常用半導體器件原理課件

模擬電子電路與技術基礎1教材：模擬電子電路及技術基礎（第二版），孫肖子主編，西安電子科技大學出版社，2008年1月授課順序：第二篇（半導體器件及集成電路－－原理基礎篇）：4－10章第一篇（模擬集成電路系統(tǒng)－－應用基礎篇）：1－3章教師聯(lián)系方式：電子郵件：QQ：175320942電路定義：把晶體管、二極管、電阻、電容和電感等元器件及布線連接在一起，實現(xiàn)一定功能的電子系統(tǒng)。電路分類:按功能分：模擬電路、數(shù)字電路、數(shù)/模混合電路按形式分：印制板電路、薄厚膜混合集成電路、半導體集成電路電路發(fā)展趨勢：SoC（系統(tǒng)集成、片上系統(tǒng)）電路的作用：將人類帶入智器時代。34.1半導體物理基礎

簡單介紹半導體物理基礎知識，包括本征半導體，雜質半導體，PN結；分別討論晶體二極管的特性和典型應用電路，雙極型晶體管和場效應管的結構、工作機理、特性和應用電路，重點是掌握器件的特性。媒質導體：對電信號有良好的導通性，如絕大多數(shù)金屬，電解液，以及電離氣體。絕緣體：對電信號起阻斷作用，如玻璃和橡膠，其電阻率介于108~1020

·m。半導體：導電能力介于導體和絕緣體之間，如硅(Si)、鍺(Ge)和砷化鎵(GaAs)。

半導體的導電能力隨溫度、光照和摻雜等因素發(fā)生顯著變化，這些特點使它們成為制作半導體元器件的重要材料。導體、半導體和絕緣體在電阻率上并無絕對明確的界限，根本區(qū)別在于性質上。5III-V族半導體Ga(Al,In)AsGa(Al,In)PGa(Al,In)NIV族半導體:Ge,GeSi,Si,SiC,CII-VI族半導體Zn(Mg,Cd,Hg)OZn(Mg,Cd,Hg)S半導體體系6金屬半導體（豐富多彩）絕緣體IV族III-V族II-VI族GeSiGeSiSiCC?Ga(Al,In)AsGa(Al,In)PGa(Al,In)N?Zn(Mg,Cd,Hg)OZn(Mg,Cd,Hg)S??半導體體系光電器件(GaN,GaP)微波器件(GaAs,InP)功率器件(AlGaN/GaN)多功能性：生物芯片，壓電傳感器，聲表面波器件，透明電極，納米結構高溫器件高壓器件7每個原子最外層軌道上的四個價電子為相鄰原子核所共有，形成共價鍵。共價鍵中的價電子是不能導電的束縛電子。

價電子可以獲得足夠大的能量，掙脫共價鍵的束縛，游離出去，成為自由電子，并在共價鍵處留下帶有一個單位的正電荷的空穴。這個過程稱為本征激發(fā)。

本征激發(fā)產(chǎn)生成對的自由電子和空穴，所以本征半導體中自由電子和空穴的數(shù)量相等。9

價電子的反向遞補運動等價為空穴在半導體中自由移動。因此，在本征激發(fā)的作用下，本征半導體中出現(xiàn)了帶負電的自由電子和帶正電的空穴，二者都可以參與導電，統(tǒng)稱為載流子。

自由電子和空穴在自由移動過程中相遇時，自由電子填入空穴，釋放出能量，從而消失一對載流子，這個過程稱為復合。101、自由電子（負電荷）：部分價電子掙脫共價鍵束縛離開原子而成為自由電子；自由電子可以在單晶體中自由移動；2、空穴（正電荷）：失去價電子的共價鍵處留下一個空位，即空穴；空穴的移動：相鄰共價鍵中的電子在空位正電荷的吸引下會填補這個空位，即空位發(fā)生了移動?？昭ǖ囊苿訉嶋H上是束縛電子的反移動。3、自由電子和空穴都可以參與導電，這是半導體不同于金屬（只有自由電子）的區(qū)別之一。4、本征激發(fā)：本征半導體受外界能量（熱、電和光等）激發(fā)，同時產(chǎn)生電子、空穴對的過程。11Tni(pi);T=300K(27℃)ni=1.43*1010cm-3

原子密度：5*1022cm-3

本征半導體導電能力弱本征載流子濃度隨溫度升高近似指數(shù)上升。2、禁帶寬度越大，導電性能越差（絕緣性能越好）1、本征半導體導電性能對溫度的變化很敏感；134.1.2N型半導體和P型半導體

本征激發(fā)產(chǎn)生的自由電子和空穴的數(shù)量相對很少，這說明本征半導體的導電能力很弱。我們可以人工少量摻雜某些元素的原子，從而顯著提高半導體的導電能力，這樣獲得的半導體稱為雜質半導體。根據(jù)摻雜元素的不同，雜質半導體分為N型半導體和P型半導體。

14一、N型半導體

在本征半導體中摻入五價原子，即構成N型半導體。N型半導體中每摻雜一個雜質元素的原子，就提供一個自由電子，從而大量增加了自由電子的濃度一一施主電離多數(shù)載流子一一自由電子少數(shù)載流子一一空穴但半導體仍保持電中性

熱平衡時，雜質半導體中多子濃度和少子濃度的乘積恒等于本征半導體中載流子濃度ni的平方，所以空穴的濃度pn為

因為ni容易受到溫度的影響發(fā)生顯著變化，所以pn也隨環(huán)境的改變明顯變化。自由電子濃度雜質濃度15本征半導體載流子受溫度、光照影響大；雜質半導體載流子主要受摻雜濃度控制；174.1.3漂移電流和擴散電流

半導體中載流子進行定向運動，就會形成半導體中的電流。半導體電流

半導體電流漂移電流：在電場的作用下，自由電子會逆著電場方向漂移，而空穴則順著電場方向漂移，這樣產(chǎn)生的電流稱為漂移電流，該電流的大小主要取決于載流子的濃度，遷移率和電場強度。擴散電流：半導體中載流子濃度不均勻分布時，載流子會從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴散，從而形成擴散電流，該電流的大小正比于載流子的濃度差即濃度梯度的大小。184.2PN結

通過摻雜工藝，把本征半導體的一邊做成P型半導體，另一邊做成N型半導體，則P型半導體和N型半導體的交接面處會形成一個有特殊物理性質的薄層，稱為PN結。4.2.1PN結的形成多子擴散

空間電荷區(qū)，內建電場和內建電位差的產(chǎn)生少子漂移動態(tài)平衡194.2.2

PN結的單向導電特性一、正向偏置的PN結正向偏置耗盡區(qū)變窄擴散運動加強，漂移運動減弱正向電流二、反向偏置的PN結反向偏置耗盡區(qū)變寬擴散運動減弱，漂移運動加強反向電流21

PN結的單向導電特性：PN結只需要較小的正向電壓，就可以使耗盡區(qū)變得很薄，從而產(chǎn)生較大的正向電流，而且正向電流隨正向電壓的微小變化會發(fā)生明顯改變。而在反偏時，少子只能提供很小的漂移電流，并且基本上不隨反向電壓而變化。22PN結電流方程i=IS(equ/kT-1)=IS(eu/UT-1)q:電子電荷量，1.6*10-19CT:熱力學溫度(K);K:玻爾茲曼常數(shù)（8.63*10-6V/K）;IS:反向飽和電流，與PN結材料、制作工藝、溫度等有關UT=kT/q:

溫度的電壓當量或熱電壓。在T=300K(27℃)時，UT=26mV

正:U>>UT,eu/UT>>1,i≈ISeu/UT反:U<<UT,eu/UT<<1,i≈-ISui0－UBR234.2.4PN結的電容特性

PN結能夠存貯電荷，而且電荷的變化與外加電壓的變化有關，這說明PN結具有電容效應。一、勢壘電容CT0為u=0時的CT，與PN結的結構和摻雜濃度等因素有關；UB為內建電位差；n為變容指數(shù)，取值一般在1/3~6之間。當反向電壓u絕對值增大時，CT將減小。25二、擴散電容

PN結的結電容為勢壘電容和擴散電容之和，即Cj=CT+CD。CT和CD都隨外加電壓的變化而改變，所以都是非線性電容。當PN結正偏時，CD遠大于CT，即Cj

CD；反偏的PN結中，CT遠大于CD，則Cj

CT。26二、二極管的管壓降

當電源電壓E變化時，負載線平移到新的位置，雖然ID有比較大的變化，UD變化卻不大，仍然近似等于UD(on)，所以也可以認為UD(on)是導通的二極管兩端固定的管壓降。三、二極管的電阻直流電阻交流電阻29RD

和rD隨工作點的位置變化而改變4.3.2溫度對二極管伏安特性的影響T增大；

Is增大，T增大10倍，Is增大一倍。減小，雪崩擊穿電壓增大，齊納擊穿電壓減小。304.3.3二極管的近似伏安特性和簡化電路模型31【例4.3.1】電路如圖(a)所示，計算二極管中的電流ID。已知二極管的導通電壓UD(on)=0.6V，交流電阻rD近似為零。解：可以判斷二極管處于導通狀態(tài)，將相應的電路模型代入，得到圖(b)。節(jié)點A的電壓UA

=E

-I1R1

=-I2R2

=-E

+UD(on)

=-5.4，解得I1

=5.7mA，I2

=5.4mA，于是ID

=I1

+I2

=11.1mA。32工作電流IZ可以在IZmin到IZmax的較大范圍內調節(jié)，兩端的反向電壓成為穩(wěn)定電壓UZ。IZ應大于IZmin以保證較好的穩(wěn)壓效果。同時，外電路必須對IZ進行限制，防止其太大使管耗過大，甚至燒壞PN結，如果穩(wěn)壓二極管的最大功耗為PM，則IZ應小于IZmax

=PM

/UZ。

4.3.4穩(wěn)壓二極管334.3.4穩(wěn)壓二極管通常:

UZ<5V時具有負溫度系數(shù)(因齊納擊穿具有負溫系數(shù))；

UZ>7V時具有正溫度系數(shù)(因雪崩擊穿具有正溫系數(shù))；

UZ在5V到7V之間時，溫度系數(shù)可達最小3435［例4.3.2］穩(wěn)壓二極管電路如圖所示，穩(wěn)定電壓UZ=6V。當限流電阻R=200時，求工作電流IZ

和輸出電壓UO；當R=11k時，再求IZ

和UO。

解：當R=200

時，穩(wěn)壓二極管DZ處于擊穿狀態(tài)當R=11k

時，DZ處于截止狀態(tài)，IZ

=036

其它二極管簡介一、變容二極管如前所述，PN結加反向電壓時，結上呈現(xiàn)勢壘電容，該電容隨反向電壓增大而減小。利用這一特性制作的二極管，稱為變容二極管。它的電路符號如圖所示。變容二極管的結電容與外加反向電壓的關系由式(1–5)決定。它的主要參數(shù)有：變容指數(shù)、結電容的壓控范圍及允許的最大反向電壓等。變容二極管符號37

其它二極管簡介二、光電二極管光電二極管是一種將光能轉換為電能的半導體器件，其結構與普通二極管相似，只是管殼上留有一個能入射光線的窗口。圖示出了光電二極管的電路符號，其中，受光照區(qū)的電極為前級，不受光照區(qū)的電極為后級。和普通二極管相比，在結構上不同的是，為了便于接受入射光照，PN結面積盡量做的大一些，電極面積盡量小些，而且PN結的結深很淺，一般小于1微米。

前級后級光電二極管符號38

其它二極管簡介三、發(fā)光二極管發(fā)光二極管是一種將電能轉換為光能的半導體器件。它由一個PN結構成，其電路符號如圖所示。當發(fā)光二極管正偏時，注入到N區(qū)和P區(qū)的載流子被復合時，會發(fā)出可見光和不可見光。發(fā)光二極管符號四、激光二極管39

其它二極管簡介藍色發(fā)光二極管40其它二極管簡介五、肖特基二極管當金屬與N型半導體接觸時，在其交界面處會形成勢壘區(qū)，利用該勢壘制作的二極管，稱為肖特基二極管或表面勢壘二極管。它的原理結構圖和對應的電路符號如圖1–24所示。N型半導體(a)金屬(b)肖特基二極管結構與符號(a)結構示意圖；(b)電路符號++++++++++++與PN結二極管比較：相同點：具有單向導電性；相異點：肖特基二極管是依靠多數(shù)載流子工作的器件，無少子存儲效應（CD），高頻特性好。導通電壓和反向擊穿電壓均比PN結低。414.3.5二極管應用電路舉例

一、整流電路

［例4.3.3］分析圖(a)所示的二極管整流電路的工作原理，其中二極管D的導通電壓UD(on)=0.7V，交流電阻rD0。輸入電壓ui的波形如圖(b)所示。

42解：當ui>0.7V時，D處于導通狀態(tài)，等效成短路，所以輸出電壓uo=ui-0.7；當ui<0.7V時，D處于截止狀態(tài)，等效成開路，所以uo=0。于是可以根據(jù)ui的波形得到uo的波形，如圖(b)所示，傳輸特性則如圖(c)所示。電路實現(xiàn)的是半波整流，但是需要在ui的正半周波形中扣除UD(on)

得到輸出。

43［例4.3.4］分析圖(a)所示的二極管橋式整流電路的工作原理，其中的二極管D1~D4為理想二極管，輸入電壓ui的波形如圖(b)所示。

44解：當ui>0時，D1和D2上加的是正向電壓，處于導通狀態(tài)，而D3和D4上加的是反向電壓，處于截止狀態(tài)。輸出電壓uo的正極與ui的正極通過D1相連，它們的負極通過D2相連，所以uo=ui；當ui<0時，D1和D2上加的是反向電壓，處于截止狀態(tài)，而D3和D4上加的是正向電壓，處于導通狀態(tài)。uo的正極與ui的負極通過D4相連，D3則連接了uo的負極與ui的正極，所以uo=-ui。于是可以根據(jù)ui的波形得到uo的波形，如圖(b)所示，傳輸特性則如圖(c)所示。電路實現(xiàn)的是全波整流。

45［例4.3.5］分析圖示電路的輸出電壓uo的波形和傳輸特性。

46解：當輸入電壓ui>0時，二極管D1截止，D2導通，電路等效為圖(b)所示的反相比例放大器，uo=-(R2/R1)ui；當ui<0時，D1導通，D2截止，等效電路如圖(c)所示，此時uo=u-=u+=0。據(jù)此可以根據(jù)ui的波形畫出uo的波形以及傳輸特性，如圖(d)所示。

47例4.3.5給出的是精密半波整流電路。為了實現(xiàn)精密全波整流，可以利用集成運放加法器，將半波整流的輸出與原輸入電壓加權相加。如圖所示，uo=-ui-2uo1。當ui>0時，uo1=-ui，uo=ui；當ui<0時，uo=-ui。

因此在任意時刻有uo=|ui|，所以該電路也稱為絕對值電路。

48二、限幅電路［例4.3.6］二極管限幅電路如圖(a)所示，其中二極管D的導通電壓UD(on)=0.7V，交流電阻rD0。輸入電壓ui的波形在圖(b)中給出，作出輸出電壓uo的波形。

49解：D處于導通與截止之間的臨界狀態(tài)時，其支路兩端電壓為

E+UD(on)=2.7V。當ui>2.7V時，D導通，所以uo=2.7V；當ui<2.7V時，D截止，其支路等效為開路，uo=ui。于是可以根據(jù)ui的波形得到uo的波形，如圖(c)所示，該電路把ui超出2.7V的部分削去后進行輸出，是上限幅電路。

50［例4.3.7］二極管限幅電路如圖(a)所示，其中二極管D1和D2的導通電壓UD(on)=0.3V，交流電阻rD0。輸入電壓ui的波形在圖(b)中給出，作出輸出電壓uo的波形。

51解：D1處于導通與截止之間的臨界狀態(tài)時，其支路兩端電壓為-E-UD(on)=-2.3V。當ui<-2.3V時，D1導通，uo=-2.3V；當ui>-2.3V時，D1截止，支路等效為開路，uo=ui。所以D1實現(xiàn)了下限幅；D2處于臨界狀態(tài)時，其支路兩端電壓為

E+UD(on)=2.3V。當ui>2.3V時，D2導通，uo=2.3V；當ui<2.3V時，D2截止，支路等效為開路，uo=ui。所以D2實現(xiàn)了上限幅。綜合uo的波形如圖(c)所示，該電路把ui超出2.3V的部分削去后進行輸出，完成雙向限幅。

52限幅電路的基本用途是控制輸入電壓不超過允許范圍，以保護后級電路的安全工作。設二極管的導通電壓UD(on)=0.7V，在圖中，當-0.7V<ui<0.7V時，二極管D1和D2都截止，電阻R1和R2中沒有電流，集成運放的兩個輸入端之間的電壓為ui；當ui>0.7V時，D1導通，D2截止，R1、D1和R2構成回路，對ui分壓，集成運放輸入端的電壓被限制在UD(on)=0.7V；當ui<-0.7V時，D1截止，D2導通，R1、D2和R2構成回路，對ui分壓，集成運放輸入端的電壓被限制在-UD(on)=-0.7V。該電路把ui限幅到0.7V到-0.7V之間，保護集成運放。53圖中，當-0.7V<ui<5.7V時，二極管D1和D2都截止，ui直接輸入A/D；當ui>5.7V時，D1導通，D2截止，A/D的輸入電壓被限制在5.7V；當ui<-0.7V時，D1截止，D2導通，A/D的輸入電壓被限制在-0.7V。該電路對ui的限幅范圍是-0.7V到5.7V。54［例4.3.8］穩(wěn)壓二極管限幅電路如圖(a)所示，其中穩(wěn)壓二極管DZ1和DZ2的穩(wěn)定電壓UZ=5V，導通電壓UD(on)

近似為零。輸入電壓ui的波形在圖(b)中給出，作出輸出電壓uo的波形。

55解：當|ui|<1V時，DZ1和DZ2都處于截止狀態(tài)，其支路相當于開路，電路是電壓放大倍數(shù)為-5的反相比例放大器，uo=-5ui，uo最大變化到5V；當|ui|>1V時，DZ1和DZ2一個導通，另一個擊穿，此時反饋電流主要流過穩(wěn)壓二極管支路，uo穩(wěn)定在5V。由此得到圖(c)所示的uo波形。

56圖示電路為單運放弛張振蕩器。其中集成運放用作反相遲滯比較器，輸出電源電壓UCC或-UEE，R3隔離輸出的電源電壓與穩(wěn)壓二極管DZ1和DZ2限幅后的電壓。仍然認為DZ1和DZ2的穩(wěn)定電壓為UZ，而導通電壓UD(on)近似為零。經(jīng)過限幅，輸出電壓uo可以是高電壓UOH=UZ或低電壓UOL=-UZ。57三、電平選擇電路［例4.3.9］圖(a)給出了一個二極管電平選擇電路，其中二極管D1和D2為理想二極管，輸入信號ui1和ui2的幅度均小于電源電壓E，波形如圖(b)所示。分析電路的工作原理，并作出輸出信號uo的波形。

58解：因為ui1和ui2均小于E，所以D1和D2至少有一個處于導通狀態(tài)。不妨假設ui1<ui2，則D1導通后，uo=ui1，結果D2上加的是反向電壓，處于截止狀態(tài)；反之，當ui1>ui2時，D2導通，D1截止，uo=ui2；只有當ui1=ui2時，D1和D2才同時導通，uo=ui1=ui2。uo的波形如圖(b)所示。該電路完成低電平選擇功能，當高、低電平分別代表邏輯1和邏輯0時，就實現(xiàn)了邏輯“與”運算。

59四、峰值檢波電路［例4.3.10］分析圖示峰值檢波電路的工作原理。

解：電路中集成運放A2起電壓跟隨器作用。當ui>uo時，uo1>0，二極管D導通，uo1對電容C充電，此時集成運放A1也成為跟隨器，uo=uCui，即uo隨著ui增大；當ui<uo時，uo1<0，D截止，C不放電，uo=uC保持不變，此時A1是電壓比較器。波形如圖(b)所示。電路中場效應管V用作復位開關，當復位信號uG到來時直接對C放電，重新進行峰值檢波。

604.4雙極型晶體管

NPN型晶體管

PNP型晶體管

晶體管的物理結構有如下特點：發(fā)射區(qū)相對基區(qū)重摻雜；基區(qū)很薄，只有零點幾到數(shù)微米；集電結面積大于發(fā)射結面積。

61一、發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子

電子注入電流IEN，空穴注入電流IEP

二、基區(qū)中自由電子邊擴散邊復合

基區(qū)復合電流IBN

三、集電區(qū)收集自由電子

收集電流ICN

反向飽和電流ICBO4.4.1晶體管的工作原理62晶體管三個極電流與內部載流子電流的關系：

63共發(fā)射極直流電流放大倍數(shù)：共基極直流電流放大倍數(shù)：換算關系：晶體管的放大能力參數(shù)

64晶體管的極電流關系

描述：描述：

654.4.2晶體管的伏安特性一、輸出特性

放大區(qū)(發(fā)射結正偏，集電結反偏)共發(fā)射極交流電流放大倍數(shù)：共基極交流電流放大倍數(shù)：近似關系：

恒流輸出和基調效應飽和區(qū)(發(fā)射結正偏，集電結正偏)

飽和壓降

uCE(sat)

截止區(qū)(發(fā)射結反偏，集電結反偏)

極電流絕對值很小66二、輸入特性

當uBE大于導通電壓UBE(on)時，晶體管導通，即處于放大狀態(tài)或飽和狀態(tài)。這兩種狀態(tài)下uBE近似等于UBE(on)，所以也可以認為UBE(on)是導通的晶體管輸入端固定的管壓降；當uBE<UBE(on)時，晶體管進入截止狀態(tài)。晶體管電流方程：674.4.3晶體管的近似伏安特性和簡化直流模型近似伏安特性簡化直流模型I——放大區(qū)II——飽和區(qū)III——截止區(qū)684.4.4直流偏置下晶體管的工作狀態(tài)分析實際應用需要使晶體管處于放大狀態(tài)、飽和狀態(tài)或截止狀態(tài)，從而實現(xiàn)不同的功能。這是通過控制發(fā)射結和集電結的正偏與反偏來實現(xiàn)的。

確定直流偏置下晶體管工作狀態(tài)的基本步驟：

1．根據(jù)外電路電源極性判斷發(fā)射結是正偏還是反偏。如果發(fā)射結反偏或正偏電壓不到|UBE(on)|，則晶體管處于截止狀態(tài)，IB、IC和IE均為零，再由外電路計算極間電壓UBE、UCE和UCB；2．如果第1步判斷發(fā)射結正偏電壓達到|UBE(on)|，則晶體管處于放大狀態(tài)或飽和狀態(tài)，再判斷集電結是正偏還是反偏。如果集電結反偏，則晶體管處于放大狀態(tài)，這時UBE=UBE(on)。根據(jù)外電路和UBE(on)計算IB，接下來IC=bIB，IE=IB+IC。再由這三個極電流和外電路計算UCE和UCB；3．如果第2步判斷集電結正偏，則晶體管處于飽和狀態(tài)。這時UBE=UBE(on)，UCE=UCE(sat)，UCB=UCE-UBE，再由這三個極間電壓和外電路計算IB、IC和IE。69［例4.4.1］晶體管直流偏置電路如圖所示，已知晶體管的UBE(on)=0.6V，=50。當輸入電壓UI分別為0V、3V和5V時，判斷晶體管的工作狀態(tài)，并計算輸出電壓UO。

解：晶體管三個極電流的正方向如圖中所示。當UI=0V時，晶體管處于截止狀態(tài)，IC=0，UO=UCC-ICRC=12V；當UI=3V時，晶體管處于放大或飽和狀態(tài)，假設晶體管處于放大狀態(tài)，IB=[UI-UBE(on)]/RB

=40A，IC=bIB=2mA，UCB=UC-UB=(UCC-ICRC)-UBE(on)=3.4V>0，所以集電結反偏，假設成立，UO=UC=4V；當UI=5V時，計算得到UCB=-3.28V<0，所以晶體管處于飽和狀態(tài)，UO=UCE(sat)

。

70［例4.4.2］晶體管直流偏置電路如圖所示，已知晶體管的UBE(on)=-0.7V，=50。判斷晶體管的工作狀態(tài)，并計算IB、IC和UCE。

解：圖中晶體管是PNP型，UBE(on)=UB-UE=(UCC-IBRB)-IERE=UCC-IBRB-(1+b)IBRE=-0.7V，得到IB=-37.4A<0，所以晶體管處于放大或飽和狀態(tài)。IC=bIB=-1.87mA，UCB=UC-UB=(UCC-ICRC)-(UCC-IBRB)=-3.74V<0，所以集電結反偏，晶體管處于放大狀態(tài)，IB=-37.4A，IC=-1.87mA，UCE=UCB+UBE(on)=-4.44V。

714.4.5晶體管應用電路舉例

一、對數(shù)和反對數(shù)運算電路

晶體管的電流方程圖中，UO=-UBE=-UTln(IC/IS)，又IC=UI/R，所以這樣就實現(xiàn)了對數(shù)運算。72圖中，輸出電壓UO=ICR=-ISRexp(-UBE/UT)，而輸入電壓UI=-UBE，因此從而實現(xiàn)了UO和UI之間的反對數(shù)(指數(shù))運算。

73二、

值測量電路

圖示電路用以測量晶體管的共發(fā)射極電流放大倍數(shù)

。因為IC

=(U1

-U2)/R1，IB

=UO

/R2，所以

據(jù)此可以根據(jù)電壓表的讀數(shù)UO，結合預設電壓U1和U2以及電阻R1和R2計算

。

74三、恒流源電路

如圖所示，穩(wěn)壓二極管DZ的穩(wěn)定電壓UZ

=6V。UZ通過集成運放A傳遞到電阻R2上端，于是有IO

=IC

IE

=UZ

/R2

=20mA。

754.5.1結型場效應管

4.5場效應管

76一、工作原理

飽和電流IDSS夾斷電壓UGS(off)

柵極電流IG

0輸入阻抗很大UGS增大導電溝道變窄ID減小77二、輸出特性恒流區(qū)(|uGS|

|UGS(off)|且|uDG|=|uDS

-uGS|>|UGS(off)|)uGS和iD為平方率關系。預夾斷導致uDS對iD的控制能力很弱?？勺冸娮鑵^(qū)(|uGS|

|UGS(off)|且

|uDG|<|UGS(off)|)

uDS的變化明顯改變iD的大小。

截止區(qū)(|uGS|>|UGS(off)|)

iD

=078三、轉移特性預夾斷794.5.2絕緣柵場效應管

絕緣柵場效應管記為MOSFET，根據(jù)結構上是否存在原始導電溝道，MOSFET又分為增強型MOSFET和耗盡型MOSFET。

80一、工作原理

UGS=0ID＝0UGS>UGS(th)電場反型層導電溝道ID>0UGS控制ID的大小N溝道增強型MOSFET81N溝道耗盡型MOSFET在UGS

=0時就存在ID=ID0。UGS的增大將增大ID。當UGS

<0時，且|UGS|足夠大時，導電溝道消失，ID

=0，此時的UGS為夾斷電壓UGS(off)

。

N溝道耗盡型MOSFET二、特性曲線

預夾斷N溝道增強型MOSFET82n為導電溝