三极管的结构及工作原理-1.ppt

第二章：三极管及其基本放大电路 半导体三极管是最重要的半导体器件，是电子电路中的核心器件，被广泛应用到了各种电子线路中，是电子线路的灵魂。 3.极间电流 集电极-发射极反向饱和电流ICEO（穿透电流） 指基极开路时，集电极与发射极之间加一定反向电压时的集电极电流。该值越小越好。 . 集电极反向饱和电流ICBO,是少数载流子运动的结果，其值越小越好。 4.温度对晶体管参数的影响 见书的27页 2.2放大电路基本组成 N+ N+ 以P型硅为衬底 B D G S 大多数管子的衬底在出厂前已和源极连在一起 铝电极、金属 （Metal） 二氧化硅氧化物 （Oxide） 半导体 （Semiconductor) 故单极型三极管又称为MOS管。 MOS管电路的连接形式 N+ N+ P型硅衬底 B D G S + － UDS + － UGS 漏极与源极间 电源UDS 栅极与源极间 电源UGS 如果衬底在出厂前未连接到源极上，则要根据电路具体情况正确连接。一般P型硅衬底应接低电位，N型硅衬底应接高电位，由导电沟道的不同而异。 不同类型MOS管的电路图符号 D S G B衬底 N沟道增强型图符号 D S G B衬底 P沟道增强型图符号 D S G B衬底 N沟道耗尽型图符号 D S G B衬底 P沟道耗尽型图符号 由图可看出，衬底的箭头方向表明了场效应管是N沟道还是P沟道：箭头向里是N沟道，箭头向外是P沟道。 虚线表示 增强型 实线表示 耗尽型 2. 工作原理 以增强型NMOS管为例说明其工作原理。N沟道增强型MOS管不存在原始导电沟道。 当栅源极间电压UGS=0 时，增强型MOS管的漏极和源极之间相当于存在两个背靠背的PN结。 N+ N+ P型硅衬底 B D G S 不存在 原始沟道 + － UDS UGS=0 此时无论UDS是否为0，也无论其极性如何，总有一个PN结处于反偏状态，因此MOS管不导通，ID=0。MOS管处于截止区。 P PN结 PN结 ID=0 怎样才能产生导电沟道呢？ 在栅极和衬底间加UGS且与源极连在一起，由于二氧化硅绝缘层的存在，电流不能通过栅极。但金属栅极被充电，因此聚集大量正电荷。 + － + － N+ N+ P型硅衬底 B D G S UDS=0 UGS 电场力 排斥空穴 二氧化硅层在 UGS作用下被充 电而产生电场 形成耗尽层 出现反型层 形成 导电沟道 电场吸引电子 导电沟道形成时，对应的栅源间电压UGS=UT称为开启电压。 UT + － + － N+ N+ P型硅衬底 B D G S 当UGSUT、UDS≠0且较小时 UDS UGS ID 当UGS继续增大，UDS仍然很小且不变时，ID随着UGS的增大而增大。 此时增大UDS，导电沟道出现梯度，ID又将随着UDS的增大而增大。 直到UGD=UGS－UDS=UT时，相当于UDS增加使漏极沟道缩减到导电沟道刚刚开启的情况，称为预夹断，ID基本饱和。 导电沟道加厚 产生漏极电流 ID + － + － N+ N+ P型硅衬底 B D G S UDS UGS 如果继续增大UDS，使UGDUT时，沟道夹断区延长，ID达到最大且恒定，管子将从放大区跳出而进入饱和区。 UGD 沟道出现预夹断时工作在放大状态，放大区ID几乎与UDS的变化无关，只受UGS的控制。即MOS管是利用栅源电压UGS来控制漏极电流ID大小的一种电压控制器件。 MOS管的工作过程可参看下面动画演示： 电子技术基础 主编 吴利斌 唐东自动化教研室 本章主要介绍双极性三极管的特点、基本放大电路、多级放大电路。 N N P 2.1 双极型半导体三极管 三极管是组成各种电子电路的核心器件。通过一定的制造工艺，将两个PN结结合在一起，是三极管具有放大作用。三极管的产生使PN结的应用发生了质的飞跃。 2.1.1 双极型三极管的基本结构类型和符号 双极型晶体管分有NPN型和PNP型，虽然它们外形各异，品种繁多，但它们的共同特征相同：都有三个分区、两个PN结和三个向外引出的电极： 发射极e 发射结 集电结 基区 发射区 集电区 集电极c 基极b NPN型 PNP型 P P N 根据制造工艺和材料的不同，三极管分有双极型和单极型两种类型。若三极管内部的自由电子载流子和空穴载流子同时参与导电，就是所谓的双极型。如果只有一种载流子参与导电，即为单极型。 NPN型三极管图符号 大功率低频三极管 小功率高频三极管 中功率低频三极管 e c b PNP型三极管图符号 e c b 注意：图中箭头方向为发射极电流的方向。