第一章常用半导体器件 本章重点难点 重点:是从使用的角度出发掌握半导体二极管、晶体管和场效应管的外部特性和主要 参数。因此,讲述管子的内部结构和载流子的运动的目的是为了更好地理解管子的外特 性,应引导学生不要将注意力过多放在管子内部,而以能理解外特性为度。 难点:半导体中载流子的运动以及由载流子的运动而阐述的半导体二极管、晶体管和 场效应管的工作原理是学习的难点 、知识结构 1.半导体 (1)本征半导体电子数等于空穴数 (2)杂质半导体 P型半导体多子:空穴 N型半导体多子:电子 电子空穴载流子的运动形成了电流 电场作用下产生漂移电流 浓度梯度产生扩散电流 2FN结 (1)原理 扩散漂移的平衡→空间电荷势垒区 (2)结构模型 正偏:电流大,电阻小,正向导通 反偏:电流小,电阻大,反向截止 击穿:雪崩击穿和齐纳击穿 电流方程:对数模型 3半导体器件 (1)晶体管 NPN型PNP型
- 1 - 第一章 常用半导体器件 一、本章重点难点 重点：是从使用的角度出发掌握半导体二极管、晶体管和场效应管的外部特性和主要 参数。因此，讲述管子的内部结构和载流子的运动的目的是为了更好地理解管子的外特 性，应引导学生不要将注意力过多放在管子内部，而以能理解外特性为度。 难点：半导体中载流子的运动以及由载流子的运动而阐述的半导体二极管、晶体管和 场效应管的工作原理是学习的难点。 二、知识结构 1.半导体 （1）本征半导体 电子数等于空穴数 （2）杂质半导体 P型半导体 多子：空穴 N型半导体 多子：电子 电子空穴载流子的运动形成了电流 电场作用下产生漂移电流 浓度梯度产生扩散电流 2.PN结 （1）原理 扩散漂移的平衡→空间电荷势垒区 （2）结构模型 正偏：电流大，电阻小，正向导通 反偏：电流小，电阻大，反向截止 击穿：雪崩击穿和齐纳击穿 电流方程：对数模型 3.半导体器件 （1）晶体管 NPN型 PNP型
(2)场效应管 结型场效应管→N沟道和P沟道 绝缘栅型场效应管→(N沟道和P沟道)増强型和(N沟道和P沟道)耗尽型 三、本章知识点总结 1.1半导体基础知识 1.本征半导体 本征半导体是纯净的半导体晶体。常用的半导体材料绪和硅均是四价元素,当它们组 成晶体时,每个原子与周围四个原子组成共价键。 在绝对温度0K(-273℃)时,本征半导体中的电子受原子核的束缚,故该半导体不存在 能导电的粒子,从而呈现绝缘体的性能。温度増加,电子获能,有少数电子获能较多,可以摆 脱原子核的束缚,形成带负电的自由电子和带正电的空穴,它们在电场作用下均作定向运动, 所以把自由电子和空穴统称为载流子,载流子在电场作用下的定向运动称为漂移运动,形成 的电流称为漂移电流。显然,本征半导体中自由电子数均等于空穴数,即 ni= pi 产生自由电子和空穴对的同时,部分电子也失去能量返回共价键处,使自由电子和空穴 对消失,我们称此过程为载流子的复合。在一定的温度下,载流子处于动态平衡状态,即每 时刻产生的载流子数和复合的载流子数相等,载流子数始终等于某个常数。温度增加,载流 子数上升,其导电能力也上升。 需要指出的是,空穴导电是束缚电子接力运动的结果,其导电能力低于自由电子。 2.杂质半导体 在本征半导体中可人为有控制地掺入少量地特定杂质,这种掺杂半导体称为杂质半导 体 在本征半导体中掺入少量的五价元素(又称为施主杂质),形成N型半导体。在室温下杂 质基本电离,形成自由电子和不参与导电的正离子。与此同时,N型半导体中自由电子是多数 载流子,空穴称为少数载流子,即n1>p 同理,在本征半导体中掺入三价元素(又称为受主杂质),形成P型半导体。P型半导体中 多数载流子是空穴,少数载流子是自由电子,即n1<P1
- 2 - （2）场效应管 结型场效应管→N沟道和P沟道 绝缘栅型场效应管→（N沟道和P沟道）增强型和（N沟道和P沟道）耗尽型 三、本章知识点总结 1.1半导体基础知识 1.本征半导体 本征半导体是纯净的半导体晶体。常用的半导体材料绪和硅均是四价元素,当它们组 成晶体时,每个原子与周围四个原子组成共价键。 在绝对温度0K(-273℃)时,本征半导体中的电子受原子核的束缚,故该半导体不存在 能导电的粒子,从而呈现绝缘体的性能。温度增加,电子获能,有少数电子获能较多,可以摆 脱原子核的束缚,形成带负电的自由电子和带正电的空穴,它们在电场作用下均作定向运动, 所以把自由电子和空穴统称为载流子,载流子在电场作用下的定向运动称为漂移运动,形成 的电流称为漂移电流。显然,本征半导体中自由电子数均等于空穴数,即 i i n p 产生自由电子和空穴对的同时,部分电子也失去能量返回共价键处,使自由电子和空穴 对消失,我们称此过程为载流子的复合。在一定的温度下,载流子处于动态平衡状态,即每一 时刻产生的载流子数和复合的载流子数相等,载流子数始终等于某个常数。温度增加,载流 子数上升,其导电能力也上升。 需要指出的是,空穴导电是束缚电子接力运动的结果,其导电能力低于自由电子。 2.杂质半导体 在本征半导体中可人为有控制地掺入少量地特定杂质,这种掺杂半导体称为杂质半导 体。 在本征半导体中掺入少量的五价元素(又称为施主杂质),形成N型半导体。在室温下杂 质基本电离,形成自由电子和不参与导电的正离子。与此同时,N型半导体中自由电子是多数 载流子,空穴称为少数载流子,即 i i n p 。 同理,在本征半导体中掺入三价元素(又称为受主杂质),形成P型半导体。P型半导体中 多数载流子是空穴,少数载流子是自由电子,即 i i n p
3.PN结形成 (1)将一种掺杂半导体(N型或P型)通过局部转型,使之分成N型和P型两个部分,在交界 面两侧,存在载流子浓度差,多子互相扩散,留下了一个几乎没有多子而只有正离子或负离 子的区域,就是PN结 (2)ⅨN结也称为耗尽层、空间电荷区或势垒区。 (3)空间电荷,即正、负离子,使交界面两侧有电位差,称为势垒。它们产生的电场称自 建场。自建场的存在不利于扩散,但有利于少子在电场力的作用下的漂移。 (4)酬N结外加电压为零,且环境条件稳定时,多子扩散与少子漂移达到动态平衡,PN结中 的扩散电流和漂移电流大小相等(方向相反),流过PN结的净电流为零。 4.PN结空间电荷区 P型和N型半导体相接触,其交界面两侧由于载流子的浓度差,将产生扩散运动,形成扩 散电流。由于载流子均是带电粒子,因而扩散的同时,将分别留下正、负带电杂质离子,形成 空间电荷和自建场。在该电场作用下,载流子作漂移运动,其方向与扩散方向相反,阻止扩散, 平衡时扩散运动与漂流运动相等,通过界面的电流为0。这样在交界面处形成了缺少载流子 的空间电荷区,此区呈现高阻,称之为阻挡层(又称为耗尽层) 5.PN结的单向导电性 在ⅣN结两端加正向电压,该电压削弱自建场的作用,故扩散大于漂移,将由多数载流子 的扩散运动产生正向电流,且外加电压增大,正向电流也增大,其关系为指数关系。同时阻挡 层变薄。 加反向电压时,该电压与自建场方向一致,增强了电场作用,故漂移大于扩散,阻挡层 变厚。此时,少数载流子在电场作用下作漂移运动,产生反向电流,由于是少数载流子运动 形成电流,故反向电流很小(硅管在10°数量级,错管在10数量级)且当加反向电压时,其基 本值不变,故将反向电流称为反向饱和电流 由上可看出,加正向电压时,N结处于导通状态,其正向电流随正向电压增大而增大 加反向电压时,PN结处于截止状态,其反自电流是一个很小的值,基本不随外加电压变化, 这就是PN结的单向导电性。 PN结的电流、电压关系为:ID=ls(e-1)
- 3 - 3.PN结形成 (1)将一种掺杂半导体(N型或P型)通过局部转型,使之分成N型和P型两个部分,在交界 面两侧,存在载流子浓度差,多子互相扩散,留下了一个几乎没有多子而只有正离子或负离 子的区域,就是PN结。 (2)PN结也称为耗尽层、空间电荷区或势垒区。 (3)空间电荷,即正、负离子,使交界面两侧有电位差,称为势垒。它们产生的电场称自 建场。自建场的存在不利于扩散,但有利于少子在电场力的作用下的漂移。 (4)PN结外加电压为零,且环境条件稳定时,多子扩散与少子漂移达到动态平衡,PN结中 的扩散电流和漂移电流大小相等(方向相反),流过PN结的净电流为零。 4.PN结空间电荷区 P型和N型半导体相接触,其交界面两侧由于载流子的浓度差,将产生扩散运动,形成扩 散电流。由于载流子均是带电粒子,因而扩散的同时,将分别留下正、负带电杂质离子,形成 空间电荷和自建场。在该电场作用下,载流子作漂移运动,其方向与扩散方向相反,阻止扩散, 平衡时扩散运动与漂流运动相等,通过界面的电流为0。这样在交界面处形成了缺少载流子 的空间电荷区,此区呈现高阻,称之为阻挡层(又称为耗尽层)。 5.PN结的单向导电性 在PN结两端加正向电压,该电压削弱自建场的作用,故扩散大于漂移,将由多数载流子 的扩散运动产生正向电流,且外加电压增大,正向电流也增大,其关系为指数关系。同时阻挡 层变薄。 加反向电压时,该电压与自建场方向一致,增强了电场作用,故漂移大于扩散,阻挡层 变厚。此时,少数载流子在电场作用下作漂移运动,产生反向电流,由于是少数载流子运动 形成电流,故反向电流很小(硅管在10-9 数量级,错管在10-6 数量级)且当加反向电压时,其基 本值不变,故将反向电流称为反向饱和电流。 由上可看出,加正向电压时,PN结处于导通状态,其正向电流随正向电压增大而增大; 加反向电压时,PN结处于截止状态,其反自电流是一个很小的值,基本不随外加电压变化, 这就是PN结的单向导电性。 PN结的电流、电压关系为: ( 1) T D U U D S I I e
6.N结的击穿特性 当反向电压超过某一值后,反向电流急剧增加,这种现象称为反向击穿。击穿分为雪崩 击穿和齐纳击穿。击穿时管子不一定损坏,只要电路加有一定的串联电阻,其电流不要太大, 使U·Ⅰ小于最大功率损耗,管子就不会因过热而烧坏,当反向电压数值降低时,PN结的单向 导电特性可以恢复正常。 7.N结的电容特性 PN结的两端电压变化时,引起PN结内电荷变化,此即为PN结的电容效应 ⅣN结的电容有两种:势垒电容和扩散电容。 ⅣN结电压变化,阻挡层厚度也发生变化,从而引起阻挡层内电荷变化。此种电荷变化产 生的电容效应称为势垒电容Cn ⅣN结正向运用时,多数载流子载扩散过中引起电荷积累,正向电压变化,其积累的电荷 也变化,此种电容效应称为扩散电容CD 1.2半导体二极管 1.半导体二极管的结构及类型 半导体二极管是由一个ⅣN结,再加上电极、引线封装而成的。二极管的分类:按制造工 艺可分为合金型、扩散型等。按结构形式可分为点接触型、面接触型等。点接触型结面积 小,结电容小,适用于高频、小电流的电路,如检波电路;而面接触型结构面积大、结电容 大,适用于低频、大电流的电路,如整流电路。按其功能可分为普通型二极管(如整流二极 管、检波二极管等)和特殊二极管(如稳、压二极管、发光二极管、光电二极管以及变容二 极管等)。 2.半导体二极管的伏安特性 二极管具有单向导电性,它的伏安特性与PN结一样,其电流方程如下: Io=ls(e T-1) 当二极管加上正向电压且大于开启电压Uon,二极管才导通。工程估算认为:硅二极管 开启电压Uon为0.5V,锗二极管的开启电压Uon为0.1V,硅二极管导通电压等于0.7V,锗二极 管导通电压等于0.2V 3.半导体二极管的等效电路(正向模型)
- 4 - 6.PN结的击穿特性 当反向电压超过某一值后,反向电流急剧增加,这种现象称为反向击穿。击穿分为雪崩 击穿和齐纳击穿。击穿时管子不一定损坏,只要电路加有一定的串联电阻,其电流不要太大, 使UD·I小于最大功率损耗,管子就不会因过热而烧坏,当反向电压数值降低时,PN结的单向 导电特性可以恢复正常。 7.PN结的电容特性 PN结的两端电压变化时,引起PN结内电荷变化,此即为PN结的电容效应。 PN结的电容有两种:势垒电容和扩散电容。 PN结电压变化,阻挡层厚度也发生变化,从而引起阻挡层内电荷变化。此种电荷变化产 生的电容效应称为势垒电容CT。 PN结正向运用时,多数载流子载扩散过中引起电荷积累,正向电压变化,其积累的电荷 也变化,此种电容效应称为扩散电容CD。 1.2半导体二极管 1.半导体二极管的结构及类型 半导体二极管是由一个PN结,再加上电极、引线封装而成的。二极管的分类:按制造工 艺可分为合金型、扩散型等。按结构形式可分为点接触型、面接触型等。点接触型结面积 小,结电容小,适用于高频、小电流的电路,如检波电路；而面接触型结构面积大、结电容 大,适用于低频、大电流的电路,如整流电路。按其功能可分为普通型二极管(如整流二极 管、检波二极管等)和特殊二极管(如稳、压二极管、发光二极管、光电二极管以及变容二 极管等)。 2.半导体二极管的伏安特性 二极管具有单向导电性,它的伏安特性与PN结一样,其电流方程如下: ( 1) T D U U D S I I e 当二极管加上正向电压且大于开启电压Uon,二极管才导通。工程估算认为:硅二极管 开启电压Uon为0.5V,锗二极管的开启电压Uon为0.1V,硅二极管导通电压等于0.7V,锗二极 管导通电压等于0.2V。 3.半导体二极管的等效电路（正向模型）
二极管的正向特性可用三种不同模型(等效电路表示),它适用不同的应用情况如下图 所示 (b) (a)理想二极管 b)正向导通时端电压为常量 (c)正向导通时端电压与电流成线性关 图1.2.1由伏安特性抚线化得到的等效电路 4.稳压二极管及其主要参数 稳压二极管是利用ⅣN结的反向击穿特性。当管子击穿时,反向电流在较大范围内变化, 其管子两端电压基本不变,达到稳压的目的。 稳压管的主要参数有:稳定电压Ux稳定电流Iz,电压温度系数au,动态电阻r,额定功率 损耗Pz,最大稳压电流 Izmax。 1.3双极性晶体管 双极型晶体管也称为半导体三极管,简称晶体管或三极管。 1.结构和类型 结构 晶体管有三个电极和两个PN结,分别是发射极(E或e)、基极(B或b)、集电极(C或c)和发 射结(J)、集电结(J)。 类型 a.按结构不同分为NPN型和PNP型 b.按材料不同分为硅(Si管)和锗(Ge)管。还可以按工艺结构、工作频率范围、用途等 进行分类 2.偏置与工作状态 a.发射结正向偏置、集电结反向偏置一一放大状态
- 5 - 二极管的正向特性可用三种不同模型(等效电路表示),它适用不同的应用情况如下图 所示。 (a)理想二极管 (b)正向导通时端电压为常量 (c)正向导通时端电压与电流成线性关 图1.2.1由伏安特性抚线化得到的等效电路 4.稳压二极管及其主要参数 稳压二极管是利用PN结的反向击穿特性。当管子击穿时,反向电流在较大范围内变化, 其管子两端电压基本不变,达到稳压的目的。 稳压管的主要参数有:稳定电压UZ、稳定电流Iz,电压温度系数αU,动态电阻rz,额定功率 损耗Pz,最大稳压电流Izmax。 1.3 双极性晶体管 双极型晶体管也称为半导体三极管,简称晶体管或三极管。 1.结构和类型 结构 晶体管有三个电极和两个PN结,分别是发射极(E或e)、基极(B或b)、集电极(C或c)和发 射结(Je)、集电结(Jc)。 类型 a.按结构不同分为NPN型和PNP型。 b.按材料不同分为硅(Si管)和锗(Ge)管。还可以按工艺结构、工作频率范围、用途等 进行分类。 2.偏置与工作状态 a.发射结正向偏置、集电结反向偏置——放大状态;
b.发射结和集电结均为正向偏置一一饱和状态; C.发射结反向偏置、集电结反向偏置一一截止状态。 3.放大原理 当晶体管发射结外加正向偏置电压、集电结外加反向偏置电压时,若再外加交变信号, 使E-B极间电压发生变化,这时,各电极的电流均有变化,分别是△i,Ai。和Min,它们的正、 负符号与△U符号一致,且Ai必远远大于△a。因此,晶体管可以靠外施发射结电压的改 变,改变AB,MB的变化又会引起Mc的很大变化,如果让Ac在一个电阻产生电压降,就可 获得比控制电压大得多的电压 4.伏安特性 共射极输入特性表达式为 iB=f(uBE )I cE一定 图1.3.1晶体管的共射输入特性曲线 UCE从零增大到约1V,曲线逐渐右移。UCE>lV后,曲线几乎不再移动。输入特性形状类似 于二极管的正向特性 共射输出特性表达式为tc=f(xcE),定 输出特性曲线如下图(图1.3.2)所示。输出特性曲线把晶体管分为三个工作区: 饱和区 截止区
- 6 - b.发射结和集电结均为正向偏置——饱和状态; c.发射结反向偏置、集电结反向偏置——截止状态。 3.放大原理 当晶体管发射结外加正向偏置电压、集电结外加反向偏置电压时,若再外加交变信号, 使E-B极间电压发生变化,这时,各电极的电流均有变化,分别是 E i , B i 和 C i ,它们的正、 负符号与UBE 符号一致,且 C i 必远远大于 B i 。因此,晶体管可以靠外施发射结电压的改 变,改变 B i , B i 的变化又会引起 C i 的很大变化,如果让 C i 在一个电阻产生电压降,就可 获得比控制电压大得多的电压。 4.伏安特性 共射极输入特性表达式为 B BE uCE一定 i f (u ) 图1.3.1 晶体管的共射输入特性曲线 UCE从零增大到约1V,曲线逐渐右移。UCE>1V后,曲线几乎不再移动。输入特性形状类似 于二极管的正向特性。 共射输出特性表达式为 C CE I B一定 i f (u ) 输出特性曲线如下图(图1.3.2)所示。输出特性曲线把晶体管分为三个工作区：
图1.3.2晶体管的输出特性曲线 a.饱和区一一曲线近乎垂直上升部分与纵轴间的区域。在这一区域内,对应于不同IB值 的输出特性曲线几乎重合,ic不受其控制,只随UcE增大而增加。 b.截止区——lB=0的那条曲线与横轴间的区域。在这一区域内,ic几乎为零。 c.放大区一一介于饱和区和截止区之间的区域。在这一区域内,IC主要受lB的控制,由 于基区调宽效应影响,当IB一定,而Ucε增大时,Ic略有增加 上述三个区,分别对应于晶体管的饱和、截止、放大三种工作状态 5.三极管的三种工作状态 要保证三极管工作在放大状态,则应满足:发射结正向偏置,集电结反向偏置。或者说, 极管的三个电极的电压应满足 对NPN管:Uc>UB>UE 对PNP管:Uc<UB<Ug 由于硅管和绪的特性有所差异,在放大状态时基极与发射极间的压降UBE数值不同, 工程估算中,认为错管|UBE|=0.2V,不同的三极管导通电压Uon也不同,常近似为Uon为 0.5V(硅管),或Uon为0.IV(错管)。 三极管除工作在放大状态之外,还有饱和与截止工作状态,这两个工作状态主要在数字 电路中作开关使用。如果发射结和集电结均正偏置,则三极管工作在饱和状态,如果发射结 电压小于导通电压,则三极管工作在截止状态。根据基极电流I的大小,可使晶体管工作在 三个不同的区域:放大、饱和、截止。 6.主要工作参数 a.直流参数:有共基极直流电流放大系数a;共射极直流电流放大系数β,极间反向电 流:集电极一一基极间反向饱和电流IcBo,集电极一一发射极间反向饱和电流(也称穿透电 EOo b.交流参数:有共基极交流电流放大系数α和共射极交流电流放大系数β c.频率参数:共射极截止频率∫,特征频率f。 d.极限参数:有集电极最大允许电流LM;集电极最大允许功率耗散PcM; e.击穿电压:U1BCB、U(BCEs、U(BCBD、U(sB°
- 7 - 图1.3.2 晶体管的输出特性曲线 a.饱和区——曲线近乎垂直上升部分与纵轴间的区域。在这一区域内,对应于不同IB值 的输出特性曲线几乎重合,ic不受其控制,只随UCE增大而增加。 b.截止区——IB=0的那条曲线与横轴间的区域。在这一区域内,ic几乎为零。 c.放大区——介于饱和区和截止区之间的区域。在这一区域内, IC主要受IB的控制,由 于基区调宽效应影响,当IB一定,而UCE增大时,Ic略有增加。 上述三个区,分别对应于晶体管的饱和、截止、放大三种工作状态。 5.三极管的三种工作状态 要保证三极管工作在放大状态,则应满足:发射结正向偏置,集电结反向偏置。或者说, 三极管的三个电极的电压应满足: 对NPN管:UC UB UE 对PNP管:UC UB UE 由于硅管和绪的特性有所差异,在放大状态时基极与发射极间的压降|UBE|数值不同, 工程估算中,认为错管|UBE|=0.2V,不同的三极管导通电压Uon也不同,常近似为Uon为 0.5V(硅管),或Uon为0.1V(错管)。 三极管除工作在放大状态之外,还有饱和与截止工作状态,这两个工作状态主要在数字 电路中作开关使用。如果发射结和集电结均正偏置,则三极管工作在饱和状态,如果发射结 电压小于导通电压,则三极管工作在截止状态。根据基极电流IB的大小,可使晶体管工作在 三个不同的区域:放大、饱和、截止。 6.主要工作参数 a.直流参数:有共基极直流电流放大系数 ；共射极直流电流放大系数 ，极间反向电 流:集电极——基极间反向饱和电流ICBO,集电极——发射极间反向饱和电流(也称穿透电 流)ICEO。 b.交流参数:有共基极交流电流放大系数α和共射极交流电流放大系数β c.频率参数:共射极截止频率 f ,特征频率 Tf 。 d.极限参数:有集电极最大允许电流ICM；集电极最大允许功率耗散PCM； e.击穿电压:U(BR)CBO 、U(BR)CES 、U(BR)CEO 、U(BR)EBO
7.温度对晶体三极管特性和参数的影响 由于半导体材料的热敏性,晶体管的输入特性和输岀特性以及参数都受温度影响。但影 响最显著的参数有 a.IcBo的影响:温度每升高10℃,lcBo大约增加一倍。反之,温度下降,IcBo减小。由于硅 管的Icεo比锗管小得多,所以从绝对值上看,硅管比锗管受温度影响较小。 b.UB的影响:温度变化1℃,UBE大约变化2~2.5mV,并具有负温度系数。若UB不变,温 度升高时,IB将增大 C.β的影响:温度每增加1℃,β增大约为0.5% 1.4场效应管 1.场效应管分类 按结构和控制电场的形式不同,场效应分为结型和绝缘栅型;按工作方式又可分为增强 型和耗尽型。由于结构和工作原理的特点,结型场效应只有耗尽型;按导电沟道掺杂类型不 同可分为N沟道和P沟道 2.场效应的特性曲线与电流方程 (1)电流方程式 结型场效应管的i对us的近似表达式为:iD=l1s(1---)2 N沟道增强型绝缘栅场效应管的i对us的近似表达式为:in=1m0(a-1)2 其中Do是Uas=2U(时的i (2)特性曲线 下图所示分别为N沟道增强型绝缘场效应管的输出特性曲线。它可分成三个工作区域 可变电阻区、恒流区及夹断区,如图中所标注 预夹断轨迹 l 夹断区
- 8 - 7.温度对晶体三极管特性和参数的影响 由于半导体材料的热敏性,晶体管的输入特性和输出特性以及参数都受温度影响。但影 响最显著的参数有: a.ICBO的影响:温度每升高10℃, ICBO大约增加一倍。反之,温度下降, ICBO减小。由于硅 管的ICBO比锗管小得多,所以从绝对值上看,硅管比锗管受温度影响较小。 b.UBE的影响:温度变化1℃,UBE大约变化2～2.5mV,并具有负温度系数。若UBE不变,温 度升高时, IB将增大。 c.β的影响:温度每增加1℃, β增大约为0.5%。 1.4 场效应管 1.场效应管分类 按结构和控制电场的形式不同,场效应分为结型和绝缘栅型；按工作方式又可分为增强 型和耗尽型。由于结构和工作原理的特点,结型场效应只有耗尽型；按导电沟道掺杂类型不 同可分为N沟道和P沟道。 2.场效应的特性曲线与电流方程 （1）电流方程式 结型场效应管的iD对uGS的近似表达式为: 2 ( ) (1 ) GS off GS D DSS u u i I N沟道增强型绝缘栅场效应管的iD对uGS的近似表达式为: 2 ( ) ( 1) GS th GS D DO u u i I 其中IDO是UGS=2UGS(th)时的iD。 （2）特性曲线 下图所示分别为N沟道增强型绝缘场效应管的输出特性曲线。它可分成三个工作区域: 可变电阻区、恒流区及夹断区,如图中所标注
3.场效应管的三种工作状态 图1.4.1场效应管的输出特性 和双极型三极管一样,场效应管也具有三种工作状态,在不同的应用条件下,场效应管 工作在不同状态。三种工作状态的特点如下 工作状态 特点 可变电阻区「i和Us变化近似正比关系,d、s间的等效电阻r较小,相当于开关闭合 恒流区 UGs一定时,i基本恒定不变,当Ues变化时iD随之变化,起放大作用 夹断区 rDs很大,ip=0,D、S极可视为开路,相当于开关断开。 4.FET的主要电参数 直流参数 (1)开启电压Ucst (2)夹断电压Uo (3)饱和漏极电流IDs (4)直流输入电阻Rs0o:结型场效应管一般大于10g,绝缘型场效应管一般大于10°9 交流参数 (1)低频跨导gm (2)极间电容:包括源、栅电容Cαs、源漏电容CDs及栅漏电容CGD。 极限参数: (1)最大漏极电流IM:指管子工作时允许的最大漏极电流 (②)最大耗散功率PDM:即漏极最大允许耗散功率,当被超过时,管子会因过热而损坏 (3)击穿电压:有栅源击穿电压U(BRGs和漏源击穿电压UBRs
- 9 - 图1.4.1 场效应管的输出特性 和双极型三极管一样,场效应管也具有三种工作状态,在不同的应用条件下,场效应管 工作在不同状态。三种工作状态的特点如下: 工作状态 特点 可变电阻区 iD和UGS变化近似正比关系,d、s间的等效电阻rDS较小,相当于开关闭合 恒流区 UGS一定时, iD基本恒定不变,当UGS变化时iD随之变化,起放大作用 夹断区 rDS很大, iD=0，D、S极可视为开路,相当于开关断开。 4. FET的主要电参数 直流参数: (1)开启电压UGS(th) (2)夹断电压UGS(off) (3)饱和漏极电流IDSS (4)直流输入电阻RGS(DC)：结型场效应管一般大于107 Ω,绝缘型场效应管一般大于109 Ω 交流参数： (1)低频跨导gm (2)极间电容:包括源、栅电容CGS、源漏电容CDS及栅漏电容CGD。 极限参数： (1)最大漏极电流IDM:指管子工作时允许的最大漏极电流。 (2)最大耗散功率PDM:即漏极最大允许耗散功率,当被超过时,管子会因过热而损坏。 (3)击穿电压:有栅源击穿电压U(BR) GS和漏源击穿电压U(BR) DS。 3. 场效应管的三种工作状态