半导体晶体管和场效应管
场效应晶体管
场效应晶体管一、场效应晶体管概述场效应晶体管(FET)简称场效应管，它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高（108～109Ω）、噪声小、功耗低、温度系数低、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。
场效应管工作时只有一种极性的载流子参与导电，所以场效应管又称为单极型晶体管。
场效应管分结型、绝缘栅型两大类。
结型场效应管（JFET）因有两个PN结而得名，绝缘栅型场效应管（IGFET）则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。
目前在绝缘栅型场效应管中，应用最为广泛的是MOS场效应管，简称MOS管（即金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET）；此外还有PMOS、NMOS和VMOS功率场效应管，以及最近刚问世的πMOS场效应管、VMOS功率模块等。
按沟道半导体材料的不同，结型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种。
若按导电方式来划分，场效应管又可分成耗尽型与增强型。
结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。
二、场效应晶体管与半导体晶体管的异同1、外形相同场效应晶体管与半导体晶体管（双极晶体管）的封装外形基本相同，也有B型、F型、G型、TO-3型金属封装外形和S-1型、S-2型、S-4型、TO-92型、CPT型、TO-126型、TO-126FP 型、TO-202型、TO-220型、TO-247型、TO-3P型等塑料封装外形。
2、结构及工作原理不同场效应晶体管属于电压型控制器件，它是依靠控制电场效应来改变导电沟道多数载流子（空穴或电子）的漂移运动而工作的，即用微小的输入变化电压V G来控制较大的沟道输出电流I D，其放大特性（跨导）G M=I D/V G；半导体晶体管属于电流通渠道型控制器件，它是依靠注入到基极区的非平衡少数载流子（电子与空穴）的扩散运动而工作的，即用微小的输入变化电流I b控制较大的输出变化电流I c，其放大倍数β=I c/I b。
晶体管和场效应管
晶体管和场效应管晶体管和场效应管是现代电子技术中使用广泛的两种重要元件。
它们在电路中发挥着非常重要的作用，促进了电子设备的不断发展和进步。
本文将对晶体管和场效应管进行详细介绍，包括它们的结构、工作原理以及应用领域。
一、晶体管晶体管是一种半导体器件，由三个不同掺杂的层级组成，分别是基底、发射区和集电区。
晶体管的结构决定了它具有放大和开关两种基本功能。
1. 结构晶体管由两种材料构成，一种是N型半导体，另一种是P型半导体。
晶体管的三个层级——发射区、集电区和基底分别对应着NPN和PNP的结构。
发射区和集电区之间夹着一个非掺杂的绝缘材料，称为垫片。
2. 工作原理当在发射区施加一个正向电压时，由于PN结的压降，使得PN接触的区域形成开路。
而一旦发射区施加的电压大于某一阈值，PN接触区域就会呈现导电状态，电子可以从发射区跨过PN结，流入集电区。
这样一来，晶体管就可以实现电流放大的功能。
晶体管的工作过程可以分为三个阶段：放大阶段、切换阶段和截断阶段。
在放大阶段，晶体管的发射区电流和集电区电流的比值决定了信号的放大倍数；在切换阶段，发射区电流不足以跨过PN结的电压并形成导电状态，导致晶体管切换到关断状态；在截断阶段，晶体管实际上是一个开关，完全截断了电流的流动。
3. 应用领域晶体管的广泛应用领域包括电子通讯、计算机、音频和视频设备等。
晶体管的小体积、低功耗以及可靠性等优点使得它成为现代电子产品中的关键元件。
二、场效应管场效应管是另一种重要的半导体器件，通过电场控制电载流子的通道，从而实现对电流的控制。
与晶体管相比，场效应管具有更高的输入阻抗和更低的功耗。
1. 结构场效应管由多层不同掺杂的半导体材料构成。
通常包括掺杂浓度较高的汇集区、控制区和栅极。
2. 工作原理场效应管的工作原理是基于阻挡层控制电流的流动。
通过施加栅极电压，可以改变阻挡层的电场，从而调节通道中的载流子数量。
当栅极电压为0时，阻挡层完全堵塞了载流子的通道，电流无法通过；而当栅极电压发生变化时，阻挡层会减弱或消失，允许电流通过。
场效应管(建议看)
0V –1V –2V uGS = – 3 V
uDS
IDSS
可 变 电 阻 区
预夹断轨迹，uGD＝UGS（off）
恒 流 区
击 穿 区
i D gm U GS
夹断电压
夹断区（截止区）
夹断电压为负
∴栅源电压越负，电流iD越小。
①夹断区： i D 0 UGS<UGS(off) ②可变电阻区(预夹断轨迹左边区域）：
之间的函数关系，即
iD f (uGS ) |U DS 常数
N沟道结型场效应管UGS=0时，存在导电沟道，电流最大；
栅源之间加负向电压UGS＜0直至沟道消失，电流为零。
UGS=0V -1V -2V -3V 夹断电压
U GS ( off ) 0
栅源电压越负，电流越小 恒流区条件：
U GS U GS (off )
3、特性曲线与电流方程
转移特性 输出特性曲线
N沟道增强型MOS管在UGS=0时，无导电沟道，电流为零。
UGS加正向电压至开启电压后，电流随UGS的增大而增大。
VDS 为正的
6V 5V 4V 3V 开启电压
U GS ( th ) 0
栅源电压越正，电流越大 恒流区条件：
U GS U GS (th )
增强型N沟道
耗尽型N沟道
增强型P沟道 耗尽型P沟道
说明：
1、栅极用短线和沟道隔开，表示绝缘栅； 2、箭头：由P区指向N区； 3、虚线：增强型MOS管； 实线：耗尽型MOS管。
二、N沟道增强型MOS管的工作原理
在通常情况下，源极一般都与衬底相连，即UBS=0。 为保证N沟道增强型MOS管正常工作，应保证： ① UGS=0时，漏源之间是两只背向的PN结，不管UDS 极性 如何，其中总有一个PN结反偏，所以不存在导电 沟道。UGS必须大于0（UGS>0）管子才能工作。 ②漏极对源极的电压UDS必须为正值(UDS>0)。这样在漏 极电压作用下，源区电子沿导电沟道行进到漏区，产 生自漏极流向源极的电流。
半导体行业专业知识-wafer知识
半导体行业专业知识-wafer知识半导体行业中的基本元器件是晶体管、二极管、场效应管、电阻、电容等，其中以晶体管为代表。
晶体管是一种能够控制电流的元器件，也是现代电子技术的基础之一。
晶体管是由p型半导体和n型半导体组成的，这些半导体在一个共同的单晶硅片中制成，这个单晶硅片就是wafer。
Wafer（圆片）是单晶硅片的俗称，是制造半导体器件的基础。
Wafer的种类有很多，如:直径125mm、150mm、200mm、300mm等。
在生产过程中，需要将晶体管等元器件在wafer上加工出来。
进一步，wafer上的晶体管等元器件需要经过电测试、工艺修正、包装等步骤，才能成为可实际使用的电子产品。
换句话说，wafer是半导体制造的基石。
制造wafer的方式通常是从多晶硅开始。
多晶硅是由小晶粒组成的晶体，其中尚含有杂质。
先将多晶硅置于炉中，并加热至一定温度使其融化然后凝结，并在此过程中控制加入杂质的数量与质量。
由于杂质会改变硅的电子特性，因此控制其数量与质量对于晶圆的电子性能有重大的意义。
在制造过程中，生产厂需对wafer表面进行多次加工，以便制造出所需的电子元器件。
在加工之前，需要对wafer进行光洁度处理，以使其表面的污垢和缺陷最小化。
接下来，需要在wafer上涂上光刻胶并通过光刻过程来形成具体的电路。
光刻胶是一种光敏感树脂，在涂刷后可以通过紫外光曝光获得所需的芯片图案。
完成光刻后，接下来就是wafer刻片阶段，将不需要的区域和多余的金属等程深度刻蚀掉，具体步骤包括干法刻蚀和液共刻蚀，以及对已经完成刻蚀的部分进行清洗和光敏胶的去除等。
除了这些基本操作以外，还需要针对性的加工wafer，定制各种不同的电子芯片，最终将它们与其他元器件组装在一起，形成具体的电子设备。
需要指出的是，在整个半导体产业链中，wafer是最基础的组成部分。
尽管其并不直接参与到电子设备的生产过程中，但是其质量对系统整体电子性能的影响非常大。
晶体管场效应管复合管
晶体管场效应管复合管
晶体管场效应管（Field Effect Transistor，简称FET）是一种
半导体器件，具有三个电极：源极（Source）、漏极（Drain）和栅极（Gate）。
其中，源极和漏极之间的电流通过调节栅极
电压来控制。
晶体管场效应管可以分为MOSFET和JFET两种类型。
MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是一种以金属-
氧化物-半导体结构为基础的场效应管。
它通过改变栅极电势
来调节源漏电流。
MOSFET分为N沟道MOSFET和P沟道MOSFET两种类型，根据不同的材料和结构。
JFET（结型场效应晶体管）是一种以PN结为基础的场效应管。
它通过改变栅极电势来改变沟道中电载流子的浓度，进而调节源漏电流。
复合管是指将多个晶体管结合在一起，形成一个有功能独立的整体，具有特定的功能和性能。
复合管通常包括多个晶体管、二极管、电阻等元件，通过适当的连接方式来实现指定的电路功能。
晶体管场效应管复合管是将晶体管场效应管和其他元件结合在一起，以实现特定的电路功能。
它可以通过集成电路制造工艺来实现更小尺寸和高集成度，适用于各种电子设备和系统中。
场效应管和晶体管的异同
晶体管的结构和特性
晶体管由三个半导体层（发射极、基极和集电极）组成，通过电流控制其开关状态。
晶体管具有放大信号的作用，可用于信号放大、振荡和开关电路等。
根据结构不同，晶体管可分为NPN和PNP两种类型，其工作原理和特性略有不同。
晶体管的特性曲线包括输入特性曲线和输出特性曲线，反映了晶体管在不同工作条件下的性能表 现。
在模拟电路和数字电路中均 有广泛应用
晶体管定义
晶体管是由半导体材料制成的电子器件 晶体管具有放大、开关、振荡等功能 晶体管由三个电极（基极、集电极和发射极）组成 晶体管可分为NPN和PNP两种类型
异同点概述
同处：都是半导体器件，具 有放大作用。
异处：场效应管是电压控制器 件，晶体管是电流控制器件。
晶体管工作原理
晶体管由三个半 导体组成，包括 两个N型和一个P 型半导体，中间 是P型半导体，两 侧是两个N型半导 体。
当基极（B）电压 变化时，基极-发 射极（B-E）之间 的电压发生变化， 进而控制集电极 （C）和发射极 （E）之间的电流。
晶体管的工作原 理是通过控制基 极电流来控制集 电极电流，从而 实现信号放大或 开关作用。
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场效应管输入阻抗高，适用于低噪 声放大器；晶体管输出阻抗低，适 用于功率放大器。
场效应管在开关状态下的效率较高； 晶体管在放大状态下的效率较高。
结构和特性的异 同
场效应管的结构和特性
结构：由源极、栅极、漏极三个电极组成，源极和漏极之间是导电沟道 特性：电压控制型器件，输入阻抗高，噪声低，热稳定性好 工作原理：通过改变栅极电压来控制源极和漏极之间的电流 应用：放大器、振荡器、开关电路等
晶体管的放大系 数取决于基极和 发射极之间的电 压差，以及集电 极和基极之间的 电压。
场效应管、晶闸管和单结晶体管的识别与检测
6.1 场效应管的识别与检测 场效应管是场效应晶体管的简称，具有输入电阻高、 噪声小、功耗低、安全工作区域宽、受温度影响小 等优点，特别适用于要求高灵敏度和低噪声的电路。 场效应管和三极管都能实现信号的控制和放大，但 由于它们的结构和工作原理截然不同，所以二者的 差别很大。三极管是一种电流控制元件，而场效应 管是一种电压控制器件。 场效应管（FET）是一种电压控制型半导体器件 （通过改变栅极和源极之间电压来控制其漏极电 流），在电路中主要起信号放大、阻抗变换等作用； 晶体闸流管简称晶闸管（可控硅），是可控整流半 导体器件，主要用于交直流无触点开关、调光、调 速、过压保护等电路中；单结晶体管因只有一个PN 结，但它与二极管的特性却不相同，多用于触发电 路、振荡电路及双稳态等电路中。
（2）单向晶闸管触发能力的判断
1 .对1A～10A的晶闸管，可用万用表的R×1档，红表笔接A极，黑表笔 接K极，表针不动；然后使红表笔周与A极相接的情况下，同时与控制极 G接触。此时可从万用表的指针上看到晶闸管的A-K之间的电阻值明显变 小，指针停在几欧到十几欧处，晶闸管因触发处于导通状态。给G极一 个触发电压后离开，仍保持红表笔接A极，黑表笔接K极，若晶闸管处于 导通状态不变，则表明晶闸管是好的；否则，晶闸管可能是损坏的。
6.1.2 场效应管的命名法 国产场效应管的型号命名方法有两种：第一种是与 普通三极管相同，第一部分用数字3表示主称；第 二部分用字母表示材料：D是P型硅N沟道，C是N 型硅P沟道；第三部分用字母表示管子种类：字母J 代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管；第四 部分用数字表示序号。 例如，3DJ6D表示结型N沟道场效应三极管， 3DO6C表示绝缘栅型N沟道场效应三极管。 第二种命名方法采用字母“CS”+“XX﹟”的形式，其 中“CS”代表场效应管，“XX”以字代表型号的序号， “﹟”用字母代表同一型号中的不同规格，如CS16A、 CS55G等。
常见功率半导体器件及其主要特点
常见功率半导体器件及其主要特点一、概述功率半导体器件是现代电子电气设备中不可或缺的组成部分，它承担着电能的调节、放大和转换任务。
在众多功率半导体器件中，普遍应用的包括晶闸管、场效应管、绝缘栅双极晶体管（IGBT）、功率二极管等。
这些器件各自具有不同的特点和应用范围，下文将对其进行详细介绍。
二、晶闸管晶闸管是最早出现的功率半导体器件之一，其主要特点包括：1. 器件结构简单，工作可靠。
2. 具有单向导电性。
3. 具有双向触发能力。
4. 适用于高压、大电流场合。
5. 效率高、损耗小。
晶闸管广泛应用于直流调速、大功率变频器、交流电能控制等领域。
三、场效应管场效应管又称为MOSFET，其主要特点包括：1. 体积小、重量轻。
2. 导通电阻小、功率损耗小。
3. 开关速度快、可靠性高。
4. 控制电路简单、使用方便。
场效应管广泛应用于开关电源、电力电子设备、汽车电子系统等领域。
四、绝缘栅双极晶体管（IGBT）IGBT是由绝缘栅双极晶体管和场效应管结合而成的器件，其主要特点包括：1. 具有MOSFET的输入特性和GTR的输出特性。
2. 导通压降低、导通电阻小。
3. 具有高开关速度。
4. 具有大功率、高频率的特点。
IGBT广泛应用于变频调速、逆变器、电动汽车驱动等领域。
五、功率二极管功率二极管是一种常见的半导体器件，其主要特点包括：1. 低开启电压、低通态电压降。
2. 热稳定性好、动态特性好。
3. 寿命长、可靠性高。
4. 具有快速恢复特性。
功率二极管广泛应用于整流器、逆变器、交流稳压电源等领域。
六、结语功率半导体器件在现代工业生产和生活中发挥着重要作用，不同的器件具有不同的特点和应用范围，能够满足各种电能调节、转换的需求。
随着科技的不断发展，功率半导体器件的性能和应用范围将会不断扩大，为人类创造更加便利和高效的生活和工作环境。
七、功率半导体器件的发展趋势随着现代电子技术的发展和能源的需求不断增长，功率半导体器件的应用也愈发广泛。
mos晶体管的工作原理
mos晶体管的工作原理MOS晶体管的工作原理。
MOS晶体管，全称金属-氧化物-半导体场效应晶体管，是一种常见的电子器件，广泛应用于集成电路和数字电路中。
它的工作原理是基于场效应，通过控制栅极电压来调节源极和漏极之间的电流，从而实现信号放大和开关控制等功能。
MOS晶体管由金属栅极、氧化物绝缘层和半导体衬底组成。
当栅极上施加一个电压时，栅极和半导体之间会形成一个电场，这个电场会影响半导体中的载流子浓度分布，从而改变源极和漏极之间的电流。
栅极电压的变化可以在源极和漏极之间产生电场效应，进而控制电流的变化，实现对信号的放大和调节。
MOS晶体管有两种工作方式，分别是增强型和耗尽型。
增强型MOS晶体管在没有栅极电压的情况下，源极和漏极之间不会有电流通过，需要通过施加正向电压到栅极才能开启。
而耗尽型MOS晶体管在没有栅极电压时，源极和漏极之间会有一定的电流通过，需要通过施加负向电压到栅极才能关闭。
MOS晶体管在数字电路中应用广泛，可以实现逻辑门、存储器等功能。
在集成电路中，MOS晶体管的尺寸越小，功耗越低，速度越快，因此在芯片制造技术不断进步的今天，MOS晶体管已成为集成电路的主要组成部分。
除了在数字电路中的应用，MOS晶体管还可以应用于模拟电路中，实现信号放大、滤波等功能。
通过调节栅极电压，可以实现对信号的放大和调节，因此MOS晶体管在模拟电路中也有着重要的应用价值。
总的来说，MOS晶体管通过栅极电压的调节来控制源极和漏极之间的电流，实现对信号的放大和开关控制。
它在数字电路和模拟电路中都有着广泛的应用，是现代电子技术中不可或缺的重要组成部分。
随着集成电路技术的不断进步，MOS晶体管的性能和应用领域也将不断扩展和深化。
场效应管工作原理是什么
场效应管工作原理是什么场效应管（Field Effect Transistor，FET）是一种基于电场调制导电性的半导体器件。
它是由美国贝尔实验室的朱恩教授于1959年发明的，是晶体管的一种重要补充和替代。
场效应管的工作原理是通过控制电场在半导体材料中的分布来改变导电性能。
场效应管由三个区域构成：源极（Source）、漏极（Drain）和栅极（Gate）。
其中，源极和漏极之间有一段N或P型半导体作为通道（Channel），而栅极通过绝缘层（如氧化硅）与通道相隔，通过外加电压来调节栅极附近的电场分布情况，从而控制通道电阻的大小。
主要有两种类型的场效应管，即结型场效应管（JFET）和金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）。
结型场效应管的主要特点是具有双极性，它可以有N型和P型两种。
当栅极电压为零或接近零时，N沟道型JFET导通，P沟道型JFET截止；而当栅极电压增加时，N沟道型JFET逐渐截止，P沟道型JFET逐渐导通。
栅极电压与源极电压之间的关系符合一个指数函数。
当栅极电压达到极限值时，沟道完全关闭，导通状态中断。
MOSFET是当前最主要的场效应管。
它的主要特点是电流输入高阻抗、工作频率高、噪音低、可靠性好等。
MOSFET由两个区域组成：N型或P型的半导体基片，以及与之相连的金属-氧化物层（MOS结构）。
MOSFET的栅极控制电压通过氧化层对电子流的屏蔽作用来调节，进而控制通道的导电能力。
栅极电压足够高时，通道会开启，电流通过；而当栅极电压较低，通道会关闭，电流无法通过。
在MOSFET中，根据栅极结构的不同可以分为MOSFET和IGFET （Insulated Gate Field Effect Transistor）两种。
其中，栅极金属-半导体结构的MOSFET被称为MOSFET，而绝缘栅结构的MOSFET则被称为IGFET。
场效应管的工作原理可以总结如下：1.栅极控制：通过改变栅极电压，控制电场分布并调节通道电阻大小。
晶体管和场效应管工作原理详解
IC
RC UCE USC
晶体管的静态工作点Q位
于哪个区？
RB
USB
USB =2V时：
U SB U BE 2 0.7 IB 0.019mA RB 70 I C I B 50 0.019mA 0.95mA
IC< ICmax (=2mA) ， Q位于放大区。
1放大区 e结为正偏，c结为反偏的工作区域为放大区。在 放大区有以下两个特点： (1)基极电流iB对集电极电流iC有很强的控制作用， 即iB有很小的变化量ΔIB时， iC 就会有很大的变 化量ΔIC。为此，用共发射极交流电流放大系数β 来表示这种控制能力。β定义为 I C u CE 常数 I B 反映在特性曲线上，为两条不同IB曲线的间隔。
由于 , 都是反映晶体管基区扩散与 复合的比例关系，只是选取的参考量不同，所以 两者之间必有内在联系。由 , 的定义可 得
I CN I CN IE IB I E I CN IE IE 1 I CN I CN I BN IE I BN I CN I BN I BN 1
2.集-基极反向截止电流ICBO ICBO是集 电结反偏 由少子的 漂移形成 的反向电 流，受温 度的变化 影响。
ICBO A
3. 集-射极反向截止电流ICEO
集电结反 偏有ICBO C
ICEO= IBE+ICBO ICEO受温度影响
很大，当温度上 升时，ICEO增加 很快，所以IC也 相应增加。三极 管的温度特性较 差。
IC I B I E (1 ) I B
为了反映扩散到集电区的电流ICN与射极注入电流IEN的比 例关系，定义共基极直流电流放大系数 为
常用场效应管及晶体管参数
常用场效应管及晶体管参数场效应管（FET）和晶体管（BJT）是现代电子设备中常见的两种半导体器件。
它们广泛应用于放大器、开关和逻辑电路等各种电子设备中。
下面将介绍常用的场效应管和晶体管的参数。
一、场效应管参数1. 栅极截止电压（VGS(off)）：当栅极、源极之间的电压低于这个截止电压时，场效应管处于截止状态，不导电。
2. 栅极漏极饱和电压（VGS(sat)）：当栅极、源极之间的电压高于这个饱和电压时，场效应管处于饱和状态，完全导通。
3. 输出导通电阻（RDS(on)）：当场效应管处于导通状态时，源极、漏极之间的电阻。
这个电阻越小，场效应管的导通性能越好。
4. 最大漏源电压（VDS(max)）：场效应管允许的最大漏源电压。
超过这个电压，场效应管可能被击穿损坏。
5. 最大漏极电流（ID(max)）：场效应管允许的最大漏极电流。
超过这个电流，场效应管可能被烧毁。
6.负温度系数（TC）：场效应管的温度特性参数。
它表示场效应管的电流与温度的关系。
一般来说，希望它越小越好，以保证工作温度下的稳定性。
7. 栅源电容（Cgs）：栅极与源极之间的电容。
它会影响场效应管的频率特性。
1.基极开路电流（ICBO）：当集电极、基极之间没有连接负载时，基极开路电流就会通过晶体管。
它可以看作是一个小的反向饱和电流。
2.发射极开路电流（IEBO）：当基极、发射极之间没有连接负载时，发射极开路电流就会通过晶体管。
它也可以看作是一个小的反向饱和电流。
3.饱和电流增益（hFE）：晶体管的放大倍数。
它表示晶体管的集电极电流与基极电流之间的比例关系。
4.最大集电极电压（VCEO）：晶体管允许的最大集电极电压。
超过这个电压，晶体管可能被击穿损坏。
5. 最大集电极功耗（PC(max)）：晶体管允许的最大功耗。
超过这个功耗，晶体管可能被烧毁。
6. 最大结温（Tj(max)）：晶体管允许的最大结温。
超过这个温度，晶体管可能出现热敏失效。
7. 输入电阻（Rin）：晶体管的输入电阻。
双极型晶体管和场效应管异同
双极型晶体管和场效应管异同0000晶体管分NPN和PNP管，它的三个极分别为基极(b)、集电极(c)、发射极(e)。
场效应管的G、D、S极与晶体管的b、c、e极有相似的功能。
绝缘栅型效应管和结型场效应管的区别在于它们的导电机构和电流控制原理根本不同，结型管是利用耗尽区的宽度变化来改变导电沟道的宽窄以便控制漏极电流，绝缘栅型场效应管则是用半导体表面的电场效应、电感应电荷的多少去改变导电沟道来控制电流。
它们性质的差异使结型场效应管往往运用在功放输入级(前级)，绝缘栅型场效应管则用在功放末级(输出级)。
2.双极型晶体管内部电流由两种载流子形成，它是利用电流来控制。
场效应管是电压控制器件，栅极(G)基本上不取电流，而晶体管的基极总要取一定的电流，所以在只允许从信号源取极小量电流的情况下，应该选用场效应管。
而在允许取一定量电流时，选用晶体管进行放大，可以得到比场效应管高的电压放大倍数。
3.场效应管是利用多子导电(多子:电子为多数载流子，简称多子)，而晶体管是既利用多子，又利用少子(空穴为少数载流子，简称少子)，由于少子的浓度易受温度、辐射等外界条件的影响，因此在环境变化比较剧烈的条件下，采用场效应管比较合适。
4.功率放大电路是一种弱电系统，具有很高的灵敏度，很容易接受外界和内部一些无规则信号的影响，也就是在放大器的输入端短路时，输出端仍有一些无规则的电压或电流变化输出，利用示波器或扬声器就可觉察到。
这就是功率放大器的噪声或干扰电压。
噪声所产生的影响常用噪声系数Nf表示，单位为分贝(dB)，Nf越小越好，Nf=输入信号噪声比/输出信号噪声比，晶体管的噪声来源有三种:⑴热噪声:由于载流子不规则的热运动，通过半导体管内的体电阻时而产生;⑵散粒噪声:通常所说的三极管中的电流只是一个平均值，实际上通过发射结注入基区的载流子数目，在各个瞬时都不相同，因而引起发射极电流或集电极电流有一无规则的流动，产生散粒噪声;⑶颤动噪声:晶体管产生颤动噪声的原因现在还不十分清楚，但被设想为载流子在晶体表面的产生和复合所引起，因此与半导体材料本身及工艺水平有关。
场效应管的作用
场效应管的作用
场效应管（又称晶体管、MOSFET）是一种半导体器件，通过外加电压调节其内部电场分布，从而控制器件的电流。
首先，场效应管具有放大功能。
通过控制其栅极电压，可以调节场效应管的电阻，从而控制电压和电流的变化。
在放大电路中，场效应管可以作为电压放大器或电流放大器使用。
当输入信号施加在场效应管的栅极上时，经过放大后，输出信号会有较大的幅值。
其次，场效应管具有开关功能。
当控制电压施加在栅极上时，场效应管可以被打开或关闭。
当场效应管处于关闭状态时，其输入电流非常小，几乎可以忽略不计；而当场效应管被打开时，其输入电流变得很大，可以通过大电流操控其他设备的工作。
此外，场效应管还具有稳压功能。
场效应管的输出电压可以自动调节，以适应负载变化。
当负载电流变大时，场效应管的输出电压会自动降低，以保持稳定的输出电压。
这种稳压特性使得场效应管可以广泛应用于电源稳压、电压调节以及功率放大等领域。
近年来，随着技术的发展，场效应管在集成电路中得到广泛应用，如CMOS集成电路、逻辑门电路等。
场效应管小巧、功
耗低、可靠性高，能够在高频率和高速度的电路中提供优异的性能。
总之，场效应管作为一种重要的半导体器件，不仅具有放大和
开关功能，还具有稳压特性，可应用于各种电子设备和电路中。
它在电子行业的发展中发挥着重要的作用，并且在不断的技术进步中，有着更广泛的应用前景。
第4讲晶体三极管及场效应管
2. 绝缘栅型场效应管
增强型管
大到一定 值才开启
高掺杂 耗尽层 空穴
衬底 SiO2绝缘层
反型层
uGS增大，反型层（导电沟道）将变厚变长。当 反型层将两个N区相接时，形成导电沟道。
动画演示
增强型MOS管uDS对iD的影响
刚出现夹断
iD随uDS的增 大而增大，可
uGD＝UGS（th）, 预夹断
变电阻区
夹断 电压
在恒流区iD时 ID， O(UuGGSS(th)1)2 式中 IDO为uGS2UGS(t时 h) 的 iD
3. 场效应管的分类 工作在恒流区时g-s、d-s间的电压极性
结型PN沟 沟道 道((uuGGS＞ S＜00， ，uuDDS＜ S＞00)) 场效应管 绝缘栅型 耗 增尽 强型 型 PPN N沟 沟 沟 沟道 道 道 道((((uuuuG GG GSS＜ 极 SS＞ 极00， 性 ， 性uu任 D任 DS＜ S＞ 意 意 00)u)u， ， DDS＜ S＞00))
区
区
低频跨导：
夹断区（截止区）
iD几乎仅决 定于uGS
击 穿 区
夹断电压
gm
iD uGS
UDS常量
不同型号的管子UGS（off）、IDSS 将不同。
动画演示Байду номын сангаас
（1）可变电阻区
i
是uDS较小，管子尚未预夹断时
的工作区域。虚线为不同uGS是预夹
断点的轨迹，故虚线上各点
uGD=UGS(off)，则虚线上各点对应的 uDS=uGS-UGS(off)。
uDS的增大几乎全部用 来克服夹断区的电阻
iD几乎仅仅 受控于uGS，恒 流区
用场效应管组成放大电路时应使之工作在恒流区。N 沟道增强型MOS管工作在恒流区的条件是什么？
晶体管和场效应管工作原理详解
晶体管和场效应管工作原理详解一、晶体管工作原理晶体管是一种由半导体材料制成的三极管，包含有一个发射极（Emitter）、一个基极（Base）和一个集电极（Collector）。
晶体管中的基极由一种特殊掺杂的半导体材料制成，称为P型材料；发射极和集电极由另一种特殊掺杂的半导体材料制成，称为N型材料。
当晶体管的基极接收到一个输入信号时，由于基极和发射极之间是pn结，当基极发生正向偏置时，使得pn结带来较宽的导电区域，基极电流会流过这个导电区域。
这个基极电流进一步影响了集电极电流的流动，通过集电极电流的变化，就可以实现对信号的放大。
晶体管工作的关键在于基极电流和集电极电流之间的放大效应。
晶体管的放大效应由pn结引入，当基极电流变化时，pn结的导电区域也会变化，从而影响到集电极电流。
这种影响是通过指数函数的方式来进行放大的，使得晶体管能够根据输入信号的微小变化，控制较大的输出信号。
因此，晶体管是一种具有放大功能的电子器件。
二、场效应管工作原理场效应管是一种基于场效应原理的电子器件，它由一个掺杂有杂质的半导体材料制成。
它由源极（Source）、栅极（Gate）和漏极（Drain）三个部分组成，其中栅极周围包覆着一个绝缘薄膜，以阻止栅极与其他部分直接接触。
场效应管的工作原理是通过改变栅极电场的强弱来控制源漏电源之间的电流流动。
当栅极电压为零时，场效应管处于截止状态，源漏间几乎没有电流流动。
当栅极电压大于零时，栅极电场会使得源漏之间产生一个导电通道，从而允许电流流动。
栅极电场的强弱由栅极电压控制，当栅极电压变化时，电场的强度也随之变化。
场效应管的导通与否取决于电场是否足够强以形成导电通道。
如果电场足够强，导电通道就会形成，电流会从漏极流向源极；如果电场不够强，导电通道就会断开，电流无法从漏极流向源极。
场效应管工作原理的优势在于，控制电流流动的是电场，而不是电流本身。
因此，场效应管的控制信号能够产生较小的功率损耗，从而提高了电子设备的效率。
半导体场效应晶体管
半导体场效应晶体管
大家好啊！今天咱来聊聊半导体场效应晶体管。
话说有一次我在家里鼓捣一些旧电器，想看看能不能修好。
打开一个小收音机，里面就有这半导体场效应晶体管的身影。
这玩意儿看着小小的，可作用老大了。
它就像一个神奇的小开关，控制着电流的流动。
你想啊，电流就像一群调皮的小家伙，到处乱跑。
而半导体场效应晶体管呢，就像是一个严格的老师，指挥着这些电流该往哪儿走，不该往哪儿走。
如果没有它，那这收音机可就乱了套了，声音要么大得吓人，要么小得听不见。
它的工作原理其实也不复杂。
简单来说，就是通过控制一个电场来影响电流的流动。
就好像你在指挥交通，用手一挥，车辆就知道该往哪儿走了。
半导体场效应晶体管也是这样，通过施加不同的电压，来控制电流的大小和方向。
在各种电子设备中，半导体场效应晶体管都发挥着重要的作用。
从我们平时用的手机、电脑，到家里的电视、音响，都离不开它。
它虽然小，但是却很厉害，就像一个默默无闻的小英雄，为我们的生活带来了很多便利。
好了，说了这么多，相信大家对半导体场效应晶体管也有了一定的了解。
下次当你再拿起手机或者打开电视的时候，不妨想想里面那个小小的半导体场效应晶体管，它正在默默地为你服务呢！。
场效应管与普通晶体管的区别
场效应管与普通晶体管的区别场效应管与普通晶体管的区别场效应管与普通晶体管的区别从以下八个方面详细介绍：1．导电原理场效应管主要有结型场效应管（JFET）和绝缘栅型场效应管（IGFET）。
绝缘栅型场效应管的衬底（B）与源极（S）连在一起，它的三个极分别为栅极（G）、漏极（D）和源极（S）。
晶体管分NPN和PNP管，它的三个极分别为基极（b）、集电极（c）、发射极（e）。
场效应管的G、D、S极与晶体管的b、c、e极有相似的功能。
绝缘栅型效应管和结型场效应管的区别在于它们的导电机构和电流控制原理根本不同，结型管是利用耗尽区的宽度变化来改变导电沟道的宽窄以便控制漏极电流，绝缘栅型场效应管则是用半导体表面的电场效应、电感应电荷的多少去改变导电沟道来控制电流。
它们性质的差异使结型场效应管往往运用在功放输入级（前级），绝缘栅型场效应管则用在功放末级（输出级）。
2．极性场效应管只有多子参与导电，所以称之为单极型器件；三极管有多子和少子两种载流子参与导电，被称之为双极型器件。
而少子浓度受温度、辐射等因素影响较大，因而场效应管比晶体管的温度稳定性好、抗辐射能力强。
在环境条件（温度等）变化很大的情况下应选用场效应管。
3．放大性能场效应管是电压控制电流器件，由vGS控制iD，其放大系数gm 一般较小，因此场效应管的放大能力较差；三极管是电流控制电流器件，由iB（或iE）控制iC，放大性能好。
4．管脚互换性场效应管在源极水与衬底连在一起时，源极和漏极可以互换使用，且特性变化不大，栅压也可正可负；而三极管的集电极与发射极互换使用时，其特性差异很大，b值将减小很多。
5．对电压电流的要求场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。
场效应管栅极几乎不取电流（ig?0）；而三极管工作时基极总要吸取一定的电流。
因此场效应管的输入电阻比三极管的输入电阻高。
在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。
场效应管整流原理
场效应管整流原理
场效应管是一种基于电场控制电流的半导体器件，也称为晶体管。
它可以被用作整流器件，也就是将交流电转换成直流电。
场效应管整流器件有许多优点，例如反向电压高达几千伏，而耗损电功率却相对较小。
场效应管整流器件由两个二极管组成，它们被反向串联在一起。
当交流电压正半周到来时，其中一个二极管会导通，而另一个会截止。
当交流电压负半周到来时，这个二极管会反向击穿并导通，而其他一个二极管则会截止。
因此，在输出端的电压朝着同一个方向变化，得到了直流电。
整流器件的性能通常与其转换效率有关。
转换效率是指输出直流电与输入交流电的比率。
因此，场效应管整流器件的优势之一是其高效率。
总之，场效应管整流器件是一种非常实用的半导体器件，经常被用作电源和电子设备中的整流器。
场效应管整流器件主要由两个二极管组成，它们被反向串联在一起，以实现交流电到直流电的转换。
与传统的真空管和晶体管整流器件相比，场效应管整流器件具有更高的效率、可靠性更强、更加耐用等优点。
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IIs(eU/UT 1)
式中， 是反向饱和电流，UT = kT/q是温度电压当量，T是热 力学温度，q是电子的电量，在T为300 K时，UT≈26 mV。 4．PN结的反向击穿 当反向电压超过某一数值后，反向电流会急剧增加，这种现象 称为反向击穿。
半导体晶体管和场效应管电工技术基础与工程应
结论
1. 本征半导体中电子空穴成对出现, 且数量少； 2. 半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电； 3. 本征半导体导电能力弱，并与温度、光照等外 界条件 有关。
半导体晶体管和场效应管电工技术基础与工程应
1、N 型半导体
在硅或锗的晶体中掺入五价元 素磷。
N型
+4
+4
+4
N 型半导体的简化图示
正离子
温度、杂质、光照对半导体电阻率的上述控制作用是 制作各种半导体器件的物理基础。
半导体晶体管和场效应管电工技术基础与工程应
1.1.2 本征半导体
半导体 — 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。
本征半导体 — 纯净的半导体。如硅、锗单晶体。
载流子 — 自由运动的带电粒子。
共价键 — 相邻原子共有价电子所形成的束缚。
三、 扩散和漂移达到动态平衡
扩散电流 等于漂移电流，总电流 I = 0。 半导体晶体管和场效应管电工技术基础与工程应
2 PN结的单向导电性
一、加正向电压(正向偏置)导通
I
P区
外电场使多子向 PN 结移动,
N区
中和部分离子使空间电荷区变窄。
外电场
内电场
+
U
R
I = I多子 I少子 I多子
扩散运动加强形成正向电流 I 。
多数载 流子
少数载 流子
半导体晶体管和场效应管电工技术基础与工程应
1.1.4 PN结
1. PN结的形成 扩散运动：由浓度差引起的载流子运动。 漂移运动：载流子在电场力作用下引起的运动。
内电场
一、载流子的浓度差引起多子的扩散
(耗尽层)
二、复合使交界面形成空间电荷区
空间电荷区特点:无载流子、阻止扩散进行、利于少子的 漂移。
反 向
反向特性 O
击
穿
正向特性 Uth uD /V
死区 电压
0 U Uth iD = 0
Uth = 0.5 V (硅管) 0.1 V (锗管)
U Uth iD 急剧上升
U（BR) U 0 iD < 0.1 A(硅) 几十A (锗) U < U（BR） 反向电流急剧增大 (反向击穿)
半导体晶体管和场效应管电工技术基础与工程应
限流电阻
二、加反向电压(反向偏置)截止
I
P区
N区
内外电电场场
+
U
R
漂移运动加强形成反向电流 I
外电场使少子背离 PN 结移动，
I = I少子 0 空间电荷区变宽。
PN 结的单向导电性：正偏导通，呈小电阻，电流较大;
反偏截止，电阻很大，电流近似为零。
半导体晶体管和场效应管电工技术基础与工程应
3 PN结方程
反向击穿类型： 电击穿 — PN结未损坏，断电即恢复。 热击穿 — PN结烧毁。 反向击穿原因： 齐纳击穿：反向电场太强，将电子强行拉出共价键。 雪崩击穿：反向电场使电子加速，动能增大，撞击
硅(锗)的原子结构
硅(锗)的共价键结构
Si 2 8 4 Ge 2 8 18 4
简化
+4
模型
惯性核
价电子 (束缚电子)
自
+4
+4
由
空电
穴子
+4
+4
空穴 空穴可在共 价键内移动
半导体晶体管和场效应管电工技术基础与工程应
1.1.2 本征半导体
本征激发： 在室温或光照下价电子获得足够能量摆脱共价键
的束缚成为自由电子，并在共价键中留下一个空位 (空穴)的过程。 复 合：
电工技术基础与工程应用
第1章 半导体晶体管和场效应管
第1章 半导体晶体管和场效应管
第1节 半导体的基础知识 第2节 晶体三பைடு நூலகம்管与交流放大法电路 第3节 绝缘栅场效应晶体管 本章小结
半导体晶体管和场效应管电工技术基础与工程应
1.1 半导体的基础知识
1.1.1 物理基础 1.1.2 本征半导体 1.1.3 杂质半导体 1.1.4 PN结
I = IP + IN
电子和空穴两种 载流子参与导电
半导体晶体管和场效应管电工技术基础与工程应
1.1.3 杂质半导体
本征半导体中由于载流子数量极少，导电能力很 弱。如果有控制、有选择地掺入微量的有用杂质（某 种元素），将使其导电能力大大增强，成为具有特定 导电性能的杂质半导体。
半导体晶体管和场效应管电工技术基础与工程应
1.2 晶体二极管
1.2.1 基本结构 1.2.2 伏安特性 1.2.3 主要参数 1.2.4 特殊二极管
半导体晶体管和场效应管电工技术基础与工程应
1.2.1 基本结构
构成： PN结 + 引线 + 管壳 = 二极管 (Diode)
符号：
分类：
硅二极管
按材料分
锗二极管
点接触型 按结构分 面接触型
平面型
+4
+5
+4
磷原子
自由电子
电子为多数载流子 空穴为少数载流子
载流子数 电子数
多数载 流子
少数载 流子
半导体晶体管和场效应管电工技术基础与工程应
2、P 型半导体
在硅或锗的晶体中掺入三价元 素硼。
P型
+4
+4
+4
P型半导体的简化图示
负离子
+4
+3
+4
硼原子
空穴
空穴 — 多子
电子 — 少子
载流子数 空穴数
半导体晶体管和场效应管电工技术基础与工程应
1.1.1 物理基础
半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。 与导体的电阻率相比较，半导体的电阻率有以下特点： •1．对温度反映灵敏(热敏性) •2．杂质的影响显著(掺杂性)
极微量的杂质掺在半导体中，会引起电阻率的极大变 化。 •3．光照可以改变电阻率(光敏性)
正极 引线
N型锗片
铝合金 负极 小球 引线
正极引线 PN结
正极 负极 引线 引线
N型锗 金锑
p
合金
N
外壳
触丝 负极引线
底座
点接触型
面接触型
P型支持衬底
集成电路中平面型
半导体晶体管和场效应管电工技术基础与工程应
半导体晶体管和场效应管电工技术基础与工程应
1.2.2 伏安特性
击穿 电压
iD /mA
U (BR)
自由电子和空穴在运动中相遇重新结合成对消 失的过程。 漂 移：
自由电子和空穴在电场作用下的定向运动。
半导体晶体管和场效应管电工技术基础与工程应
1.1.2 本征半导体
两种载流子
两种载流子的运动
电子(自由电子)
自由电子(在共价键以外)的运动
空穴
空穴(在共价键以内)的运动
半导体的导电特征
I
IP
IN
+–
在外电场的作 用下，自由电子逆 着电场方向定向运 动形成电子电流IN 。 空穴顺着电场方向 移动，形成空穴电 流IP 。