晶体三极管与场效应管案例.ppt

晶体三极管也称为半导体三极管，简称三极管， 由于工作时，多数载流子和少数载流子都参与 运行，因此，还被称为双极型晶体管简称BJT （Bipolar Junction Transistor）。BJT是一种电 流控制电流的半导体器件。 作用:把微弱信号放大成辐值较大的电信号， 也用作无触点开关. 晶体管促进并带来了“固态革命”，进而推动 了全球范围内的半导体电子工业。 三极管的特性曲线是指三极管各极上的电压、电流之间 的关系曲线。它是三极管内部载流子运动的外部表现， 所以也称为外部特性。根据实际需要，三极管可接成共 基组态、共射组态或共集组态。不管接成哪种组态，都 有一对输入端和一对输出端；因此，要完整地描述三极 管的伏安特性，就必须选用两组表示不同端变量之间关 系的特性曲线。 其中一组表示以输出端电压为参变量时输入端电压和电 流之间关系的曲线，称为输入特性曲线； 另一组表示以输入端电流为参变量时输出端电压电流之 间关系的曲线，称为输出特性曲线。 B 对于PNP型的三极管，道理也类似于NPN型，其电流 流向一定是：黑表笔→E极→B极→C极→红表笔，其电 流流向也与三极管符号中的箭头方向一致，所以此时黑 表笔所接的一定是发射极E，红表笔所接的一定是集电 极C。 注：若由于上述颠倒前后的两次测量指针偏转均太小难 以区分时，就要“动嘴巴”了。具体方法是：在上述两 次测量中，用两只手分别捏住两表笔与管脚的结合部， 用嘴巴含住(或用舌头抵住)基电极B，仍用上面的判别 方法即可区分开集电极C与发射极E。其中人体起到直流 偏置电阻的作用，目的是使效果更加明显。 场效晶体管（Field Effect Transistor——FET）是利用 电场效应来控制电流的一种半导体器件，即是电压控 制元件。工作时，只有一种载流子参与导电，因此它 是单极型器件。它的输出电流决定于输入电压的大小， 基本上不需要信号源提供电流，所以它的输入电阻高， 且温度稳定性好。按结构不同场效晶体管有两种: 结构示意图 结构示意图 由于耗尽型场效应管制造时导电沟道就已存在，所以 在UGS= 0时，若漏–源之间加上一定的电压UDS，就会 有漏极电流 ID 产生。这时的漏极电流用IDSS表示，称 为饱和漏极电流。 当UGS 0时，使导电沟道变宽，ID 增大； 当UGS 0时，使导电沟道变窄，ID 减小；UGS负值愈 高，沟道愈窄，ID就愈小。 当UGS达到一定负值时，N型导电沟道消失， ID= 0，称为场效晶体管处于夹断状态（即截止）。这 时的UGS称为夹断电压，用UGS(off）表示。 结构示意图 三极管的检测 场效应晶体管 结型场效晶体管（JFET） 绝缘栅型场效晶体管（MOSFET） MOSFET管按工作状态可分为：增强型和耗尽型两类 每类又有N沟道和P沟道之分 N沟道增强型绝缘栅场效应管 构成：用一块杂质浓度较低的P型薄 硅片作为衬底，其上扩散两个相距 很近的高掺杂N+型区。并在表面生 成一层薄薄的二氧化硅绝缘层。 P 型硅衬底 N+ N+ SiO2 绝缘层 再在两个N+型区之间的二氧化硅 绝缘层的表面及两个N+型区的表 面和P型硅衬底分别安置四个电极： 栅极G、源极S、漏极D和衬底B。 衬底B通常与源极S连在一起。 源极 S 栅极 G 漏极 D D S G 符号 B Source Gate Drain Base 衬底B 由于柵极电流几乎为零，栅源电阻RGS很高，最高可达1014 ?。 由于金属栅极和半导体之间的绝缘层目前常用二氧化硅，故又称金属(Metal)-氧化物(Oxide)-半导体(Semiconductor )场效晶体管，简称MOS场效晶体管。 栅极和其它电极及硅片之间是绝缘的，称绝缘栅型场效晶体管。 N沟道增强型管的工作原理 当栅-源电压UGS=0时， D与S之间是两个PN结反 向串联，即： 无论D与S之间加什么极 性的电压，总有一个 PN结是反向偏置的，漏 极电流ID均接近于零。 S D ≈0 =0 P型硅衬底 N + + B S G D 。 ID UGS N+ N+ UDS P型硅衬底 N + + B S G D 。 耗尽层 ID UGS N+ N+ UDS N沟道增强型管的工作原理 当在柵极和源极之间加 正向电压但数值较小时 (0 UGS UGS(th) ) ，由 柵极指向衬底方向的电 场吸引电子向上移动， 填补空穴在P型硅衬底的 上表面形成负离子耗尽 层，此时仍然没有漏极 电流。 ≈0 当UGS大于一定数值时(UGS UGS(th) 开启电压)，被电场 吸引的少数载流子——电子 在栅极附近的P型硅表面出 一层由自由电子构成的导电 薄层，称为N型薄层，也称 为反型层。它是由UGS感应 产生的，又称为感生沟道。 这就是沟