电流控制较大的集电极电流。发射结正偏，集电结反
偏，三极管工作在放大状态，在放大状态时
一般硅管导通压降约为0.7伏,锗管导
通压降约为0.3伏。除稳压二极管外，
反向击穿都将使二极管损坏。
2.主要参数
（1）最大整流电流IF 超过IF二极管的PN结将过热而烧断。 （2）最高反向工作电压URM 二极管一旦过压击穿损坏，失去了单向导电性。
（3）最大反向电流IRM
这个电流愈 增大。
小二极管的单向导电性愈好。温升时
6.2.1 结构和分类 二极管内部就是一个PN结，PN结具有单向导
电性，所以二极管也具有单向导电性。 按PN结的接触面大小， 二极管可分为点接触型 和面接触型。按制造所 用的半导体材料，二极
管可分为硅管和锗管。按不同的用途，二极管 可分为普通管，整流管和开关管等。
6.2.2 伏安特性和主要参数
1.伏安特性
特点：IC＝ IB ，IC仅由IB决定。
②截止区 条件：两个PN结均反偏。
特点是IB＝0、IC＝ICEO≈0，无放大作用。
电路课件第4章 半导体二极管、三极管和场效应管
在 室 温 下 就可以激发 成自由电子
+4
+4
+4
第 1-11 页
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4.1 PN结
2）多子与少子
长 沙 理 工 大 学 计 算 机 通 信 工 程 学 院 制 作
电子空穴对
自由电子
多数载流子——自由电子， 主要由掺杂产生。
N型半导体 + + + + + + + + + + +
第 1-10 页 前一页 下一页 退出本章
4.1 PN结
长 沙 理 工 大 学 计 算 机 通 信 工 程 学 院 制 作
在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的半导体。 1、N型半导体 1） 构成
在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，砷等，称为N 型半导体。
+4 +4 +4
+4
+4
+4
掺入五价 原子占据Si 原子位置
空穴
+4
硼原子
+3
+4
－ －
+4
+4
+4
－
多数载流子—— 空穴 少数载流子——自由电子
第 1-13 页 前一页 下一页 退出本章
4.1 PN结
杂质半导体的示意图
多子—空穴
长 沙 理 工 大 学 计 算 机 通 信 工 程 学 院 制 作
多子—电子
P型半导体 － － － 少子—电子
N型半导体
－ － －
i IS (e
u 为PN结两端的电压降 IS 为反向饱和电流
半导体三极管和场效应管(2)
1.74
0.983
1.77
2.1.2 三极管的特性曲线
Rc IC ＋
mA
－
Rb
IB
A
＋
＋
UCC
UBB
uBE
V －
V UCE －
图 2 – 6 三极管共发射极特性曲线测试电路
1.
当ＵＣＥ不变时, 输 入回路中的电流ＩＢ与 电压ＵＢＥ之间的关系曲
线称为输入特性, 即
IB / mA
通常用共基极直流电流放大系数衡量上述关系, 用α
来表示, 其定义为
ICn
I Cn
(2-4)
IEn IE
一般三极管的α值为0.97～0.99。将(2-4)式代入(2-1)式, 可
IC ICn ICBO IE ICBO (2-5)
通常ＩＣ>>ＩCBO, 可将ＩＣＢＯ忽略, 由上式可得出
IC
(2-6)
比较平坦的部分, 表示当ＩＢ一定时, ＩＣ的值基本上不随 ＵCE而变化。在这个区域内,当基极电流发生微小的变化量 ΔＩＢ时, 相应的集电极电流将产生较大的变化量ΔＩＣ, 此
时二者的关系为
ΔＩＣ＝βΔＩＢ
该式体现了三极管的电流放大作用。
对于ＮＰＮ三极管, 工作在放大区时ＵＢＥ≥０.７V, 而 ＵＢＣ＜０。
绝缘栅场效应管的图形符号如图2-12（b）、(c)所示，箭头方向 表示沟道类型，箭头指向管内表示为N沟道MOS管(图(b))，否则为P 沟道MOS管(图(c))。
D
S
GD
铝
二氧化硅
(SiO2)
N＋
N＋
B G
S
(b)
D P衬底
B (衬底引线)
场效应管与三极管基础知识讲解
mos管分四种，N沟道增强型和耗尽型，P沟道增强型和耗尽型。
箭头指向g 的且带虚线的为N增强，没有虚线的为N耗尽。
箭头背向g端的且带虚线的为P增强，不带虚线则为P耗尽。
希望说的你能明白，小妹新手，多多关照！有没说清楚的继续，呵呵···场效应管三极管开关电路基础发布时间：2008-12-08 23:08:32三极管简介:三极管的种类很多，并且不同型号各有不同的用途。
三极管大都是塑料封装或金属封装，常见三极管的外观，有一个箭头的电极是发射极，箭头朝外的是NPN型三极管，而箭头朝内的是PNP型。
实际上箭头所指的方向是电流的方向。
图1双极面结型晶体管有两个类型：npn和pnp。
npn类型包含两个n 型区域和一个分隔它们的p型区域；pnp类型则包含两个p型区域和一个分隔它们的n型区域，图2和图3分别是它们的电路符号。
以下的说明将集中在npn BJT。
图2: npn BJT 的电路符号图3: pnp BJT 的电路符号BJT工作于三种不同模式：截止模式、线性放大模式及饱和模式，见图4。
图4 四种工作模式BJT在电子学中是非常重要的元件。
它们被广泛应用在其他展品中，特别是模拟电路里的放大器和数码电路里的电子开关。
开关电路原则a. BJT三极管Transistors只要发射极e 对电源短路就是电子开关用法N管发射极E 对电源负极短路. 低边开关;b-e 正向电流饱和导通P管发射极E 对电源正极短路. 高边开关 ;b-e 反向电流饱和导通b. FET场效应管MOSFET只要源极S 对电源短路就是电子开关用法N管源极S 对电源负极短路. 低边开关;栅-源正向电压导通P管源极S 对电源正极短路. 高边开关;栅-源反向电压导通总结:低边开关用 NPN 管高边开关用 PNP 管三极管b-e 必须有大于C-E 饱和导通的电流场效应管理论上栅-源有大于漏-源导通条件的电压就就OK假如原来用NPN 三极管作ECU 氧传感器加热电源控制低边开关则直接用N-Channel 场效应管代换;或看情况修改下拉或上拉电阻基极--栅极集电极--漏极发射极--源极NPN和PNP 开关三极管（1）我把NPN三极管看成一个三个脚继电器.基极-----就是一个小电流的.继电器的信号吧集电极-----可以说是正极吧发射极------可以说负极吧有一个小电流流入了基极的话那么集电极和发射极就会通.（2）PNP三极管看成一个三个脚继电器.基极-----就是一个小电流的继电器信号集电极-----可以说是正极吧发射极------可以说负极吧有一个小电流流出了基极的话，那么集电极和发射极就会通.三极管VS场效应管三极管BJT--------TRANSISTORS ----------- 电流驱动场效应管----- FET ------------------------- 电压驱动MOS场效应管MOSFET ................ 电压驱动2N70022n7002 IC产品型号的一种描述：晶体管极性:N沟道漏极电流, Id 最大值:280mA电压, Vds 最大:60V开态电阻, Rds(on):5ohm电压@ Rds测量:10V电压, Vgs 最高:2.1V功耗:0.2W工作温度范围:-55to 150封装类型:SOT-23针脚数:3SVHC(温度关注物质):Cobalt dichloride (18-Jun-2010) SMD标号:702功率, Pd:0.2W外宽:3.05mm外部深度:2.5mm外部长度/高度:1.12mm封装类型:SOT-23带子宽度:8mm晶体管数:1晶体管类型:MOSFET温度@ 电流测量:25°C满功率温度:25°C电压Vgs @ Rds on 测量:10V电压, Vds 典型值:60V电流, Id 连续:0.115A电流, Idm 脉冲:0.8A表面安装器件:表面安装通态电阻, Rds on @ Vgs = 10V:5ohm通态电阻, Rds on @ Vgs = 4.5V:5.3ohm阈值电压, Vgs th 典型值:2.1V阈值电压, Vgs th 最高:2.5VSVHC(高度关注物质)(附加):Bis (2-ethyl(hexyl)phthalate) (DEHP) (18-Jun-2010)MOS管的基本知识（转载）2011-05-07 06:39:32| 分类：电路硬件设计| 标签：|字号大中小订阅现在的高清、液晶、等离子电视机中开关电源部分除了采用了PFC技术外，在元器件上的开关管均采用性能优异的MOS 管取代过去的大功率晶体三极管，使整机的效率、可靠性、故障率均大幅的下降。
三极管及场效应管原理及参数
晶体三极管一、三极管的电流放大原理晶体三极管<以下简称三极管）按材料分有两种：锗管和硅管。
而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和PNP两种三极管，两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。
图1、晶体三极管<NPN）的结构图一是NPN管的结构图，它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成，从图可见发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极。
当b点电位高于e点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于b点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源Ec要高于基极电源Ebo。
在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做得很薄，而且，要严格控制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正确，发射区的多数载流子<电子）极基区的多数载流子<控穴）很容易地截越过发射结构互相向反方各扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电流Ie。
由于基区很薄,加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流Ic，只剩下很少<1-10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补纪念给，从而形成了基极电流Ibo根据电流连续性原理得：Ie=Ib+Ic这就是说，在基极补充一个很小的Ib，就可以在集电极上得到一个较大的Ic，这就是所谓电流放大作用，Ic与Ib是维持一定的比例关系，即：β1=Ic/Ib式中：β--称为直流放大倍数，集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比为：β= △Ic/△Ib式中β--称为交流电流放大倍数，由于低频时β1和β的数值相差不大，所以有时为了方便起见，对两者不作严格区分，β值约为几十至一百多。
1-2_半导体三极管_图文(精)
1.2 半导体三极管双极型半导体三极管是由两种载流子参与导电的半导体器件,它由两流子参与导电的半导体器件它由两个PN 结组合而成,是一种CCCS器件。
二是场效应半导体三极管(场效应管场效应型半导体三极管仅由一种载流子参与导电,是一种VCCS器件。
载流子参与导电是种器件半导体三极管是具有电流放大功能的元件频率:高频管、低频管功率:小、中、大功率管硅管锗管材料:硅管、锗管类型:NPN型、PNP型1.2.1 三极管的结构及工作原理1.2.2 三极管的基本特性极管的基本特性1.2.3 三极管的主要参数及电路模型123三极管的主要参数及电路模型三极管的结构及工作原理.2.1三极管的结构及工作原理双极型半导体三极管的结构示意图如图0201所示一侧称为发射区,电极称为02.01所示。
它有两种类型:NPN 型和PNP 型。
侧称为发射区,电极称为发射极,用E 或e 表示(Emitter ;另一侧称为集电区和集电极,用C 或c 表示(Collector 。
e-b 间的PN 结称为发射结(Jec-b 间的PN 结称为集电结(Jc中间部分称为基区,连上电极称为基极,用B 或b 表示(Base ;示,发射极的箭头代表发射极电流的实际方向。
集电区:面积大浓度低基区:最薄,C 集电极大,浓度低最薄掺杂浓度最低集电结N B P 基极发射结N 发射区:掺杂浓度最高E 发射极从基区扩散来的集电结反偏C 电子作为集电结的非平衡少子,集电结反偏,有平衡少子的I C N I CN I CBO漂移进入集电结而被收集,形成漂移运动形成的反向电流I CBO 。
B P E C基区空穴向发射区的扩散可忽略I CN 。
NR B I BN 扩散可忽略。
进入P 区的电I B EE B发射结正偏,发射区电子不断进入P 区的电子少部分与基区的空穴复合,形I E向基区扩散,形成发射极电流I E 。
成电流I BN ,多数扩散到集电结。
3、三极管的电流分配关系I CC I =N PE CI CNCBOI B = I BN -I CBO ≈I BN定义:I CN 与I BN 之比称为共B R B I BN发射极直流电流放大倍数I −E NE BI EBC CBO B CBO C BN CN I I I I I I I ≈+==βCEOB CBO BC (1 I I I I I +=++=βββ集射极穿透电流↑CEO :集-射极穿透电流, 温度↑→I CEO ↑若I B =0, 则I C ≈I CEOB C CEO I I I β≈,有忽略(常用公式CC I 如输入电压变化,则会N P E CI CNCBO 导致在I B 上叠加动态电流∆i B ,当然集电极电流B R B I BN 在I C 基础上叠加∆i c定义:共发射极共发射极交流交流电电E NE BI E流放大倍数流放大倍数::∆βBci i ∆=β的直流电流放大倍数来取代在此基础上叠加动态信号时的交流电流放大倍数。
1 半导体器件-三极管场效应管
1.1半导体的特性 1.2 PN结及半导体二极管 1.3 双极型三极管 1.4 场效应三极管
§1.3双极型三极管（Bipolar Junction
Transistor)
1.3.1 基本结构
NPN型 C 集电极
集电极 C PNP型
N
B
P
基极
N
E 发射极
P
B
N
基极 P
E 发射极
三极管符号
绝缘栅场效应管工作原理
绝缘栅场效应管工作原理
转移特性曲线
ID
U UT 开启电压GS
ID
4
（mA）
可变电
3 阻区
击穿区
2
恒流区
1
0
U DS
（V）
耗尽型N沟道MOS管的特性曲线
ID
D
mA
G S
UGS
UDS V
实验线路(共源极接法)
输出特性曲线 ID一个U DS，画出ID和UGS 的关系曲线，称为转移特性 曲线
绝缘栅场效应管（MOS）
Metal-Oxide-Semiconductor
N沟道 P沟道
耗尽型
增强型 耗尽型
增强型
一、结型场效应管（Junction Field Transistor) （1）结构
耗尽层
N 型 沟 道
N沟道结型场效应管的结构及符号
(drain)
(gate)
型 N+ 沟 N+
道
(Source)
曲线，跨导。
金属铝 S G D
SiO2绝缘层
N
N
P
两个N区
未预留 N沟道增强型
P型基底 N导电沟道
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S
N
N
P
UGS=0时，不导电。
D B
UDD
SG D
VGG
N
N
P
当UGD<UT时，将 不足以在漏极产
生导电沟道——
“夹断”。ID不再 增加。 UGD<UT的 区域称为饱和区
开启电压
N型沟道
反型层 B
UGS>UT时，衬底形成一个N型层，标志着形成导电 沟道，把S和D连接起来。
当加上UDS,并且UDS<UGS-UT,即UGD=UGS-UDS>UT。 形成电流ID。 UDSID , UGD
搀杂程度低
UDS=0
N 沟 道
当UGS=0时，耗 尽层比较窄，导 电沟道较宽。
N 沟
夹
道
断
电
压
|UGS|由零逐渐增大 时，耗尽层逐渐加
当|UGS|=Up时， 两侧的耗尽层
宽，导电沟道变窄。 合拢，导电沟
道被夹断。
UDS>0
P+
ID
P+
N
VDD P+
ID
P+
VDD
N
VGG
IS
IS
UGS=0,UDG<|Up|,耗尽层较窄， 导电沟道较宽，沟道的电阻小，
UGS<0,UDG<|Up|,耗尽层 宽度增大，导电沟道变
由于源漏极间有电压，所以它 窄，沟道电阻增大，ID
们之间有一个较大的电流ID。 减小。
P+
ID P+
P+
ID P+
N
IS
IS
UGS<0,UDG=|Up|，耗尽 层继续扩展，导电沟道继 续变窄，ID继续减小
UGSUp,UDG>|Up|，耗尽 层全部合拢，ID0，夹断
4
线性放大区: IC = IB 100A
3
80A
60A
2
40A
此区域中 :
IB=0 , IC=ICEO1,
20A
UBE< 死区电
IB=0
压,，称为截止 区。
3 6 9 12 UCE(V)
三极管的技术数据： （1）电流放大倍数 （2）集-基极间反向饱和电流ICBO （3）集-射间穿透电流ICEO （4）集电极最大允许电流ICM （5）集电极最大允许功耗PCM （6）极间反向击穿电压
IC =
BE结正偏，BC结正偏 ，即UCEUBE IB>ICS(ICS)， UCE0.3V
(3) 截止区
UBE< 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0
例： =50， USC =12V， RB =70k， RC =6k 当USB = -2V，2V，5V时， 晶体管的静态工作点Q位
于哪个区？ USB =-2V， IB=0 ， IC=0， Q位于截止区
绝缘栅场效应管工作原理
绝缘栅场效应管工作原理
转移特性曲线
ID
U UT 开启电压GS
ID
4
（mA）
可变电
3 阻区
击穿区
2
恒流区
1
0
U DS
（V）
耗尽型N沟道MOS管的特性曲线
ID
D
mA
G S
UGS
UDS V
实验线路(共源极接法)
输出特性曲线 ID（mA）
4 3 2 1 0
固定一个U DS，画出ID和UGS 的关系曲线，称为转移特性 曲线
P沟道结型场效应管结构及符号
结型场效应管结构
(2)工作原理（N沟道）
导应耗 电电改尽沟沟变层道道 ，主 一的 沟要 侧宽 道向 展度 的导宽相电
阻值改变，于是漏 极电流 ID改变。即
N 型
通过改变 UGS的大
沟
小来搀控杂制漏极电流
道
ID的程大度小。
高
栅极和导电沟道 间存在一个PN P结N结，在栅极和 源极之间加反 向电压UGS, 使 过 变 使PN改 耗 得结变 尽反搀 程层U高偏杂 度G宽S，来度通改，
1.3.3 特性曲线 IC
IB
mA
C
A
B
RC
E
USC
RB
V UBE
V UCE
USB
实验线路(共发射极接法)
（1）输入特性
IB 与UBE的关系曲线（同二极管）
IB(A) 80
工作压降： 硅管 UBE 0.7V
60
UCE1V
40
20
死区电压， 硅管0.5V
0.4 0.8 UBE(V)
（2）输出特性(IC与UCE的(BR)CEO UCE
PNP型三极管
NPN型
PNP型
§1.4 场效应晶体管(Field Effect Transistor)
场效应管与晶体管不同，它是多子 导电，输入阻抗高，温度稳定性好。
场效应管有两种: 结型场效应管（JFET）
Junction Field Effect Transistor
IB B RB UBE
USB
IC
C
RC
E UCE
USC
USB =2V， IB= (USB -UBE)/ RB =(2-0.7)/70=0.019 mA
IC= IB =500.019=0.95 mA< ICS =2 mA ， Q位于放大区
IC最大饱和电流ICS = (USC -UCE)/ RC =(12-0)/6=2mA
绝缘栅场效应管（MOS）
Metal-Oxide-Semiconductor
N沟道 P沟道
耗尽型
增强型 耗尽型
增强型
一、结型场效应管（Junction Field Transistor) （1）结构
耗尽层
N 型 沟 道
N沟道结型场效应管的结构及符号
(drain)
(gate)
型 N+ 沟 N+
道
(Source)
1.3.2 电流放大原理（NPN型）
进入P区的电子 少部分与基区的 空穴复合，形成 电流IB ，多数扩
散到集电结。 B
RB
EB
C
N
P
IB
N
E IE
发射结正 偏，发射 区电子不 断向基区 扩散，形 成发射极 电流IE。
Ec
1
IC
C
IB B RB
从基区扩散
IC N 来的电子漂
移进入集电
P 结而被收Ec集， N 形成IC。
IC(mA ) 4
= IC / IB =(3-2)mA/(60-40) A=50
3
60A
Q’ = IC / IB =3 mA/ 60A=50
2
40A
Q
1
= IC / IB =2 mA/ 40A=50
3 6 9 12 UCE(V)
此输区出域中特U性CEUBE,集 电UC结E正0.3偏V，称为IB饱>I和C，I区C(。mA )
EB
E IE
要使三极管能放大电流，必须使发射结
正偏，集电结反偏。
2
静态电流放大倍数，动态电流放大倍数 静态电流放大倍数
= IC / IB
IC = IB
动态电流放大倍数
IB ： IB +
IC ： IC +
一IIB般B=认为I：C /
=
=
IC IC = ，IB近似为一常数，
值范围：20~100
三极管电流形成原理演示
改变栅极和源极之间的电压UGS可控制漏极电流ID.
结型场效应管输出特性
输出特性曲线
ID（mA）
4 可变电 3 阻区
固定一个U DS，画出ID和UGS 的关系曲线，称为转移特性 曲线
击穿区
2
恒流区
1
0
UGS=UT
U DS （V）
二、MOS绝缘栅场效应管（N沟道） （1） 结构 金属-氧化物-半导体场效应管
4
线性放大区: IC = IB 100A
3
80A
60A
2
40A
此区域中 :
IB=0 , IC=ICEO1,
20A
UBE< 死区电
IB=0
压,，称为截止 区。
3 6 9 12 UCE(V)
共射输出特性
输出特性三个区域的特点:
(1) 放大区
BE结正偏，BC结反偏， IC=IB , 且
IB
(2)
饱和区
UGS=+2V
3 ID 2
1 0
UGS=+1V UGS=0VUGS
UGS=-1V UGS=-2V U DS （V）
金属铝 S G D
SiO2绝缘层
N
N
P
两个N区
未预留 N沟道增强型
P型基底 N导电沟道
预留 N沟道耗尽型
（2）符号
SG D
N
N
P
D
漏极 D
G
S N沟道增强型
栅极 G
S 源极 N沟道耗尽型
N沟道MOS绝缘栅场效应管
（3）、工作原理（N沟道增强型） 利用UGS来控制感应电荷的多少，从而改 变由这些感应电荷形成的导电沟道的情况， 达到控制漏极电流的目的。
• 需要注意的问题: • 1.PNP型双极型三极管的放大原
理
• 外加电压,载流子,电流方向 • 2.关于饱和的进一步理解
IC C
从基区扩散 来的空穴漂 移进入集电
IB
B
IC P
结而被收集， 形成IC。
N
Ec
P RB
E IE EB
要使三极管能放大电流，必须使发射结 正偏，集电结反偏。
此输区出域中特U性CEUBE,集 电UC结E正0.3偏V，称为IB饱>I和C，I区C(。mA )