1.NPN型三極管集電區集電結基區發射結發射區NN集電極c基極b發射極e一、三極管的結構、分類和符號Pecb

三個區、兩個結、三個極特點：基區薄，摻雜濃度低發射區，摻雜濃度高集電區，結面積大1.3.1晶體管的結構及類型1.3雙極型晶體管可按頻率、功率、材料、結構分類。若按結構分類，可分為2種：ECRCIC

UCECEBUBE共發射極接法放大電路1.3.2晶體管的電流放大作用---放大？三極管具有電流控制作用的外部條件:

（1）發射結正向偏置；（2）集電結反向偏置。對于NPN型三極管應滿足:UBE

>0UBC

<

0即

VC>

VB>

VE對于PNP型三極管應滿足:UEB>0UCB

<0即

VC

<VB

<

VE輸出回路輸入回路公共端EBRBIB發射區向基區注入電子IEIB電子在基區擴散與復合集電區收集電子

電子流向電源正極形成ICICNPN電源負極向發射區補充電子形成

發射極電流IE三極管的電流控制原理VBB正極拉走電子，補充被復合的空穴，形成IBVCCRCVBBRBIEPIBNICBOICNIENiC

/mAuCE

/V0放大區三極管輸出特性上的三個工作區IB=

0μA20μA40μA截止區60μA80μA飽和區（2）截止區：IB≤0的區域，兩結反偏。嚴格說，IE=0,即IC≤ICBO的區域，管子基本不導電。（1）放大區：發射結正偏，集電極反偏。特性曲線的平坦部分。滿足有電流控制作用。（3）飽和區：兩結正偏，靠近縱軸的區域。IB增加，IC不再增加，不受IB的控制，IC只隨UCE增加而增加。UCE=UBE稱為臨界飽和，在深度飽和時，飽和壓降UCES很小。臨界飽和的估算：三個工作區的分析1.3.5晶體管的應用電路舉例例1.3.1現已測得某電路中有幾只晶體管三個極的直流電位如表所示，各晶體管b-e見開啟電壓Uon均為0.5V。試分別說明各管子的工作狀態。晶體管基極直流電位UB/V發射極直流電位UE/V集電極直流電位UC/V工作狀態T1T2T3T40.70.31-10050.7-1.70015對NPN管，當UBE＜Uon時，管子截止；當UBE＞Uon且UCE≥UBE(或UC≥UB)，管子放大；當UBE＞Uon且UCE＜UBE(或UC＜UB)，管子飽和。放大放大飽和截止§

5.1

場效應管增強型E型耗盡型D型N溝道P溝道N溝道P溝道N溝道P溝道（耗盡型）場效應管(FET)結型(JFET)絕緣柵型(MOSFET)特點：分類：體積小，重量輕，耗電省，壽命長；輸入阻抗高，噪聲低，熱穩定性好，抗輻射能力強，制造工藝簡單。尤其MOS管在大規模和超大規模集成電路中占有重要地位。5.1.1結型場效應管(JunctionFieldEffectTransistor)一、工作原理和結構P+P+漏極DID柵極G源極SGSD1、結構：在N型硅棒兩端加上一定極性的電壓，多子在電場力的作用下形成電流ID。在N型硅棒兩側做成兩個高濃度的P+區，并將其連在一起，如圖。若將G、S間加上不同的反偏電壓，即可改變導電溝道的寬度，便實現了利用電壓所產生的電場控制導電溝道中電流強弱的目的。N圖5.1.1N溝道結型場效應管的結構示意圖2、工作原理（1）D、S間短路，G、S間加反向電壓P+P+DGSNUGS︱UGS︱增大，耗盡層加寬，導電溝道變窄，電阻加大，當︱UGS︱加大到一定值時，兩側的耗盡區幾乎碰上，導電溝道仿佛被夾斷，D、S間電阻趨于無窮大。此時，UGS=UGS(off)—夾斷電壓當︱UGS︱

≥︱UGS(off)︱后，耗盡區無明顯變化，太大會出現擊穿。由于PN結反偏，柵極電流基本為0，消耗很小。一般不用正偏。圖5.1.2（2）G、S間短路，D、S間加正向電壓P+P+DGSUDSR隨UDS↑，ID↑

。由于電壓降，靠近D極UGD反壓越高，耗盡層越寬，導電溝道越窄，呈現楔型。當UDS=︱UGS(off)︱,即UGD=UGS(off)時，在漏極兩側的耗盡區開始合攏，稱為預夾斷。UDS↑，預夾斷區變長，UDS的增加部分落在預夾斷區，導電溝道內的ID基本不變。（3）G、S間加負電壓，D、S間加正向電壓P+P+UDSRUGSG、S的負電壓使耗盡區變寬，導電溝道變窄；D、S間的正電壓使耗盡區和導電溝道不等寬。當UGD=UGS-UDS=UGS(off)，即UDS=UGS-UGS(off)時，發生預夾斷，此后UDS

↑，ID基本不變。圖5.1.3二、特性曲線及電流方程1、漏極特性曲線（輸出特性曲線）432104812–2V–3V圖5.1.5轉移特性123UGS

=0V–1012–1–2–3uGS/VIDUGSUGs(off)uDS/VUDS=10ViD/mAiD/mA恒流區可變電阻區夾斷區UGS=

常數iD

=f

(uDS)預夾斷軌跡低頻跨導：圖5.1.4場效應管的輸出特性(1)可變電阻區iD幾乎與uDS成線性關系增加，呈電阻特性。其等效電阻可看作一個受柵源電壓uGS控制的可變電阻。(2)恒流區（飽和區）iD的大小受uGS控制。飽和區與可變電阻區的分界線為uDS=uGS-UGS(off)。(3)夾斷區uGS<UGS(off)，溝道被夾斷，iD≈02、轉移特性曲線UDS=

常數iD

=f

(uGS)SiO2N溝道增強型MOS管結構示意圖及符號5.1.2絕緣柵型場效應管(MOSFET)P型硅襯底源極S柵極G漏極D襯底引線BN+N+DBSG符號1.結構和符號一、N溝道增強型MOS管四種類型：N溝道增強型；N溝道耗盡型；P溝道增強型；P溝道耗盡型。圖5.1.6SiO2圖5.1.7(a)工作原理圖P型硅襯底耗盡層襯底引線BN+N+SGDUDSID

=0D與S之間是兩個PN結反向串聯，無論D與S之間加什么極性的電壓，漏極電流均接近于零。2.工作原理(1)UGS=0P型硅襯底N++BSGD。耗盡層ID=0(2)0<UGS

<UGS(th)由柵極指向襯底方向的電場排斥P區空穴向下移動,在P型硅襯底的上表面形成耗盡層仍然沒有漏極電流。UGSN+N+UDS圖5.1.7(b)工作原理圖P型硅襯底N++BSGD。UDS耗盡層ID柵極下P型半導體中少子被吸引內至其表面，形成N型導電溝道—反型層，當D、S加上正向電壓后可產生漏極電流ID。(3)UGS>UGS(th)N+N+UGS增強型MOS管的iD與uGS的近似關系為：其中IDO是uGS=2UGS(th)時的iD圖5.1.7(c)工作原理圖N型導電溝道4321051015UGS

=5V6V4V3V2ViD/mAUDS=10V圖5.1.8增強型

NMOS

管的特性曲線

0123恒流區擊穿區可變電阻區246uGS

/

V3.特性曲線UGs(th)輸出特性轉移特性uDS/ViD/mA夾斷區二、N溝道耗盡型MOS管P型硅襯底源極S漏極D柵極G襯底引線B耗盡層1.結構特點和工作原理N+N+正離子N型溝道SiO2DBSG符號圖5.1.9N溝道耗盡型MOS管結構示意圖及符號432104812UGS

=1V–2V–3V輸出特性轉移特性耗盡型NMOS管的特性曲線

1230V–1012–1–2–3uGS/V2.特性曲線IDUGSUGs(off)uDS/VUDS=10ViD/mAiD/mAN型硅襯底N++BSGD。耗盡層PMOS管結構示意圖P溝道三、P溝道絕緣柵場效應管（PMOS）PMOS管與NMOS管互為對偶關系，使用時UGS

、UDS的極性也與NMOS管相反。P+P+UGSUDSID1.P溝道增強型絕緣柵場效應管開啟電壓UGS(th)為負值，UGS<UGS(th)

時導通。SGDB符號

iD/mAuGS

/V0UGS(th)

轉移特性2.P溝道耗盡型絕緣柵場效應管DBSG符號

iD/mAuGS

/V0UGS(off)

轉移特性夾斷電壓UGS(off)為正值，UGS

<

UGS(off)時導通。注:場效應管的符號及特性如圖所示在UDS=0時，柵源電壓與柵極電流的比值。結型管大于107,MOS管大于109。1.4.3場效應管的主要參數1.開啟電壓UGS(th)

指在一定的UDS下，開始出現漏極電流所需的柵源電壓。它是增強型MOS管的參數，NMOS為正，PMOS為負。2.夾斷電壓UGS(off)

指在一定的UDS下，使漏極電流近似等于零時所需的柵源電壓。是耗盡型MOS管的參數，NMOS管是負值，PMOS管是正值。4.直流輸入電阻RGS（DC）一、直流參數3.飽和漏極電流IDSS在UGS=0時，管子發生預夾斷時的漏極電流。另外，漏源極間的擊穿電壓U(BR)DS、柵源極間的擊穿電壓U(BR)GS以及漏極最大耗散功率PDM、最大漏極電流IDM是管子的極限參數，使用時不可超過。gm=iD

/uGSUDS=常數是衡量場效應管柵源電壓對漏極電流控制能力的一個重要參數。1.低頻跨導gm

二、交流參數2.極間電容Cgs、Cgd、Cds由PN結的勢壘電容及分布電容構成。三、極限參數1.4.4場效應管應用舉例例1.4.1已知某管子的輸出特性曲線如圖所示。試分析該管是什么類型的場效應管。2105101510V8V6VuDS/ViD/mAN溝導增強型MOS管。圖1.4.14輸出特性曲線例1.4.2電路及管子的輸出特性如圖所示。使分析uI為0、8V和10V三種情況下uO分別為幾伏。2105101510V8V6VuDS/ViD/mA+VDD(+15V)RD5kΩuo

+-uI

+-圖1.4.15例1.4.2電路圖圖1.4.14例1.4.3電路如圖所示，場效應管的夾斷電壓UGS(off)=-4V，飽和漏極電流IDSS=4mA。試問：為保證負載電阻RL上的