1、第二十卷第三期楚雄師范學院學報Vol120No132005年6月JOURNAL OF CHUX I O NG NORMAL UN I V ERSI TYJun12005巧識晶體管、場效應管電路符號的意義3李家旺(楚雄師范學院,云南楚雄675000摘要:本文通過研究晶體管、場效應管電路符號,揭示了晶體管、場效應管電路符號表示的意義。并引導學生應用這些結論:一方面,準確識別給定的電路符號對應的晶體管、場效應管的種類;另一方面,準確畫出給定類型的晶體管、場效應管對應的電路符號。期望本文對學習涉及晶體管、場效應管有關理論知識的學生有所幫助。關鍵詞:晶體管;場效應管;意義中圖分類號:T N文章標識碼:A

2、文章編號:1671-7406(200503-0129-04準確識別電路符號所對應的晶體管、場效應管的種類,是學習有關晶體管、場效應管的理論必備的基礎知識和技能。例如:看到電路圖上的晶體管、場效應管的電路符號,就需要準確地辨別出是晶體管還是場效應管,是NP N型還是P NP的晶體管,是N溝道還是P溝道,是結型還是MOS型的場效應管,是增強型還是耗盡型的MOS型的場效應管。這些問題許多同學感到很難掌握,似乎弄清這些問題無規律可循,無耐之下只好采用死記硬背來學習,結果,一方面:往往是今天記清楚了,幾天以后又混淆了;另一方面:對這些知識也沒有深刻理解;本文通過歸納總結發現了半導體的命名及晶體管、場效應

3、管電路符號的箭頭方向與上述問題之間的內在聯系。利用它,學生只要記住很少的結論,就可以輕松地掌握上述問題。半導體的命名:P型、N型半導體。本征半導體:本征激發使半導體內部成對地出現了電子和空穴,電子和空穴的數目相等且數目都是很少的;N型半導體:將微量五價元素,例如磷(P,摻入單晶硅中,導致電子成為這類半導體的多數載流子,而空穴成為少數載流子,這類半導體稱為N型半導體;P型半導體:將微量三價元素,例如硼(B,摻入單晶硅中,導致空穴成為這類半導體的多數載流子,而電子成為少數載流子,這類半導體稱為P型半導體。對于P、N型半導體關鍵是要分清楚哪種類型的半導體的多數載流子是電子,哪種類型的半導體的多數載流

4、子是空穴?N型半導體多數載流子是電子電子帶“負”電取“負”的英文單詞“Negative”的第一個字母“N”,P型半導體多數載流子是空穴空穴帶“正”電取“正”的英文單詞“Positive”的第一個字母“P”。關鍵是記住“正”的英文單詞“Positive”和“負”的英文單詞“Negative”。例如:N型Negative多數載流子是帶負電的電子五價元素摻入單晶硅中形成的;P型Positive多數載流子是帶正電的空穴三價元素摻入單晶硅中形成的。P N結:P N結是將P型和N型半導體通過一定的摻雜工藝結合而成的,在交界面附近P型半導體中的帶正電的空穴向N型半導體擴散而N型半導體中帶負電荷的電子向P型半

5、導體擴散,在交界面附近P區內留下帶負電的受主雜質離子形成負空間電荷層,在另一邊N 區內留下帶正電的施主雜質離子形成正空間電荷層。在正負空間電荷層之間建立一定的電位差和內電場,內電場的方向由N區指向P區(如圖1示。內電場促進少數載流子的漂移運動,阻礙多數載流子的擴散運動最終達到動態平衡。這里學生容易混淆的是空間電荷層內部的內電場方向是由N區指向P區還是由P3收稿日期:2005-04-11作者簡介:李家旺,男,楚雄師范學院物理系教師。區指向N 區,要弄清這個問題只需記住擴散離開的是多數載流子。例如:N 型半導體的多數載流子是帶負電荷的電子,電子因擴散離開了(因為半導體原來是顯電中性的,故交界面處N

6、 型半導體的一側的空間電荷層是帶正電荷的離子,類似地,P 型半導體一側的空間電荷層是帶負電荷的離子,故內電場應為:N 區指向P 區。外加于P N 結的電壓產生的電場稱為外電場,P N 結正向偏置是指外電場方向與內電場方向相反(P N 結的電阻很小很小,P N 結反向偏置是指外電場方向與內電場方向相同(P N 結的電阻很大很大。通過大量分析和歸納總結可知:晶體二極管三角形箭頭的指向、晶體三極管發射極上的箭頭方向、結型場效應管柵極的箭頭方向均與這些器件內部的P N 結的內電場的方向相反。MOS 型場效應管基片引線上的箭頭方向與形成導電溝道的電子運動的方向相同,與形成導電溝道的空穴運動的方向相反。如

7、圖2所示,一個P N 結加上外殼并分別從P 、N 區引出兩個極即構成了一個二極管,其符號中的“+”、“-”表示二極管正向導通時要求外加電壓的極性方向。根據晶體二極管三角形箭頭的指向是其內部的P N 結的內電場的反方向可知:P N 結的內電場的方向自“-”極指向“+”極。從而可推知:與正極引線相連的是P型半導體。與負極引線相連的是N 型半導體。這個結論與實際情況是一致的。三極管:半導體三極管的核心是由兩個背對背靠得很近的P N 結組成半導體芯片,兩個P N 結把半導體芯片分成三個區,其排列方式有P NP 和NP N,如圖3所示,三個區域分別焊接引出電極,再加上管殼封裝即構成三極管。圖中三個區分別

8、稱為發射區、基區和集電區, 相應區上引出的電極稱為發射極,基極和集電極,并且分別記作e 、b 和c 。位于發射區與基區之間的P N 結稱為發射結,位于基區與集電極之間的P N 結稱為集電結。根據三極管發射極的箭頭方向是發射結的內電場的反方向,如圖4所示,可推知:發射結的內電場的方向自發射極指向基極,從而推知該電路符號表示的是NP N 型三極管如圖5(a 所示,類似地可推知:如圖5(b 所示電路符號表示的是P NP 型三極管。場效應管:場效應管分為結型和絕緣柵型(MOS 兩大類。不論哪一類又分為N 溝道和P溝道兩種類型。對于MOS 型又分為增強型和耗盡型兩種。對于場效應管,N 溝道和P 溝道在實

9、際應用中都相當普遍,它不像三極管實際應用中大量使用的是NP N 型三極管,因此從符號上分清是N 溝道還是P 溝道,是結型還是MOS 型,是增強型還是耗盡型的場效應管就有著十分重要的意義。在場效應管中,規定:導電溝道主要靠電子導電(N 型半導體,稱為N 溝道場效應管;導電溝道主要靠空楚雄師范學院學報2005年第3期穴導電(P 型半導體,稱為P 溝道場效應管。根據結型場效應管柵極上的箭頭方向是柵源或柵漏極間的P N 結的內電場的反方向,可推知:柵源或柵漏極間的P N 結的內電場的方向自源極或漏極指向柵極。圖6(a 所示的電路符號表示的是N 溝道的場效管,類似地推出圖6(c 所示的電路符號表示的是P

10、 溝道的場效管 。MOS 型場效管:MOS 場效管基片引線上的箭頭方向與電子向溝道運動的方向相同, 與空穴向溝道運動的方向相反。由增強型MOS 場效應管電路符號與類型的關系(如圖7所示可推知:圖7(a 所示電路符號表示的場效管電子自基片向溝道運動形成N 型溝道,從而知其表示的是N 溝道的李家旺:巧識晶體管、場效應管電路符號的意義楚雄師范學院學報2005年第3期MOS型場效應管,類似地可推知:圖7(c所示電路符號表示的是P溝道的MOS型場效應管。耗盡型MOS場效應管電路符號與類型的關系(如圖8所示,類似地可推知:圖8(a所示電路符號表示N溝道的耗盡型MOS場效應管,圖8(b所示電路符號表示P溝道

11、的耗盡型MOS場效應管。耗盡型MOS場效應管是柵源極間未加外電場時就存在導電溝道,而增強型MOS場效應管是柵源極間未加外電場時不存在導電溝道。結論:綜上所述:只要記住(1N型半導體多數載流子是電子,N取自“負”的英文單詞“Ngeative”第一個字母;P型半導體,多數載流子是帶正電的空穴,P取自“正”的英語單詞“Positive”第一字母。(2P N結空間電荷區的內電場方向是自N區指向P區。(3晶體二極管三角形箭頭的指向、晶體三極管發射極上的箭頭方向、結型場效應管柵極的的箭頭方向均與這些器件內部的P N結的內電場的方向相反。MOS型場效應管基片引線上的箭頭方向與形成溝道的電子運動的方向相同,與

12、形成溝道的空穴運動的方向相反。再加上掌握晶體管、場效應管基本結構,一方面可以一勞永逸地從晶體管及場效應管電路符號上準確無誤地識別晶體管及場效應管的各種類型,另一方面也可以畫出各種類型的晶體管及場效應管對應的電路符號。參考文獻:1萬嘉若,林康運等1電子線路基礎(上冊M1北京:高等教育出版社,1986(1: 12512萬嘉若,林康運等1電子線路基礎(下冊M1北京:高等教育出版社,1986(1: 9411913康華光,鄒壽彬等1電子技術基礎(數字部分M1北京:高等教育出版社,2000(4:288814張健華1數字電子技術基礎學習指導書M1北京:高等教育出版社11997(1: 521231(責任編輯:劉洪基 The si gn i f i cance of underst and i n g c i rcu it sy m bols of tran sistor and f i eld effect tubeL I J i a wangAbstract:This article atte mp ts t o uncover the significance of the circuit sy mbols of transist or and field effect tube by ex