1-半导体器件复习练习题(二极管、三极管、场效应管、差动放大电路、集成运放)
半导体基本知识和
半导体器件（二极管、三极管、场效应管、集成运放）
一、选择题：
1、PN结外加正向电压时，其空间电荷区（）。
A.不变
B.变宽
C.变窄
D.无法确定
2、PN结外反正向电压时，其空间电荷区（）。
A.不变
B.变宽
C.变窄
D.无法确定
3、当环境温度升高时，二极管的反向饱和电流I s将增大，是因为此时PN结内部的（）
A. 多数载流子浓度增大
B.少数载流子浓度增大
C.多数载流子浓度减小
D.少数载流子浓度减小
4、PN结反向向偏置时，其内电场被（）。
A.削弱
B.增强
C.不变
D.不确定
5、在绝对零度（0K）和没有外界激发时，本征半导体中( ) 载流子。
A.有
B.没有
C.少数
D.多数
6、集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以（）。
A．减小温漂B. 增大放大倍数
C. 提高输入电阻
D. 减小输出电阻
7、以下所列器件中，（）器件不是工作在反偏状态的。
A、光电二极管
B、发光二极管
C、变容二极管
D、稳压管
8、当晶体管工作在放大区时，（）。
A. 发射结和集电结均反偏
B.发射结正偏，集电结反偏
C. 发射结和集电结均正偏
D.发射结反偏，集电结正偏
9、稳压二极管稳压时，其工作在( )，
A．正向导通区B．反向截止区C．反向击穿区 D.不确定
10、抑制温漂（零漂）最常用的方法是采用（）电路。
A.差放
B.正弦
C.数字
D.功率放大
11、在某放大电路中，测得三极管三个电极的静态电位分别为0 V，-10 V，-9.3 V，则这只三极管是（）。
A．NPN 型硅管 B.NPN 型锗管Array
C.PNP 型硅管
D.PNP 型锗管
12、某场效应管的转移特性如右图所示，该管为（）。
A．P沟道增强型MOS管 B.P沟道结型场效应管
C.N沟道增强型MOS管
D.N沟道耗尽型MOS管
13
A．输入电阻高 B.输出电阻低
C.共模抑制比大
D.电压放大倍数大
14、如右图所示复合管，已知V1的β1 = 30，V2的β2 = 50，则复合后的β约为（）。
A．1500 B.80 C.50 D.30
15、发光二极管发光时，工作在( )。
A．正向导通区B．反向截止区C．反向击穿区D．不确定
16、当温度升高时，二极管反向饱和电流将（）
A. 增大
B. 减小
C. 不变
D. 等于零
17、场效应管起放大作用时应工作在漏极特性的（）。
A. 非饱和区
B. 饱和区
C. 截止区
D. 击穿区
18、稳压二极管稳压时，其工作在( )。
A ．正向导通区
B ．反向截止区
C ．反向击穿区 D.饱和区
19、集成运放电路采用直接耦合方式是因为 （ ）
A. 可获得较高增益
B. 可使温漂变小
C. 在集成工艺中难于制造大电容
D. 可以增大输入电阻
20、测得BJT 各电极对地电压为：V B=4.7V ，V C=4.3V ，V E =4V ，则该BJT 工作在（ ）
状态。 A.截止 B.饱和 C.放大 D. 无法确定
21、FET 是（ ）控制器件。
A. 电流
B.电压
C.电场
D.磁场
22、通常要求运算放大器带负载能力强，在这里，负载的大小是指负载（ ）。
A.电阻大
B. 功率大
C. 电压高
D.功率小
23、二极管的电流方程是（ ）。
A ．u S e I B.T V u S e I C.)1(-T V u
S e I D. T V S e I
24、FET 是（ ）控制器件。
A . 电流
B .电压
C .电场
D .磁场
25、三极管工作在饱和状态的条件是（ ）。
A.发射结正偏，集电结正偏
B.发射结正偏，集电结反偏
C.发射结反偏，集电结反偏
D.发射结反偏，集电结正偏
26、测得工作在放大状态的BJT 三个管脚1、2、3对地电位分别为0V ，-0.2V ，-3V ，
则1、2、3脚对应的三个极是（ ）。
A.ebc
B.ecb
C.cbe
D.bec
27、稳压二极管是利用PN 结的（ ）。
A.单向导电性
B.反向击穿性
C.电容特性
D.正向特性
28、测得工作在放大状态的BJT 三个管脚1、2、3对地电位分别为0V ，-0.2V ，-3V ，
则1、2、3脚对应的三个极是（ ）。
A .ebc
B .ecb
C .cbe D.bec
29、半导体稳压二极管正常稳压时，应当工作于（ ）。
A.反向偏置击穿状态
B.反向偏置未击穿状态
C.正向偏置导通状态
D.正向偏置未导通状态
30、 当超过下列哪个参数时，三极管一定被击穿（ ）
A ．集电极最大允许功耗ＰＣＭ
B ．集电极最大允许电流ＩＣＭ
C ．集－基极反向击穿电压Ｕ（ＢＲ）ＣＢＯ D. Ｕ（ＢＲ）ＣE Ｏ
31、若用万用表测二极管的正、反向电阻的方法来判断二极管的好坏，好的管子应为
( )。
A. 正、反向电阻相等
B. 正向电阻大 ，反向电阻小
C. 反向电阻比正向电阻大很多倍
D. 正、反向电阻都等于无穷大
32、电路如下图所示，设二极管D 1，D 2，D 3 的正向压降忽略不计，则输出电压u O =
（ ）。
A . －2V B. 0V C. 6V D. 12V
33、半导体稳压二极管正常稳压时，应当工作于（ ）。
A.反向偏置击穿状态
B.反向偏置未击穿状态
C.正向偏置导通状态
D.正向偏置未导通状态
34、结型场效应管利用栅源极间所加的( )来改变导电沟道的电阻。
A.反偏电压
B.反向电流
C.正偏电压
D.正向电流
35、场效应管是属于（ ）控制型器件。
A.电压
B.电流
C.电感
D.电容
36、半导体稳压二极管正常稳压时，应当工作于（ ）。
A.反向偏置击穿状态
B.反向偏置未击穿状态
C.正向偏置导通状态
D.正向偏置未导通状态
37、测量某硅BJT 各电极的对地电压值为V U C 6= ，V U B 2=，V U E 3.1= ，该管
子工作在（ ）
A.放大区
B.截止区
C.饱和区
D.无法判断
38、如图1所示复合管，已知V 1的β1 = 30，V 2的β2 = 50，则复合后的β约为（ ）。
A ．1500 B.80 C.50 D.30
共模抑制比CMR K 越大，表明电路（ ）。
39、 A.放大倍数越稳定 B.交流放大倍数越大
C.抑制温漂能力越强
D.输入信号的差模成分越大
二、填空题：
40、根据是否掺入杂质，半导体可分为 半导体和 半导体两大类。
41、N 沟道场效应管中的载流子是 ，P 沟道场效应管中的载流子是 。
42、图1所示处于反向截止状态的PN 结，则a 、b 两区分别是PN 结的 区、 区。
43、PN 结是靠多数载流子的 运动和少数载流子的 运动形成的。
44、 PN 结中内电场阻止 的扩散，推动 的漂移运动。
45、二极管的特性是 ，场效应管是 控制型器件。
46、集成运放是多级 耦合放大器。
47、 BJT 工作在放大区时，其发射结处于 偏置，集电结处于 偏置。
48、集成运放内部是一个具有高放大倍数的 耦合的放大电路，故它的主
要缺点是 ，为了克服这一缺点，输入级一般采用 电路提高
放大倍数，中间级一般采用 负载，放大管多用 ；
为了提高功率，输出级常采用互补对称电路。
49、BJT 是 控制器件，FET 是 控制器件。
50、用万用表的欧姆档对二极管进行正反两次测量，若两次读数都为∞，则此二极管
_____；若两次读数都接近零，则此二极管_____________；若读数一次很大，一次读数小，则此二极管______________。
51、设如右图电路中, D 1为硅二极管, D 2为锗二极管,
V 2 V 1 图1
则D 1处于 状态, D 2处于 状态, 输出电压U o 为 伏。
52、 BJT 工作在截止区时，其发射结处于 偏置，集电结处于
53、结型场效应管输入回路PN 结处于 状态，输入电阻 。
54、晶体三极管的输出特性曲线一般分为三个区，即： 、 、 ；
要使三极管工作在放大区必须给发射结加 ，集电结加 。
55、测得工作在放大电路中的晶体管三个电极电位321,,U U U 分别为，
V U V U V U 12,3.11,6321===，则此管是 型三极管，材料为 。
56、理想运放有“虚短”即指 和“虚断”即指 两个重要特性，“虚地”是 的特殊情况。
57、二极管最主要的特性是 。
58、.在选用整流二极管时，主要应考虑参数 、 。
59、在室温下，某三极管的I CBO =8μA ，β=70，穿透电流为 mA 。另一只三极管
的电流值：I B = 20μA 时I C = 1.18m A 、I B = 80μA 时I C = 4.78m A ，该管的β = 。
60、整流二极管的整流作用是利用PN 结的 特性，稳压管的稳压
作用是利用PN 结的 特性。
三、判断题：
61、运放的输入失调电压U IO 是两输入端电位之差。（ ）
62、因为N 型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。（ ）
63、本征半导体温度升高后，自由电子数目增多，空穴数基本不变。（ ）
64、P 型半导体中的多数载流子是空穴，因此，P 型半导体带正电。（ ）
65、本征半导体不带电，P 型半导体带正电，N 型半导体带负电。（ ）
66、N 型半导体中的多数载流子是空穴，少数载流子是自由电子。（ ）
67、P 型半导体中的多数载流子是空穴，少数载流子是自由电子。（ ）
68、BJT 的β值越大，放大能力越强，但在选用BJT 时，并不是β值越大越好。（ ）
69、发射结处于反偏的BJT ，它一定工作在截止区。（ ）
70、BJT 是由两个PN 结组合而成的，所以将两个二极管对接，也可以当BJT 使用。（ ）
71、BJT 的输入电阻rbe 是对交流而言的一个动态电阻，在小信号情况下为常数。（ ）
72、在三极管放大电路的三种基本组态中，共集电极放大电路带负载的能力最强。（ ）
73、二极管的反向偏置电压升高时，其正向电阻增大。（ ）
74、处于放大状态的晶体管其基极电流同场效应管的栅极电流差不多。（ ）
75、三极管是双极型管，属于电流控制器件；场效应管是单极性管，属于电压控制器件。
（ ）
76、在运放电路中，闭环增益àf 是指广义的放大倍数。（ ）
77、二极管的反向偏置电压升高时，其正向电阻增大。（ ）
78、小功率晶体二极管2CP12的正向电流在20mA 的基础上增加1倍，它的两端压降
也增加1倍。（ ）
79、双极型晶体管和场效应管都是电流控制型器件。（ ）
80、处于线性工作状态的实际集成运放，在实现信号运算时，两个输入端对地的直流电
阻必须相等，才能防止输入偏置电流带来误差。（ ）
四、分析作图题：
83、画出图中各电路的u 0波形。设u i =10sin ωt(V),且二极管具有理想特性。
10K Ω
84、电路如图（a ）、（b ）所示，稳压管的稳定电压U Z ＝3V ，R 的取值合适，u I 的波形如图（c ）所示。试分别画出u O1和u O2的波形。
10K Ω D u i R u o2 u i D R 10K Ω u o1
+10V ) -5V
分析作图题答案：
83
84、解: 解题要点：（1）U Z =(0—3V 时，稳压管反向偏置，但没有击穿，所以U O =0V, U Z >3V 时，稳压管反向击穿，工作在稳压状态，它的阴极比阳极高出3V 电压。如下图所示。
（2）U Z =(0—3V)时，稳压管反向偏置，但没有击穿，所以U O = U Z ，U Z >3V 时，稳压管反向击穿，工作在稳压状态，它的阴极比阳极高出3V 电压。U O =3V 。如下图所示。
t t t u i u 01 u 02
第3章 场效应管及其放大电路习题解
第3章场效应管及其基本放大电路 3.1 教学内容与要求 本章介绍了场效应管的结构、类型、主要参数、工作原理及其基本放大电路。教学内容与教学要求如表1.1所示。 表3.1 第3章教学内容与要求 3.2 内容提要 3.1.1场效应晶体管 1．场效应管的结构及分类 场效应管是利用输入电压产生的电场效应来控制输出电流的，是电压控制型器件。工作过程中起主要导电作用的只有一种载流子（多数载流子），故又称单极型晶体管。场效应管有两个PN结，向外引出三个电极：漏极D、栅极G和源极S。 场效应管的分类如下： 2．场效应管的工作原理 (1)栅源控制电压的极性 对JFET，为保证栅极电流小，输入电阻大的特点，栅源电压应使PN结反偏。N沟道JFET：U GS<0；P 沟道JFET：U GS>0。 对增强性MOS管，N沟道增强型MOS管，参加导电的是电子，栅源电压应吸引电子形成反型层构成导
电沟道，所以U GS >0；同理，P 沟道增强型MOS 管，U GS <0。 对耗尽型MOS 管，因二氧化硅绝缘层里已经掺入大量的正离子（或负离子：N 沟道掺入正离子；P 沟道掺入负离子），吸引衬底的电子（或空穴）形成反型层，即U GS =0时，已经存在导电沟道，所以，栅源电压U GS 可正可负。 (2) 夹断电压U GS(off)和开启电压U GS(th) 对JFET 和耗尽型MOS 管，当｜U G S ｜增大到一定值时，导电沟道就消失（称为夹断），此时的栅源电压称为夹断电压U GS(off)。N 沟道场效应管U GS(off ) <0；P 沟道场效应管U GS(off ) >0。 对增强型MOS 管，当?U GS ?增加到一定值时，才会形成导电沟道，把开始形成反型层的栅源电压称为开启电压U GS(th)。N 沟道增强型MOS 管U GS(th ) >0；P 沟道增强型MOS 管U GS(th ) <0。 (3) 栅源电压u GS 对漏极电流i D 的控制作用 场效应管的导电沟道是一个可变电阻，栅源电压u GS 可以改变导电沟道的尺寸和电阻的大小。当u DS =0时，u GS 变化，导电沟道也变化但处处等宽，此时漏极电流i D =0；当u DS ≠0时，产生漏极电流，i D ≠0，沿沟道产生了电位梯度使导电沟道变得不等宽。 当u GS 一定，?u DS ?增大到一定大小时，在漏极一侧导电沟道被夹断，称为预夹断。 导电沟道预夹断前，?u DS ?增大，?i D ?增大，漏源间呈现电阻特性，但u GS 不同，对应的电阻不同。此时，场效应管可看成受u GS 控制的可变电阻。 导电沟道预夹断后，?u DS ?增大，i D 几乎不变。但是，随u GS 变化，i D 也变化，对应不同的u GS ，i D 的值不同。即i D 几乎仅仅决定于u GS ，而与u DS 无关。栅源电压u GS 的变化，将有效地控制漏极电流i D 的变化，即体现了栅源电压u GS 对漏极电流i D 的控制作用。 3．效应管的伏安特性 效应管的伏安特性有输出特性和转移特性。 (1) 输出特性：指当栅源电压u GS 为常量时，漏极电流i D 与漏源电压u DS 之间的关系，即 常数==GS )(DS D u u f i （3-1） 场效应管有四个工作区域： 可变电阻区：导电沟道预夹断前，此时场效应管是一个受u GS 控制的可变电阻。 恒流区：导电沟道预夹断后，此时漏极电流i D 仅决定于u GS ，场效应管相当于一个栅源电压控制的电流源。场效应管作为放大器件应用时，都工作在该区域。 截止区：导电沟道被全部夹断，i D ≈0。 击穿区：?u DS ?太大，靠近漏区的PN 结被击穿，i D 急剧增加，很快会烧毁管子。不允许场效应管工作在击穿区。 (2) 转移特性：指当漏源电压u DS 为常量时，漏极电流i D 与栅源电压u GS 之间的关系，即 常数 ==DS )(GS D u u f i （3-2） 转移特性表示栅源电压u GS 对漏极电流i D 的控制作用。 4．场效应管的主要参数 (1) 直流参数：夹断电压U GS （off ）；开启电压U GS(th)；饱和漏极电流I DSS ；直流输入电阻R GS(DC)。 (2) 交流参数：低频跨导g m ；极间电容。 (3) 极限参数：最大漏极电流I DM ；最大漏源电压U (BR)DS ； 最大栅源电压U (BR)GS ；最大耗散功率P DM 。 3.1.2场效应管放大电路 1. 场效应管的低频小信号模型 场效应管的低频小信号模型，如图3-1(a)所示，简化的低频小信号模型，如图3-1(b)所示。
场效应管放大电路13912
场效应管放大电路 一、选择填空（只填①、②…字样） 1．晶体管是依靠 ⑤ 导电来工作的 ⑦ 器件；场效应管是依靠 ① 导电来工作的 ⑥ 器件（①多数载流子，②少数载流子，③电子，④空穴，⑤多数载流子和少数载流子，⑥单极型，⑦双极型，⑧无极型）。 2．晶体管是 ② ；场效应管是 ① （①电压控制器件；②电流控制器件） 3．晶体管的输入电阻比场效应管的输入电阻 ③ （①大得多；②差不多；③小得多）。 4．晶体管的集电极电流 ② ；场效应管的漏极电流 ① （①穿过一个PN 结，② 穿过两个PN 结，③不穿过PN 结） 5．放大电路中的晶体管应工作在 ② ；场效应管应工作在 ① （①饱和区，②放大区，③截止区，④夹断区，⑤可变电阻区）。 6．绝缘栅型场效应管是利用改变 栅源两极 的大小来改变 沟道电阻 的大小，从而 达到控制 漏极电流 的目的；根据 栅源两极电压为零 时，有无 漏极电流 的差别，MOS 管可分为 耗尽 型和 增强 型两种类型。 7．NMOS 管最大的优点是 输入电阻较大 ；其栅—源电压的极性 为负 ，漏—源电压的极性 为正 ；对于增强型NMOS 管，这两种电压的极性 为正 ，对增强型PMOS 管这两种电压的极性为 负 。 8．耗尽型场效应管在恒流区的转移特性方程为()D GS DS i f u u ==常数，它们都是反映 栅源两端电 压 对 漏极电流 控制特性的。 9、当场效应管的漏极直流电流I D 从2mA 变为4mA 时，它的低频跨导g m 将 。 A.增大 B.不变 C.减小 答案：A 二、解答题 2.已知场效应管的输出特性曲线如图P1.22所示，画出它在恒流区的转移特性曲线。 图P1.22 解：在场效应管的恒流区作横坐标的垂线〔如解图P1.22（a ）所示〕，读出其与各条曲线交点的纵坐标值及U GS 值，建立i D ＝f （u GS ）坐标系，描点，连线，即可得到转移特性曲线，如解图P1.22（b ）所示。
场效应管放大电路习题答案
第3章场效应管放大电路 3-1判断下列说法是否正确，用“√”和“×”表示判断结果填入空内。 （1）结型场效应管外加的栅-源电压应使栅-源间的耗尽层承受反向电压，才能保证其R GS 大的特点。（?） （2）若耗尽型N沟道MOS管的U GS大于零，则其输入电阻会明显变小。（?） 3-2选择正确答案填入空内。 （1）U GS＝0V时，不能够工作在恒流区的场效应管有 B 。 A. 结型管 B. 增强型MOS管 C. 耗尽型MOS管 （2）当场效应管的漏极直流电流I D从2mA变为4mA时，它的低频跨导g m将 A 。 A.增大 B.不变 C.减小 3-3改正图P3-3所示各电路中的错误，使它们有可能放大正弦波电压。要求保留电路的共源接法。 图P3-3 解：（a）源极加电阻R S。 （b）漏极加电阻R D。 （c）输入端加耦合电容。 （d）在R g支路加－V G G，＋V D D改为－V D D 改正电路如解图P3-3所示。
解图P3-3 3-4已知图P3-4(a)所示电路中场效应管的转移特性和输出特性分别如图（b）(c)所示。 A 、R i和R o。（1）利用图解法求解Q点；（2）利用等效电路法求解 u 图P3-4
解：（1）在转移特性中作直线u G S ＝－i D R S ，与转移特性的交点即为Q 点；读出坐标值，得出I D Q ＝1mA ，U G S Q ＝－2V 。如解图P3-4（a ）所示。 解图P3-4 在输出特性中作直流负载线u D S ＝V D D －i D （R D ＋R S ），与U G S Q ＝－2V 的那条输出特性曲线的交点为Q 点，U D S Q ≈3V 。如解图P3-4（b ）所示。 （2）首先画出交流等效电路（图略），然后进行动态分析。 mA/V 12DQ DSS GS(off)GS D m DS =-=??=I I U u i g U Ω ==Ω==-=-=k 5 M 1 5D o i D m R R R R R g A g u & 3-5 已知图P3-5（a ）所示电路中场效应管的转移特性如图（b ）所示。求解 电路的Q 点和u A &。 图P3-5 解：（1）求Q 点： 根据电路图可知， U G S Q ＝V G G ＝3V 。 从转移特性查得，当U G S Q ＝3V 时的漏极电流 I D Q ＝1mA
场效应管放大器实验报告
实验六场效应管放大器 一、实验目的 1、了解结型场效应管的性能和特点 2、进一步熟悉放大器动态参数的测试方法 二、实验仪器 1、双踪示波器 2、万用表 3、信号发生器 三、实验原理 实验电路如下图所示：
图6-1 场效应管是一种电压控制型器件。按结构可分为结型和绝缘栅型两种类型。由于场效应管栅源之间处于绝缘或反向偏置，所以输入电阻很高（一般可达上百兆欧）又由于场效应管是一种多数载流子控制器件，因此热稳定性好，抗辐射能力强，噪声系数小。加之制造工艺较简单，便于大规模集成，因此得到越来越广泛的应用。 1、结型场效应管的特性和参数 场效应管的特性主要有输出特性和转移特性。图6－2所示为N 沟道结 图6－2 3DJ6F 的输出特性和转移特性曲线 型场效应管3DJ6F 的输出特性和转移特性曲线。 其直流参数主要有饱和漏极电流I DSS ，夹断电压U P 等；交流参数主要有低频跨导 常数U △U △I g DS GS D m == 表6－1列出了3DJ6F 的典型参数值及测试条件。
表6－1 2、场效应管放大器性能分析 图6－1为结型场效应管组成的共源级放大电路。其静态工作点 2 P GS DSS D )U U (1I I - = 中频电压放大倍数 A V ＝－g m R L ＇＝－g m R D // R L 输入电阻 R i ＝R G ＋R g1 // R g2 输出电阻 R O ≈R D 式中跨导g m 可由特性曲线用作图法求得，或用公式 )U U (1U 2I g P GS P DSS m -- = 计算。但要注意，计算时U GS 要用静态工作点处之数值。 3、输入电阻的测量方法 场效应管放大器的静态工作点、电压放大倍数和输出电阻的测量方法，与实验二中晶体管放大器的测量方法相同。其输入电阻的测量， S D DD g2 g1g1 S G GS R I U R R R U U U -+= -=
利用场效应管实现放大电路
利用场效应管实现放大电路 一、设计题目 设计一个场效应管放大器，要求电压增益大于40，输出阻抗小与500欧姆，电源电压15V，输出信号峰峰值不小于8 V，非线性失真度小于10%。 二、技术参数要求 1, 要求电压增益大于40 2,输出阻抗小与500欧姆 3,电源电压15V 4,输出信号峰峰值不小于8 V 5,非线性失真度小于10% 三、所用设备、仪器及清单 示波器一个、信号发生器一个、直流稳压电源一个、数字万用表一个、3DJ6F场效应管三个、47μF电容五个、面包板一个、电阻若干。 四、电路图 五、原理介绍
(1)转移特性栅极电压对漏极电流的控制作用称为转移特性，若用曲线表示，该曲线就称为转移特性曲线。它的定义是：漏极电压UDS恒定时，漏极电流ID同栅极电压UGS的关系，即结型场效应管的转移特性曲线如图所示。图中的Up为夹断电压，此时源极与漏极间的电阻趋于无穷大，管子截止。在UP电压之后，若继续增大UGS就可能会出现反向击穿现象而损坏管子。 (2)输出特性UDS与ID的关系称为输出特性，若用曲线表示，该曲线就称为输出特性曲线。它的定义是：当栅极电压UGS恒定时，ID随UDS的变化关系，即结型场效应管的输出特性曲线如图所示。结型场效应管的输出特性曲线分为三个区，即可变电阻区、饱和区及击穿区。当UDS较小时，是曲线的上升部分，它基本上是通过原点的一条直线，这时可以把管子看成是一个可变电阻。当UDS增加到一定程度后，就会产生预夹断，因此尽管UDS再增加，但IS基本不变。因此预夹断点的轨迹就是两种工作状态的分界线。把曲线上UDS=UGS-UP的点连接起来，便可得到预夹断时的轨迹。轨迹左边对应不同UGS值的各条直线，通称为可变电阻区；
二极管、三极管与场效应管
电子元器件知识：二极管、三极管与场效应管。 一、半导体二极管 2、半导体二极管的分类 分类：a 按材质分：硅二极管和锗二极管； b按用途分：整流二极管，检波二极管，稳压二极管，发光二极管，光电二极管，变容二极管。 3、半导体二极管在电路中常用“D”加数字表示，如：D5表示编号为5的半导体二极管。 4、半导体二极管的导通电压是: a;硅二极管在两极加上电压,并且电压大于0.6V时才能导通,导通后电压保持在0.6-0.8V之间. B;锗二极管在两极加上电压,并且电压大于0.2V时才能导通,导通后电压保持在0.2-0.3V之间. 5、半导体二极管主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。 6、半导体二极管可分为整流、检波、发光、光电、变容等作用。 7、半导体二极管的识别方法：
a;目视法判断半导体二极管的极性:一般在实物的电路图中可以通过眼睛直接看出半导体二极管的正负极.在实物中如果看到一端有颜色标示的是负极,另外一端是正极. b;用万用表(指针表)判断半导体二极管的极性:通常选用万用表的欧姆档(R﹡100或R﹡1K),然后分别用万用表的两表笔分别出接到二极管的两个极上出,当二极管导通,测的阻值较小(一般几十欧姆至几千欧姆之间),这时黑表笔接的是二极管的正极,红表笔接的是二极管的负极.当测的阻值很大(一般为几百至几千欧姆),这时黑表笔接的是二极管的负极,红表笔接的是二极管的正极. c;测试注意事项：用数字式万用表去测二极管时，红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极，此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值，这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。 8、变容二极管是根据普通二极管内部“PN结”的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管。变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上，实现低频信号调制到高频信号上，并发射出去。在工作状态，变容二极管调制电压一般加到负极上，使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化。 变容二极管发生故障，主要表现为漏电或性能变差： （1）发生漏电现象时，高频调制电路将不工作或调制性能变差。 （2）变容性能变差时，高频调制电路的工作不稳定，使调制后的高频信号发送到对方被对方接收后产生失真。 出现上述情况之一时，就应该更换同型号的变容二极管。 9、稳压二极管的基本知识
场效应管及其放大电路例题解析
第3章 场效应管及其放大电路例题解析 例3．1 试将场效应管栅极和漏极电压对电流的控制机理，与双极型晶体管基极和集电极电压对电流的控制机理作一比较。 场效应管栅极电压是通过改变场效应管导电沟道的几何尺寸来控制电流。漏极电压则改变导电沟道几何尺寸和加速载流子运动。双极型三极管基极电压是通过改变发射结势垒高度来控制电流，集电极电压(在放大区)是通过改变基区宽度，从而改变基区少子密度梯度来控制电流。 例3．2 N 沟道JFET 的转移特性如图3．1所示。试确定其饱和漏电流I DSS 和夹断电压V P 。 解 由图3．1可至知，此JFET 的饱和漏电流I DSS ≈4mA ，夹断电压V P ≈-4V 。 例3．3 N 沟道JFET 的输出特性如图3．2所示。漏源电压的V DS ＝15V ，试确定其饱和漏电流I DSS 和夹断电压V P 。并计算V GS ＝-2V 时的跨导g m 。 解 由图3．2可得：饱和漏电流I DSS ≈4mA ，夹断电压V P ≈-4V ，V GS ＝-2V 时，用作图法求得跨导近似为：ms g m 2.1) 2(14.16.2=----≈ 例３．4 在图3．3所示的放大电路中，已知V DD ＝20V ，R D ＝10k Ω，R S ＝10k Ω，R １＝200k Ω，R 2＝51k Ω，R G ＝1M Ω，并将其输出端接一负载电阻R L ＝10 k Ω。所用的场效应管为N 沟道耗尽型，其参数I DSS ＝0．9mA ，V P ＝—4V ，g m ＝1．5mA ／V 。试求：(1)静态值； (2)电压放大倍数。 解 (1) 画出其微变等效电路，如图3．4所示。其中考虑到ｒＧＳ很大，可认为ｒＧＳ开路，由电路图可知， V V V R R R V DD G 42010 )51200(105133 212=??+?=+= 并可列出 D D S G G S I I R V V 310104?-=-= 图3．1 图3． 2
实验十三基于Multisim的场效应管放大器电路设计
南昌大学实验报告 学生姓名：学号：专业班级：生医091 实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：20110615 实验成绩：实验十三基于Multisim的场效应管放大器电路设计 一、实验目的： 1、场效应管电路模型、工作点、参数调整、行为特征观察方法 2、研究场效应放大电路的放大特性及元件参数的计算 3、进一步熟悉放大器性能指标的测量方法 二、实验原理： 1．场效应管的特点 场效应管与双极型晶体管比较有如下特点： (1)场效应管为电压控制型元件； (2)输入阻抗高(尤其是MOS场效应管)； (3)噪声系数小； (4)温度稳定性好，抗辐射能力强； (5)结型管的源极(S)和漏极(D)可以互换使用，但切勿将栅(G)源(S)极电压的极性接反，以免PN结因正偏过流而烧坏。对于耗尽型MOS管，其栅源偏压可正可负，使用较灵活。 和双极型晶体管相比场效应管的不足之处是共源跨导gm。值较低(只有ms级)，MOS管的绝缘层很薄，极容易被感应电荷所击穿。因此，在用仪器测量其参数或用烙铁进行焊接时，都必须使仪器、烙铁或电路本身具有良好的接地。焊接时，一般先焊S极，再焊其他极。不用时应将所有电极短接。 2．偏置电路和静态工作点的确定 与双极型晶体管放大器一样，为使场效应管放大器正常工作，也需选择恰当的直流偏置电路以建立合适的静态工作点。 场效应管放大器的偏置电路形式主要有自偏压电路和分压器式自偏压电路(增强型MOS管不能采用自偏压电路)两种。 三、实验内容及步骤 1．场效应管共源放大器的调试 (1)连接电路。按图2.4.1在模拟电路实验板上插接好电路，场效应管选用N沟道结型管
3DJ6D，静态工作点的设置方式为自偏压式。直流稳压电源调至18V并接好(注意:共地) (2)测量静态工作点 调节电阻R使V D为2.43V左右，并测量此时的Vg、Vs ，填入表2.4.1，并计算。 表2.4.1静态工作点 将函数发生器的输出端接到电路的输入端。使函数发生器输出正弦波并调=2mV，f=lkHz。用示波器观察输出波形，(若有失真，应重调静态工作点，使波形不失真)，并用示波器测量输出电压Vo，计算Av (4)测量输入及输出阻抗 用换算法测量放大器的输入电阻，在输入回路串接已知阻值的电阻R，但必须注意，由于场效应管放大器的输入阻抗很高，若仍用直接测量电阻R两端对地电Vs 和Vi进行换算的方法，将会产生两个问题： (1)由于场效应管放大器Ri高，测量时会引人干扰； (2)测量所用的电压表的内阻必须远大于放大器的输入电阻Ri，否则将会产生较大的测量误差。为了消除上述干扰和误差，可以利用被测放大器的隔离作用，通过测量放大器输出电压来进行换算得到Ri。图为测量高输入阻抗的原理图。方法是：先闭合开关S(R=0)，输入信号电压Vs，测出相应的输出电压V01，然后断开S，测出相应的输出电压V02，因为两次测量中和是基本不变的，所以 R i=V O2/(V O1-V O2)R 输出电阻测量:在放大器输入端加入一个固定信号电压Vs ，分别测量当已知负载R L断开和接上的输出电压V0和V0L。则 R0=（V0 / V0L -1）R L
半导体二极管三极管和场效应管
第4章半导体二极管及其应用 电子电路区别于以前所学电路的主要特点是电路中引入各种电子器件。电子器件的类型很多，目前使用得最广泛的是半导体器件——二极管、稳压管、晶体管、绝缘栅场效应管等。由于本课程的任务不是研究这些器件内部的物理过程，而是讨论它们的应用，因此，在简单介绍这些器件的外部特性的基础上，讨论它们的应用电路。 4.1 PN结和半导体二极管 4.1.1 PN结的单向导电性 我们在物理课中已经知道，在纯净的四价半导体晶体材料（主要是硅和锗）中掺入微量三价（例如硼）或五价（例如磷）元素，半导体的导电能力就会大大增强。这是由于形成了有传导电流能力的载流子。掺入五价元素的半导体中的多数载流子是自由电子，称为电子半导体或N型半导体。而掺入三价元素的半导体中的多数载流子是空穴，称为空穴半导体或Ｐ型半导体。在掺杂半导体中多数载流子（称多子）数目由掺杂浓度确定，而少数载流子（称少子）数目与温度有关，并且温度升高时，少数载流子数目会增加。 在一块半导体基片上通过适当的半导体工艺技术可以形成Ｐ型半导体和Ｎ型半导体的交接面，称为PN结。PN结具有单向导电性：当PN结加正向电压时，Ｐ端电位高于N端，PN 结变窄,由多子形成的电流可以由Ｐ区向Ｎ区流通，见图4-1 (a),而当PN结加反向电压时，Ｎ端电位高于Ｐ端，PN结变宽,由少子形成的电流极小，视为截止(不导通)，见图4-1 (b)。 4.1.２半导体二极管 半导体二极管就是由一个PN结加上相应的电极引线及管壳封装而成的。由Ｐ区引出的电极称为阳极，Ｎ区引出的电极称为阴极。因为PN结的单向导电性，二极管导通时电流方向是由阳极通过管子内部流向阴极。二极管的种类很多，按材料来分，最常用的有硅管和锗管
场效应管放大电路设计
* 课程设计报告 题目：场效应管放大电路设计 学生姓名： *** 学生学号： ******** 系别：电气信息工程院 专业：通信工程 届别： 2014届 指导教师： ** 电气信息工程学院制 2013年3月
场效应管放大电路设计 学生：** 指导教师：** 电气信息工程学院通信工程专业 1、课程设计任务和要求： 1.1 场效应管电路模型、工作点、参数调整、行为特征观察方法 1.2 研究场效应放大电路的放大特性及元件参数的计算 1.3 进一步熟悉放大器性能指标的测量方法 2、课程设计的研究基础： 2.1 场效应管的特点 场效应管与双极型晶体管比较有如下特点： (1)场效应管为电压控制型元件； (2)输入阻抗高(尤其是MOS场效应管)； (3)噪声系数小； (4)温度稳定性好，抗辐射能力强； (5)结型管的源极(S)和漏极(D)可以互换使用，但切勿将栅(G)源(S)极电压的极性接反，以免PN结因正偏过流而烧坏。对于耗尽型MOS管，其栅源偏压可正可负，使用较灵活。 场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。场效应管，FET 是一种电压控制电流器件。其特点是输入电阻高，噪声系数低，受温度和辐射影响小。因而特别使用于高灵敏度、低噪声电路中。场效应管的种类很多，按结构可分为两大类：结型场效应管、JFET和绝缘栅型场效应管IGFET。结型场效应管又分为N沟道和P 沟道两种。绝缘栅场效应管主要指金属一氧化物—半导体MOS场效应管。MOS管又分为“耗尽型”和“增强型”两种，而每一种又分为N沟道和P沟道。结型场效应管是利用导电沟道之间耗尽区的宽窄来控制电流的输入电阻105---1015 之间，绝缘栅型是利感应电荷的多少来控制导点沟道的宽窄从而控制电流的大小、其输入阻抗很高(其栅极与其他电极互相绝缘)以及它在硅片上的集成度高，因此在大规模集成电路中占有极其重要的地位。由多数载流子参与导电，也称为单机型晶体管。它属于电压控制型
二极管、三极管、场效应管的学习
二极管 5.1.5 半导体二极管的型号命名 1.国产半导体器件的命名方法 二极管的型号命名通常根据国家标准GB-249-74规定，由五部分组成。第一部分用数字表示器件电极的数目； 第二部分用汉语拼音字母表示器件材料和极性； 第三部分用汉语拼音字母表示器件的类型； 第四部分用数字表示器件序号； 第五部分用汉语拼音字母表示规格号。如表5.1所示。
2.日本半导体器件的命名方法 日本半导体器件命名型号由五部分组成。 第一部分用数字表示半导体器件有效数目和类型。1表示二极管，2表示三极管；第二部分用S表示已在日本电子工业协会登记的半导体器件； 第三部分用字母表示该器件使用材料、极性和类型； 第四部分表示该器件在日本电子工业协会的登记号； 第五部分表示同一型号的改进型产品。具体符号意义如表5.2所示。 美国电子工业协会半导体分立器件命名型号由五部分组成。 第一部分为前缀； 第二部分、第三部分、第四部分为型号基本部分； 第五部分为后缀；这五部分符号及意义如表5.3所示。
5.1.6二极管的伏安特性 实际的二极管伏安特性曲线如图5.5所示，实线对应硅材料二极管，虚线对应锗材料二极管。 图5.5 二极管的伏安特性曲线 1.正向特性 当二极管承受正向电压小于某一数值(称为死区电压)时，还不足以克服PN结内电场对多数载流子运动的阻挡作用，这一区段二极管正向电流I F很小，称为死区。死区电压的大小与二极管的材料有关，并受环境温度影响。通常，硅材料二极管的死区电压约为0.5V，锗材料二极管的死区电压约为0.1V。 当正向电压超过死区电压值时，外电场抵消了内电场，正向电流随外加电压的增加而明显增大，二极管正向电阻变得很小。当二极管完全导通后，正向压降基本维持不变，称为二极管正向导通压降U F。一般硅管的U F为0.7V，锗管的U F为0.3V。以上是二极管的正向特性。 2.反向特性 当二极管承受反向电压时，外电场与内电场方向一致，只有少数载流子的漂移运动，形成的漏电流I R极小，一般硅管的I R为几微安以下，锗管I R较大，为几十到几百微安。这时二极管反向截止。 当反向电压增大到某一数值时，反向电流将随反向电压的增加而急剧增大，这种现象称二极管反向击穿。击穿时对应的电压称为反向击穿电压。普通二极管发生反向击穿后，造成二极管的永久性损坏，失去单向导电性。以上是二极管的反向特性。 5.2 晶体二极管的主要参数 描述二极管特性的物理量称为二极管的参数，它是反映二极管电性能的质量指标，是合理选择和使用二极管的主要依据。在半导体器件手册或生产厂家的产品目录中，对各种型号的二极管均用表格列出其参数。二极管的主要参数有以下几种：1.最大平均整流电流I F（A V） I F（A V）是指二极管长期工作时，允许通过的最大正向平均电流。它与PN结的面积、材料及散热条件有关。实际应用时，工作电流应小于I F（A V），否则，可能导致结温过高而烧毁PN结。 2.最高反向工作电压V RM V RM是指二极管反向运用时，所允许加的最大反向电压。实际应用时，当反向电压增加到击穿电压V BR时，二极管可能被击穿损坏，因而，V RM通常取为（1/2～2/3）V BR。
场效应管放大电路.(DOC)
第三章场效应管放大电路 本章内容简介 场效应管是利用改变外加电压产生的电场强度来控制其导电能力的半导体器件。它具有双极型三极管的体积小、重量轻、耗电少、寿命长等优点，还具有输入电阻高、热稳定性好、抗辐射能力强、噪声低、制造工艺简单、便于集成等特点。在大规模及超大规模集成电路中得到了广泛的应用。场效应管的分类根据结构和工作原理的不同，场效应管可分为两大类：结型场效应管(JFET)和绝缘栅型场效应管(IGFET)。 （一）主要内容: ?结型场效应管的结构及工作原理 ?金属-氧化物-半导体场效应管的结构及工作原理 ?场效应管放大电路的静态及动态性能分析 （二）教学要点： ?了解结型场效应管和MOS管的工作原理、特性曲线及主要参数 ?掌握用公式法和小信号模型分析法分析其放大电路的静态及动态性能 ?了解三极管及场效应管放大电路的特点 （三）基本要求: 介绍结型场效应管和MOS管的工作原理、特性曲线，重点介绍用公式法和小信号模型分析法分析其放大电路静态及动态性能。
3.1 结型场效应管 3.1.1 JFET的结构和工作原理 1. 结构 在一块N型半导体材料的两边各扩散 一个高杂质浓度的P+ 区,就形成两个不对 称的PN结，即耗尽层。把两个P+区并联在 一起，引出一个电极g，称为栅极，在N 型半导体的两端各引出一个电极，分别称 为源极s和漏极d。 场效应管的与三极管的三个电极的对 应关系： 栅极g—基极b；源极s—发射极e；漏极d —集电极c 夹在两个PN结中间的区域称为导电沟道（简称沟道）。 如果在一块P型半导体的两边各扩散一 个高杂质浓度的N+区，就可以制成一个P沟 道的结型场效应管。P沟道结型场效应管的 结构示意图和它在电路中的代表符号 如图所示。 2. 工作原理 v GS对i D的控制作用 为便于讨论，先假设漏－源极间所加的电压v DS=0。 (a) 当v GS=0时，沟道较宽，其电阻较小。 (b) 当v GS<0，且其大小增加时，在这个反偏电压的作用下，两个PN结耗尽层将加宽。由于N区掺杂浓度小于P+区，因此，随着|v GS| 的增加，耗尽层将主要向N沟道中扩展，使沟道变窄，沟道电阻增大。当|v GS| 进一步增大到一定值|V P| 时，两侧的耗尽层将在沟道中央合拢，沟道全部被夹断。由于耗尽层中没有载流子，因此这时漏－源极间的电阻将趋于无穷大，即使加上一定的电压v DS，漏极电流i D也将为零。这时的栅－源电压v GS称为夹断电压，用V P表示。在预夹断处：V GD=V GS －V DS =V P 上述分析表明: (a)改变栅源电压v GS的大小，可以有效地控制沟道电阻的大小。
场效应管放大电路
第四章场效应管放大电路 本章内容简介 场效应管是利用改变外加电压产生的电场强度来控制其导电能力的半导体器件。它具有双极型三极管的体积小、重量轻、耗电少、寿命长等优点，还具有输入电阻高、热稳定性好、抗辐射能力强、噪声低、制造工艺简单、便于集成等特点。在大规模及超大规模集成电路中得到了广泛的应用。场效应管的分类根据结构和工作原理的不同，场效应管可分为两大类：结型场效应管(JFET)和绝缘栅型场效应管(IGFET)。 4.1 结型场效应管 4.1.1 JFET的结构和工作原理 1. 结构 在一块N型半导体材料的两边各扩散 一个高杂质浓度的P+ 区,就形成两个不对 称的PN结，即耗尽层。把两个P+区并联在 一起，引出一个电极g，称为栅极，在N 型半导体的两端各引出一个电极，分别称 为源极s和漏极d。 场效应管的与三极管的三个电极的对应关系： 栅极g—基极b；源极s—发射极e；漏极d—集电极c夹在两个PN结中间的区域称为导电沟道（简称沟道）。 如果在一块P型半导体的两边各扩散一 个高杂质浓度的N+区，就可以制成一个P沟 道的结型场效应管。P沟道结型场效应管的
结构示意图和它在电路中的代表符号
如图所示。 2. 工作原理 v GS对i D的控制作用 为便于讨论，先假设漏－源极间所加的电压v DS=0。 (a) 当v GS=0时，沟道较宽，其电阻较小。 (b) 当v GS<0，且其大小增加时，在这个反偏电压的作用下，两个PN结耗尽层将加宽。由于N 区掺杂浓度小于P+区，因此，随着|v GS| 的增加，耗尽层将主要向N沟道中扩展，使沟道变窄，沟道电阻增大。当|v GS| 进一步增大到一定值|V P| 时，两侧的耗尽层将在沟道中央合拢，沟道全部被夹断。由于耗尽层中没有载流子，因此这时漏－源极间的电阻将趋于无穷大，即使加上一定的电压v DS，漏极电流i D也将为零。这时的栅－源电压v GS称为夹断电压，用V P表示。在预夹断处：V GD=V GS－V DS =V P 上述分析表明: (a)改变栅源电压v GS的大小，可以有效地控制沟道电阻的大小。 (b)若同时在漏源-极间加上固定的正向电压v DS，则漏极电流i D将受v GS的控制，|v GS|增大时，沟道电阻增大，i D减小。 (c)上述效应也可以看作是栅－源极间的偏置电压在沟道两边建立了电场，电场强度的大小控制了沟道的宽度，即控制了沟道电阻的大小，从而控制了漏极电流i D的大小。 v DS对i D的影响 设v GS值固定，且V P 一、二极管三极管MOS器件基本原理 P-N结及其电流电压特性 晶体二极管为一个由 p 型半导体和 n 型半导体形成的 p-n 结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于 p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流：。 当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流 I0 。当外加的反向电压高到一定程度时， p-n 结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。 双极结型三极管相当于两个背靠背的二极管 PN 结。正向偏置的 EB 结有空穴从发射极注入基区，其中大部分空穴能够到达集电结的边界，并在反向偏置的 CB 结势垒电场的作用下到达集电区，形成集电极电流 IC 。在共发射极晶体管电路中 , 发射结在基极电路中正向偏置 , 其电压降很小。绝大部分的集电极和发射极之间的外加偏压都加在反向偏置的集电结上。 首页 [1][2][3]下一页尾页 由于 VBE 很小，所以基极电流约为 IB= 5V/50 k Ω = 0.1mA 。如果晶体管的共发射极电流放大系数β = IC / IB =100, 集电极电流 IC= β*IB=10mA。在500Ω的集电极负载电阻上有电压降VRC=10mA*500Ω=5V，而晶体管集电极和发射极之间的压降为VCE=5V，如果在基极偏置电路中叠加一个交变的小电流ib，在集电极电路中将出现一个相应的交变电流ic，有c/ib=β，现了双极晶实体管的电流放大作用。 * 课程设计报告题目：场效应管放大电路设计 学生姓名：学生学号： *** ******** 系专届别： 业： 别： 电气信息工程院 通信工程 2014届 指导教师：** 电气信息工程学院制 2013年3月 **师范学院电气信息工程学院2014届通信工程专业课程设计报告 场效应管放大电路设计 学生：** 指导教师：** 电气信息工程学院通信工程专业 1、课程设计任务和要求： 1.1 1.2 1.3场效应管电路模型、工作点、参数调整、行为特征观察方法研究场效应放大电路的放大特性及元件参数的计算 进一步熟悉放大器性能指标的测量方法 2、课程设计的研究基础： 2.1场效应管的特点 场效应管与双极型晶体管比较有如下特点： (1)场效应管为电压控制型元件； (2)输入阻抗高(尤其是MOS场效应管)； (3)噪声系数小； (4)温度稳定性好，抗辐射能力强； (5)结型管的源极(S)和漏极(D)可以互换使用，但切勿将栅(G)源(S)极电压的极性接反，以免P N结因正偏过流而烧坏。对于耗尽型MOS管，其栅源偏压可正可负，使用较灵活。 场效应晶体管（Field Effect Transistor缩写(FET)）简称场效应管。场效应管，FET是一种电压控制电流器件。其特点是输入电阻高，噪声系数低，受温度和辐射影响小。因而特别使用于高灵敏度、低噪声电路中。场效应管的种类很多，按结构可 分为两大类：结型场效应管、JFET和绝缘栅型场效应管IGFET。结型场效应管又分为N沟道和P沟道两种。绝缘栅场效应管主要指金属一氧化物—半导体M OS场效应管。MOS管又分为“耗尽型”和“增强型”两种，而每一种又分为N沟道和P沟道。结型场效应管是利用导电沟道之间耗尽区的宽窄来控制电流的输入电阻105---1015之间，绝缘栅型是利感应电荷的多少来控制导点沟道的宽窄从而控制电流的大小、其输入 阻抗很高(其栅极与其他电极互相绝缘)以及它在硅片上的集成度高，因此在大规模 集成电路中占有极其重要的地位。由多数载流子参与导电，也称为单机型晶体管。 理想开关的开关特性 假定图2.1.1所示S是一个理想开关，则其特性应如下： 一、静态特性 （一）断开时，无论Uak在多大范围内变化，其等效电阻Roff=无穷，通过其中的电流Ioff=0。 （二）闭合时，无论流过其中的电流在多大范围内变化，其等效电阻Ron=0，电压Uak=0。 二、动态特性 （一）开通时间Ton=0，即开关S由断开状态转换到闭合状态不需要时间，可以瞬间完成。 （二）关断时间Toff=0，即开关由闭合状态转换到断开状态哦也不需要时间，亦可以瞬间完成。 客观世界中，当然没有这种理想开关存在。日常生活中使用的乒乓开关、继电器、接触 器等，在一定电压和电流范围内，其静态特性十分接近理想开关，但动态特性很差，根本不可能满足数字电路一秒钟开关几百万次乃至数千万次的需要。虽然，半导体二极管、三极管和MOS管作为开关使用时，其静态特性不如机械开关，但其动态特性却是机械开关无法比拟的。 2.1.2 半导体二极管的开关特性 半导体二极管最显著的特点是具有单向导电特性。 一、静态特性 （一）半导体二极管的结构示意图、符号和伏安特性 1．结构示意图和符号 如图2.1.2所示，是半导体二极管的结构示意图和符号。 半导体二极管是一种两层、一结、两端器件，两层就是P型层和N型层、一结就 内部只有一个PN结，两端就是两个引出端，一个引出端叫做阳极A，一个引出端称为阴极K。 2．伏安特性 反映加在二极管两端的电压Ud和流过其中的电流Id两者之间关系的曲线，叫做 伏安特性曲线，简称为伏安特性。图2.1.3给出的是硅半导体二极管的伏安特性。 从图2.1.3所示伏安特性可清楚地看出，当外加正向电压小于0.5V时，二极管工作在死区，仍处在截止状态。只有在Ud大于0.5V以后，二极管才导通，而且当Ud达到0.7V后，即使Id在很大范围内变化，Ud基本不 第四章 场效应管（FET ）及基本放大电路 §4.1 知识点归纳 一、场效应管（FET ）原理 ·FET 分别为JFET 和MOSFET 两大类。每类都有两种沟道类型，而MOSFET 又分为增强型和耗尽型（JFET 属耗尽型），故共有6种类型FET （图4-1）。 ·JFET 和MOSFET 内部结构有较大差别，但内部的沟道电流都是多子漂移电流。一般情况下，该电流与GS v 、DS v 都有关。 ·沟道未夹断时，FET 的D-S 口等效为一个压控电阻（GS v 控制电阻的大小），沟道全夹断时，沟道电流D i 为零；沟道在靠近漏端局部断时称部分夹断，此时D i 主要受控于GS v ，而DS v 影响较小。这就是FET 放大偏置状态；部分夹断与未夹断的临界点为预夹断。 ·在预夹断点，GS v 与DS v 满足预夹断方程： 耗尽型FET 的预夹断方程：P GS DS V v v -=（P V ——夹断电压） 增强型FET 的预夹断方程：T GS DS V v v -=（T V ——开启电压） ·各种类型的FET ，偏置在放大区（沟道部分夹断）的条件由表4-4总结。 表4-4 FET 放大偏置时GS v 与DS v 应满足的关系 ·偏置在放大区的FET ，GS v ~D i 满足平方律关系： 耗尽型： 2 ) 1(P GS DSS D V v I i - =（DSS I ——零偏饱和漏电流） 增强型：2 )(T GS D V v k i -=* · FET 输出特性曲线反映关系 参变量 G S V DS D v f i )(=，该曲线将伏安平面分为可变电阻区 （沟道未夹断），放大区（沟道部分夹断）和截止区（沟道全夹断）；FET 转移特性曲线反映在放大区的关系)(GS D v f i =（此时参变量DS V 影响很小），图4-17画出以漏极流向源极的沟道电流为参考方向的6种FET 的转移特性曲线，这组曲线对表4-4是一个很好映证。 二、FET 放大偏置电路 ·源极自给偏压电路（图4-18）。该电路仅适用于耗尽型FET 。有一定稳Q 的能力，求解该电路工作点的方法是解方程组： 22() [FET ()]GS D DSS d GS T P GS S D v i I v i k v V V v R i ? =-=-?? ?=-?对于增强型,用关系式 ·混合偏压电路（图4-20）。该电路能用于任何FET ，在兼顾较大的工作电流时，稳Q 的效果更好。求解该电路工作点的方法是解方程组： ??? ??-+=D s CC GS i R R R R V v 212平方律关系式 以上两个偏置电路都不可能使FET 全夹断，故应舍去方程解中使沟道全夹断的根。 三、FET 小信号参数及模型 ·迭加在放大偏置工作点上的小信号间关系满足一个近似的线性模型（图4-22低频模 型，图4-23高频模型）。 ·小信号模型中的跨导 Q GS D m v i g ??= m g 反映信号gs v 对信号电流d i 的控制。m g 等于FET 转移特性曲线上Q 点的斜率。 m g 的估算：耗尽管 D DSS P m I I V g ||2 = 增强管D m kI g 2= ·小信号模型中的漏极内阻 Ds ds D Q v r i ?= ? ds r 是FET “沟道长度调效应”的反映，ds r 等于FET 输出特性曲线Q 点处的斜率的倒 数。 四、基本组态FET 小信号放大器指标 1．基本知识 ·FET 有共源（CS ）共漏（CD ）和共栅（CG ）三组放大组态。 常用半导体器件 1. PN 结 N 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 P 型半导体：在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓等。 PN 结的形成 根据扩散原理，空穴要从浓度高的P 区向N 区扩散，自由电子要从浓度高的N 区向P 区扩散，并在交界面发生复合，形成载流子极少的正负空间电荷区，也就是PN 结，又叫耗尽层。 少数载流子在内电场作用下有规则的运动称为漂移运动。在一定条件下，多数载流子的扩散运动逐渐减弱，而少数载流子的漂移运动则逐渐增强，最后两者达到动态平衡， PN 结就处于相对稳定的状态。 PN 结具有单向导电的特性： （1）加正向电压——电源正极接P 区，负极接N 区 外电场的方向与内电场方向相反。 外电场削弱内电场→耗尽层变窄→扩散运动＞漂移运动→多子扩散形成正向电流I F （2）加反向电压——电源正极接N 区，负极接P 区 外电场的方向与内电场方向相同。 外电场加强内电场→耗尽层变宽→漂移运动＞扩散运动→少子漂移形成反向电流I R W E 空间电荷区 E W 空 间 电 荷 区 2．半导体二极管 二极管的主要参数 最大整流电流I F 二极管工作时允许通过的最大正向平均电流 最高反向工作电压U R 二极管工作时允许加的最高反向电压 反向饱和电流I S 二极管未击穿时的反向电流 最高工作频率由结电容决定，信号频率超过此值时，单向导电性将变坏。二极管的等效电路 理想模型恒压降模型折线模型 二极管电路分析： 定性分析：判断二极管的工作状态：导通或截止 若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零，反向截止时二极管相当于断开，否则，正向管压降硅0.6~0.7V、锗0.2~0.3V 分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压UD的正负。若 UD为正，二极管导通 若 UD为负，二极管截止 稳压二极管 稳压管的工作原理：当二极管反向击穿时，流过二极管的电流可以在很大范围内变化，但电压几乎不变，利用这一性质可以达到稳压的目的。 3．半导体三极管 发射区--高掺杂，多子浓度高 基区---低掺杂，多子浓度很低，且很薄 集电区--结区面积大二极管、三极管和MOS管
场效应管放大电路设计
半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性19页
第四章场效应管(FET)及基本放大电路
PN结 二极管 三极管 场效应管小结