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第一章 半导体器件基础1.1 1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管1.3 1.3 半导体三极管半导体三极管1.4 BJT1.4 BJT模型模型1.5 1.5 场效应管场效应管1.1 1.1 半导体的基本知识半导体的基本知识 在物理学中根据材料的导电能力，可以将他们划分导体、绝缘体和半导体 典型的半导体是硅Si和锗Ge，它们都是4价元素硅原子硅原子锗原子锗原子硅硅和和锗锗最最外外层层轨轨道道上上的的四个电子称为价电子四个电子称为价电子 本征半导体的共价键结构束缚电子束缚电子在绝对温度在绝对温度T=0K时，时，所有的价电子都被共价键所有的价电子都被共价键紧紧束缚在共价键中，不紧紧束缚在共价键中，不会成为自由电子，因此本会成为自由电子，因此本征半导体的导电能力很弱，征半导体的导电能力很弱，接近绝缘体接近绝缘体一. 本征半导体 本征半导体——化学成分纯净的半导体晶体制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9” 这一现象称为本征激发，也称热激发 当当温温度度升升高高或或受受到到光光的的照照射射时时，，束束缚缚电电子子能能量量增增高高，，有有的的电电子子可可以以挣挣脱脱原原子子核核的的束束缚缚，，而而参参与与导导电电，，成成为为自自由由电子。

电子自由电子自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴空穴 自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，称为空穴 可见本征激发同时产生电子空穴对 外加能量越高〔温度越高），产生的电子空穴对越多 动画演示 与本征激发相反的与本征激发相反的现象现象——复合复合在一定温度下，本征激在一定温度下，本征激发和复合同时进行，达发和复合同时进行，达到动态平衡电子空穴到动态平衡电子空穴对的浓度一定对的浓度一定常温常温300K时：时：电子空穴对的浓度电子空穴对的浓度硅：硅：锗：锗：自由电子自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴空穴电子空穴对电子空穴对自由电子自由电子￿￿￿￿带负电荷带负电荷￿￿￿￿电子流电子流动画演示动画演示+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子自由电子E＋＋－－＋总电流＋总电流载流子载流子空穴空穴￿￿￿￿￿￿￿￿带正电荷带正电荷￿￿￿￿空穴流空穴流本征半导体的导电性取决于外加能量：本征半导体的导电性取决于外加能量：温度变化，导电性变化；光照变化，导电性变化温度变化，导电性变化；光照变化，导电性变化导电机制导电机制二二. . 杂质半导体杂质半导体 在本征半导体中掺入某些微量杂质元素后的半导体称为杂质半导体。

1. N1. N型半导体型半导体 在本征半导体中掺入五价杂质元素，例如磷，砷等，称为N型半导体 N型半导体型半导体多余电子多余电子磷原子磷原子硅原子硅原子多数载流子多数载流子——自由电子自由电子少数载流子少数载流子—— 空穴空穴++++++++++++N型半导体施主离子施主离子自由电子自由电子电子空穴对电子空穴对 在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等空空穴穴硼原子硼原子硅原子硅原子多数载流子多数载流子—— 空穴空穴少数载流子少数载流子——自由电子自由电子－－－－－－－－－－－－P型半导体受主离子受主离子空穴空穴电子空穴对电子空穴对2. P2. P型半导体型半导体杂质半导体的示意图杂质半导体的示意图++++++++++++N型半导体多子多子—电子电子少子少子—空穴空穴－－－－－－－－－－－－P型半导体多子多子—空穴空穴少子少子—电子电子少子浓度少子浓度——与温度有关与温度有关多子浓度多子浓度——与温度无关与温度无关内电场E因多子浓度差因多子浓度差形成内电场形成内电场多子的扩散多子的扩散 空间电荷区空间电荷区 阻止多子扩散，促使少子漂移。

阻止多子扩散，促使少子漂移PNPN结合结合空间电荷区空间电荷区多子扩散电流多子扩散电流少子漂移电流少子漂移电流耗尽层耗尽层三三. PN. PN结及其单向导电性结及其单向导电性 1 . PN结的形成  动画演示少子飘移少子飘移补充耗尽层失去的多子，耗尽层窄，补充耗尽层失去的多子，耗尽层窄，E多子扩散多子扩散 又失去多子，耗尽层宽，又失去多子，耗尽层宽，E内电场E多子扩散电流多子扩散电流少子漂移电流少子漂移电流耗尽层耗尽层动态平衡：动态平衡： 扩散电流扩散电流 ＝＝ 漂移电流漂移电流总电流＝总电流＝0势垒势垒 UO硅硅 0.5V锗锗 0.1V2. PN结的单向导电性结的单向导电性(1) 加正向电压〔正偏）加正向电压〔正偏）——电源正极接电源正极接P区，负极接区，负极接N区区 外电场的方向与内电场方向相反外电场的方向与内电场方向相反 外电场削弱内电场外电场削弱内电场→耗尽层变窄耗尽层变窄 →扩散运动＞漂移运动扩散运动＞漂移运动→多子扩散形成正向电流多子扩散形成正向电流I F正向电流正向电流 (2) 加反向电压加反向电压——电源正极接电源正极接N区，负极接区，负极接P区区 外电场的方向与内电场方向相同。

外电场的方向与内电场方向相同 外电场加强内电场外电场加强内电场→耗尽层变宽耗尽层变宽 →漂移运动＞扩散运动漂移运动＞扩散运动→少子漂移形成反向电流少子漂移形成反向电流I RPN 在一定的温度下，由本征激发产生的少子浓度是一定的，故IR基本上与外加反压的大小无关，所以称为反向饱和电流但IR与温度有关  PN PN结加正向电压时，具有较大的正结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻，向扩散电流，呈现低电阻， PN PN结导通；结导通； PN PN结加反向电压时，具有很小的反结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，呈现高电阻，向漂移电流，呈现高电阻， PN PN结截止 由此可以得出结论：由此可以得出结论：PNPN结具有单向结具有单向导电性动画演示动画演示1 1 动画演示动画演示23. PN结的伏安特性曲线及表达式结的伏安特性曲线及表达式 根据理论推导，PN结的伏安特性曲线如图正偏正偏IF〔多子扩散）〔多子扩散）IR〔少子漂移）〔少子漂移）反偏反偏反向饱和电流反向饱和电流反向击穿电压反向击穿电压反向击穿反向击穿热击穿热击穿——烧坏烧坏PN结结电击穿电击穿——可逆可逆 根据理论分析：u 为为PN结两端的电压降结两端的电压降i 为流过为流过PN结的电流结的电流IS 为反向饱和电流为反向饱和电流UT =kT/q 称为温度的电压当量称为温度的电压当量其中其中k为玻耳兹曼常数为玻耳兹曼常数 1.38×10－－23q 为电子电荷量为电子电荷量1.6×10－－9T 为热力学温度为热力学温度 对于室温〔相当对于室温〔相当T=300 K））则有则有UT=26 mV。

当当 u>0 u>>UT时时当当 u<0 |u|>>|U T |时时4. PN结的电容效应结的电容效应 当外加电压发生变化时，耗尽层的宽度要相应当外加电压发生变化时，耗尽层的宽度要相应地随之改变，即地随之改变，即PN结中存储的电荷量要随之变化，结中存储的电荷量要随之变化，就像电容充放电一样就像电容充放电一样 (1) 势垒电容CB(2) 扩散电容扩散电容CD 当外加正向电压当外加正向电压不同时，不同时，PN结两结两侧堆积的少子的侧堆积的少子的数量及浓度梯度数量及浓度梯度也不同，这就相也不同，这就相当电容的充放电当电容的充放电过程电容效应在交流信号作用下才会明显表现出来电容效应在交流信号作用下才会明显表现出来极间电容〔结电容）极间电容〔结电容）1.2 1.2 半导体二极管半导体二极管 二极管二极管 = PN结结 + 管壳管壳 + 引线引线NP构造构造符号符号阳极阳极+阴极阴极- 二极管按结构分三大类：二极管按结构分三大类：(1) 点接触型二极管点接触型二极管 PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路(3) 平面型二极管平面型二极管 用于集成电路制造工艺中。

PN 结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中2) 面接触型二极管面接触型二极管 PN结面积大，用于工频大电流整流电路半导体二极管的型号半导体二极管的型号国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：2AP9用数字代表同类器件的不同规格用数字代表同类器件的不同规格代表器件的类型，代表器件的类型，P为普通管，为普通管，Z为整流管，为整流管，K为开关管为开关管代表器件的材料，代表器件的材料，A为为N型型Ge，，B为为P型型Ge，， C为为N型型Si，， D为为P型型Si2代表二极管，代表二极管，3代表三极管代表三极管 一 、半导体二极管的V—A特性曲线 硅：0.5 V 锗： 0.1 V(1) 正向特性正向特性导通压降导通压降反向饱和电流反向饱和电流(2) 反向特性反向特性死区死区电压电压击穿电压击穿电压UBRUBR实验曲线实验曲线uEiVmAuEiVuA锗锗 硅：硅：0.7 V 锗：锗：0.3V二二. 二极管的模型及近似分析计算二极管的模型及近似分析计算例：例：IR10VE1kΩD—非线性器件非线性器件iuRLC—线性器件线性器件二极管的模型二极管的模型DU串联电压源模型串联电压源模型U D 二极管的导通压降。

硅管二极管的导通压降硅管 0.7V；锗管；锗管 0.3V理想二极管模型理想二极管模型正偏正偏反偏反偏导通压降导通压降二极管的二极管的V—A特性特性二极管的近似分析计算二极管的近似分析计算IR10VE1kΩIR10VE1kΩ例：例：串联电压源模型串联电压源模型测量值测量值 9.32mA相对误差相对误差理想二极管模型理想二极管模型RI10VE1kΩ相对误差相对误差0.7V例例：：二二极极管管构构成成的的限限幅幅电电路路如如图图所所示示，，R＝＝1kΩ，，UREF=2V，输入信号为，输入信号为ui (1)假假设设 ui为为4V的的直直流流信信号号，，分分别别采采用用理理想想二二极极管管模模型型、、理想二极管串联电压源模型计算电流理想二极管串联电压源模型计算电流I和输出电压和输出电压uo解：（解：（1〕采用理想模型分析〕采用理想模型分析 采用理想二极管串联电压源模型分析采用理想二极管串联电压源模型分析（（2〕〕如如果果ui为为幅幅度度±4V的的交交流流三三角角波波，，波波形形如如图图〔〔b〕〕所所示示，，分分别别采采用用理理想想二二极极管管模模型型和和理理想想二二极极管管串串联联电电压压源源模模型分析电路并画出相应的输出电压波形。

型分析电路并画出相应的输出电压波形解：解：①①采用理想二极管采用理想二极管模型分析波形如图所示模型分析波形如图所示0-4V4Vuit2V2Vuot02.7Vuot0-4V4Vuit2.7V ②②采采用用理理想想二二极极管管串串联联电电压压源源模模型型分分析析，，波波形形如图所示如图所示三三. 二极管的主要参数二极管的主要参数 (1) 最大整流电流IF——二极管长期连续工二极管长期连续工作时，允许通过二作时，允许通过二极管的最大整流极管的最大整流电流的平均值电流的平均值2) 反向击穿电压反向击穿电压UBR——— 二极管反向电流急剧增加时对应的反向电压值称为反向击穿电压UBR (3) 反向电流IR—— 在室温下，在规定的反向电压下的反向电流值硅二极管的反向电流一般在纳安(nA)级；锗二极管在微安(A)级当稳压二极管工作在当稳压二极管工作在反向击穿状态下反向击穿状态下,工工作电流作电流IZ在在Izmax和和Izmin之间变化时之间变化时,其其两端电压近似为常数两端电压近似为常数稳定稳定电压电压四、稳压二极管四、稳压二极管 稳压二极管是应用在反向击穿区的特殊二极管正向同正向同二极管二极管反偏电压反偏电压≥UZ 反向击穿反向击穿＋＋UZ－－限流电阻限流电阻 稳压二极管的主要 参数 (1) 稳定电压UZ ——(2) 动态电阻动态电阻rZ —— 在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。

rZ =U /I rZ愈小，反映稳压管的击穿特性愈陡 (3) 最小稳定工作 电流IZmin—— 保证稳压管击穿所对应的电流，若IZ＜IZmin则不能稳压 (4) 最大稳定工作电流IZmax—— 超过Izmax稳压管会因功耗过大而烧坏 1.3 半导体三极管 半半导导体体三三极极管管，，也也叫叫晶晶体体三三极极管管由由于于工工作作时时，，多多数数载载流流子子和和少少数数载载流流子子都都参参与与运运行行，，因因此此，，还还被被称称为为双双极极型型晶晶体体管管〔〔Bipolar Junction Transistor,简简称称BJT） BJT是由两个是由两个PN结组成的结组成的一一.BJT.BJT的结构的结构NPN型PNP型符号符号: 三极管的结构特点三极管的结构特点:（（1〕发射区的掺杂浓度＞＞集电区掺杂浓度〕发射区的掺杂浓度＞＞集电区掺杂浓度2〕基区要制造得很薄且浓度很低〕基区要制造得很薄且浓度很低NNP发射区集电区基区发射结 集电结ecb发射极集电极基极--PPN发射区集电区基区发射结 集电结ecb发射极集电极基极二．二． BJT的内部工作原理〔的内部工作原理〔NPN管）管） 三极管在工作时要三极管在工作时要加上适当的直流偏加上适当的直流偏置电压。

置电压若在放大工作状态：若在放大工作状态：发射结正偏：发射结正偏：+UCE －－＋＋UBE－－＋＋UCB－－集电结反偏：集电结反偏：由由VBB保证保证由由VCC、、 VBB保保证证UCB=UCE - UBE> 0共发射极接法共发射极接法c区区b区区e区区 （（1〕因为发射结正偏，所〕因为发射结正偏，所以发射区向基区注入电子以发射区向基区注入电子 ，，形成了扩散电流形成了扩散电流IEN 同时从基区向发射区也有空穴的从基区向发射区也有空穴的扩散运动，形成的电流为扩散运动，形成的电流为IEP但其数量小，可忽略但其数量小，可忽略 所以所以发射极电流发射极电流I E ≈ I EN （（2〕发射区的电子〕发射区的电子注入基区后，变成了注入基区后，变成了少数载流子少部分少数载流子少部分遇到的空穴复合掉，遇到的空穴复合掉，形成形成IBN所以基极电所以基极电流流I B ≈ I BN 大部分到达了集电区的边缘到达了集电区的边缘1．．BJT内部的载流子传输过程内部的载流子传输过程（（3〕因为集电结〕因为集电结反偏，收集扩散到反偏，收集扩散到集电区边缘的电子，集电区边缘的电子，形成电流形成电流ICN 。

另外，集电结区另外，集电结区的少子形成漂移的少子形成漂移电流电流ICBO2．电流分配关系．电流分配关系三个电极上的电流关系三个电极上的电流关系:IE =IC+IB定义：定义：(1)IC(1)IC与与I EI E之间的关系之间的关系: :所以所以: :其值的大小约为其值的大小约为0.9～～0.99 (2)IC与与I B之间的关系：之间的关系：联立以下两式：联立以下两式：得：得：所以：所以：得：得：令：令：三三. BJT. BJT的特性曲线〔共发射极接法）的特性曲线〔共发射极接法）(1) (1) 输入特性曲线输入特性曲线 iB=f(uBE) iB=f(uBE)  uCE=constuCE=const（（1〕〕uCE=0V时，相当于两个时，相当于两个PN结并联3〕〕uCE ≥1V再增加时，曲线右移很不明显再增加时，曲线右移很不明显2〕当〕当uCE=1V时，时， 集电结已进入反偏状态，开始收集电子，所以基区复集电结已进入反偏状态，开始收集电子，所以基区复合减少，合减少， 在同一在同一uBE 电压下，电压下，iB 减小特性曲线将向右稍微移动一些特性曲线将向右稍微移动一些。

死区电压死区电压硅硅 0.5V锗锗 0.1V导通压降导通压降硅硅 0.7V锗锗 0.3V (2)输出特性曲线 iC=f(uCE) iB=const 现以现以iB=60uA一条加以说明一条加以说明 （（1〕当〕当uCE=0 V时，因集电极无收集作用，时，因集电极无收集作用，iC=02）） uCE ↑ → Ic ↑ （（3）） 当当uCE ＞＞1V后，后，收集电子的能力足够强收集电子的能力足够强这时，发射到基区的电这时，发射到基区的电子都被集电极收集，形子都被集电极收集，形成成iC所以uCE再增加，再增加，iC基本保持不变基本保持不变同理，可作出同理，可作出iB=其他值的曲线其他值的曲线  输出特性曲线可以分为三个区域输出特性曲线可以分为三个区域:饱和区饱和区——iC受受uCE显著控制的区域，该区域内显著控制的区域，该区域内uCE＜＜0.7 V。

此时发射结正偏，集电结也正偏此时发射结正偏，集电结也正偏截止区截止区——iC接近零的区域，相当接近零的区域，相当iB=0的曲线的的曲线的下方 此时，发射结反偏，集电结反偏此时，发射结反偏，集电结反偏放大区放大区—— 曲线基本平行曲线基本平行等等 距 此时，此时，发发 射结正偏，射结正偏，集电集电 结反偏 该区中有：该区中有：饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区四四. BJT的主要参数的主要参数1.电流放大系数电流放大系数（（2 2〕共基极电流放大系数：〕共基极电流放大系数： iCE△=20uA(mA)B=40uAICu=0(V)=80uAI△BBBIBiIBI =100uACBI=60uAi一般取一般取20~200之间之间2.31.5（（1 1〕共发射极电流放大系数：〕共发射极电流放大系数： 2.极间反向电流极间反向电流 （（2〕集电极发射极间的穿〕集电极发射极间的穿透电流透电流ICEO 基极开路时，集电极到基极开路时，集电极到发射极间的电流发射极间的电流——穿透穿透电流电流 。

其大小与温度有关其大小与温度有关 （1〕集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开路时，在其集电结上加反向电压，得到反向电流它实际上就是一个PN结的反向电流其大小与温度有关 锗管：I CBO为微安数量级， 硅管：I CBO为纳安数量级ICBOecbICEO 3.极限参数 Ic增加时，增加时， 要下降当要下降当值下值下降到线性放大区降到线性放大区值的值的70％时，所％时，所对应的集电极电流称为集电极最大对应的集电极电流称为集电极最大允许电流允许电流ICM1〕集电极最大允许电流〕集电极最大允许电流ICM（（2〕集电极最大允〕集电极最大允许功率损耗许功率损耗PCM 集电极电流通过集电极电流通过集电结时所产生的集电结时所产生的功耗，功耗， PC= ICUCE PCM< PCM （3〕反向击穿电压 BJT有两个有两个PN结，其反向击穿电压有以下几结，其反向击穿电压有以下几种：种： ① U〔BR〕EBO——集电极开路时，发射极与基极之间允许的最大反向电压其值一般几伏～十几伏 ② U〔BR〕CBO——发射极开路时，集电极与基极之间允许的最大反向电压。

其值一般为几十伏～几百伏③③ U〔〔BR〕〕CEO——基基极极开开路路时时，，集集电电极极与与发发射射极极之间允许的最大反向电压之间允许的最大反向电压 在实际使用时，还有在实际使用时，还有U〔〔BR〕〕CER、、U〔〔BR〕〕CES等击穿电压等击穿电压 --(BR)CEOU(BR)CBOU(BR)EBOU 1.4 三极管的模型及分析方法iCIBIB=0uCE(V)(mA)=20uABI =40uABI =60uABI =80uABI =100uA非线性器件非线性器件UD=0.7VUCES=0.3ViB≈0 iC≈0一一. BJT的模型的模型++++i-uBE+-uBCE+Cibeec截止状态截止状态ecb放大状态放大状态UDβIBICIBecb发射结导通压降发射结导通压降UD硅管硅管0.7V锗管锗管0.3V饱和状态饱和状态ecbUDUCES饱和压降饱和压降UCES硅管硅管0.3V锗管锗管0.1V直流模型直流模型二二. BJT电路的分析方法〔直流）电路的分析方法〔直流）1. 模型分析法〔近似估算法）模型分析法〔近似估算法）(模拟模拟p58~59)VCCVBBRbRc12V6V4KΩ150KΩ+UBE—+UCE—IBIC+VCC+VBBRbRc(+12V)(+6V)4KΩ150KΩ+UBE—+UCE—IBIC例：共射电路如图，已知三极管为硅管，例：共射电路如图，已知三极管为硅管，β=40，试，试求电路中的直流量求电路中的直流量IB、、 IC 、、UBE 、、UCE。

+VCC+VBBRbRc(+12V)(+6V)4KΩ150KΩ+UBE—+UCE—IBIC0.7VβIBecbIC+VCCRc(+12V)4KΩ+UBE—IB+VBBRb(+6V)150KΩ+UCE—解：设三极管工作在放大状态，用放大模型代替三极管解：设三极管工作在放大状态，用放大模型代替三极管UBE=0.7V2. 图解法图解法 模拟模拟(p54~56)VCCVBBRbRc12V6V4KΩ150KΩ+uCE—IB=40μAiC非线性部分非线性部分线性部分线性部分iC=f(uCE) iB=40μAM(VCC,0)(12 , 0)(0 , 3)iCCE(V)(mA)=60uAIBu=0BBII=20uABI =40uAB=80uAI=100uAIB直流负载线直流负载线斜率：斜率：UCEQ6VICQ1.5mAIB=40μAIC=1.5mAUCEQ=6V 直流直流工作点工作点Q 半导体三极管的型号第二位：第二位：A锗锗PNP管、管、B锗锗NPN管、管、 C硅硅PNP管、管、D硅硅NPN管管 第三位：第三位：X低频小功率管、低频小功率管、D低频大功率管、低频大功率管、 G高频小功率管、高频小功率管、A高频大功率管、高频大功率管、K开关管开关管用字母表示材料用字母表示材料用字母表示器件的种类用字母表示器件的种类用数字表示同种器件型号的序号用数字表示同种器件型号的序号用字母表示同一型号中的不同规格用字母表示同一型号中的不同规格三极管三极管国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：国家标准对半导体器件型号的命名举例如下：3DG110B 1.5 场效应管 BJT是是一一种种电电流流控控制制元元件件(iB~ iC)，，工工作作时时，，多多数数载载流流子子和和少少数数载载流流子子都都参参与与运运行行，，所所以以被被称称为为双双极极型器件。

型器件增强型增强型耗尽型耗尽型N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道FET分类：分类： 绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管结型场效应管结型场效应管 场场效效应应管管〔〔Field Effect Transistor简简称称FET〕〕是是一一种种电电压压控控制制器器件件(uGS~ iD) ，，工工作作时时，，只只有有一一种种载载流流子子参参与导电，因此它是单极型器件与导电，因此它是单极型器件 FET因因其其制制造造工工艺艺简简单单，，功功耗耗小小，，温温度度特特性性好好，，输输入电阻极高等优点，得到了广泛应用入电阻极高等优点，得到了广泛应用一. 绝缘栅场效应三极管 绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管 ( Metal Oxide Semiconductor FET)，简称，简称MOSFET分为： 增强型增强型   N沟道、沟道、P沟道沟道 耗尽型耗尽型   N沟道、沟道、P沟道沟道 1.N沟道增强型沟道增强型MOS管管 （（1〕构造〕构造 4个电极：漏极个电极：漏极D，，源极源极S，栅极，栅极G和和 衬底衬底B。

符号：符号： 当uGS＞0V时→纵向电场→将靠近栅极下方的空穴向下排斥→耗尽层2 2〕工作原理〕工作原理 当uGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的 二极管，在d、s之间加上电压也不会形成电流，即管子截止 再增加uGS→纵向电场↑→将P区少子电子聚集到P区表面→形成导电沟道，如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流id①①栅源电压栅源电压uGS的控制作用的控制作用 定义： 开启电压（ UT）——刚刚产生沟道所需的栅源电压UGS N沟道增强型MOS管的基本特性： uGS ＜ UT，管子截止， uGS ＞UT，管子导通 uGS 越大，沟道越宽，在相同的漏源电压uDS作用下，漏极电流ID越大 ②②漏源电压漏源电压uDS对漏极对漏极电流电流id的控制作用的控制作用 当uGS＞UT，且固定为某一值时，来分析漏源电压VDS对漏极电流ID的影响设UT=2V， uGS=4V） （（a〕〕uds=0时，时， id=0b〕〕uds ↑→id↑；； 同时沟道靠漏区变窄同时沟道靠漏区变窄c〕当〕当uds增加到使增加到使ugd=UT时，时，沟道靠漏区夹断，称为预夹断。

沟道靠漏区夹断，称为预夹断d〕〕uds再增加，预夹断区再增加，预夹断区加长，加长， uds增加的部分基本降增加的部分基本降落在随之加长的夹断沟道上，落在随之加长的夹断沟道上， id基本不变基本不变（（3 3〕特性曲线〕特性曲线 四个区：（a〕可变电阻区〔预夹断前） ①①输出特性曲线：输出特性曲线：iD=f(uDS) uGS=const（（b〕恒流区也称饱和〕恒流区也称饱和 区〔预夹断区〔预夹断 后） （（c〕夹断区〔截止区）〕夹断区〔截止区） （（d〕击穿区〕击穿区可变电阻区可变电阻区恒流区恒流区截止区截止区击穿区击穿区 ②转移特性曲线： iD=f(uGS)uDS=const 可根据输出特性曲线作出移特性曲线例：作uDS=10V的一条转移特性曲线：UT 一个重要参数——跨导gm： gm= iD/ uGS  uDS=const (单位单位mS) gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用 在转移特性曲线上，在转移特性曲线上， gm为的曲线的斜率。

为的曲线的斜率 在输出特性曲线上也可求出在输出特性曲线上也可求出gm 2.N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET特点：特点： 当当uGS=0时，就有沟时，就有沟道，加入道，加入uDS，就有，就有iD 当当uGS＞＞0时，沟道时，沟道增宽，增宽，iD进一步增加进一步增加 当当uGS＜＜0时，沟道时，沟道变窄，变窄，iD减小 在栅极下方的SiO2层中掺入了大量的金属正离子所以当uGS=0时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道 定义：定义： 夹断电压（夹断电压（ UP））——沟道刚刚消失所需的栅源电压沟道刚刚消失所需的栅源电压uGSN沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET的特性曲线的特性曲线输出特性曲线输出特性曲线转移特性曲线转移特性曲线1GSu01D(V)-12-2(mA)432i42uu310V=+2V1DSGSD(mA)i= -1VuGSGSGS=0V=+1Vuu(V)= -2V＝＝UPGSuUP 3、、P沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET P沟道MOSFET的工作原理与N沟道 MOSFET完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。

这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样4. MOS4. MOS管的主要参数管的主要参数（（1 1〕开启电压〕开启电压UTUT（（2 2〕夹断电压〕夹断电压UPUP（（3 3〕跨导〕跨导gm gm ：：gm=gm= iD/iD/ uGSuGS  uDS=const uDS=const （（4 4〕直流输入电阻〕直流输入电阻RGS RGS ————栅源间的等效栅源间的等效电阻由于电阻由于MOSMOS管栅源间有管栅源间有sio2sio2绝缘层，绝缘层，输入电阻可达输入电阻可达109109～～10151015 本章小结本章小结1．．半半导导体体材材料料中中有有两两种种载载流流子子：：电电子子和和空空穴穴电电子子带带负负电电，，空空穴穴带带正正电电在纯净半导体中掺入不同的杂质，可以得到在纯净半导体中掺入不同的杂质，可以得到N型半导体和型半导体和P型半导体型半导体2．．采采用用一一定定的的工工艺艺措措施施，，使使P型型和和N型型半半导导体体结结合合在在一一起起，，就就形形成成了了PN结结PN结的基本特点是单向导电性结的基本特点是单向导电性3．．二二极极管管是是由由一一个个PN结结构构成成的的。

其其特特性性可可以以用用伏伏安安特特性性和和一一系系列列参参数数来来描述在研究二极管电路时，可根据不同情况，使用不同的二极管模型在研究二极管电路时，可根据不同情况，使用不同的二极管模型4．．BJT是是由由两两个个PN结结构构成成的的工工作作时时，，有有两两种种载载流流子子参参与与导导电电，，称称为为双双极极性性晶晶体体管管BJT是是一一种种电电流流控控制制电电流流型型的的器器件件，，改改变变基基极极电电流流就就可可以以控控制制集集电电极极电电流流BJT的的特特性性可可用用输输入入特特性性曲曲线线和和输输出出特特性性曲曲线线来来描描述述其其性性能能可可以以用用一一系系列列参参数数来来表表征征BJT有有三三个个工工作作区区：：饱饱和和区区、、放放大大器器和和截截止区6．．FET分分为为JFET和和MOSFET两两种种工工作作时时只只有有一一种种载载流流子子参参与与导导电电，，因因此此称称为为单单极极性性晶晶体体管管FET是是一一种种电电压压控控制制电电流流型型器器件件改改变变其其栅栅源源电电压压就就可可以以改改变变其其漏漏极极电电流流FET的的特特性性可可用用转转移移特特性性曲曲线线和和输输出出特特性性曲曲线线来来描述。

其性能可以用一系列参数来表征其性能可以用一系列参数来表征。