1、電子線路第一章1第1頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五第一章、半導體器件基礎1.1 半導體的基礎知識1.2 晶體二極管1.3 雙極型晶體管1.4 場效應晶體管2第2頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五1.1 半導體的基礎知識1.1.1 本征半導體1.1.2 雜質半導體1.1.3 載流子的運動方式及形成的電流3第3頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五1. 半導體及其材料 導體 : 電阻率小于10-3cm絕緣體: 大于108cm半導體: 介于導體和絕緣體之間。常用半導體材料有: 硅（Si）、鍺（Ge）等1.1.1 本征半導體4第4

2、頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五摻雜性：在純凈的半導體中摻入某些雜質，其電阻 率大大下降而導電能力顯著增強。據此可 制作各種半導體器件，如二極管和雙極型晶體管 等。2. 半導體的特性 1.1.1 本征半導體5第5頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五光敏性：當受到光照時，半導體的電阻率隨著光照增強而下降，其導電能力增強。據此可制作各種光敏元件，如光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等。 2. 半導體的特性 熱敏性：半導體的電阻率隨著溫度的上升而明顯下降，其導電能力增強。據此可制作溫度敏感元件，如熱敏電阻。1.1.1 本征半導體6第6頁，共126頁，20

3、22年，5月20日，4點29分，星期五半導體的原子結構:本征半導體化學成分純凈的半導體。在物理結構上呈單晶體形態。3. 本征半導體概念 1.1.1 本征半導體 硅(Si) 鍺(Ge)7第7頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五半導體的共價鍵結構共價鍵共價鍵中的兩個價電子原子核3. 本征半導體概念 1.1.1 本征半導體8第8頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五本征激發（熱激發）4. 本征半導體的導電機理 本征激發產生的空穴價電子 價電子受熱或受光照（即獲得一定能量）后，可掙脫原子核的束縛，成為自由電子（帶負電），同時共價鍵中留下一個帶正電的空穴。該現象

4、稱為本征激發(熱激發)本征激發產生的自由電子1.1.1 本征半導體9第9頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五本征激發（熱激發）4. 本征半導體的導電機理 空穴價電子自由電子在熱激發下，本征半導體中存在兩種能參與導電的載運電荷的粒子(載流子)：成對的電子和空穴復 合自由電子回到共價鍵結構中的現象。此時電子空穴成對消失。1.1.1 本征半導體10第10頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五4. 本征半導體的導電機理 自由電子和空穴成對地產生的同時，又不斷復合。在一定溫度下，載流子的產生和復合達到動態平衡，半導體中載流子便維持一定的數目。注意： (1) 本征

5、半導體中載流子數目極少, 其導電性能很差。 (2) 溫度越高， 載流子的數目越多,半導體的導電性能也就越好。可見，溫度對半導體器件性能影響很大。1.1.1 本征半導體11第11頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五小結（1） 半導體及其材料（2） 半導體特性（3） 本征半導體概念（4） 本征半導體的導電機理1.1.1 本征半導體12第12頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五 雜質半導體在本征半導體中摻入微量其它元素而得到的半導體。雜質半導體可分為： N型(電子)半導體和P型(空穴)半導體兩類。1.1.2 雜質半導體13第13頁，共126頁，2022年，

6、5月20日，4點29分，星期五 1.N型半導體 在本征半導體中摻入微量五價元素物質（磷、砷等）而得到的雜質半導體。 結構圖1.1.2 雜質半導體14第14頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五 摻雜后，某些位置上的硅原子被5價雜質原子（如磷原子）取代。磷原子的5個價電子中，4個價電子與鄰近硅原子的價電子形成共價鍵，剩余價電子只要獲取較小能量即可成為自由電子。同時，提供電子的磷原子因帶正電荷而成為正離子。電子和正離子成對產生。上述過程稱為施主雜質電離。5價雜質原子又稱施主雜質。1. N 型半導體1.1.2 雜質半導體15第15頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分

7、，星期五這種電子為多數載流子的雜質半導體稱為N型半導體。可見：在N型半導體中自由電子是多數載流子（簡稱多子）；空穴是少數載流子（簡稱少子）。N型半導體中還存在來自于熱激發的電子-空穴對。1.N 型半導體1.1.2 雜質半導體16第16頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五 在本征半導體中摻入微量三價元素物質（硼、鋁等）而得到的雜質半導體。結構圖2.P型半導體1.1.2 雜質半導體17第17頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五 摻雜后，某些位置上的硅原子被3價雜質原子（如硼原子）取代。硼原子有3個價電子，與鄰近硅原子的價電子構成共價鍵時會形成空穴，導致共

8、價鍵中的電子很容易運動到這里來。同時，接受一個電子的硼原子因帶負電荷而成為不能移動的負離子。空穴和負離子成對產生。上述過程稱為受主雜質電離。3價雜質原子又稱受主雜質。2. P型半導體1.1.2 雜質半導體18第18頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五這種空穴為多數載流子的雜質半導體稱為P型半導體。可見：在P型半導體中空穴是多數載流子(簡稱多子) ,自由電子是少數載流子（簡稱少子）。P型半導體中還存在來自于熱激發的電子-空穴對。2.P型半導體1.1.2 雜質半導體19第19頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五擴散運動載流子受擴散力的作用所作的運動稱為擴

9、散運動。擴散電流載流子擴散運動所形成的電流稱為擴散電流。 擴散電流大小與載流子濃度梯度成正比1.擴散運動及擴散電流1.1.3 載流子的運動方式及形成的電流20第20頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五漂移運動載流子在電場力作用下所作的運動稱為漂移運動。漂移電流載流子漂移運動所形成的電流稱為漂移電流。 漂移電流大小與電場強度成正比2.漂移運動及漂移電流1.1.3 載流子的運動方式及形成的電流21第21頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五1.2 晶體二極管1.2.1 PN結的基本原理1.2.2 晶體二極管1.2.3 晶體二極管應用電路舉例22第22頁，共

10、126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五1. PN結的形成 在一塊本征半導體的兩邊摻以不同的雜質，使其一邊形成P型半導體，另一邊形成N型半導體，則在它們交界處就出現了電子和空穴的濃度差，于是P區空穴向N區擴散，N區電子向P區擴散。 另一方面，隨著擴散運動的進行，P區一邊失去空穴留下負離子，N區一邊失去電子留下正離子，形成空間電荷區，產生內建電場。電場方向由N區指向P區，有利于P區和N區的少子漂移運動，而阻止多子擴散運動。1.2.1 PN結的基本原理23第23頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五1.PN結的形成 擴散交界處的濃度差P區的一些空穴向N區擴散N區的一

11、些電子向P區擴散P區留下帶負電的受主離子N區留下帶正電的施主離子內建電場漂移電流擴散電流PN 結動態平衡1.2.1 PN結的基本原理24第24頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五U：勢壘電壓U= 0.60.8V 或 0.20.3VPN結平衡空間電荷區/耗盡層U內建電場1. PN結的形成 1.2.1 PN結的基本原理25第25頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五小結載流子的擴散運動和漂移運動既互相聯系又互相矛盾。漂移運動=擴散運動時，PN結形成且處于動態平衡狀態。 PN結沒有電流通過。1.2.1 PN結的基本原理26第26頁，共126頁，2022年，5

12、月20日，4點29分，星期五2. PN結的特性 （1） 單向導電性（2） 擊穿特性（3） 電容特性1.2.1 PN結的基本原理27第27頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五(1)單向導電性 2. PN結的特性 1.2.1 PN結的基本原理28第28頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五加偏壓時的耗盡層UUU合成電場(1)單向導電性 PN結加正向電壓2. PN結的特性 PN外加正向電壓時，內建電場被削弱，勢壘高度下降，空間電荷區寬度變窄，這使得P區和N區能越過這個勢壘的多數載流子數量大大增加，形成較大的擴散電流。 未加偏壓時的耗盡層1.2.1 PN結的基

13、本原理29第29頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五流過PN結的電流隨外加電壓U的增加而迅速上升，PN結呈現為小電阻。該狀態稱：加正向偏壓時的耗盡層UUU合成電場PN結正向導通狀態未加偏壓時的耗盡層PN結加正向電壓1.2.1 PN結的基本原理30第30頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五加反向偏壓時的耗盡層UU+U合成電場(1)單向導電性 PN結加反向電壓2. PN結的特性 PN外加反向電壓時，內建電場被增強，勢壘高度升高，空間電荷區寬度變寬。這就使得多子擴散運動很難進行，擴散電流趨于零，而少子更容易產生漂移運動 。 未加偏壓時的耗盡層1.2.1 P

14、N結的基本原理31第31頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五加反向偏壓時的耗盡層UU+U合成電場流過PN結的電流稱為反向飽和電流(即IS)，PN結呈現為大電阻。該狀態稱：PN結反向截止狀態未加偏壓時的耗盡層PN結加反向電壓1.2.1 PN結的基本原理32第32頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五小結PN結加正向電壓時，正向擴散電流遠大于漂移電流，PN結導通；PN結加反向電壓時，僅有很小的反向飽和電流IS，考慮到IS0，則認為PN結截止。PN結正向導通、反向截止的特性稱PN結的單向導電特性。1.2.1 PN結的基本原理33第33頁，共126頁，2022

15、年，5月20日，4點29分，星期五擊穿PN結外加反向電壓且電壓值超過一定限度時，反向電流急劇增加而結兩端電壓基本不變的現象。(2)擊穿特性 2. PN結的特性 擊穿不一定導致損壞。利用PN結擊穿特性可以制作穩壓管。擊穿電壓Uz1.2.1 PN結的基本原理34第34頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五 雪崩擊穿擊穿分類(2)擊穿特性 2. PN結的特性 齊納擊穿1.2.1 PN結的基本原理35第35頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五雪崩擊穿(碰撞擊穿)反向電壓足夠高時，空間電荷區的合成電場較強，通過空間電荷區的電子在強電場的作用下加速獲得很大的動能，

16、于是有可能和晶體結構中的外層電子碰撞而使其脫離原子核的束縛。被撞出來的載流子在電場作用下獲得能量之后，又可以去碰撞其它的外層電子，這種連鎖反應就造成了載流子突然劇增的現象，猶如雪山發生雪崩那樣，所以這種擊穿稱為雪崩擊穿或碰撞擊穿 。(2)擊穿特性 2. PN結的特性 1.2.1 PN結的基本原理36第36頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五齊納擊穿(電場擊穿)當反向電壓足夠高，空間電荷區中的電場強度達到105Vcm以上時，可把共價鍵中的電子拉出來，產生電子-空穴對，使載流子突然增多，產生擊穿現象，稱為齊納擊穿。摻入雜質濃度小的PN結中，雪崩擊穿是主要的，擊穿電壓一般在6V

17、以上；在摻雜很重的PN結中，齊納擊穿是主要的，擊穿電壓一般在6V以下。擊穿電壓在6V左右的PN結常兼有兩種擊穿現象。(2)擊穿特性 2. PN結的特性 1.2.1 PN結的基本原理37第37頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五PN結存在電容效應。這將限制器件工作頻率。分類 勢壘電容 擴散電容(3)電容特性 2. PN結的特性 1.2.1 PN結的基本原理38第38頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五勢壘電容CT由勢壘區內電荷存儲效應引起。勢壘區相當于介質，它兩邊的P區和N區相當于金屬。當外加電壓改變時，勢壘區的電荷量改變引起的電容效應，稱為勢壘電容。

18、CT值隨外加電壓的改變而改變，為非線性電容。(3)電容特性 2. PN結的特性 1.2.1 PN結的基本原理39第39頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五擴散電容CDCD 值與PN結的正向電流I成正比 。由勢壘區兩側的P區和N區正負電荷混合貯存所產生。PN結加正向電壓時P區的空穴注入到N區，吸引N區帶負電的電子到其附近； 同時，N區的電子注入到P區，吸引P區里帶正電的空穴到其附近。它們不會立即復合，而有一定的壽命，從而形成勢壘區兩側正負電荷混合貯存的現象。呈現出的電容效應稱為擴散電容。(3)電容特性 2. PN結的特性 p ：空穴壽命n ：電子壽命UT ：熱電壓I:正向電

19、流1.2.1 PN結的基本原理40第40頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五小結PN結正向運用時 CT、CD同時存在，CD起主要作用PN結反向運用時，只有CT 。(3)電容特性 2. PN結的特性 1.2.1 PN結的基本原理41第41頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五點接觸型 面結合型平面型 符號 1. 結構與符號1.2.2 晶體二極管42第42頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五伏安特性圖 2. 伏安特性小電流范圍近似呈指數規律，大電流時接近直線。 正向特性 存在門限電壓Ur 鍺管 Ur 0.2V 硅管 Ur 0.6V 1

20、.2.2 晶體二極管43第43頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五伏安特性圖 2. 伏安特性存在反向飽和電流 IS反向特性曲線近似呈水平線，略有傾斜1.2.2 晶體二極管44第44頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五伏安特性圖 2. 伏安特性重要參數：UZ擊穿特性反向電流急劇增加而二極管端壓近似不變。（PN結擊穿） 1.2.2 晶體二極管45第45頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五伏安特性的溫度特性：(c)擊穿特性 (b)反向特性(a)正向特性T則UrT則IS T則UZ(雪崩擊穿)T則UZ(齊納擊穿)2. 伏安特性1.2.2

21、晶體二極管46第46頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五正向特性近似 ; 時 反向特性近似 ; 時伏安特性數學表達式 ：2. 伏安特性式中：mV T=300K時1.2.2 晶體二極管47第47頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五表征性能性能參數表征安全工作范圍極限參數3. 主要參數參數1.2.2 晶體二極管48第48頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五直流電阻 RD ：定義 RD = U / I |Q點處 RD是 u 或 i 的函數 （1）性能參數3. 主要參數1.2.2 晶體二極管49第49頁，共126頁，2022年，5月20

22、日，4點29分，星期五交流電阻 rd ：定義 rd = du / di |Q點處計算 rd = UT / IQ （1）性能參數3. 主要參數勢壘電容CT ：影響器件最高工作頻率1.2.2 晶體二極管50第50頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五最大允許整流電流IOM ：工作電流IOM易導致二極管過熱失效最高反向工作電壓URM :允許加到二極管(非穩壓管)的最高反向電壓最大允許功耗PDM :實際功耗大于PDM 時易導致二極管過熱損壞 （2）極限參數3. 主要參數1.2.2 晶體二極管51第51頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五穩壓管V-A特性及符號4

23、. 特殊二極管1.2.2 晶體二極管52第52頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五穩壓管主要參數穩定電壓UZ：即PN結擊穿電壓穩定電流IZ ： Izmin IZ IZmax動態電阻rZ ：定義rZ =u/i rZ越小，則穩壓性能越好額定功耗PZ ：實際功耗超過PZ易使穩壓管損壞4. 特殊二極管 穩壓管1.2.2 晶體二極管53第53頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五Ur為門限電壓穩壓管等效電路4. 特殊二極管 穩壓管這時穩壓管就是一只二極管1.2.2 晶體二極管54第54頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五變容二極管 (a)符

24、號 (b)特性 變容二極管利用PN結的勢壘電容效應制作 變容二極管必須工作于反偏狀態。4. 特殊二極管1.2.2 晶體二極管55第55頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五光電二極管 光電二極管工作于反偏狀態。其反向電流與光照度E成正比關系。 光電二極管可用作光測量或做成光電池。發光二極管 發光二極管工作于正偏狀態。其發光強度隨正向電流增大而增大。 發光二極管主要用作顯示器件。4. 特殊二極管1.2.2 晶體二極管56第56頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五圖解法迭代法折線化近似法1. 晶體二極管電路分析方法1.2.3 晶體二極管電路57第57頁，共

25、126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五 i = f (u )圖解法1.晶體二極管電路分析方法1.2.3 晶體二極管電路58第58頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五迭代法據電路列方程組采用牛頓-拉夫森迭代算法迭代公式：1. 晶體二極管電路分析方法1.2.3 晶體二極管電路59第59頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五 將實際二極管的V-A特性曲線作折線化近似。折線化近似法1. 晶體二極管電路分析方法理想特性曲線只考慮門限的特性曲線V-A特性符號1.2.3 晶體二極管電路60第60頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五

26、考慮門限電壓和正向導通電阻的特性曲線V-A特性符號rd：工作點處的動態電阻折線化近似法1. 晶體二極管電路分析方法僅考慮正、反向導通電阻的特性曲線1.2.3 晶體二極管電路61第61頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五例1-1：半波整流電路中VD 理想，畫出uO (t)波形。 輸出uO(t) 取決于VD 的工作狀態是通還是斷。2. 晶體二極管電路應用舉例整流電路解：1.2.3 晶體二極管電路62第62頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五；VD截止 ui 0V1.2.3 晶體二極管電路63第63頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五

27、結合圖中給定的參數分析： VD1、VD2開路時，陽極對地電位為+5V，陰極對地電位分別為+1V、0V，是判斷電路中二極管的通斷。采用的方法是比較各二極管的正向開路電壓，正向開路電壓最大的一只二極管搶先導通。例1-2： 圖a所示二極管門電路（VD 理想）求：uO 解：2. 晶體二極管電路應用舉例門電路門電路的分析關鍵可見VD2導通。 uO = 01.2.3 晶體二極管電路64第64頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五uO ( t ) 取決于VD 是否導通。 例1-3: 限幅電路中VD 理想，求uO(t)并畫出波形。 電路2. 晶體二極管電路應用舉例限幅電路解：1.2.3 晶

28、體二極管電路65第65頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五限幅電路傳輸特性輸出波形；VD截止 ui 0V時，特性曲線右移直至uCE 3V時曲線基本重合1. 共射接法輸入特性曲線1.3.4 雙極型晶體管的特性曲線78第78頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五2. 共射接法輸出特性曲線指iB為參變量，iC隨uCE變化的關系曲線1.3.4 雙極型晶體管的特性曲線79第79頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五曲線分為四區：截止區 放大區 飽和區 擊穿區2. 共射接法輸出特性曲線截止區： 對應截止狀態:E結C結反偏 特點：iE =0 iC

29、 =ICBO = iB1.3.4 雙極型晶體管的特性曲線80第80頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五曲線分為四區：截止區 放大區 飽和區 擊穿區2. 共射接法輸出特性曲線放大區： 對應放大狀態: E結正偏C結反偏 特點：放大效應 - 定義1.3.4 雙極型晶體管的特性曲線81第81頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五2. 共射接法輸出特性曲線 特點：基調(厄立)效應-UA 表現:曲線略微上斜1.3.4 雙極型晶體管的特性曲線82第82頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五 特點：穿透電流-ICEO 計算:ICEO=(1+ )IC

30、BO曲線分為四區：截止區 放大區 飽和區 擊穿區2. 共射接法輸出特性曲線1.3.4 雙極型晶體管的特性曲線83第83頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五曲線分為四區：截止區 放大區 飽和區 擊穿區2. 共射接法輸出特性曲線飽和狀態: E結正偏C結正偏 特點：飽和現象：固定uCE ,iC基本不隨iB變化uCE控制iC ：固定iB,iC隨uCE劇烈變化1.3.4 雙極型晶體管的特性曲線84第84頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五曲線分為四區：截止區 放大區 飽和區 擊穿區2. 共射接法輸出特性曲線注意： 臨界飽和：UBC=0（考慮到發射結導通存在門限

31、電壓的作用，則： UBC= UBEO ）臨界飽和電壓：UCES1.3.4 雙極型晶體管的特性曲線85第85頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五關系 集電極-基極間反向飽和電流ICBO 集電極-發射極穿透電流ICEO 關系：ICEO=(1+ ) ICBO1. 放大參數2. 極間反向電流極限電流-集電極最大允許電流ICM極限電壓-U(BR)CBO，U(BR)CEO3. 極限參數1.3.5 雙極型晶體管的主要參數86第86頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五極限功率-集電極最大允許功耗PCM3. 極限參數安 全 工 作 區1.3.5 雙極型晶體管的主要參數

32、87第87頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五 ICBO 的溫度特性 T 100C則ICBO 約1倍 UBEO的溫度特性 T 10C則UBEO （ UEBO，對于PNP管）(23)mV 的溫度特性 T 100C則 (0.51)% 4. 晶體管參數的溫度特性1.3.5 雙極型晶體管的主要參數88第88頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五1.4 場效應晶體管1.4.1 結型場效應晶體管（JFET）1.4.2 絕緣柵場效應管（IGFET）1.4.3 場效應管的參數及特點89第89頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五1. JFET結構與

33、符號P-JFETN-JFET1.4.1 結型場效應晶體管（JFET）90第90頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五導電溝道兩個P+區與N區形成兩個PN結，夾在其中的N區是電子由源極流向漏極的通道，稱為導電溝道。2. JFET工作原理（以NJFET為例）1.4.1 結型場效應晶體管（JFET）91第91頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五受控機理通過改變加在PN結上的反向偏壓(柵源電壓uGS)的大小來改變耗盡層的寬度，進而改變導電溝道的寬度，以達到控制溝道漏極電流的目的，漏極電流iD 受控于uGS。2. JFET工作原理（以NJFET為例）1.4.1

34、結型場效應晶體管（JFET）92第92頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五uGS 控制iD (uDS = C 0)uGS 增大時，溝道變窄，溝道電阻增大則 iD 減小。溝道被夾斷時管子截止， iD =0。 2. JFET工作原理（以NJFET為例） 管子剛好截止時的柵極電壓稱為夾斷電壓，用UGS(off) 表示。 1.4.1 結型場效應晶體管（JFET）93第93頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五uDS增大時，溝道變窄，溝道電阻增大。以預夾斷為分界線，預夾斷前iD 增大，預夾斷后iD 近似恒定。uDS 影響iD (uGS = C 0)2. JFET

35、工作原理（以NJFET為例）預夾斷：溝道在近漏極處出現即將消失的狀態。此時 uGD =UGS(off) 1.4.1 結型場效應晶體管（JFET）94第94頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五2. JFET工作原理（以NJFET為例）小結： iD 受控于uGS : uGS 則 iD 直至iD =0 iD 受uDS影響 : uDS則iD 先增隨后近似不變 預夾斷前uDS則iD 以預夾斷狀態為分界線 預夾斷后uDS則iD 不變1.4.1 結型場效應晶體管（JFET）95第95頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五 特別注意： 區別夾斷與預夾斷： 夾斷時： u

36、GS UGS(off) ，iD =0 預夾斷時：uGD = UGS(off) (或uGS - uDS = UGS(off) ) iD 0 預夾斷前：uGD UGS(off) (或uGS - uDS UGS(off) ) 預夾斷后：uGD UGS(off) (或uGS - uDS UGS(off) )2. JFET工作原理（以NJFET為例）1.4.1 結型場效應晶體管（JFET）96第96頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五（1） 輸出特性曲線指uGS為參變量，iD隨uDS變化的關系曲線3. JFET特性曲線（以NJFET為例）1.4.1 結型場效應晶體管（JFET）97

37、第97頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五輸出曲線分四區：截止區 放大區 可變電阻區 擊穿區截止區： 對應夾斷狀態 特點：uGS UGS (off) iD=0 （1） 輸出特性曲線截止區1.4.1 結型場效應晶體管（JFET）98第98頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五放大區： 對應管子預夾斷后的狀態 特點：受控放大， iD 只受uGS控制 uGS 則iD 放大區輸出曲線分四區：截止區 放大區 可變電阻區 擊穿區（1） 輸出特性曲線1.4.1 結型場效應晶體管（JFET）99第99頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五可變電阻區

38、： 對應預夾斷前狀態 特點：固定uGS，uDS則iD近似線性 - 電阻特性固定uDS，變化uGS則阻值變化 -變阻特性 輸出曲線分四區：截止區 放大區 可變電阻區 擊穿區（1） 輸出特性曲線可變電阻區1.4.1 結型場效應晶體管（JFET）100第100頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五擊穿區： 對應PN結擊穿狀態 特點：uDS 很大 iD急劇增加 輸出曲線分四區：截止區 放大區 可變電阻區 擊穿區（1） 輸出特性曲線擊穿區1.4.1 結型場效應晶體管（JFET）101第101頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五指uGS為參變量，iD隨uDS變化的

39、關系曲線（2） 轉移特性曲線3. JFET特性曲線（以NJFET為例）1.4.1 結型場效應晶體管（JFET）102第102頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五 預夾斷后轉移特性曲線重合 曲線方程 條件 （2） 轉移特性曲線1.4.1 結型場效應晶體管（JFET）103第103頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五根據柵極絕緣材料分為: 金屬-氧化物-半導體場效應管(MOSFET或MOS) 金屬-氮化硅-半導體場效應管(MNSFET或MNS) 金屬-氧化鋁-半導體場效應管(MALSFET)根據導電溝道類型分為: N溝道和P溝道根據是否存在原始導電溝道分

40、為:增強型和耗盡型 1. 特點柵極同其余電極之間絕緣1.4.2 絕緣柵場效應管（IGFET）104第104頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五N溝道增強型MOSFET2. 結構與符號1.4.2 絕緣柵場效應管（IGFET）105第105頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五 導電溝道uGS=0時，無導電溝道(夾斷狀態) uGS UGS(th)時，產生導電溝道(開啟狀態) 定義開啟電壓UGS(th)為剛開始出現導電溝道時的柵源電壓數值3. 工作原理（以增強型NMOS管為例）1.4.2 絕緣柵場效應管（IGFET）106第106頁，共126頁，2022年，

41、5月20日，4點29分，星期五受控機理：漏極電流iD 受控于uGS通過改變加在絕緣層上的電壓(柵源電壓)的大小來改變導電溝道的寬度，進而改變溝道電阻的大小以達到控制漏極電流的目的，漏極電流iD 受控于uGS 。3. 工作原理（以增強型NMOS管為例）1.4.2 絕緣柵場效應管（IGFET）107第107頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五uDS0uDSiD 近似不變uDS=(uGS-UGS(th)預夾斷狀態uDS iD uDS 影響 iD ( uGS = C 0 )3. 工作原理（以增強型NMOS管為例）uDS UGS(th) (或uGS - uDS UGS(th) )

42、預夾斷后：uGD UGS(th) (或uGS - uDS UGS(th) )3. 工作原理（以增強型NMOS管為例）1.4.2 絕緣柵場效應管（IGFET）110第110頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五（1） 輸出特性曲線指uDS為參變量，iD隨uGS變化的關系曲線 4. 特性曲線（以增強型NMOS管為例）1.4.2 絕緣柵場效應管（IGFET）111第111頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五輸出特性曲線主要分三區： 截止區 放大區 可變電阻區（1） 輸出特性曲線可變電阻區放大區截止區1.4.2 絕緣柵場效應管（IGFET）112第112頁，共

43、126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五UGS (th)=4V輸出特性曲線主要分三區： 截止區 放大區 可變電阻區（1） 輸出特性曲線截止區： 對應夾斷狀態 特點：uGS UGS (th) iD=0 1.4.2 絕緣柵場效應管（IGFET）113第113頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五放大區：對應管子預夾斷后的狀態 特點： 受控放大 uGS 則 iD 輸出特性曲線主要分三區： 截止區 放大區 可變電阻區（1） 輸出特性曲線1.4.2 絕緣柵場效應管（IGFET）114第114頁，共126頁，2022年，5月20日，4點29分，星期五可變電阻區： 對應預夾斷前狀態特點： 固定uGS，uDS則iD近似線性 -電阻特性 固定uDS，uGS變化則阻值變化 -變阻特性輸出特性曲線主要分三區： 截止區