半导体二极管和晶体管

ID
转移特性曲线
2021/3/6
VT 0
UGS
(1-26)
ID
0
2021/3/6
输出特性曲线
UGS>0 UGS=0
UGS<0
U DS
(1-27)
10.7.2 场效应管放大电路
下图是 场效应管的分压式偏置共源极放大电路
静态时，电阻 RG 中无电流， 栅—源电压为
U GS
RG2 RG1 RG2
U DD
呈恒流特性。
2021/3/6
(1-23)
三、增强型N沟道MOS管的特性曲线
转移特性曲线
ID
2021/3/6
0 VT
UGS
(1-24)
输出特性曲线 ID
0
2021/3/6
UGS>0
U DS
(1-25)
四、耗尽型N沟道MOS管的特性曲线
耗尽型的MOS管UGS=0时就有导电沟道，加反向电 压才能夹断。
[解] (1)静态值
来自百度文库
U GS
47 100 47
20 1.5 1.5
V
4.14
V
UDS UDD ( RD RS )ID
20 (5 1.5)103 1.5103 10.25 V
(2) 电压放大倍数
Au
gm RL
2
5 10 5 10
6.67
2021/3/6
(1-30)
下图是由场效应管构成的源极输出器，它和晶体管的射 极输出器一样，具有电压放大倍数小于但近于 1，输入电阻 高输出电阻低等特点。
0.05~0.1mm，以防按键 死键。
SG D
P
P
N
予埋了导 电沟道
2021/3/6
D
G S
P 沟道耗尽型
(1-18)
二、MOS管的工作原理
以N 沟道增强型为例
UGS=0时
UGS UDS
S GD
ID=0
对应截止区
2021/3/6
N
N
P
D-S 间相当于 两个反接的 PN结
(1-19)
UGS>0时
+UDD
RG1
2021/3/6
C1 + ui
RG
T C2
RG2
+
RS
uo
源极输出器
返回
(1-31)
第八章 结束
2021/3/6
(1-32)
第八章 半导体二极管和晶体管
2021/3/6
(1-1)
二、工作原理（以P沟道为例）
PN结反偏，UGS 越大则耗尽区越 宽，导电沟道越 窄。
G
UGS
2021/3/6
D ID P
NN
S
UDS=0V时 UDS
(1-2)
UGS越大耗尽区越宽， 沟道越窄，电阻越大。
D
但区当宽度UG有S较限小，U时D存S，=0在耗V导时尽 电沟道。DS间相当于 线I性D 电阻。
饱和漏极电流
2021/3/6
(1-9)
夹断区
5V 4V 3V 恒流区 2V 1V
输出特性曲线
ID
0 U DS
可变电阻区
UGS=0V
予夹断曲线
2021/3/6
(1-10)
N沟道结型场效应管的特性曲线 转移特性曲线
ID
IDSS
2021/3/6
VP
UGS 0
(1-11)
N沟道结型场效应管的特性曲线
输出特性曲线 ID
2021/3/6
(1-13)
1.5.2 绝缘栅场效应管:
一、结构和电路符号
S G D 金属铝
两个N区
N
N
P
G
P型基底 SiO2绝缘层
导电沟道
2021/3/6
N沟道增强型
D S
(1-14)
SG D
N
N
P
予埋了导 电沟道
2021/3/6
D G
S
N 沟道耗尽型
(1-15)
SG D
P
P
N
D
G S
P 沟道增强型
(1-28)
电压放大倍数为
D Id
Au
U o U i
U o U gs
gm RL
+
G RG
T RD
+
RL U o
式中的负号表示输出电 压和输入电压反向。
U i
RG1 RG2
放大电路的输入电阻为
S
ri RG (RG1 // RG2 ) // rgs
RG ( RG1 // RG2 )
分压式偏置放大电路的交流通路
RS ID
UG RS ID
C1
式中 UG 为栅极电位。
+
当有输入信号时，由 ui
交流通路可得输出电压为
U o RL Id gm RL U gs
式中 Id gmU gs
2021/3/6
RL RD // RL
+UDD
RG1 RD D
C2
RG
+ T
G
RG2
S
RS
RL uo
+
CS
分压式偏置放大电路
N
P
(1-21)
UGS UDS S GD
当UDS不太大 时，导电沟 道在两个N区 间是均匀的。
N
N 当UDS较大
时，靠近D
P
区的导电沟
道变窄。
2021/3/6
(1-22)
UGS UDS
UDS增加，UGD=VT 时， 靠近D端的沟道被夹断， 称为予夹断。
S GD ID
N
N
P
夹断后，即
使UDS 继续 增加，ID仍
UGS=0V
-1V
0
2021/3/6
-3V
-4V
-5V
U DS
(1-12)
结型场效应管的缺点：
1. 栅源极间的电阻虽然可达107以上，但在 某些场合仍嫌不够高。
2. 在高温下，PN结的反向电流增大，栅源 极间的电阻会显著下降。
3. 栅源极间的PN结加正向电压时，将出现 较大的栅极电流。
绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。
UGS
S
2021/3/6
(1-7)
此时，电流ID由未 被夹断区域中的载 流子形成，基本不 随UDS的增加而增 加，呈恒流特性。
G
UGS
2021/3/6
UGS<Vp UGD=VP时 D ID
UDS NN
S
(1-8)
三、特性曲线 ID
0
转移特性曲线
一定UDS下的ID-UGS曲线
UGS
VP
夹断电压
IDSS
P
UDS
G NN
UGS
S
2021/3/6
(1-3)
UGS达到一定值时 （夹断电压VP）,耗 尽区碰到一起，DS
间被夹断，这时，即
使UDS 0V，漏极电 D ID
流ID=0A。
P
G NN
UGS S
2021/3/6
UDS=0时 UDS
(1-4)
越靠近漏端，PN 结反压越大
G
UGS<Vp且UDS>0、UGD<VP时耗 尽区的形状
D
ID
P
UDS
NN
UGS
S
2021/3/6
(1-5)
沟道中仍是电阻 特性，但是是非 线性电阻。
G
UGS<Vp且UDS较大时UGD<VP时 耗尽区的形状
D
ID
P
UDS
NN
UGS
S
2021/3/6
(1-6)
漏端的沟道被夹断， 称为予夹断。
D UDS增大则被夹断 区向下延伸。
G N
UGS<Vp UGD=VP时 ID UDS N
2021/3/6
(1-16)
1.什么是传统机械按键设计？
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动 PCBA上的开关按键来实现功能的一种设计方式。
传统机械按键结构 层图：
按
PCB
键
A
开关 键
传统机械按键设计要点：
1.合理的选择按键的类 型，尽量选择平头类的 按键，以防按键下陷。
2.开关按键和塑胶按键 设计间隙建议留
UGS UDS
S GD
UGS足够大时 （UGS>VT）感 应出足够多电子，
这里出现以电子 导电为主的N型 导电沟道。
N
感应出电子 P
2021/3/6
N
VT称为阈值电压
(1-20)
2021/3/6
UGS UDS S GD
UGS较小时，导 电沟道相当于电
阻将D-S连接起 来，UGS越大此 电阻越小。
N
放大电路的输出电阻为
2021/3/6
ro RD
(1-29)
[例 1] 在分压式偏置共源极放大电路中，已知 UDD = 20 V， RD = 5 k ， RS = 1.5 k , RG1 = 100 k， RG2 = 47 k, RG = 2 M， RL = 10 k，gm = 2 mA/V， ID = 1.5 mA。试求：(1)静态值；(2) 电压放大倍数。