2022-2023学年高二物理竞赛课件：结型场效应管（JFET） (3)

晶体三极管 2 两种半导体放大器件 双极型半导体三极管(晶体三极管 BJT) 单极型半导体三极管(场效应管 FET) 两种载流子导电 一种载流子导电 晶体三极管 1. 形式与结构 NPN PNP 三区、三极、两结 2. 特点 基极电流控制集电极电流并实现放大 2 3 放 大 条 件 内因：发射区载流子浓度高、 基区薄、集电区面积大 外因：发射结正偏、集电结反偏 3. 电流关系 IE = IC + IB IC =  IB + ICEO IE = (1 + ) IB + ICEO IE = IC + IB IC =  IB IE = (1 +  ) IB 4 4. 特性 iC / mA uCE /V 100 µA 80 µA 60 µA 40 µA 20 µA IB = 0 O 3 6 9 12 4 3 2 1 O 0.4 0.8 iB / A uBE / V 60 40 20 80 死区电压(Uth)： 0.5 V (硅管) 0.1 V (锗管) 工作电压(UBE(on) ) ： 0.6  0.8 V 取 0.7 V (硅管) 0.2  0.3 V 取 0.2 V (锗管) 饱 和 区 截止区 5 iC / mA uCE /V 100 µA 80 µA 60 µA 40 µA 20 µA IB = 0 O 3 6 9 12 4 3 2 1 放大区 饱 和 区 截止区 放大区特点： 1)iB 决定 iC 2)曲线水平表示恒流 3)曲线间隔表示受控 6 5. 参数 特性参数 电流放大倍数    =  /(1   )  =  /(1 +  ) 极间反向电流 ICBO ICEO 极限参数 ICM PCM U(BR)CEO uCE O ICEO iC ICM U(BR)CEO PCM 安 全 工 作 区 = (1 + ) ICBO 7 场效应管 1. 分类 按导电沟道分 N 沟道 P 沟道 按结构分 绝缘栅型 (MOS) 结型 按特性分 增强型 耗尽型 uGS = 0 时， iD = 0 uGS = 0 时， iD  0 增强型 耗尽型 (耗尽型) 8 2. 特点 栅源电压改变沟道宽度从而控制漏极电流 输入电阻高，工艺简单，易集成 由于 FET 无栅极电流，故采用转移特性和 输出特性描述 3. 特性 9 不同类型 FET 转移特性比较 结型 N 沟道 uGS /V iD /mA O 增强型 耗尽型 MOS 管 (耗尽型) IDSS 开启电压 UGS(th) 夹断电压UGS(off) IDO 是 uGS = 2UGS(th) 时的 iD 值 10 四、晶体管电路的基本问题和分析方法 三种工作状态 状态 电流关系 条 件 放大 I C =  IB 发射结正偏 集电结反偏 饱和 I C   IB 两个结正偏 ICS =  IBS 集电结零偏 临界 截止 IB < 0, IC = 0 两个结反偏 判断导通还是截止： UBE > U(th) 则导通 以 NPN为 例： UBE < U(th) 则截止 11 判断饱和还是放大： 1. 电位判别法 NPN 管 UC > UB > UE 放大 UE < UC  UB 饱和 PNP 管 UC < UB < UE 放大 UE > UC  U B 饱和 2. 电流判别法 IB > IBS 则饱和 IB < IBS 则放大 12 五、场效应管电路的基本问题和分析方法 JFET 增强型MOS 耗尽型MOS UGS(off) 或 UGS(th) 导通 条件 UDS 可变电阻区条件 恒流区条件 以 N沟道为 例： - - + UGS >UGS(off) UGS >UGS(th) UGS >UGS(off) + + + UDS ≤UGS-UGS(off) UDS ≤UGS-UGS(th) UDS ≤UGS-UGS(off) UDS ≥UGS-UGS(off) UDS ≥UGS-UGS(th) UDS ≥UGS-UGS(off) $