大學(xué)電路第六章-2

1、雙極型三極管雙極型三極管n半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)n三極管工作狀態(tài)和電路組態(tài)三極管工作狀態(tài)和電路組態(tài)n三極管各電極的電流關(guān)系三極管各電極的電流關(guān)系n三極管的共射極特性曲線三極管的共射極特性曲線n半導(dǎo)體三極管的參數(shù)半導(dǎo)體三極管的參數(shù)n三極管的型號三極管的型號n三極管應(yīng)用三極管應(yīng)用6.3.1 半導(dǎo)體半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)三極管的結(jié)構(gòu) 雙極型半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。雙極型半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。它有兩種類型它有兩種類型:NPN型和型和PNP型。型。e-b間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)(Je) c-b間的PN結(jié)稱為集電結(jié)(Jc) 中間部分稱為基區(qū)，連上電極稱為基極，用B或b表示（Ba

2、se）； 一側(cè)稱為發(fā)射區(qū)，電極稱為發(fā)射極，用E或e表示（Emitter）； 另一側(cè)稱為集電區(qū)和集電極，用C或c表示（Collector）。雙極型三極管的符號中，發(fā)射極的箭頭代表發(fā)射極電流的實(shí)際方向。半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu) 從外表上看兩個從外表上看兩個N區(qū)區(qū),(或兩個或兩個P區(qū)區(qū))是對稱的，實(shí)際上是對稱的，實(shí)際上發(fā)射區(qū)的摻雜濃度大發(fā)射區(qū)的摻雜濃度大，集電區(qū)摻雜濃度低集電區(qū)摻雜濃度低，且，且集電集電區(qū)結(jié)面積大區(qū)結(jié)面積大。基區(qū)要制造得很薄基區(qū)要制造得很薄，其厚度一般在幾，其厚度一般在幾個微米至幾十個微米。個微米至幾十個微米。6.3.2 三三極管的工作狀態(tài)和電路組態(tài)極管的工作狀態(tài)和電路組

3、態(tài)一、一、三極管的工作狀態(tài)三極管的工作狀態(tài) 根據(jù)集電結(jié)和發(fā)射結(jié)所加的偏置電壓的極性的不根據(jù)集電結(jié)和發(fā)射結(jié)所加的偏置電壓的極性的不同，三極管工作時，可以有以下四種工作狀態(tài)：同，三極管工作時，可以有以下四種工作狀態(tài)：（1）放大工作狀態(tài)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。）放大工作狀態(tài)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。（2）飽和狀態(tài)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。）飽和狀態(tài)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。（3）截止?fàn)顟B(tài)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。）截止?fàn)顟B(tài)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。（4）反向狀態(tài)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)正偏。）反向狀態(tài)：發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)正偏。通常在放大電路中，利用的是放大工作狀態(tài)，而在通常在放大電路中，利用的是放大工

4、作狀態(tài)，而在數(shù)字電路中，主要應(yīng)用的是飽和和截止工作狀態(tài)。數(shù)字電路中，主要應(yīng)用的是飽和和截止工作狀態(tài)。二、二、 三極管各電極的電流關(guān)系三極管各電極的電流關(guān)系 1.1.三種組態(tài)三種組態(tài) 雙極型三極管有三個電極，其中兩個可以作為輸雙極型三極管有三個電極，其中兩個可以作為輸入入, 兩個可以作為輸出，這樣必然有一個電極是公共兩個可以作為輸出，這樣必然有一個電極是公共電極。三種接法也稱三種電極。三種接法也稱三種組態(tài)組態(tài)，見下圖，見下圖 共集電極接法共集電極接法，集電極作為公共電極，用，集電極作為公共電極，用CC表示表示; 共基極接法共基極接法，基極作為公共電極，用基極作為公共電極，用CB表示表示。共發(fā)射極

5、接法共發(fā)射極接法，發(fā)射極作為公共電極，用發(fā)射極作為公共電極，用CE表示表示；IC=ICN+ICBO= IE+ICBO= IC+ IB+ICBO 稱為稱為共基極直流電流放大系數(shù)共基極直流電流放大系數(shù)。它表示最后達(dá)到集電極的電子電流它表示最后達(dá)到集電極的電子電流ICN與總發(fā)射極電流與總發(fā)射極電流IE的比值。的比值。ICN與與IE相比，小于相比，小于1, 但接近但接近1，一般為，一般為0.9 8 0.999 。由此可得。由此可得:2.三極管的電流放大系數(shù)三極管的電流放大系數(shù)（1）共基極組態(tài)：）共基極組態(tài)：對于集電極電流對于集電極電流IC和和發(fā)射極電流發(fā)射極電流IE之間的關(guān)系可以用系數(shù)之間的關(guān)系可以用

6、系數(shù)來說明，定義來說明，定義: ECN/ IIICBO為集電結(jié)反向飽和漏電流，滿足集電結(jié)反向飽和漏電流，滿足Ic|IE=0=ICBO。IEICEO為基極開路時流過集電極和發(fā)射為基極開路時流過集電極和發(fā)射集的電流，稱為穿透電流。其值很小，集的電流，稱為穿透電流。其值很小，可忽略?？珊雎?。CEOBCBOBCBOBIIIIII+-+-bbb)1 (11IC發(fā)射極是電路公共端，基極是輸入端，集電極是輸端。發(fā)射極是電路公共端，基極是輸入端，集電極是輸端。 I IE E=I=IC C+I+IB B稱稱為為共共發(fā)發(fā)射射極極直直流流放放大大系系數(shù)數(shù)(2)共發(fā)射極組態(tài)共發(fā)射極組態(tài)IC= IE+ICBO將上式代入

7、將上式代入得BIbCI(3)共集電極組態(tài)共集電極組態(tài)集電極是電路公共端，基極是輸入端，發(fā)射極是輸出端。集電極是電路公共端，基極是輸入端，發(fā)射極是輸出端。 I IE E=I=IC C+I+IB BCEOBCBOBCBOBIIIIII+-+-bbb)1 (11ICCEOBII )(+b1IEIc6.3.3 三極管的共射極特性曲線三極管的共射極特性曲線 輸入特性曲線 iB=f(vBE) vCE=const 輸出特性曲線 iC=f(vCE) iB=const共發(fā)射極接法三極管的特性曲線共發(fā)射極接法三極管的特性曲線：這兩條曲線是共發(fā)射極接這兩條曲線是共發(fā)射極接法的特性曲線。法的特性曲線。 iB是輸入是輸

8、入電流，電流，vBE是輸入電壓是輸入電壓，加，加在在B、E兩電極之間。兩電極之間。iC是是輸出電流，輸出電流，vCE是輸出電壓是輸出電壓，從從C、E兩電極取出。兩電極取出。RCRbVccBBV+_VoiBiCiE+_vBE+_vCEbce1. 輸入特性曲線輸入特性曲線i (uA)B100204060800.2 0.40v (V)BEV =0VCEV =0.5VCEV 1VCEVCE一定時，一定時，iB與與vBE之間的變化關(guān)系：之間的變化關(guān)系：由于受集電結(jié)電壓的影響，由于受集電結(jié)電壓的影響，輸入特性與一個單獨(dú)的輸入特性與一個單獨(dú)的PN結(jié)結(jié)的伏安特性曲線有所不同。的伏安特性曲線有所不同。 在討論輸

9、入特性曲線時，設(shè)在討論輸入特性曲線時，設(shè)vCE=const(常數(shù)常數(shù))。CEV)(BEBvfi (1)VCE=0時時：b、e間加正向間加正向電壓，電壓， JC和和JE都正偏，都正偏， JC沒有吸引電子的能力。沒有吸引電子的能力。所以其特性相當(dāng)于兩個二所以其特性相當(dāng)于兩個二極管并聯(lián)極管并聯(lián)PN結(jié)的特性。結(jié)的特性。 VCE=0V： 兩個兩個PN結(jié)并聯(lián)結(jié)并聯(lián)輸入特性曲線輸入特性曲線i (uA)B100204060800.2 0.40v (V)BEV =0VCEV =0.5VCEV 1VCE(2) VCE1V時，時，b、e間加正向電壓，這時間加正向電壓，這時JE正偏，正偏， JC反反偏。發(fā)射區(qū)注入到基

10、區(qū)的載流子絕大部分被偏。發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)的載流子絕大部分被JC收集，只收集，只有小部分與基區(qū)多子形成電流有小部分與基區(qū)多子形成電流IB。所以在相同的。所以在相同的VBE下，下，IB要比要比VCE=0V時小。時小。 VCE1V： iB比比VCE=0V時小時小(3) VCE介于介于01V之間時之間時， JC反偏不夠，吸引電子的能力反偏不夠，吸引電子的能力不夠強(qiáng)。隨著不夠強(qiáng)。隨著VCE的增加，的增加，吸引電子的能力逐漸增強(qiáng)，吸引電子的能力逐漸增強(qiáng)，iB逐漸減小，曲線向右移動。逐漸減小，曲線向右移動。 0VCE1V: VCE iB 2. 輸出特性曲線輸出特性曲線表示表示IB一定時，一定時，iC與與vC

11、E之間的變化關(guān)系。之間的變化關(guān)系。BI)(CECvfi 放放大大區(qū)區(qū)飽飽和和區(qū)區(qū)截止區(qū)0uA100uA80uA60uA40uA20uAICBOvCEic64224681012VCE=VBE0(1) 放大區(qū)放大區(qū)JE正偏，正偏，JC反偏反偏，對應(yīng)一對應(yīng)一個個IB，iC基本不隨基本不隨vCE增大，增大，IC=b b IB 。處于放大區(qū)的三極管處于放大區(qū)的三極管相相當(dāng)于一個電流控制電流當(dāng)于一個電流控制電流源。源。(2) 截止區(qū)：對應(yīng)截止區(qū)：對應(yīng)IB 0的區(qū)的區(qū)域，域， JC和和JE都反偏，都反偏， IB= IC =0輸出特性曲線輸出特性曲線(3) 飽和區(qū)飽和區(qū)對應(yīng)于對應(yīng)于vCEvBE的區(qū)域，集電結(jié)處

12、于的區(qū)域，集電結(jié)處于正偏，吸引電子的能正偏，吸引電子的能力較弱。隨著力較弱。隨著vCE增加，增加，集電結(jié)吸引電子能力集電結(jié)吸引電子能力增強(qiáng)，增強(qiáng)，iC增大。增大。JC和和JE都正偏，都正偏， VCES約等于約等于0.3V，ICb b IB飽和時飽和時c、e間電壓記為間電壓記為VCES，深度飽和時深度飽和時VCES約等于約等于0.3V。飽和時的三極管。飽和時的三極管c、e間間相當(dāng)于一個壓控電阻相當(dāng)于一個壓控電阻。放放大大區(qū)區(qū)飽飽和和區(qū)區(qū)截止區(qū)0uA100uA80uA60uA40uA20uAICBOvCEic64224681012VCE=VBE0輸出特性曲線總結(jié)輸出特性曲線總結(jié)飽和區(qū)iC受受vCE

13、顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)vCE的的 數(shù)值較小，一般數(shù)值較小，一般vCE0.7 V(硅管硅管)。此時。此時 發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏集電結(jié)正偏或反偏電壓很小或反偏電壓很小。截止區(qū)iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲線的下方。的曲線的下方。 此時，此時，發(fā)射結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。集電結(jié)反偏。放大區(qū)iC平行于平行于vCE軸的區(qū)域，曲線基本軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。平行等距。 此時，此時，發(fā)射發(fā)射結(jié)正偏，結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，集電結(jié)反偏，電壓大于電壓大于0.7 V左右左右(硅硅管管) 。三極管工作情況總結(jié)三極管工作情況總結(jié)狀態(tài)狀態(tài)發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)

14、集電結(jié)集電結(jié)IC截止截止反偏或零偏反偏或零偏反偏反偏0放大放大正偏正偏反偏反偏b b IB飽和飽和正偏正偏正偏正偏00b b1+b1+b IB飽和飽和I IB BI IBSBSbIbIB B(1+bIbIB B IB表表2 2中，中，I IBSBS稱為三極管臨界飽和時基極應(yīng)注入的電流稱為三極管臨界飽和時基極應(yīng)注入的電流，RcVVccICESBSb-表表2 23. 溫度對三極管特性的影響溫度對三極管特性的影響溫度升高使：溫度升高使：（1）輸入特性曲線左移）輸入特性曲線左移（2）ICBO增大，輸出特性曲線上移增大，輸出特性曲線上移（3）b b增大增大6.4 半導(dǎo)體三極管的參數(shù)半導(dǎo)體三極管的參數(shù)半導(dǎo)

15、體三極管的參數(shù)分為三大類半導(dǎo)體三極管的參數(shù)分為三大類: 直流參數(shù)直流參數(shù) 交流參數(shù)交流參數(shù) 極限參數(shù)極限參數(shù)1. 1. 直流參數(shù)直流參數(shù) 直流電流放大系數(shù)直流電流放大系數(shù)bbbb a.共基極直流電流放大系數(shù)共基極直流電流放大系數(shù) = IC/IE= IB/ 1+ IB= / 1+ 三極管的三極管的直流參數(shù)直流參數(shù) 在放大區(qū)基本不變。在共發(fā)射極輸出特性曲線上，通過垂在放大區(qū)基本不變。在共發(fā)射極輸出特性曲線上，通過垂直于直于X軸的直線軸的直線(vCE=const)來求取來求取IC / IB ，如下左圖所示。在，如下左圖所示。在IC較小時和較小時和IC較大時，較大時， 會有所減小，這一關(guān)系見下右圖會有

16、所減小，這一關(guān)系見下右圖。bbb.b.共射極直流電流放大系數(shù)共射極直流電流放大系數(shù)： =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=const三極管的三極管的直流參數(shù)直流參數(shù)bb.集電極發(fā)射極間的反向飽和電流集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO ICEO和和ICBO之間的關(guān)系：之間的關(guān)系： ICEO=（1+ ）ICBO相當(dāng)于基極開路時，集電極和相當(dāng)于基極開路時，集電極和發(fā)射極間的反向飽和電流，即發(fā)射極間的反向飽和電流，即輸出特性曲線輸出特性曲線I IB B=0=0時曲線所對時曲線所對應(yīng)的應(yīng)的Y Y坐標(biāo)的數(shù)值坐標(biāo)的數(shù)值, ,如圖所示。如圖所示。 極間反向電流極間反向電流a.集電極基極間反向飽和

17、電流集電極基極間反向飽和電流ICBO ICBO的下標(biāo)的下標(biāo)CB代表集電極和基極，代表集電極和基極，O是是Open的字頭，代的字頭，代表第三個電極表第三個電極E開開路。它相當(dāng)于集電結(jié)的反向飽和電流路。它相當(dāng)于集電結(jié)的反向飽和電流。 三極管的三極管的交流交流參數(shù)參數(shù)2.2.交流參數(shù)交流參數(shù)交流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù) a.共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)b b b b= IC/ IB vCE=const 在放大區(qū)在放大區(qū)b b 值基本值基本不變，可在共射接不變，可在共射接法輸出特性曲線上法輸出特性曲線上通過垂直于通過垂直于X 軸的軸的直線求取直線求取 IC/ IB。具體方法如圖

18、所示。具體方法如圖所示。 三極管的三極管的交流交流參數(shù)參數(shù) b.b.共基極交流電流放大系數(shù)共基極交流電流放大系數(shù)= IC/ IE VCB=const 當(dāng)當(dāng)ICBO和和ICEO很小時，很小時， 、 b b，可以不加區(qū)分可以不加區(qū)分。b 特征頻率特征頻率fT 三極管的三極管的b b值不僅與工作電流有關(guān)，而且與值不僅與工作電流有關(guān)，而且與工作頻率有關(guān)。由于結(jié)電容的影響，當(dāng)信號頻率工作頻率有關(guān)。由于結(jié)電容的影響，當(dāng)信號頻率增加時，三極管的增加時，三極管的b b將會下降。將會下降。當(dāng)當(dāng)b b下降到下降到1 1時所對時所對應(yīng)的頻率稱為特征頻率，用應(yīng)的頻率稱為特征頻率，用f fT T表示。表示。f fT T

19、 隨著工作隨著工作電壓、工作電流的不同而變化，手冊中給出的一電壓、工作電流的不同而變化，手冊中給出的一般是一定工作狀態(tài)下的特征頻率。般是一定工作狀態(tài)下的特征頻率。三極管的三極管的極限極限參數(shù)參數(shù) 如圖所示，當(dāng)集電極電流增加時，如圖所示，當(dāng)集電極電流增加時，b b 就要下降，就要下降，當(dāng)當(dāng)b b值值下降到線性放大區(qū)下降到線性放大區(qū)b b值的值的70703030時，所對應(yīng)的集電極時，所對應(yīng)的集電極電流稱為電流稱為集電極最大允許電集電極最大允許電流流I ICMCM。至于。至于b b值下降值下降多少，不同型號的三多少，不同型號的三極管，不同的廠家的極管，不同的廠家的規(guī)定有所差別?？梢姡?guī)定有所差別?？?/p>

20、見，當(dāng)當(dāng)I IC CI ICMCM時，并不表時，并不表示三極管會損壞。示三極管會損壞。 (3)極限參數(shù)極限參數(shù)集電極最大允許電流集電極最大允許電流ICM三極管的三極管的極限極限參數(shù)參數(shù)集電極最大允許功率損耗集電極最大允許功率損耗P PCMCM 集電極電流通過集電結(jié)時所產(chǎn)生的功耗為，集電極電流通過集電結(jié)時所產(chǎn)生的功耗為， PC= ICVCBICVCEPCM 因發(fā)射結(jié)正偏，呈低阻，所以功耗主要集中因發(fā)射結(jié)正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集電結(jié)上。在集電結(jié)上。 在計算時往往用在計算時往往用VCE取代取代VCB。三極管的三極管的極限極限參數(shù)參數(shù)反向擊穿電壓反向擊穿電壓:反向擊穿電壓表示三極管電極間承受

21、反向擊穿電壓表示三極管電極間承受反向電壓的能力，其測試時的原理電路如圖所示。反向電壓的能力，其測試時的原理電路如圖所示。BRBR代表擊穿之意，是代表擊穿之意，是BreakdownBreakdown的字頭。的字頭。幾個擊穿電壓在大小上有如下關(guān)系：幾個擊穿電壓在大小上有如下關(guān)系： V(BR)CBOV(BR)CESV(BR)CERV(BR)CEOV(BR) EBO三極管的三極管的極限極限參數(shù)參數(shù) a.V(BR)CBO發(fā)射極開路時的集電結(jié)擊穿電壓。發(fā)射極開路時的集電結(jié)擊穿電壓。下標(biāo)下標(biāo)CB代表集電極和基極，代表集電極和基極，O代表第三個電極代表第三個電極E開路。開路。 b.V(BR) EBO集電極開路

22、時發(fā)射結(jié)的擊穿電壓。集電極開路時發(fā)射結(jié)的擊穿電壓。 c.V(BR)CEO基極開路時集電極和發(fā)射極間的基極開路時集電極和發(fā)射極間的 擊穿電壓。擊穿電壓。對于對于 V(BR)CER表示表示BE間接有電阻，間接有電阻， V(BR)CES表示表示BE間是短路的。間是短路的。三極管的安全工作區(qū)三極管的安全工作區(qū)由由PCM、 ICM和和V(BR)CEO在輸出特性曲線上可以確定過在輸出特性曲線上可以確定過損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)，見下圖。損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)，見下圖。三極管的參數(shù)三極管的參數(shù)參參 數(shù)數(shù)型型 號號 PCM mW ICM mAVR CBO VVR CEO VVR EBO V IC BO A

23、f T MHz3AX31D 125 125 20 126* * 83BX31C 125 125 125 125 40 40 24 246 6* * 8 83CG101C3CG101C 100 100 3030 45 450.10.1 100 1003DG123C3DG123C 500 500 5050 40 40 30 300.350.353DD101D3DD101D 5A 5A 5A5A 300 300 250 2504 42 2mA3DK100B3DK100B 100 100 3030 25 25 15 150.10.1 300 3003DKG23250250W 30A 30A 400 4

24、00 325 325 8 8注：注：*為為 fb b 6.5 6.5 三極管的型號三極管的型號第二位：第二位：A鍺鍺PNP管、管、B鍺鍺NPN管、管、 C硅硅PNP管、管、D硅硅NPN管管 第三位第三位：X低頻小功率管、低頻小功率管、D低頻大功率管、低頻大功率管、 G高頻小功率管、高頻小功率管、A高頻大功率管、高頻大功率管、 K開關(guān)管開關(guān)管國家標(biāo)準(zhǔn)對半導(dǎo)體三極管的命名如下國家標(biāo)準(zhǔn)對半導(dǎo)體三極管的命名如下: :3 D G 110 B 用字母表示材料用字母表示材料用字母表示器件的種類用字母表示器件的種類用數(shù)字表示同種器件型號的序號用數(shù)字表示同種器件型號的序號用字母表示同一型號中的不同規(guī)格用字母表示

25、同一型號中的不同規(guī)格三極管三極管例例6.16.1：判斷三極管的工作狀態(tài)：判斷三極管的工作狀態(tài) 測量得到三極管三個電極對地電位如圖所示，測量得到三極管三個電極對地電位如圖所示，試判斷三極管的工作狀態(tài)。試判斷三極管的工作狀態(tài)。 放大截止飽和例例6.26.2：判斷三極管的工作狀態(tài)判斷三極管的工作狀態(tài)用數(shù)字電壓表測得用數(shù)字電壓表測得VB =4.5 V 、VE = 3.8 V 、VC =8 V，試判斷三極管的工作狀態(tài)。試判斷三極管的工作狀態(tài)。7.4 場效應(yīng)管及其放大電路場效應(yīng)管及其放大電路 場效應(yīng)管場效應(yīng)管是一種利用輸入電壓產(chǎn)生的電場效應(yīng)來是一種利用輸入電壓產(chǎn)生的電場效應(yīng)來控制輸出電流的一種半導(dǎo)體器件，

26、控制輸出電流的一種半導(dǎo)體器件，是僅由一種載流是僅由一種載流子參與導(dǎo)電的半導(dǎo)體器件子參與導(dǎo)電的半導(dǎo)體器件。從參與導(dǎo)電的載流子來。從參與導(dǎo)電的載流子來劃分，它有電子作為載流子的劃分，它有電子作為載流子的N N溝道溝道器件和空穴作為器件和空穴作為載流子的載流子的P P溝道溝道器件。器件。場效應(yīng)管：場效應(yīng)管：結(jié)型結(jié)型N N溝道溝道P P溝道溝道 MOSMOS型型N N溝道溝道P P溝道溝道增強(qiáng)型增強(qiáng)型耗盡型耗盡型增強(qiáng)型增強(qiáng)型耗盡型耗盡型7.4.1 場效應(yīng)管場效應(yīng)管 場效應(yīng)晶體管（場效應(yīng)晶體管（Field Effect TransisterField Effect Transister 簡寫為簡寫為FE

27、T)FET)，簡稱簡稱場效應(yīng)管場效應(yīng)管, ,它的外部有三個電極它的外部有三個電極, ,分別稱為分別稱為:源極源極:S(Source) :S(Source) ，相當(dāng)，相當(dāng)e e柵極柵極:G(Gate):G(Gate)，相當(dāng)，相當(dāng)b b漏極漏極D(Drain) D(Drain) ，相當(dāng)相當(dāng)c c另外有些另外有些FETFET還有一個稱為襯底的電極還有一個稱為襯底的電極B(Substrate);B(Substrate);它是它是一種電壓控制的有源器件一種電壓控制的有源器件, ,具有輸入阻抗高具有輸入阻抗高( (可達(dá)可達(dá)10108 810101515),),易于集成易于集成, ,熱穩(wěn)定性好熱穩(wěn)定性好,

28、,抗輻射能力強(qiáng)抗輻射能力強(qiáng), ,噪聲小噪聲小等特點(diǎn)等特點(diǎn), ,在大規(guī)模集成電路中得到廣泛應(yīng)用在大規(guī)模集成電路中得到廣泛應(yīng)用. . 根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作原理的不同根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作原理的不同, ,分為分為結(jié)型結(jié)型和和絕緣柵型絕緣柵型兩大類。兩大類。它們都是依靠半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電的器件它們都是依靠半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電的器件, ,因此又稱為單極型晶體管因此又稱為單極型晶體管. .一、一、 結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管 場效應(yīng)管有三個工作區(qū)域：截止區(qū)、恒流區(qū)、可變場效應(yīng)管有三個工作區(qū)域：截止區(qū)、恒流區(qū)、可變電阻區(qū)，對應(yīng)于三極管的截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。電阻區(qū)，對應(yīng)于三極管的截止區(qū)、放大區(qū)和飽和

29、區(qū)。利用利用g-s之間電壓來控制之間電壓來控制d-s之間的電流。之間的電流。iD=f (uGS)轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性uGS增大到增大到一定值，溝道一定值，溝道消失，漏極電消失，漏極電流為流為0。導(dǎo)電導(dǎo)電溝道溝道(以以N溝道為例溝道為例)結(jié)型場效應(yīng)管是一種利用耗盡層寬度改變導(dǎo)電溝道結(jié)型場效應(yīng)管是一種利用耗盡層寬度改變導(dǎo)電溝道的寬窄來控制漏極電流的大小的器件。的寬窄來控制漏極電流的大小的器件。2GS(off)GSDSSD)1 (UuIi-在恒流區(qū)時常量DS)(GSDUufi常量GS)(DSDUufiuGD=UGS(off)時稱為預(yù)夾斷常量DSGSDmUuig夾斷夾斷電壓電壓漏極飽漏極飽和電流和電流 g

30、m稱為跨導(dǎo)，反映了柵源電壓對漏極電流的控制能力二、絕緣柵型場效應(yīng)管絕緣柵型場效應(yīng)管( Insulated Gate Field Effect Transister)絕緣柵型場效應(yīng)管絕緣柵型場效應(yīng)管IGFETIGFET又稱金屬氧化物場效應(yīng)又稱金屬氧化物場效應(yīng)管管MOSFETMOSFET( Metal Oxide( Metal Oxide Semiconductor FET)Semiconductor FET)是一種是一種利用半導(dǎo)體表面的電場效應(yīng)，利用半導(dǎo)體表面的電場效應(yīng)，由感應(yīng)電荷的多少改變由感應(yīng)電荷的多少改變導(dǎo)電溝道來控制漏極電流的器件導(dǎo)電溝道來控制漏極電流的器件，它的柵極與半導(dǎo)體，它的柵極與

31、半導(dǎo)體之間是絕緣的，其電阻大于之間是絕緣的，其電阻大于10109 9 。耗盡型耗盡型：V VGSGS=0=0時，漏源之間有導(dǎo)電溝道。時，漏源之間有導(dǎo)電溝道。增強(qiáng)型增強(qiáng)型：V VGSGS=0=0時，漏源之間無導(dǎo)電溝道。時，漏源之間無導(dǎo)電溝道。反型層反型層 u uDSDS 不變，不變，u uGSGS增大，增大，反型層（導(dǎo)電溝道）反型層（導(dǎo)電溝道）將變將變厚變長。當(dāng)反型層將兩個厚變長。當(dāng)反型層將兩個N N區(qū)相接時，管子導(dǎo)通。區(qū)相接時，管子導(dǎo)通。增強(qiáng)型管增強(qiáng)型管SiO2絕緣層絕緣層耗盡型管耗盡型管加正離子加正離子 uGS=0時就存在導(dǎo)電溝道。時就存在導(dǎo)電溝道。2、絕緣柵型場效應(yīng)管符號、絕緣柵型場效應(yīng)管符號1)增強(qiáng)型增強(qiáng)型NMOS管管2)增強(qiáng)型增強(qiáng)型PMOS管管3)耗盡型耗盡型NMOS管管4)耗盡型耗盡型PMOS管管ID=f(VDS)VG