半导体器件的基础知识ppt课件

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1、 1.1半导体二极管半导体二极管1.2半导体三极管半导体三极管 1.3场效晶体管场效晶体管 本章小结本章小结第一章半导体器件的基础知识1.1半导体二极管1.2半导体三极管 1.3场效晶体管 1.1.1什么是半导体什么是半导体2 载流子：半导体中，携带电荷参与导电的粒子。载流子：半导体中，携带电荷参与导电的粒子。自由电子：带负电荷自由电子：带负电荷空穴：带与自由电子等量的正电荷空穴：带与自由电子等量的正电荷均可运载电荷均可运载电荷载流子载流子特特性性：在在外外电电场场作作用用下下，载载流流子子都都可可以以做做定定向向移移动动，形形成电流。成电流。1半半导导体体：导导电电能能力力介介于于导导体体和

2、和绝绝缘缘体体之之间间,且且随随着着掺掺入入杂杂质质、输输入入电电压压（电电流流）、温温度度和和光光照照条条件件的的不不同同而而发发生生很大变化，人们把这一类物质称为半导体。很大变化，人们把这一类物质称为半导体。1.1半导体二极管半导体二极管1.1.1什么是半导体2 载流子：半导体中，携带电荷 3N 型半导体：主要靠电子导电的半导体。型半导体：主要靠电子导电的半导体。即：电子是多数载流子，空穴是少数载流子。即：电子是多数载流子，空穴是少数载流子。4P 型半导体：主要靠空穴导电的半导体。型半导体：主要靠空穴导电的半导体。1.1.2PN 结结即：电子是多数载流子，空穴是少数载流子。即：电子是多数载

3、流子，空穴是少数载流子。PN 结结：经经过过特特殊殊的的工工艺艺加加工工，将将 P 型型半半导导体体和和 N 型型半半导导体体紧紧密密地地结结合合在在一一起起，则则在在两两种种半半导导体体的的交交界界面面就就会会出出现一个特殊的接触面，现一个特殊的接触面，称为称为 PN 结。结。PN 结具有单向导电特性。结具有单向导电特性。1.1半导体二极管半导体二极管3N 型半导体：主要靠电子导电的半导体。即：电子是（1）正正向向导导通通：电电源源正正极极接接 P 型型半半导导体体，负负极极接接 N 型型半半导导体，电流大。体，电流大。（2）反反向向截截止止：电电源源正正极极接接 N 型型半半导导体体，负负

4、极极接接 P 型型半半导导体，电流小。体，电流小。结结论论：PN 结结加加正正向向电电压压时时导导通通，加加反反向向电电压压时时截截止止，这这种种特性特性称为称为 PN 结的单向导电性。结的单向导电性。1.1半导体二极管半导体二极管（1）正向导通：电源正极接 P 型半导体，负极接 N 型 如如果果反反向向电电流流未未超超过过允允许许值值，反反向向电电压压撤撤除除后后，PN 结结仍能恢复单向导电性。仍能恢复单向导电性。反反向向击击穿穿：PN 结结两两端端外外加加的的反反向向电电压压增增加加到到一一定定值值时时，反向电流急剧增大，反向电流急剧增大，称为称为 PN 结的结的反向击穿。反向击穿。热热击

5、击穿穿：若若反反向向电电流流增增大大并并超超过过允允许许值值，会会使使 PN 结结烧烧坏，称为热击穿。坏，称为热击穿。结电容结电容：PN 结存结存在着电容，该电容为在着电容，该电容为 PN 结的结电容。结的结电容。1.1半导体二极管半导体二极管如果反向电流未超过允许值，反向电压撤除后，PN 结仍能恢 1.1.3半导体二极管半导体二极管1半导体二极管的结构和符号半导体二极管的结构和符号利利用用 PN 结结的的单单向向导导电电性性，可可以以用用来来制制造造一一种种半半导导体体器器件件 半导体二极管。半导体二极管。箭头表示正向导通电流的方向。箭头表示正向导通电流的方向。电路符号如图所示。电路符号如图

6、所示。1.1半导体二极管半导体二极管1.1.3半导体二极管1半导体二极管的结构和符号 由由于于管管芯芯结结构构不不同同，二二极极管管又又分分为为点点接接触触型型（如如图图 a）、面接触面接触型（如图型（如图 b）和平面型（如图）和平面型（如图 c）。）。点点接接触触型型：PN 结结接接触触面面小小，适适宜宜在在小电流状态下使用。小电流状态下使用。面面接接触触型型、平平面面型型：PN 结结接接触触面面大大，截截流流量量大大，适适合合于于大电流场合中使用。大电流场合中使用。1.1半导体二极管半导体二极管由于管芯结构不同，二极管又分为点接触型（如图 a）、面接 2二极管的特性二极管的特性伏伏安安特特

7、性性：二二极极管管的的导导电电性性能能由由加加在在二二极极管管两两端端的的电电压压和和流流过过二二极极管管的的电电流流来来决决定定，这这两两者者之之间间的的关关系系称称为为二二极极管管的的伏伏安安特特性性。硅硅二二极极管管的的伏伏安安特特性性曲曲线线如如图所示。图所示。特性曲线特性曲线1.1半导体二极管半导体二极管2二极管的特性伏安特性：二极管的导电性能由加在二极 正正向向导导通通：当当外外加加电电压压大大于于死死区区电电压压后后，电电流流随随电电压压增大而急剧增大，二极管导通。增大而急剧增大，二极管导通。死死区区：当当正正向向电电压压较较小小时时，正正向向电电流流极极小小，二二极极管管呈呈现

8、很大的电阻，如现很大的电阻，如 OA 段，通常把这个范围称为死区。段，通常把这个范围称为死区。死区电压：死区电压：导通电压：导通电压：=onV0.2 V 0.3 V（Ge）0.6 V 0.7 V（Si）结论：正偏时电阻小，具有非线性。结论：正偏时电阻小，具有非线性。（1）正向特性（二极管正极电压大于负极电压）正向特性（二极管正极电压大于负极电压）1.1半导体二极管半导体二极管 =(Si）V 0.2V 5.0TV(Ge）正向导通：当外加电压大于死区电压后，电流随电压增大 反反向向击击穿穿：若若反反向向电电压压不不断断增增大大到到一一定定数数值值时时，反反向向电流就会突然增大，这种现象称为反向击穿

9、。电流就会突然增大，这种现象称为反向击穿。反反向向饱饱和和电电流流：当当加加反反向向电电压压时时，二二极极管管反反向向电电流流很很小小，而而且且在在很很大大范范围围内内不不随随反反向向电电压压的的变变化化而而变变化化，故故称称为为反向饱和电流。反向饱和电流。（2）反向特性（二极管负极电压大于正极电压）反向特性（二极管负极电压大于正极电压）普通二极管不允许出现此种状态。普通二极管不允许出现此种状态。结论：反偏电阻大，存在电击穿现象。结论：反偏电阻大，存在电击穿现象。二极管属于非线性器件二极管属于非线性器件 1.1半导体二极管半导体二极管 反向击穿：若反向电压不断增大到一定数值时，反向电流就 3半

10、导体二极管的主要参数半导体二极管的主要参数（1）最大整流电流最大整流电流 IF：二极管长时间工作时允许通过的最大直流电流。二极管长时间工作时允许通过的最大直流电流。二极管正常使用时允许加的最高反向电压。二极管正常使用时允许加的最高反向电压。使使用用时时应应注注意意流流过过二二极极管管的的正正向向最最大大电电流流不不能能大大于于这这个个数值，否则可能损坏二极管。数值，否则可能损坏二极管。（2）最高反向工作电压最高反向工作电压 VRM使用中如果超过此值，二极管将有被击穿的危险。使用中如果超过此值，二极管将有被击穿的危险。1.1半导体二极管半导体二极管3半导体二极管的主要参数（1）最大整流电流 IF

11、：1.2.1半导体三极管的基本结构与分类半导体三极管的基本结构与分类 1结构及符号结构及符号三三极极：发发射射极极 E、基极基极 B、集电极、集电极 C。三三区区：发发射射区区、基基区、集电区。区、集电区。1.2半导体三极管半导体三极管PNP 型及型及 NPN 型三极管的内部结构及符号如图所示。型三极管的内部结构及符号如图所示。实际上上发射射极极箭箭头方方向向就就是是发射射结正正向向电流方向。流方向。两两结结：发发射射结结、集集电结。电结。1.2.1半导体三极管的基本结构与分类 1结构及符号（1）按半导体基片材料不同：按半导体基片材料不同：NPN 型和型和 PNP 型。型。（2）按功率分：小功

12、率管和大功率管。按功率分：小功率管和大功率管。（3）按工作频率分：低频管和高频管。按工作频率分：低频管和高频管。（4）按管芯所用半导体材料分：锗管和硅管。按管芯所用半导体材料分：锗管和硅管。（5）按结构工艺分：合金管和平面管。按结构工艺分：合金管和平面管。（6）按用途分：放大管和开关管。按用途分：放大管和开关管。2分类分类 1.2半导体三极管半导体三极管（1）按半导体基片材料不同：NPN 型和 PNP 型。三三极极管管常常采采用用金金属属、玻玻璃璃或或塑塑料料封封装装。常常用用的的外外形形及及封封装形式如图所示。装形式如图所示。3外形及封装形式外形及封装形式1.2半导体三极管半导体三极管三极管

13、常采用金属、玻璃或塑料封装。常用的外形及封装形式如 1三极管各电极上的电流分配三极管各电极上的电流分配三极管电流分配实验电路如图所示。三极管电流分配实验电路如图所示。1.2.2三极管的电流放大作用三极管的电流放大作用1.2半导体三极管半导体三极管1三极管各电极上的电流分配三极管电流分配实验电路如 实验数据实验数据 表表1-1三极管三个三极管三个电极上的极上的电流分配流分配IB/mA00.010.020.030.040.05IC/mA0.010.561.141.742.332.91IE/mA0.010.571.161.772.372.96结论：结论：IE=IB+IC 三三极极管管的的电电流流分分

14、配配规规律律：发发射射极极电电流流等等于于基基极极电电流流和和极极电电极电流之和。极电流之和。1.2半导体三极管半导体三极管实验数据 表1-1三极管三个电极上的电流分配IB/mA 2三极管的电流放大作用三极管的电流放大作用由由表表 1-1 的的数数据据可可看看出出，当当基基极极电电流流 IB 由由 0.03 mA 变变到到 0.04 mA 时时，集集电电极极电电流流 IC 由由 1.74 mA 变变到到 2.23 mA。上上面面两两个个变变化化量量之之比比为为1.2半导体三极管半导体三极管2三极管的电流放大作用由表 1-1 的数据可看出，（1）三极管的电流放大作用，实质上是用较小的基极电三极管

15、的电流放大作用，实质上是用较小的基极电流信号控制集电极的大电流信号，是流信号控制集电极的大电流信号，是“以小控大以小控大”的作用。的作用。由由此此可可见见，基基极极电电流流的的微微小小变变化化控控制制了了集集电电极极电电流流较较大大的变化，这就是三极管的电流放大原理。的变化，这就是三极管的电流放大原理。结论：要使三极管起放大作用，必须保证发射结加正向结论：要使三极管起放大作用，必须保证发射结加正向偏置电压，集电结加反向偏置电压。偏置电压，集电结加反向偏置电压。（2）三极管的放大作用，需要一定的外部条件。三极管的放大作用，需要一定的外部条件。注意注意：1.2半导体三极管半导体三极管（1）三极管的

16、电流放大作用，实质上是用较小的基极电流信号 利利用用三三极极管管的的电电流流放放大大作作用用，可可以以用用来来构构成成放放大器，其方框图如图所示。大器，其方框图如图所示。（1）共共发发射射极极电电路路（CE）：把把三三极极管管的的发发射射极作为公共端子。极作为公共端子。三极管在构成放大器时，有三种基本连接方式：三极管在构成放大器时，有三种基本连接方式：1.2.3三极管的基本连接方式三极管的基本连接方式1.2半导体三极管半导体三极管利用三极管的电流放大作用，可以用来构成放大器，其方框图如（2）共基极电路（）共基极电路（CB）：把三极管的基极作为公共端子。）：把三极管的基极作为公共端子。（3）共集

17、电极电路（）共集电极电路（CC）：把三极管的集电极作为公共端子。）：把三极管的集电极作为公共端子。1.2半导体三极管半导体三极管（2）共基极电路（CB）：把三极管的基极作为公共端子。输输入入特特性性：在在 VCE 一一定定的的条条件件下下，加加在在三三极极管管基基极极与与发发射极之间的电压射极之间的电压 VBE 和它产生的基极电流和它产生的基极电流 IB 之间的关系。之间的关系。1输入特性曲线输入特性曲线1.2.4三极管的特性曲线三极管的特性曲线1.2半导体三极管半导体三极管改改变变 RP2 可可改改变变 VCE，VCE 一一定定后后，改改变变 RP1 可可得得到到不不同同的的 VBE 和和

18、IB。输入特性：在 VCE 一定的条件下，加在三极管基极与发射 由图可见：由图可见：（1）当）当 V CE 1 V 时，特性曲线基本重合。时，特性曲线基本重合。（2）当）当 VBE 很小时，很小时，IB 等于零，三极管处于截止状态。等于零，三极管处于截止状态。1.2半导体三极管半导体三极管由图可见：（1）当 V CE 1 V 时，特性曲线基（4）三三极极管管导导通通后后，VBE 基基本本不不变变。硅硅管管约约为为 0.7 V，锗锗管管 约约为为 0.3 V，称称为为三三极极管管的的导导通通电压。电压。（5）VBE 与与 IB 成非线性关系。成非线性关系。（3）当当 VBE 大大于于门门槛槛电电

19、压压（硅硅管管约约 0.5 V，锗锗管管约约 0.2 V）时，时，IB 逐渐增大，三极管开始导通。逐渐增大，三极管开始导通。1.2半导体三极管半导体三极管（4）三极管导通后，VBE 基本不变。硅管约为 0.7 输输出出特特性性：在在 IB 一一定定条条件件下下时时，集集电电极极极极与与发发射射极极之之间间的电压的电压 VCE 和集电极电流和集电极电流 IC 之间的关系。之间的关系。2输出特性曲线输出特性曲线1.2半导体三极管半导体三极管先调节先调节 RP1，使，使 IB 为一定值，再调节为一定值，再调节 RP2 得到不同的得到不同的VCE、IC。测试电路如图所示。测试电路如图所示。输出特性：在

20、 IB 一定条件下时，集电极极与发射极之间的 输出特性曲线输出特性曲线1.2半导体三极管半导体三极管输出特性曲线1.2半导体三极管 条件：条件：发射结反偏或两端电压为零。发射结反偏或两端电压为零。（2）放大区）放大区条件：条件：发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。特点：特点：IC 受受 IB 控制控制，即，即 IC=IB。在在放放大大状状态态，当当 IB 一一定定时时，IC 不不随随 VCE 变变化化，即即放放大大状状态态的三极管具有恒流特性。的三极管具有恒流特性。（3）饱和区）饱和区条件：条件：发射结和集电结均为正偏。发射结和集电结均为正偏。VCES 称为饱和管压降，小功率硅管约

21、称为饱和管压降，小功率硅管约 0.3 V，锗管约为，锗管约为 0.1 V。输出特性曲线族可分三个区：输出特性曲线族可分三个区：特点：特点：VCE=VCES。（1）截止区）截止区特点：特点：IB=0，IC=ICEO。1.2半导体三极管半导体三极管条件：发射结反偏或两端电压为零。（2）放大区条 3三极管的主要参数：三极管的主要参数：集电极集电极发射极反向饱和电流发射极反向饱和电流 ICEO。集电极集电极基极反向饱和电流基极反向饱和电流 ICBO。（2）极间反向饱和电流）极间反向饱和电流选选用用管管子子时时，值值应应恰恰当当，一一般般说说来来，值值太太大大的的管管子子工工作稳定性差。作稳定性差。（1

22、）共射极电流放大倍数）共射极电流放大倍数 两者关系：两者关系：ICEO=（1+）ICBO1.2半导体三极管半导体三极管3三极管的主要参数：集电极发射极反向饱和电流（3）极限参数）极限参数 反向击穿电压。反向击穿电压。当当基基极极开开路路时时，集集电电极极与与发发射射极极之之间间所所能能承承受受的的最最高高反反向电压向电压V（BR）CEO。当当发发射射极极开开路路时时，集集电电极极与与基基极极之之间间所所能能承承受受的的最最高高反反向电压向电压V（BR）CBO。当当集集电电极极开开路路时时，发发射射极极与与基基极极之之间间所所能能承承受受的的最最高高反反向电压向电压V（BR）EBO。1.2半导体

23、三极管半导体三极管当当 IC 过过大大时时，电电流流放放大大系系数数 将将下下降降。在在技技术术上上规规定定，下下降降到到正正常常值值的的 2/3 时时的的集集电电极极电电流流称称集集电电极极最最大大允允许许电电流。流。集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM。（3）极限参数 反向击穿电压。当基极开路时，集 在在三三极极管管因因温温度度升升高高而而引引起起的的参参数数变变化化不不超超过过允允许许值值时时，集电极所消耗的最大功率称集电极最大允许耗散功率。集电极所消耗的最大功率称集电极最大允许耗散功率。三三极极管管应应工工作作在在三三极极管管最最大大损损耗耗曲曲线线图图中中的的安安全全工工作作区

24、区。三三极极管管最最大大损损耗曲线如图所示。耗曲线如图所示。集电极最大允许耗散功率集电极最大允许耗散功率 PCM1.2半导体三极管半导体三极管在三极管因温度升高而引起的参数变化不超过允许值时，集电极 1用万用表判别三极管的管型和管脚用万用表判别三极管的管型和管脚方法：方法：黑黑表表笔笔和和三三极极管管任任一一管管脚脚相相连连，红红表表笔笔分分别别和和另另外外两两个个管管脚脚相相连连测测其其阻阻值值，若若阻阻值值一一大大一一小小，则则将将黑黑表表笔笔所所接接的的管管脚脚调调换换重重新新测测量量，直直至至两两个个阻阻值值接接近近。如如果果阻阻值值都都很很小小，则则黑黑表表笔笔所所接接的的为为 NP

25、N 型型三三极极管管的的基基极极。若若测测得得的的阻阻值值都都很很大大，则则黑表笔所接的是黑表笔所接的是 PNP 型三极管的基极。型三极管的基极。1.2.5三极管的简易测试三极管的简易测试1.2半导体三极管半导体三极管1用万用表判别三极管的管型和管脚方法：黑表 若若为 NPN 型型三三极极管管，将将黑黑红表表笔笔分分别接接另另两两个个引引脚脚，用用手手指指捏捏住住基基极极和和假假设的的集集电极极，观察察表表针摆动。再再将将假假设的的集集电极极和和发射射极极互互换，按按上上述述方方法法重重测。比比较两两次次表表针摆幅幅，摆幅幅较大大的的一一次次黑黑表表笔笔所所接接的的管管脚脚为集集电极极，红表表

26、笔笔所所接的管脚接的管脚为发射极。射极。若若为为 PNP 型型三三极极管管，只只要要将将红红表表笔笔和和黑黑表表笔笔对对换换再再按上述方法测试即可。按上述方法测试即可。1.2半导体三极管半导体三极管 若为 NPN 型三极管，将黑红表笔分别接另两个引脚，2判断三极管的好坏判断三极管的好坏（1）万用表置于）万用表置于“R 1 k”挡或挡或“R 100”挡位。挡位。（2）方法：分别测量三极管集电结与发射结的正向电阻）方法：分别测量三极管集电结与发射结的正向电阻和反向电阻，只要有一个和反向电阻，只要有一个 PN 结的正、反向电阻异常，就可结的正、反向电阻异常，就可判断三极管已坏。判断三极管已坏。1.2

27、半导体三极管半导体三极管2判断三极管的好坏（1）万用表置于“R 1 k 3判断三极管判断三极管 的大小的大小将将两两个个 NPN 管管接接入入判判断断三三极极管管 C 脚脚和和 E 脚脚的的测测试试电电路路，如如图图所所示示，万万用用表表显显示示阻阻值小的管子的值小的管子的 值大。值大。4判断三极管判断三极管 ICEO 的大小的大小以以 NPN 型型为为例例，用用万万用用表表测测试试 C、E 间间的的阻阻值值，阻阻值值越大，表示越大，表示 ICEO 越小。越小。1.2半导体三极管半导体三极管3判断三极管 的大小将两个 NPN 管接入判 1片状三极管的封装片状三极管的封装小小功功率率三三极极管管

28、：额额定定功功率率在在 100 mW 200 mW 的的小小功功率三极管，一般采用率三极管，一般采用 SOT-23形式封装。如图所示。形式封装。如图所示。1 基极，基极，2 发射极，发射极，3 集电极。集电极。1.2.6片状三极管片状三极管1.2半导体三极管半导体三极管1片状三极管的封装小功率三极管：额定功率在 100 大大功功率率三三极极管管：额额定定功功率率在在 1 W 1.5 W 的的大大功功率率三三极极管，一般采用管，一般采用 SOT-89 形式封装形式封装。1基基极极，3发发射射极极，2、4（内内部部连连接接在在一一起起）集集电电极。极。1.2半导体三极管半导体三极管大功率三极管：额

29、定功率在 1 W 1.5 W 的大功 在在三三极极管管的的管管芯芯内内加加入入一一只只或或两两只只偏偏置置电电阻阻的的片片状状三三极极管称带阻片状三极管。管称带阻片状三极管。2带阻片状三极管带阻片状三极管1.2半导体三极管半导体三极管在三极管的管芯内加入一只或两只偏置电阻的片状三极管称带阻 带阻片状三极管型号及极性。带阻片状三极管型号及极性。表表 1-2部分部分带阻片状三极管型号和极性阻片状三极管型号和极性型号型号极性极性R1/R2型号型号极性极性R1/R2DTA114YP10 k/47 k DTC114EN10 k/10 k DTA114EP100 k/100 k DTC124EN22 k/

30、22 k DTA123YP2.2 k/2.2 k DTC114N47 k/47 k DTA143XP4.7 k/22 k DTC114WKN47 k/22 k DTC143XN4.7 k/10 k DTC114TNR1=10 k DTC363EN6.8 k/6.8 k DTC124TNR1=22 k 1.2半导体三极管半导体三极管带阻片状三极管型号及极性。表 1-2部分带阻片状三极管 3复合双三极管复合双三极管在一个封装内包含两只三极管的新型器件。在一个封装内包含两只三极管的新型器件。1.2半导体三极管半导体三极管常见外型封装形式如图所示。常见外型封装形式如图所示。UM6 SOT25 SOT3

31、6 3复合双三极管在一个封装内包含两只三极管的新型器件 1.3场效晶体管场效晶体管半半导导体体三三极极管管是是利利用用输输入入电电流流控控制制输输出出电电流流的的半半导导体体器器件，称为件，称为电流控制型器件电流控制型器件。场场效效晶晶体体管管是是利利用用输输入入电电压压产产生生电电场场效效应应来来控控制制输输出出电电流的器件，称为流的器件，称为电压控制器件电压控制器件。根据结构和工作原理不同，场效晶体管可分为根据结构和工作原理不同，场效晶体管可分为结型结型（JFET）绝缘栅型绝缘栅型（MOSFET）1.3场效晶体管半导体三极管是利用输入电流控制输出电流 1.3.1结型场效晶体管结型场效晶体管

32、1符号和分类符号和分类结结型型场场效效晶晶体体管管的的电电路路符符号和外形如图所示。号和外形如图所示。三三个个电电极极：漏漏极极（D），源源极极（S）和和栅栅极极（G），D 和和 S 可可交交换换使使用用，电电路路符符号号和和外形如图所示。外形如图所示。结结型型场场效效晶晶体体管管可可分分为为 P 沟沟道道和和 N 沟沟道道两两种种，在在电电路路符符号中用箭头加以区别。号中用箭头加以区别。1.3场效晶体管场效晶体管1.3.1结型场效晶体管1符号和分类结型场效晶体 2电压放大作用电压放大作用场效晶体管的放大电路如图所示。场效晶体管的放大电路如图所示。场场效效晶晶体体管管共共源源极极电电路路中中，

33、漏漏极电流受栅源电压控制。极电流受栅源电压控制。场场效效晶晶体体管管是是电电压压控控制制器器件件，具有电压放大作用。具有电压放大作用。1.3场效晶体管场效晶体管2电压放大作用场效晶体管的放大电路如图所示。场 1.3.2绝缘栅场效晶体管绝缘栅场效晶体管栅栅极极与与漏漏、源源极极完完全全绝绝缘缘的的场场效效晶晶体体管管，称称绝绝缘缘栅栅场场效效晶体管（晶体管（MOSFET）。输入电阻很大，在输入电阻很大，在 1012 以上以上。它它也也有有 N 沟沟道道和和 P 沟沟道道两两大大类类，每每一一类类中中又又分分为为增增强强型型和耗尽型两种。和耗尽型两种。1.3场效晶体管场效晶体管1.3.2绝缘栅场效

34、晶体管栅极与漏、源极完全绝缘的场效 1电路符号和分类电路符号和分类 N 沟沟道道箭箭头头指指向向内内。沟沟道道用用虚虚线线为为增增强强型型，用用实实线线为耗尽型，为耗尽型，N 沟道称沟道称 NMOS 管。管。P 沟沟道道箭箭头头指指向向外外。沟沟道道用用虚虚线线为为增增强强型型，用用实实线线为耗尽型，为耗尽型，P 沟道称沟道称 PMOS 管。管。1.3场效晶体管场效晶体管四种场效晶体管的电路符号如图所示。四种场效晶体管的电路符号如图所示。P 沟道增沟道增强强型型 N 沟道耗尽型沟道耗尽型 P 沟道耗尽型沟道耗尽型 N 沟道增沟道增强强型型 1电路符号和分类 N 沟道箭头指向内。沟道用虚 2结构

35、和工作原理结构和工作原理（1）结构）结构1.3场效晶体管场效晶体管 在在源源区区和和漏漏区区之之间间的的衬衬底底表表面面覆覆盖盖一一层层很很薄薄的的绝绝缘缘层层，再再在在绝绝缘缘层层上上覆覆盖盖一一层层金金属属薄薄层层，形成栅极（形成栅极（G）。）。N 型型区区引引出出两两个个电电极极：漏漏极（极（D）、源极（）、源极（S）。）。从衬底基片上引出一个电极，称为衬底电极。从衬底基片上引出一个电极，称为衬底电极。以以 N 沟道增强型沟道增强型 MOSFET 为例为例。2结构和工作原理（1）结构1.3场效晶体管（2）工作原理）工作原理 当当 VGS=0，在在漏漏、源源极极间间加加一一正正向向电电压压

36、 VDS 时时，漏漏源极之间的电流源极之间的电流 ID=0。当当 VGS VT，在在绝绝缘缘层层和和衬衬底底之之间间感感应应出出一一个个反反型型层层，使使漏漏极极和和源源极极之之间间产产生生导导电电沟沟道道。在在漏漏、源源极极间间加加一一正正向向电电压压 VDS 时，将产生电流时，将产生电流 ID。总结：总结：VGS 越越大大，导导电电沟沟道道越越宽宽，沟沟道道电电阻阻越越小小，ID 越越大大。则则通通过过调节调节 VGS可控制漏极电流可控制漏极电流 ID 。（3）输输出出特特性性和和转转移移特特性性（与晶体管类似）。（与晶体管类似）。1.3场效晶体管场效晶体管（2）工作原理 当 VGS=0，

37、在漏、源极 3电压放大作用电压放大作用MOS 场场效效晶晶体体管管放放大大电电路路与与结结型型场场效效晶晶体体管管放放大大电电路路的的工作原理相似。工作原理相似。N 沟沟道道耗耗尽尽型型场场效效晶晶体体管管的的 VGS 可可取取负负值值，取取正正值值和和零零均能正常工作。均能正常工作。通通常常将将增增强强型型 MOS 管管简简写写为为 EMOS，耗耗尽尽型型 MOS 管管简写为简写为 DMOS。1.3场效晶体管场效晶体管3电压放大作用MOS 场效晶体管放大电路与结型场效 1.3.3MOSFET 和三极管的比较和三极管的比较1MOSFET 温度稳定性好。温度稳定性好。2MOSFET 输输入入电电

38、阻阻极极高高，因因此此，MOSFET 放放大大级级对对前级的放大能力影响极小。前级的放大能力影响极小。3MOSFET 存存放放时时，应应使使栅栅极极与与源源极极短短接接，避避免免栅栅极极悬空。悬空。4MOSFET 的源极和漏极可以互换使用。的源极和漏极可以互换使用。1.3场效晶体管场效晶体管1.3.3MOSFET 和三极管的比较1MOSFET 本章小结本章小结2晶晶体体二二极极管管的的核核心心是是 PN 结结，故故具具有有单单向向导导电电性性。二二极极管管属属于于非非线线性性器器件件，其其伏伏安安特特性性是是非非线线性性的的。二二极极管管的的门门坎坎电电压压，硅硅管管约约 0.5 V，锗锗管管

39、约约 0.2 V。导导通通电电压压，硅硅管管约约 0.7 V，锗锗管管约约 0.3 V。1本本征征半半导导体体内内存存在在两两种种载载流流子子：自自由由电电子子和和空空穴穴。杂杂质质半半导导体体有有 P 型型和和 N 型型两两种种，P 型型半半导导体体中中空空穴穴是是多多子子，N 型型半半导导体体中中自自由由电电子子是是多多子子。PN 结结是是在在 P 型型半半导导体体与与 N 型型半半导导体体交交界界面面附附近近形形成成的的空空间间电电荷荷区区，也也叫叫阻阻挡挡层层或或耗耗尽尽层层。PN 结结具具有有单单向向导电性，即正偏时导通，反偏时截止。导电性，即正偏时导通，反偏时截止。本章小结2晶体二

40、极管的核心是 PN 结，故具有单向导电 4MOS 管管是是一一种种电电压压控控制制器器件件。MOS 管管的的优优点点是是：输输入入阻阻抗抗高高、受受幅幅射射和和温温度度影影响响小小、集集成成工工艺艺简简单单。超超大大规规模模集集成成电电路路主要应用主要应用 MOS 管。管。3晶晶体体三三极极管管是是一一种种电电流流控控制制器器件件，它它以以较较小小的的基基极极电电流流控控制制较较大大的的集集电电极极电电流流，以以较较小小的的基基极极电电流流变变化化控控制制较较大大的的集集电电极极电电流流变变化化。所所谓谓电电流流放放大大作作用用，实实质质上上就就是是这这种种“小小控控制制大大”，“小小变变化化控控制制大大变变化化”的的作作用用。三三极极管管有有 PNP 型型和和 NPN 型型两两大大类类。管管外外有有三三个个电电极极：发发射射极极、基基极极和和集集电电极极；管管内内有有两两个个 PN 结结：发发射射结结和和集集电电结结。使使用用时时有有三三种种电电路路组组态态：共共发发射射极极、共共基基极极和和共共集集电电极极组组态态；三三种种工工作作状状态态：截截止止状状态态、饱饱和和状状态态和和放放大大状态。两种基本功能：开关功能和放大功能。状态。两种基本功能：开关功能和放大功能。4MOS 管是一种电压控制器件。MOS 管的优点是：输