模拟电子技术基础完整版本

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1.复合管 （达林顿管，Darlington ）
**两只或以上的三极管(场效应管)按一定方式连接**
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***常见达林顿管组合
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**等效复合管的特性
（1）等效复合管的管型取决于第一只管子的类型 （2）等效复合管的β≈β1β2 （3）等效复合管的输入电流可大大减小，第1只管可采用小功率管
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4、结型场效应管(JFET)
（1）N沟道和P沟道JFET结构与符号
**NJFET **
**PJFET **
**JFET正常工作时，两个PN结必须反偏 **
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（2）N沟道JFET的工作原理
**VDD=0，沟道宽度随VGG增而窄，沟道R增，ID降，耗尽型**
**显然4< VGS<10V放大区,VGS>10V可变电阻区 精品课件
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(3) V G SV S86si n tV
**恒流区内ID近似只受VGS控制
gm
ID VGS
|VDS 常数
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例6：N沟道结型场效应管和 PNP双极型三极管组成的恒流 源电路。估算恒流值.(设IDSS=2mA,夹断电压VP=-4V)
✓最大栅源电压V(BR)GS：栅极与源极间PN结的反向击穿电压
✓最大耗散功率P
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3、场效应管工作状态估算
例1:VDD =18V,Rs =1KΩ，Rd=3KΩ，Rg=3MΩ，耗尽型MOS管的VP =-5V,IDSS =10mA。试用估算法求电路的静态工作点
VGSQIDQRs IDQ1(输 入 回 路 方 程 ) IDQIDSS(1VV GP SQ)210(1VG 5SQ)2(转 移 特 性 )
（2）增强型NMOS管输出特性
(a)截止区：VGS VT (b)可变电阻区(?)：
**VDS较小，沟道未夹断ID受 其影响**
(c)放大区：
**VDS足够大沟道夹断，ID不随VDS 变化**
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2、耗尽型MOS场效应管和结型FET伏安特性
**转移特性**
**输出特性**
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（2）N沟道JFET的工作原理（续1）
**VGG不变，VDD增加，沟道上窄下宽ID线性增，直至预夹断** **初始沟道宽度由VGG决定**
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（2）N沟道JFET的工作原理（续2）
**VGG不变，预夹断后VDD增加，增加的电压降在沟道上，ID不变**
1、增强型NMOS场效应管伏安特性
（1）增强型NMOS管转移特性 iG 0 iDf(vG S)vD Sconst ID O(v V G TS1)2
** IDO漏极电流当VGS =2VT ***
**场效应管是电压控制型器件***
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1、增强型NMOS场效应管伏安特性（续1）
**假定在恒流区
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1.2.6 集成电路中的电子器件
✓ 集成电路--同一块硅片制作特殊功能电路
**二极管、三极管、场效应管、电阻、电容，连线**
**器件之间通过SiO2， PN结隔离**
✓ 集成电路分类
**SSI ，MSI，LSI，VLSI，模拟/数字，各种功能IC**
▪源漏高掺杂 ▪栅绝缘电阻大
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1、绝缘栅场效应管(IGEFT)（续）
❖PMOS增强型结构示意图与电路符号
（1）二个PN结：衬源，衬漏 （2）三个集：源集，栅（门）集，漏集
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工艺特点：
▪源漏高掺杂 ▪栅绝缘电阻大
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2、NMOS增强型工作原理
（1）输入回路方程
V G S QR 1 R 1 R 2V D D ID Q R s62 .5 ID
VGSQ=3.5V IDQ=1mA
ID
IDO
(vGS VT
1)2
（2）输出回路方程
V D S Q V D D ID Q (R d R s) 7 .5 V 精品课件 gmdiD/dvG S2ID O ID Q/V T
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3.肖特基三极管
**普通三极管由饱和转入截止时间（饱和—放大—截止）较长**
（1）肖特基三极管结构
**普通三极管集电结并接一个肖特基势垒二极管(SBD)**
（2）肖特基二极管SBD特点
**开启电压仅0.3V，正向压降0.4V**
**没有电荷存储效应，开关时间短**
✓P沟道(耗尽Depletion)型JFET 精品课件
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❖场效应管的典型应用
✓三端器件构成2个回路 ✓输入回路产生电压VGS ✓输出回路电流由输入电压控制
ID gmVGS
场效应管的主要半导体机理 ——电压控制电流源作用
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场效应晶体管特性参数
iG 0 iD IDSS(1vVGPS)2
**IDSS，VGS=0时漏极电流**
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3、场效应管的主要参数
(1)直流参数
✓增强型管开启电压V GS(th) (VT) ✓耗尽型管夹断电压V GS(off) (VP) ✓耗尽型管在VGS =0时的饱和区漏极电流IDSS ✓VDS=0时，栅源电压VGS与栅极电流IG之比---直流输入电阻R GS(DC)
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例5：分析图示VGS=2/4/6/8/10V/12V时，场效应管工作区
(1)由图可知VT=4V, 当VGS<VT工作在截止区 VGS=2/4V工作在截止区.精品课件
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(2) VGS<VT(4V)工作在放大区或可变电阻区 V D S ID V D Df (V ID G R S,d V (D 输 S)出 (输 回 出 路 特 方 性 程 曲 ,负 线 载 )线 )
（5）预夹断后继续加大VDS，沟道夹断，ID恒定
**漏源增加的电压降在夹断区**
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NMOS工作原理2
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3、N沟道耗尽型MOSFET
（1）SIO2中预埋正离子 （2）VGS=0时就存在内建电场，形成沟道 （3）υGS负到V GS(off)(VP示)，沟道消失
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**衬源和 衬漏之间加反向偏置** （1）VGS增加形成反型层，大于VT产生沟道，漏源之间形成导电通路
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2、NMOS增强型工作原理（续1）
（2）加入VDS形成漏源电流
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2、NMOS增强型工作原理（续2）
（3）继续加大VGS， 沟道变宽，沟道R变小，ID增加
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1.2.7半导体器件的制造工艺简介
1.半导体二极管/三极管/FET
2.电阻
(1)用三极管基区或发射区扩散形 成的体电阻 (2)阻值1千欧,很不经济
3.电容
结反偏时的结电容,小于百皮法
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***半导体器件的封装工艺
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5、场效应管类型
（1）绝缘栅型（Insulated Gate Type） FET ✓N沟道（Channel）增强（Enhancement）型MOS ✓N沟道耗尽（Depletion）型MOS ✓P沟道增强型MOS ✓P沟道耗尽型 MOS
（2）结型（Junction Type）JFET ✓N沟道(耗尽Depletion)型JFET
ID Q2.5m A ,V G SQ 2.5 V
V D S Q V D D I D ( R d R s ) 8 V ( 输 出 回 路 方 程 )
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例2:分压式自偏压共源放大电路中，已知转移特性， VDD=15V,Rd=5kΩ,Rs=2.5kΩ,R1=200kΩ，R2=300kΩ，Rg=10MΩ，负载 电阻RL=5kΩ，并设电容C1、C2和Cs足够大。已知场效应管的特性曲线 试用图解法分析静态工作点Q，估算Q点上场效应管的跨导gm
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(2)交流参数
✓低频跨导(互导)gm
gm
iD vGS
vDSconst
或diD 2IDSS (1VGS) 2
dVGS
VP
VP
VP
IDSSID
✓交流输出电阻rds
(3)极限参数
rds
vDS iD
vGSconst
✓最大漏源电压V(BR)DS：漏极附近发生雪崩击穿时的VDS
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第一篇 电子器件基础
场效应晶体管及其电路分析
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J1.3.1场效应晶体管结构特性与参
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1、绝缘栅场效应管(IGEFT) ❖NMOS增强型结构示意图与电路符号
（1）二个PN结：衬源，衬漏
（2）三个集：源集，栅（门）集，漏集
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工艺特点：
NMOS结构
（4）复合管也可由晶体管和场效应管或多个晶体管组合
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2.多集电极管和多发射极管
***多集电极管
（1）集电极电流与集电区面积成正比 **比例关系可做得很精确**
（2）制作多个具有比较稳定电流关系的电流源
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***多发射极极管
（1）常作为门电路的输入级电路
**场效应管是电压控制型器件** **场效应管导电由N+的多子形成，单极型器件，T特性好**
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NMOS工作原理1
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2、NMOS增强型工作原理（续3）
（4）继续加大VDS， ID适当增加，源-漏电位逐步升高，沟道预夹断
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2、NMOS增强型工作原理（续4）