根據物體導電能力（電阻率）的不同，物質可分為導體(ρ<10-1Ω·cm)、絕緣體(ρ>109

Ω·cm)和半導體(10-1Ω<ρ<109Ω·cm)三大類。典型的半導體有硅Si和鍺Ge以及砷化鎵GaAs等，其都是4價元素（外層軌道上的電子通常稱為價電子），其原子結構模型和簡化模型如圖1.1.1所示。§1.1半導體的特性半導體應用極為廣泛，因為它具有熱敏性、光敏性、摻雜性等特殊性能。每個原子最外層的價電子，不僅受到自身原子核的束縛，同時還受到相鄰原子核的吸引。因此，價電子不僅圍繞自身的原子核運動，同時也出現在圍繞相鄰原子核的軌道上。于是，兩個相鄰的原子共有一對共價電子，這一對價電子組成所謂的。硅、鍺原子的共價鍵結構如圖所示。共價鍵純凈的、不含其他雜質的半導體稱為本征半導體。在室溫下，本征半導體共價鍵中的價電子獲得足夠的能量，掙脫共價鍵的束縛成為自由電子，在原位留下一個空穴，這種產生電子-空穴對的現象稱為本征激發。在熱力學溫度零度（即T=０Ｋ，相當于-273℃）時，價電子的能量不足以掙脫共價鍵的束縛，因此，晶體中沒有自由電子。所以在T=０Ｋ時，半導體不能導電，如同絕緣體一樣。1.1.1本征半導體由于隨機熱振動致使共價鍵被打破而產生。電子－空穴對本征半導體中存在兩種載流子：帶負電的自由電子和帶正電的空穴。分別用n和p表示自由電子和空穴的濃度，有n=p。空穴、電子導電機理 由于共價鍵出現了空穴，在外加電場或其它的作用下，鄰近價電子就可填補到這個空位上，而在這個電子原來的位置上又留下新的空位，以后其他電子又可轉移到這個新的空位。這樣就使共價鍵中出現一定的電荷遷移。空穴的移動方向和電子移動方向是相反的。（動畫演示）1.1.2雜質半導體本征半導體中雖有兩種載流子，但因本征載子濃度很低，導電能力很差。如在本征半導體中摻入某種特定雜質，成為雜質半導體后，其導電性能將發生質的變化。N型半導體——摻入五價雜質元素（如磷、砷）的半導體。P型半導體——摻入三價雜質元素（如硼、鎵）的半導體。因五價雜質原子中只有四個價電子能與周圍四個半導體原子中的價電子形成共價鍵，而多余的一個價電子因無共價鍵束縛而很容易形成自由電子。在Ｎ型半導體中自由電子是多數載流子，它主要由雜質原子提供；空穴是少數載流子,由熱激發形成。

提供自由電子的五價雜質原子因帶正電荷而成為正離子,因此五價雜質原子也稱為施主雜質.一、Ｎ型半導體因三價雜質原子在與硅原子形成共價鍵時，缺少一個價電子而在共價鍵中留下一個空穴。在Ｐ型半導體中空穴是多數載流子，它主要由摻雜形成；自由電子是少數載流子，由熱激發形成。

空穴很容易俘獲電子，使雜質原子成為負離子。三價雜質因而也稱為受主雜質。

二、Ｐ型半導體在雜質半導體中，多數載流子的濃度主要取決于摻入的雜質濃度；而小數載流子的濃度主要取決于溫度。（如下圖）雜質半導體，無論是N型還是P型，從總體上看，仍然保持著電中性。在純凈的半導體中摻雜后，導電性能大大改善。但提高導電能力不是其最終目的，因為導體導電能力更強。雜質半導體的奇妙之處在于,N、P型半導體可組合制造出各種各樣的半導體器件.

三、雜質半導體的特點雜質半導體的示意圖++++++++++++N型半導體少子—空穴－－－－－－－－－－－－P型半導體多子—空穴少子—電子少子濃度——與溫度有關多子濃度——與雜質濃度有關多子—電子P型半導體和N型半導體有機地結合在一起時,因為P區一側空穴多，N區一側電子多，所以在它們的界面處存在空穴和電子的濃度差。§1.2半導體二極管1.２.1ＰＮ結及其單向導電性通過摻雜工藝，把本征硅(或鍺)片的一邊做成P型半導體，另一邊做成N型半導體，這樣在它們的交界面處會形成一個很薄的特殊物理層，稱為ＰＮ結。一、ＰＮ結中載流子的運動二極管由一個特定的ＰＮ結和二引腳構成。于是P區中的空穴會向N區擴散，并在N區被電子復合。而N區中的電子也會向P區擴散，并在P區被空穴復合。這樣在P區和N區分別留下了不能移動的受主負離子和施主正離子。（動畫演示２）（動畫演示１）二、ＰＮ結的單向導電性1）ＰＮ結正向偏置——導通由圖1.2.2可見，外電場將推動P區多子（空穴）向右擴散，與原空間電荷區的負離子中和，推動N區的多子（電子）向左擴散與原空間電荷區的正離子中和，使空間電荷區變薄，打破了原來的動態平衡。同時電源不斷地向P區補充正電荷，向N區補充負電荷，其結果使電路中形成較大的正向電流，由P區流向N區。這時ＰＮ結對外呈現較小的阻值，處于正向導通狀態。給ＰＮ結加上電壓，使電壓的正極接P區，負極接N區（稱ＰＮ結正向偏置）。（動畫演示）

外電場的方向與內電場方向相反→耗盡層變窄→擴散運動＞漂移運動→多子擴散形成正向電流IF外電場削弱內電場正向電流正向電流2）ＰＮ結反向偏置——截止

由圖1.2.3可見，外電場方向與內電場方向一致，它將N區的多子（電子）從ＰＮ結附近拉走，將P區的多子（空穴）從ＰＮ結附近拉走，使ＰＮ結變厚，呈現出很大的阻值，且打破了原來的動態平衡，使漂移運動增強。由于漂移運動是少子運動，因而漂移電流很小；若忽略漂移電流，則可以認為ＰＮ結截止。給ＰＮ結加上電壓，使電壓的正極接Ｎ區，負極接Ｐ區（稱ＰＮ結反向偏置）。（動畫演示）

外電場的方向與內電場方向相同→耗盡層變寬→漂移運動＞擴散運動→少子漂移形成反向電流IR外電場加強內電場反向電流反向電流綜上所述，ＰＮ結正向偏置時，正向電流很大，ＰＮ結處于導通狀態；ＰＮ結反向偏置時，反向電流很小，幾乎為零，ＰＮ結處于截止狀態。這就是ＰＮ結的單向導電性。

1.２.2二極管的類型及伏安特性在ＰＮ結的外面裝上管殼,再引出兩個電極，就做成了一個二極管。其中陽極從Ｐ區引出，陰極從Ｎ區引出。下圖為二極管的圖形符號。（ＰＮ結導電性實驗）半導體二極管實物圖片：特點：ＰＮ結面積小，所以極間電容小，管子允許通過的電流小；可在高頻下工作；適用于作高頻檢波管和數字電路里的開關元件。二極管的類型很多，從制造材料上分，主要是硅管和鍺管；從管子的結構上分，主要有 、 、 二極管。點接觸型面接觸型硅平面型1.二極管的類型及結構特點：ＰＮ結面積大，極間電容大，允許通過的電流

大；適合在較低頻率下工作,可用于整流電路.

二極管的類型很多，從制造材料上分，主要是硅管和鍺管；從管子的結構上分，主要有 、 、 二極管。點接觸型面接觸型硅平面型1.二極管的類型及結構特點：ＰＮ結不受水氣和污物的污染，表面漏電流小，性能穩定。平面管的ＰＮ結面積大時，允許通過的電流也大，適于做大功率整流管；結面積小的，暫態特性好，適于做開關管。二極管的類型很多，從制造材料上分，主要是硅管和鍺管；從管子的結構上分，主要有 、 、 二極管。點接觸型面接觸型硅平面型1.二極管的類型及結構2.二極管的伏安特性在二極管的兩端加上電壓Ｕ，然后測出流過的電流Ｉ，電流與電壓之間的關系曲線Ｉ＝ｆ(Ｕ)即是二極管的伏安特性。如圖1.2.5所示.特性曲線分為兩部分：加正向電壓時的特性叫正向特性（圖中右半部分）；加反向電壓時的特性叫反向特性（圖中左半部分）。1）正向特性區0A段：稱為“死區”。2）反向特性區0Ｄ段：稱為反向截止區。這時二極管呈現很高的電阻，在電路中相當于一個斷開的開關，呈截止狀態。AC段：稱為正向導通區。DE段：稱為反向擊穿區。當反向電壓增加到一定值時，反向電流急劇加大，這種現象稱為反向擊穿。發生擊穿時所加的電壓稱為反向擊穿電壓,記做ＵB。這時電壓的微小變化會引起電流很大的變化，表現出很好的恒壓特性。（穩壓二極管正是利用這一特性工作在擊穿區。）若對反向擊穿后的電流不加以限制，ＰＮ結也會因過熱而燒壞，這種情況稱為熱擊穿。因此我們只要注意控制反向電流的數值，不使其過大引起管子過熱而燒壞,則當反向電壓降低時，二極管的性能可以恢復正常。電擊穿：可逆根據半導體物理原理分析可得到伏安特性表達式（即二極管方程）如下：注意:二極管擊穿后，不再具有單向導電性。熱擊穿：不可逆iD=IS(e

uD/UT-1)iD：通過PN結的電流；其中：uD：PN結兩端的外加電壓；UT：溫度的電壓當量=kT/q=0.026V，其中k為波耳茲曼常數(1.38×10–23J/K)，T為常溫，即熱力學溫度(300K)，q為電子電荷(1.6×10–19C)；IS：反向飽和電流。當uD

＞0，且uD>>UT時，iD=IS(e

uD

/UT)；

由此說明：1)加正向電壓時，電流Ｉ與電壓Ｕ基本上成指數關系；2)加正向電壓時導通，加反向電壓時截止，即具有單向導電性。當uD

＜0，且|uD|>>UT

時，iD≈-IS≈0。iD=IS(e

uD/UT-1)指二極管長期運行時允許通過的最大正向平均電流，它是由ＰＮ結的結面積和外界散熱條件決定的。實際應用時，二極管的平均電流不能超過此值，并要滿足散熱條件，否則會燒壞二極管。主要由ＰＮ結的結電容大小決定。結電容越大,則其允許的最高工作頻率越低。指在室溫下，二極管未擊穿時的反向電流值。該電流越小，管子的單向導電性能就越好。另由于反向電流是由少數載流子形成，所以溫度升高，反向電流會急劇增加，因而在使用時要注意溫度的影響。1.２.3二極管的主要參數器件的參數是對其特性的定量描述，也是我們正確使用和合理選擇器件的依據。半導體二極管主要參數有：

1.最大整流電流IＦ2.最高反向工作電壓UR3.反向電流IＲ4.最高工作頻率fM指二極管使用時所允許加的最大反向電壓,超過此值二極管就有發生反向擊穿的危險。通常取反向擊穿電壓UBR的一半作為UR

。1.２.4穩壓二極管穩壓管又稱齊納二極管，其符號如圖1.2.7(a)所示。穩壓二極管穩壓時工作在反向電擊穿狀態。它是一種用特殊工藝制造的面接觸型硅二極管，這種管子的雜質濃度比較大，空間電荷區內的電荷密度也大，容易形成強電場。其特性如圖1.2.7(b)的所示，其正向特性曲線與普通二極管相似，而反向擊穿特性曲線則很陡。圖中的VZ表示反向擊穿電壓，即穩壓管的穩定電壓。穩壓管的穩壓原理在于：電流有很大增量時,只引起很小的電壓變化。反向擊穿曲線愈陡，動態電阻愈小，穩壓管的穩壓性能愈好。穩壓管的參數主要有以下幾項：1.穩定電壓UZ指穩壓管工作在反向擊穿區時的穩定工作電壓。2.穩定電流IZ(IZmin

~IZmax)指穩壓管正常工作時的參考電流。若工作電流小于IZmin，則不能穩壓；若工作電流大于IZmax

，則會因功耗過大而燒壞。3.動態電阻rZ指穩壓管兩端電壓和電流的變化量之比。

rZ=U/I

rZ愈小,反映穩壓管的擊穿特性愈陡,穩壓性越好.4.電壓的溫度系數穩定電壓aU指穩壓的電流保持不變時，環境溫度每變化１℃所引起的穩定電壓變化的百分比。一般：UZ>7V，aU為正值；UZ

<4V，aU為負值；4V>UZ

>7V，aU值較小，穩壓性能穩定。5.額定功率ＰZ指穩壓管工作電壓UZ與最大工作電流IZmax的乘積.

ＰZ=UZ×IZmax

額定功率決定于穩壓管允許的溫升。穩壓管電路分析：1.限流電阻的計算(1)當輸入電壓最小，負載電流最大時，流過穩壓二極管的電流最小。此時IZ不應小于IZmin，由此可計算出限流電阻的最大值。即穩壓管工作在反向擊穿區必須限制穩壓管電流,以免燒壞管子負載與穩壓管并聯(2)當輸入電壓最大，負載電流最小時，流過穩壓二極管的電流最大。此時IZ不應超過IZmax，由此可計算出限流電阻的最小值。即所以：Ｒmin＜R＜Rmax2.負載電阻的計算(1)當輸入電壓最小時，只有負載電阻足夠大(分流足夠小)才能保證IZ不小于IZmin，由此可計算出負載電阻的最大值。即(2)當輸入電壓最大時，只有負載電阻足夠小(分流足夠大)才能保證IZ不大于IZmax，由此可計算出負載電阻的最小值。即所以：ＲLmin＜RＬ＜RLmax1.２.5變容二極管普通二極管(整流二極管，檢波二極管)是利用二極管的單向導電特性；

穩壓管是利用二極管的擊穿特性；而變容二極管是利用二極管的電容效應。一、PN結的電容效應它包括勢壘電容和擴散電容兩部分。1.

勢壘電容是由PN結的空間電荷區(耗盡層)形成的，又稱為結電容。勢壘電容的大小可用下式表示：ε：半導體材料的介電系數；其中：

s：PN結面積；

l：耗盡層寬度。UD：PN結的勢電位差,鍺管0.2~0.3V,硅管0.6~0.7VU：加到二極管上的反向電壓；Cjo：為Ｕ=0時的勢壘(結)電容；y：為電容變化指數，與摻雜濃度和管結構有關。U0CbCjo勢壘電容Cb與外加反向電壓的關系(如左圖)2.

擴散電容是由多數載流子在擴散過程中和積累而引起的。當外加正向電壓變化時，PN結兩側堆積的少子數量及濃度梯度也也跟著變化，相當于電容的充放電過程，這就是擴散電容效應。(如右圖)綜上所述，PN結總的結電容Cj包括勢壘電容Cb和擴散電容Cd兩部分。一般來說，當二極管正向偏置時，擴散電容起主要作用，即可以認為Cj≈Cd；當反向偏置時，勢壘電容起主要作用，可以認為Cj≈Cb。二、變容二極管電容效應在交流信號作用下才會明顯表現出來。是利用PN結的(反向偏置)勢壘電容效應而構成的另一種特殊二極管。§1.3雙極型三極管三極管從所用材料來分：硅管和鍺管；三極管從結構來分：NPN管和PNP管。由于工作時，多數載流子和少數載流子都參與運行，因此，稱為雙極型晶體管(BipolarJunc-tionTransistor,簡稱BJT)。也叫半導體三極管或晶體三極管。1.3.1三極管的結構NPN型PNP型符號:--NNP發射區集電區基區發射結集電結ecb發射極集電極基極--PPN發射區集電區基區發射結集電結ecb發射極集電極基極三極管的結構特點：(1)包含：三區、三極、二結；(2)發射區的摻雜濃度>>集電區摻雜濃度。(3)基區要制造得很薄且濃度很低。箭頭的方向代表電流的方向箭頭的方向代表電流的方向1.3.2三極管的放大作用和載流子的運動三極管內部存在兩個PN結，表面看來，似乎相當于兩個二極管背靠背地串聯在一起，如右圖(以NPN型為例)。但是將兩個單獨的二極管這樣連接起來后它們并不具有放大作用。三極管的放大作用,必須由其內部結構和外部電壓條件來保證。1.內部結構a)發射區摻雜濃度最高，因而其中的多數載流子濃度很高。b)基區做得很薄，而且摻雜濃度最低，即基區中多子濃度很低。c)集電結結面積比較大，且集電區多子濃度遠比發射區多子濃度低。發射載流子傳送和控制載流子收集載流子b)集電結反偏：共發射極接法c區b區e區+UCE－＋UBE－＋UCB－>02.外部條件由VBB保證。由VCC、VBB保證。三極管在工作時要加上適當的直流偏置電壓。(放大狀態)：a)發射結正偏：>0一、BJT內部的載流子傳輸過程(1)

因為發射結正偏,所以發射區向基區注入電子，形成了擴散電流IEN

。同時從基區向發射區也有空穴的擴散運動，形成的電流為IEP。但其數量小，可忽略。所以發射極電流IE≈IEN

。(2)發射區的電子注入基區后，變成了少數載流子。少部分遇到的空穴復合掉，形成IBN。所以基極電流IB≈IBN

。大部分到達了集電區的邊緣。(3)

因為集電結反偏,收集擴散到集電區邊緣的電子，形成電流ICN。另外，集電結區的少子形成漂移電流ICBO。BI（動畫演示）(1)

三電流之間的關系BI二、BJT三個電極上的電流分配關系當忽略IEP時可得到：IE在B極和E極之間的分配比例取決于基區寬度、基區多子濃度和外加電源VCC的極性及大小。BI(2)

電流分配關系定義：(忽略各區少子產生的電流IEP、ICBO。)

稱為共基極直流電流放大系數。顯然小于1而接近1.定義：共發射極直流電流放大倍數。稱為電流放大系數，它只與管子的結構尺寸和摻雜濃度有關，與外加電壓無關。

當UCE不變時，輸入回路中的電流IB與電壓UBE之間的關系曲線稱為～，用下式表示：1.3.3BJT的特性曲線（共發射極接法）一、輸入特性曲線：(1)

UCE=0V時，相當于兩個PN結并聯。死區電壓硅0.5V鍺0.1V導通壓降硅0.7V鍺0.3V(3)

UCE≥1V再增加時，曲線右移很不明顯。

(2)

當UCE=1V時，集電結已進入反偏狀態，開始收集電子，所以基區復合減少，在同一UBE電壓下，IB減小。特性曲線將向右稍微移動一些。=1VCEu當IB不變時，輸出回路中的電流IC與電壓UCE之間的關系曲線稱為~，其表達式為二、輸出特性曲線：現以IB=60uA一條加以說明.(1)當UCE=0

V時，因集電極無收集作用，IC=0。(3)當UCE

＞1V后，收集電子的能力足夠強。這時，發射到基區的電子都被集電極收集，形成IC。所以UCE再增加，IC基本保持不變。同理，可作出IB為其它值的曲線。(2)UCE↑→IC

↑。

IC接近零的區域，相當IB=0的曲線的下方。此時，發射結反偏，集電結反偏。放大區截止區iCIBIB=0uCE(V)(mA)=20uABI=40uABI=60uABI=80uABI=100uA

IC受UCE顯著控制的區域，該區域內UCE＜0.7V。此時發射結正偏，集電結也正偏。曲線基本平行等距。此時，發射結正偏，集電結反偏.該區中有：飽和區輸出特性曲線可以分為三個區域:飽和區：截止區：放大區：（動畫演示）三、溫度對晶體管特性的影響1.溫度對輸入特性的影響溫度升高，少子數目增加，ＰＮ變薄，發射結勢壘電壓下降，在維持IB不變的情況下，需要輸入電壓UBE下降。輸入特性曲線隨溫度升高向左移。2.溫度對β的影響溫度升高，少子數目增加，多子數目基本不高，由于復合作用，基區多子濃度下降，導致β提高。3.溫度對ICBO、ICEO的影響ICBO是集電結反向飽和電流，由少子的漂移形成，隨溫度提高呈指數規律增加；4.溫度對輸出特性的影響溫度升高，使ICBO、ICEO和β增加，使輸出特性曲線向上移，且間距拉大。因ICEO=(1+β)ICBO，故溫度升高，ICEO也升高。（動畫演示）四、例題例1.3.1三極管工作狀態的判定NPN三極管VT組成的共射電路圖如下所示.設VT的UBE=0.7V,飽和壓降為UCES=0.7V。試判定三極管處于何種工作狀態(放大、飽和、截止)。解：通常判定三極管處于何種工作狀態可用下述三種方法。1.三極管結偏置判定法2.三極管電流關系判定法3.三極管結電位判定法+VCCRbRcIBICIE+VBBVO正偏或零偏正偏反偏正偏反偏反偏或零偏飽和放大截止集電結發射結1.三極管結偏置判定法結偏置工作狀態<(1+β)IB<βIBIB≥IBSIB+IC=(1+β)IBβIB>00002.三極管電流關系判定法飽和放大截止IEICIB電流工作狀態流關系電表中:IBS稱為三極管臨界飽時基極應注入的電流.3.三極管電位判定法UCES0.7UCES<UC<VCC0.7VCC≤0飽和放大截止ＵＣUB位電位工作狀態電值三種判定方法中，第二種常用于解題過程中,第三種則常用于實驗測定。例1.3.2三極管工作狀態的分析計算NPN三極管接成如下圖所示兩種電路。試分析電路中三極管VT處于何種工作狀態。設VT的UBE=0.7V。解：(a)基極偏置電流IB為：臨界飽和時的基極偏置電流IBS為：由于IB<IBS，故三極管VT處于放大狀態。判斷圖(a)電路三極管的工作狀態，也可通過直接比較電阻RB和βRC的大小來確定。即：RB>βRC時，VT為放大狀態；RB<βRC時，VT為飽和狀態。解：(b)基極偏置電流IB為：臨界飽和時的基極偏置電流IBS為：由于IB<IBS，故三極管VT處于放大狀態。1.3.4BJT的主要參數1.

電流放大系數(2)共基極電流放大系數：iCE△=20uA(mA)B=40uAICu=0(V)=80uAI△BBBIBiIBI=100uACBI=60uAi2.31.5(1)共發射極電流放大系數：發射極開路時，在其集電結上加反向電壓，得到反向電流。它實際上就是一個PN結的反向電流。其大小與溫度有關。2.極間反向電流(2)集電極發射極間的穿透電流ICEO(1)集電極基極間反向飽和電流ICBO+ICBO+ecbICEO鍺管：I

CBO為微安數量級，硅管：I

CBO為納安數量級。基極開路時，集電極到發射極間的電流——穿透電流。其大小與溫度有關。IC增加時，要下降。當值下降到線性放大區值的70％時，所對應的集電極電流稱為集電極最大允許電流ICM。(1)集電極最大允許電流ICM(2)集電極最大允許功率損耗PCMPCM3.極限參數集電極電流通過集電結時所產生的功耗，PC=ICUCE<PCM

BJT有兩個PN結，其反向擊穿電壓有以下幾種①

U(BR)EBO——集電極開路時，發射極與基極之間允許的最大反向電壓。其值一般幾伏～十幾伏.③U(BR)CEO——基極開路時，集電極與發射極之間允許的最大反向電壓。(BR)CEOUU(BR)CBOU(BR)EBO(3)極間反向擊穿電壓②

U(BR)CBO——發射極開路時，集電極與基極之間允許的最大反向電壓。其值一般幾十～幾百伏.根據給定的極限參數ICM、

U(BR)CEO和PCM，可以在三極管的輸出特性曲線上畫出管子的安全工作區，如下圖所示。第二位：A鍺PNP管、B鍺NPN管、

C硅PNP管、D硅NPN管

第三位：X低頻小功率管、D低頻大功率管、

G高頻小功率管、A高頻大功率管、K開關管用字母表示材料用字母表示器件的種類用數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格三極管國家標準對半導體器件型號的命名舉例如下：3DG110B1.3.5半導體三極管的型號§1.4場效應管BJT是一種電流控制器件(iB~iC)，工作時，多數載流子和少數載流子都參與運行，所以被稱為雙極型器件。增強型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道N溝道P溝道FET分類：

絕緣柵場效應管結型場效應管場效應管(簡稱FET)是一種電壓控制(電場效應控制)器件(uGS~iD)，工作時，只有一種(多數)載流子參與導電，因此它是單極型器件。FET因其制造工藝簡單，功耗小，溫度特性好，輸入電阻極高等優點，得到了廣泛應用。1.4.1結型場效應管(JFET)一、結構(以N溝道為例)它是在一塊N型半導體的兩邊利用雜質擴散出高濃度的P型區域,用P+表示,形成兩個P+N結。

N型半導體的兩端引出兩個電極，分別稱為漏極D和源極S。把兩邊的P區引出電極并連在一起稱為柵極G。

如果在漏---源極間加上正向電壓,N區中的多子(也就是電子)可以導電。它們從源極S出發，流向漏極D。電流方向由D指向S，稱為漏極電流ID。由于導電溝道是N型的，故稱為N溝道結型場效應管。（動畫演示）箭頭方向表示PN結的正向電流方向。它的三個電極D、G、S分別與晶體管的C、B、E極相對應。符號：二、工作原理從結型場效應管的結構已經看到,在柵極和導電溝道間存在一個PN結。現在,我們來認識一下這個PN結：

首先，假如在G—S間加上反向電壓VGS，則PN結反向偏置。顯然,改變VGS將改變耗盡層的寬度。其次，由于PN結兩邊，P區摻雜濃度很高，N區摻雜濃度相對較低；PN結中N區一側的正離子數與P區一側的負離子數相等，因而交界面兩側的寬度并不相等。摻雜程度低的N溝道層寬比P區層寬大很多。故此,可以認為,當耗盡層展寬時主要向著導電溝道的一側。（動畫演示）結型場效應管的柵極和源極間電壓UGS變化時，對耗盡層和導電溝道寬度以及漏極電流ID大小的影響。1.UDS=0時：UP稱為夾斷電壓VGS越負，溝道越窄（動畫演示）2.UDS>0時：VGS越負，溝道越窄VGD越負，溝道越窄（動畫演示）三、特性曲線JFET的特性曲線有兩條：轉移特性曲線和輸出特性曲線。圖1.4.6N溝道結型場效應管的特性曲線(a)輸出特性(b)轉移特性1.轉移特性描述柵源電壓UGS對漏極電流ID的控制作用。轉移特性有兩個重要參數：夾斷電壓UP和飽和漏極電流IDSS。結型場效應管轉移特性曲線可用以下公式表示：飽和漏極電流IDSS夾斷電壓UP(動畫演示)場效應管輸出特性曲線可分為三個區：可變電阻區、恒流區和擊穿區。2.輸出特性描述當柵源電壓UGS不變時，漏極電流ID與漏源電壓UDS的關系，即：（動畫演示）絕緣柵型場效應管

(MetalOxide

SemiconductorFET)，簡稱MOSFET。分為：增強型

N溝道、P溝道耗盡型N溝道、P溝道一、N溝道增強型MOS管(1)結構

四個電極：漏極D，源極S,柵極G和襯底B。符號：1.4.2絕緣柵型場效應管(IGFET)（動畫演示）當UGS＞0V時→縱向電場→將靠近柵極下方的空穴向下排斥→耗盡層。

(2)

工作原理當UGS=0V時，漏源之間相當兩個背靠背的二極管，在d、s之間加上電壓也不會形成電流，即管子截止。再增加UGS→縱向電場↑→將P區少子電子聚集到P區表面→形成導電溝道，如果此時加有漏源電壓，就可①柵源電壓UGS的控制作用以形成漏極電流Id。（動畫演示）定義：開啟電壓(UT)----剛剛產生溝道所需的柵源電壓UGS。N溝道增強型MOS管的基本特性：UGS＜UT，管子截止；UGS＞UT，管子導通。UGS

越大，溝道越寬，在相同的漏源電壓UDS作用下，漏極電流ID越大。

②漏源電壓UDS對漏極電流ID的控制作用當UGS＞UT，且固定為某一值時，來分析漏源電壓VDS對漏極電流ID的影響。(設UT=2V，UGS=4V)(a)UDS=0時，ID=0。(b)UDS↑→ID↑；同時溝道靠漏區變窄。(c)當UDS增加到使UGD=UT時，溝道靠漏區夾斷，稱為預夾斷。(d)UDS再增加，預夾斷區加長，UDS增加的部分基本降落在隨之加長的夾斷溝道上，ID不變。(3)特性曲線①輸出特性曲線：ID=f(UDS)UGS=const可變電阻區恒流區截止區擊穿區四個區：(a)可變電阻區(預夾斷前)。(b)恒流區也稱飽和區(預夾斷后)。(c)夾斷區(截止區)。(d)擊穿區。

②轉移特性曲線：ID=f(UGS)UDS=const可根據輸出特性曲線作出轉移特性曲線。例：作UDS=10V的一條轉移特性曲線：UT(4)重要參數----跨導gm：

gm=iD/uGSuDS=const

(單位mS)gm的大小反映了柵源電壓對漏極電流的控制作用.在轉移特性曲線上，gm為的曲線的斜率。在輸出特性曲線上也可求出gm。特點：在柵極下方的SiO2層中摻入了大量的金屬正離子。所以當UGS=0時，這些正離子已經感應出反型層，形成了溝道。

定義：

夾斷電壓(UP)--溝道剛剛消失所需的柵源電壓UGS.二、N溝道耗盡型MOSFET當UGS=0時,就有溝道，加入UDS，就有ID。當UGS＞0時，溝道增寬，ID進一步增加。當UGS＜0時，溝道變窄，ID減小。輸出特性曲線轉移特性曲線1GSu01D(V)-12-2(mA)432i42uu310V=+2V1DSGSD(mA)i=-1VuGSGSGS=0V=+1Vuu(V)=-2V＝UPGSuUPN溝道耗盡型MOSFET的特性曲線P溝道MOSFET的工作原理與N溝道MOSFET完全相同，只不過導電的載流子不同，供電電壓極性不同而已。這如同雙極型三極管有NPN型和PNP型一樣。三、P溝道MOSFET四、例題例1.4.1絕緣柵場效應管工作狀態分析絕緣柵場效應管組成下圖(a)所示電路，圖(b)為其輸出特性曲線。試問：圖中VT管為哪種導電溝道的場效應管？要使電路正常工作，VT管應為何種類型的場效應管？在圖示曲線和參數條件下，電路能否正常工作？此時VT管處在何種工作狀態？若將圖中VT管改為同樣溝道的另一種類型管，電路應作何改動才能正常工作？解：1.導電溝道類型襯底B箭頭方向N型。2.場效應管類型上圖屬自給柵偏壓電路，要使輸入交流信號正負向都有輸入，該場效應管必須選用耗盡型結構。3.VT管工作狀態的判定在輸出特性曲線上，經過(UDS，ID)為(18，0)和(0，0.45)的兩個坐標點作直流負載線，如下圖紅線所示。

當UDS為電源電壓18V時，ID電流為零當UDS為零時，ID電流為18V÷(35K+5K)當ID分別取不同的值時得到相對應的UGS，連接各點，得到輸入回路直流負載線(如藍線所示)，從圖(a)電路可得：UGS=-RSIS=-RSID，