半导体三极管与场效应管.pptx

四、半导体三极管四、半导体三极管1 1、基本结构、基本结构、基本结构、基本结构1)NPN1)NPN型型型型符号：符号：符号：符号：2)PNP2)PNP型型型型C 集电极集电极B 基极基极E 发射极发射极集电区集电区N NP P基区基区发射区发射区N N集电结集电结发射结发射结EBCEBC符号：符号：符号：符号：C 集电极集电极B 基极基极E 发射极发射极集电区集电区P PN N基区基区发射区发射区P P集电结集电结发射结发射结IEIEIBIB很薄且掺杂浓度最低很薄且掺杂浓度最低掺杂浓度最高掺杂浓度最高3)3)结构特点结构特点结构特点结构特点掺杂浓度次之掺杂浓度次之掺杂浓度次之掺杂浓度次之这种结构特点是它具有电流放大作用的内在物质条件。这种结构特点是它具有电流放大作用的内在物质条件。这种结构特点是它具有电流放大作用的内在物质条件。这种结构特点是它具有电流放大作用的内在物质条件。C 集电极集电极B 基极基极E 发射极发射极集电区集电区N NP P基区基区发射区发射区N N集电结集电结发射结发射结2 2、电流放大原理、电流放大原理、电流放大原理、电流放大原理发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏.对对对对 PNP PNP 型三极管型三极管型三极管型三极管 发射结正偏发射结正偏发射结正偏发射结正偏 V VB B V VE E 集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏 V VCC V VE E 集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏 V VC C V VB B 即即即即 ：V VC C V VB B V VE E 集电极电位最高集电极电位最高集电极电位最高集电极电位最高 即即即即 V VE E V VB B V VC C 发射极电位最高发射极电位最高发射极电位最高发射极电位最高 B BEC CN NN NP PEBRBE EC CRCIEICIBIEICIB共射极放大电路共射极放大电路1)1)三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件UBE=0.3V,0.7VUBE=-0.3V,-0.7V2)2)各极电流关系及电流放大作用各极电流关系及电流放大作用各极电流关系及电流放大作用各极电流关系及电流放大作用I IB B(mA)(mA)I IC C(mA)(mA)I IE E(mA)(mA)0 00.020.020.040.040.060.060.080.080.100.100.010.010.700.701.501.502.302.303.103.103.953.950.010.010.720.721.541.542.362.363.183.184.054.05.三电极电流关系三电极电流关系三电极电流关系三电极电流关系 I IE E=I IB B+I IC C.I IC C I IB B ，I IC C I IE E .I IC C I IB B 基极电流的微小变化基极电流的微小变化 IB能够能够引起较大的集电极电流变化引起较大的集电极电流变化 IC,这这就是三极管的电流放大作用。就是三极管的电流放大作用。B BEC CN NN NP PEBRBE EC CRCIEICIB3)3)3)3)三极管内部载流子的运动规律三极管内部载流子的运动规律三极管内部载流子的运动规律三极管内部载流子的运动规律BECNNPEBRBECIEIBNICNICBO基区空穴向发射基区空穴向发射区的扩散可忽略。区的扩散可忽略。发射结正偏，发射区电发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形子不断向基区扩散，形成发射极电流成发射极电流IE。进入进入P区的电子少部分区的电子少部分与基区的空穴复合，与基区的空穴复合，形成电流形成电流I IBN BN，多数扩，多数扩散到集电结。散到集电结。基区的电子作为集电结基区的电子作为集电结少子，漂移进集电区被少子，漂移进集电区被集电极收集，形成集电极收集，形成ICN。集电结反偏，有少子集电结反偏，有少子形成的反向电流形成的反向电流ICBO。发射极是输入回路和输出回路的发射极是输入回路和输出回路的公共端公共端 共射放大电路共射放大电路共射放大电路共射放大电路输入回路输入回路输出回路输出回路 测量晶体管特性的实验线路测量晶体管特性的实验线路测量晶体管特性的实验线路测量晶体管特性的实验线路ICEBmA AVUCEUBERBIBECV+3 3、特性曲线特性曲线特性曲线特性曲线1)1)输入特性输入特性输入特性输入特性特点特点特点特点:非线性非线性非线性非线性正常工作时发射结电压：正常工作时发射结电压：正常工作时发射结电压：正常工作时发射结电压：NPNNPN型硅管，型硅管，型硅管，型硅管，U UBE BE 0.7V 0.7VPNPPNP型锗管，型锗管，型锗管，型锗管，U UBE BE 0.3V 0.3VIB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1VOUBEIB+RBEB2)输出特性输出特性IB=020 A40 A60 A80 A100 A36IC(mA )1234UCE(V)912O输出特性曲线通常分三个工作区：输出特性曲线通常分三个工作区：输出特性曲线通常分三个工作区：输出特性曲线通常分三个工作区：ICmAUCEIBECV+IB=020 A40 A60 A80 A100 A36IC(mA )1234UCE(V)9120放大区放大区放大区放大区放大区放大区 在放大区有在放大区有在放大区有在放大区有 I IC C=I IB B ，称为称为称为称为线性区线性区线性区线性区，具有，具有，具有，具有恒流特性恒流特性恒流特性恒流特性。发射结正偏发射结正偏发射结正偏发射结正偏、集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏，晶体管工作于，晶体管工作于，晶体管工作于，晶体管工作于放大放大放大放大状态。状态。状态。状态。截止区截止区截止区截止区I IB B=0=0 以下区域以下区域以下区域以下区域，有，有，有，有 I IC C 0 0 。发射结、集电结均反偏发射结、集电结均反偏发射结、集电结均反偏发射结、集电结均反偏，晶体管，晶体管，晶体管，晶体管工作在工作在工作在工作在截止截止截止截止状态。状态。状态。状态。饱和区饱和区饱和区饱和区 当当当当U UCECE U UBEBE时时时时，晶体管工作在晶体管工作在晶体管工作在晶体管工作在饱饱饱饱和和和和状态。状态。状态。状态。I IC C UGS(th)时：时：uGS=2UGS(th)时的时的 iD 值值开启电压开启电压O22输出特性曲线输出特性曲线可变电阻区可变电阻区uDS 107 MOSFET：RGS=109 1015IDSSuGS/ViD/mAO274)低频低频跨导跨导 gm 反映了反映了uGS 对对 iD 的控制能力的控制能力放大倍数放大倍数，单位单位 S(西门子西门子)。一般为几。一般为几毫西毫西(mS)uGS/ViD/mAQO281.器件的类型器件的类型按导电沟道分按导电沟道分 N 沟道沟道P 沟道沟道按结构分按结构分 绝缘栅型绝缘栅型 (MOS)结型结型按特性分按特性分 增强型增强型耗尽型耗尽型uGS=0 时，时，iD=0uGS=0 时，时，iD 0增强型增强型耗尽型耗尽型(耗尽型耗尽型)29六、场效应管知识小结六、场效应管知识小结2.主要特点主要特点通过栅源极之间的电压改变沟道宽度通过栅源极之间的电压改变沟道宽度控制漏极电流。控制漏极电流。输入电阻高，工艺简单，容易集成。输入电阻高，工艺简单，容易集成。由于由于 FET 无栅极电流，故采用转移特性和无栅极电流，故采用转移特性和输出特性描述。输出特性描述。3.工作特性工作特性304.不同类型不同类型 FET 转移特性比较转移特性比较结型结型N 沟道沟道uGS/ViD/mAO增强型增强型耗尽型耗尽型MOS 管管(耗尽型耗尽型)IDSS开启电压开启电压 UGS(th)夹断电压夹断电压UGS(off)IDO 是是 uGS=2UGS(th)时的时的 iD 值值31