常用半导体器件原理优秀课件.ppt

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1、常用半导体器件原理第1页，本讲稿共71页2.1.2本征半导体本征半导体纯净的硅和锗单晶体称为本征半导体。纯净的硅和锗单晶体称为本征半导体。硅硅和和锗锗的的原原子子最最外外层层轨轨道道上上都都有有四四个个电电子子，称称为为价价电电子子，每每个个价价电电子子带带一一个个单单位位的的负负电电荷荷。因因为为整整个个原原子子呈呈电电中中性性，而而其其物物理理化化学学性性质质很很大大程程度度上上取取决决于于最最外外层层的的价价电电子子，所所以以，硅硅和和锗锗原原子子可可以以用用简化模型简化模型代表代表。第2页，本讲稿共71页每每个个原原子子最最外外层层轨轨道道上上的的四四个个价价电电子子为为相相邻邻原原子

2、子核核所所共共有有，形形成成共共价价键键。共共价价键键中中的的价价电电子子是不能导电的束缚电子。是不能导电的束缚电子。价价电电子子可可以以获获得得足足够够大大的的能能量量，挣挣脱脱共共价价键键的的束束缚缚，游游离离出出去去，成成为为自自由由电电子子，并并在在共共价价键键处处留留下下带带有有一一个个单位的正电荷的空穴。这个过程称为本征激发。单位的正电荷的空穴。这个过程称为本征激发。本本征征激激发发产产生生成成对对的的自自由由电电子子和和空空穴穴，所所以以本本征征半导体中自由电子和空穴的数量相等。半导体中自由电子和空穴的数量相等。第3页，本讲稿共71页价价电电子子的的反反向向递递补补运运动动等等价

3、价为为空空穴穴在在半半导导体体中中自自由由移移动动。因因此此，在在本本征征激激发发的的作作用用下下，本本征征半半导导体体中中出出现现了了带带负负电电的的自自由由电电子子和和带带正正电电的的空穴，二者都可以参与导电，统称为载流子。空穴，二者都可以参与导电，统称为载流子。自自由由电电子子和和空空穴穴在在自自由由移移动动过过程程中中相相遇遇时时，自自由由电电子子填填入入空空穴穴，释释放放出出能能量量，从从而而消失一对载流子，这个过程称为复合。消失一对载流子，这个过程称为复合。第4页，本讲稿共71页平平衡衡状状态态时时，载载流流子子的的浓浓度度不不再再变变化化。分分别别用用ni和和pi表表示示自自由由

4、电子和空穴的浓度电子和空穴的浓度(cm-3)，理论上，理论上其其中中T 为为绝绝对对温温度度(K)；EG0为为T=0K时时的的禁禁带带宽宽度度，硅硅原原子子为为1.21eV，锗锗为为0.78eV；k=8.63 10-5eV/K为为玻玻尔尔兹兹曼曼常常数数；A0为为常常数数，硅硅材材料料为为3.87 1016cm-3K-3/2，锗为锗为1.76 1016cm-3K-3/2。2.1.3N型半导体和型半导体和P型半导体型半导体本征激发产生的自由电子和空穴的数量相对很少，这说明本征半导体的导电能力很弱。我们可以人为地少量掺杂某些元素的原子，从而显著提高半导体的导电能力，这样获得的半导体称为杂质半导体。

5、根据掺杂元素的不同，杂质半导体分为 N 型半导体和 P 型半导体。第5页，本讲稿共71页一、一、N型半导体（掺磷）型半导体（掺磷）在在本本征征半半导导体体中中掺掺入入五五价价原原子子，即即构构成成N型型半半导导体体。N型型半半导导体体中中每每掺掺杂杂一一个个杂杂质质元元素素的的原原子子，就就提提供供一一个个自自由电子，从而大量增加了自由电子的浓度由电子，从而大量增加了自由电子的浓度施主电离施主电离多数载流子一一自由电子多数载流子一一自由电子少数载流子一一空穴少数载流子一一空穴但半导体仍保持电中性但半导体仍保持电中性热热平平衡衡时时，杂杂质质半半导导体体中中多多子子浓浓度度和和少少子子浓浓度度的

6、的乘乘积积恒恒等等于于本本征征半半导导体体中中载载流流子子浓浓度度ni的平方，所以空穴的浓度的平方，所以空穴的浓度pn为为 自由电子浓度自由电子浓度杂质浓度杂质浓度因为因为n ni i容易受到温度的影响发生显著变化，所以容易受到温度的影响发生显著变化，所以p pn n也随环境的改变明显变化。也随环境的改变明显变化。第6页，本讲稿共71页二、二、P型半导体（掺硼）型半导体（掺硼）在在本本征征半半导导体体中中掺掺入入三三价价原原子子，即即构构成成P型型半半导导体体。P型型半半导导体体中中每每掺掺杂杂一一个个杂杂质质元元素素的的原原子子，就就提提供供一一个个空穴，从而大量增加了空穴的浓度空穴，从而大

7、量增加了空穴的浓度受主电离受主电离多数载流子一一空穴多数载流子一一空穴少数载流子一一自由电子少数载流子一一自由电子但半导体仍保持电中性但半导体仍保持电中性而自由电子的浓度而自由电子的浓度np为为空穴浓度空穴浓度掺杂浓庹掺杂浓庹环境温度也明显影响环境温度也明显影响 n np p 的取值。的取值。第7页，本讲稿共71页2.1.4漂移电流和扩散电流漂移电流和扩散电流半半导导体体中中载载流流子子（电电子子与与空空穴穴）进进行行定定向向运运动动，就就会会形形成成半半导导体体中中的的电电流。流。半半导导体体电电流流漂移电流漂移电流：在电场的作用下，自由电子会逆着电场方向漂移，而在电场的作用下，自由电子会逆

8、着电场方向漂移，而空穴则顺着电场方向漂移，这样产生的电流称为漂移电空穴则顺着电场方向漂移，这样产生的电流称为漂移电流。流。该电流的大小主要取决于载流子的浓度，迁移率和该电流的大小主要取决于载流子的浓度，迁移率和电场强度。电场强度。扩散电流：扩散电流：半导体中载流子浓度不均匀分布时，载流子会从高浓半导体中载流子浓度不均匀分布时，载流子会从高浓度区向低浓度区扩散，从而形成扩散电流。度区向低浓度区扩散，从而形成扩散电流。该电流的大该电流的大小正比于载流子的浓度差即浓度梯度的大小。小正比于载流子的浓度差即浓度梯度的大小。电子电流与空穴电流电子电流与空穴电流半导体电流半导体电流第8页，本讲稿共71页2.

9、2PN结结通通过过掺掺杂杂工工艺艺，把把本本征征半半导导体体的的一一边边做做成成P型型半半导导体体，另另一一边边做做成成N型型半半导导体体，则则P型型半半导导体体和和N型型半半导导体体的的交交接接面面处处会会形形成成一一个个有有特特殊殊物物理理性性质的薄层，称为质的薄层，称为PN结。结。2.2.1PN结的形成结的形成多子扩散多子扩散空空间间电电荷荷区区，内内建建电电场场和和内建电位差的产生内建电位差的产生 少子漂移少子漂移动态平衡动态平衡第9页，本讲稿共71页空空间间电电荷荷区区又又称称耗耗尽尽区区或或势势垒垒区区。在在掺掺杂杂浓浓度度不不对对称称的的 PN结结中中，耗耗尽区在重掺杂一侧延伸较

10、小，在轻掺杂一侧延伸较大。尽区在重掺杂一侧延伸较小，在轻掺杂一侧延伸较大。第10页，本讲稿共71页2.2.2PN结的单向导电特性结的单向导电特性 一一、正、正向偏置的向偏置的PN结结正向偏置正向偏置耗尽区变窄耗尽区变窄扩散运动加强扩散运动加强漂移运动减弱漂移运动减弱正向电流正向电流二、反向偏置的二、反向偏置的PN结结反向偏置反向偏置耗尽区变宽耗尽区变宽扩散运动减弱扩散运动减弱漂移运动加强漂移运动加强反向电流反向电流第11页，本讲稿共71页PN结的单向导电特性：结的单向导电特性：PN结只需较小的正向电压，就可使耗尽区变得很薄，从而产生较结只需较小的正向电压，就可使耗尽区变得很薄，从而产生较大的正

11、向电流，且该电流随电压的微小变化会发生明显改变。在反偏时，少子只能提供很小大的正向电流，且该电流随电压的微小变化会发生明显改变。在反偏时，少子只能提供很小的漂移电流，且基本上不随反向电压变化。的漂移电流，且基本上不随反向电压变化。4.2.3PN结的击穿特性结的击穿特性PN结反向电压足够大时，反向电流急剧增大，这种现象称为结反向电压足够大时，反向电流急剧增大，这种现象称为PN结的击穿。结的击穿。雪雪崩崩击击穿穿：PN结结反反偏偏，耗耗尽尽区区中中少少子子在在漂漂移移运运动动中中被被电电场场作作功功，动动能能增增大大。当当少少子子的的动动能能足足以以使使其其在在与与价价电电子子碰碰撞撞时时发发生生

12、碰碰撞撞电电离离，把把价价电电子子击击出出共共价价键键，产产生生一一对对自自由由电电子子和和空空穴穴，连连锁锁碰碰撞撞使使尽尽区区内内载载流流子子数数量量剧剧增增，引引起起反反向向电电流流急急剧剧增大。雪崩击穿出现增大。雪崩击穿出现在轻掺杂的在轻掺杂的PN结结中。中。齐齐纳纳击击穿穿：在在重重掺掺杂杂PN结结中中，耗耗尽尽区区较较窄窄，所所以以反反向向电电压压在在其其中中产产生生较较强强的的电电场场。电电场场强强到到能能直直接接将将价价电电子子拉拉出出共共价价键键，发发生生场场致致激激发发，产产生生大大量量的的自自由由电电子子和和空空穴穴，使反向电流急剧增大，这种击穿称为齐纳击穿。使反向电流急

13、剧增大，这种击穿称为齐纳击穿。PN结击穿时，只要限制反向电流不要过大，就可以保护结击穿时，只要限制反向电流不要过大，就可以保护PN结不受损坏。结不受损坏。第12页，本讲稿共71页4.2.4PN结的电容特性结的电容特性PN结能存贮电荷，且电荷变化与外加电压变化有关，说明结能存贮电荷，且电荷变化与外加电压变化有关，说明PN结有电容效应。结有电容效应。一、势垒电容（反偏）一、势垒电容（反偏）CT0为为u=0时的时的CT，与，与PN结的结构和掺杂浓度等因素有关；结的结构和掺杂浓度等因素有关；UB为内为内建电位差；建电位差；n 为变容指数，取值一般在为变容指数，取值一般在1/36之间。之间。当反向电压当

14、反向电压-u的绝对值增大时，的绝对值增大时，CT将减小（变容管）将减小（变容管）。第13页，本讲稿共71页PN结结的的结结电电容容为为势势垒垒电电容容和和扩扩散散电电容容之之和和，即即Cj=CT+CD。CT和和CD都都随外加电压的变化而改变，所以都是非线性电容。随外加电压的变化而改变，所以都是非线性电容。当当PN结正偏时，结正偏时，CD远大于远大于CT，即，即Cj CD；当当PN结反偏时，结反偏时，CT远大于远大于CD，则，则Cj CT。二、扩散电容（正偏）二、扩散电容（正偏）第14页，本讲稿共71页4.3晶体二极管晶体二极管二极管可分为硅二极管和锗二极管，简称为硅管和锗管。二极管可分为硅二极

15、管和锗二极管，简称为硅管和锗管。4.3.1二极管的伏安特性二极管的伏安特性：指数特性指数特性IS为反向饱和电流，为反向饱和电流，q=1.60 10-19C；UT=kT/q，称热电压，称热电压，300K时，时，UT=26mV。1、二极管的导通，截止和击穿、二极管的导通，截止和击穿当当uD0且超过特定值且超过特定值UD(on)时，时，iD变得明显，此时认为二极管导通，变得明显，此时认为二极管导通，UD(on)称为导通称为导通电压电压(开启电压开启电压)；uD0.7V时时，VD处处于于导导通通状状态态，等等效效成成短短路路，所所以以输输出出电电压压uo=ui-0.7；当当ui0时时，D1和和D2上上

16、加加的的是是正正向向电电压压，处处于于导导通通状状态态，而而D3和和D4上上加加的的是是反反向向电电压压，处处于于截截止止状状态态。输输出出电电压压uo的的正正极极与与ui的的正正极极通通过过D1相连，它们的负极通过相连，它们的负极通过D2相连，所以相连，所以uo=ui；当当ui0时时，二二极极管管D1截截止止，D2导导通通，电电路路等等效效为为(b)所所示示的的反反相相比比例例放放大大器器，uo=-(R2/R1)ui；当当ui0时时，uo1=-ui，uo=ui；当；当ui2.7V时，时，VD导通，所以导通，所以uo=2.7V；当当ui2.3V时时，D2导导通通，uo=2.3V；当当ui2.3

17、V时时，D2截截止止，支支路路等等效效为为开开路路，uo=ui。所所以以D2实现了上限幅；实现了上限幅；解解：D1处处于于导导通通与与截截止止的的临临界界状状态态时时，其其支支路路两两端端电电压压为为-E-UD(on)=-2.3V。当当ui-2.3V时时，D1截截止止，支支路路等等效效为开路，为开路，uo=ui。所以。所以D1实现了下限幅；实现了下限幅；第33页，本讲稿共71页图图中中,设设二二极极管管的的交交流流电电阻阻rD 0,导导通通电压电压UD(on)=0.7V限限幅幅电电路路的的基基本本用用途途是是控控制制输输入入电电压压不不超超过过允允许许范范围围，以以保保护护后后级电路的安全工作

18、。级电路的安全工作。当当-0.7Vui0.7V时时，VD1导导通通，VD2截截止止，R1、VD1和和R2构构成成回回路路，对对ui分分压压，集成运放集成运放输输入端的入端的电压电压被限制在被限制在UD(on)=0.7V；当当ui-0.7V时时，VD1截截止止，VD2导导通通，R1、VD2和和R2构构成成回回路路，对对u ui i分分压压，集成运放输入端的电压被限制在集成运放输入端的电压被限制在-UD(on)=-0.7V。该电路把该电路把u ui i限幅到限幅到0.7V0.7V到到-0.7V-0.7V之间，保护集成运算放大器。之间，保护集成运算放大器。第34页，本讲稿共71页图图中中,设设二二极

19、极管管的的交交流流电电阻阻rD 0,导导通电压通电压UD(on)=0.7V当当-0.7Vui5.7V时时，VD1导导通通，VD2截截止止，A/D的的输输入入电压电压被限制在被限制在5.7V；当当ui-0.7V时时，VD1截止，截止，VD2导导通，通，A/D的的输输入入电压电压被限制在被限制在-0.7V。该电该电路路对对ui的限幅范的限幅范围围是是-0.7V到到5.7V。第35页，本讲稿共71页例例4.3.8稳压稳压二极管限幅二极管限幅电电路如路如图图(a)所示，其中所示，其中稳压稳压二极管二极管DZ1和和DZ2的的稳稳定定电压电压UZ=5V，导导通通电压电压UD(on)近似近似为为零。零。输输

20、入入电压电压ui的波的波形在形在图图(b)中中给给出，作出出，作出输输出出电压电压uo的波形。的波形。第36页，本讲稿共71页解解：当当|ui|1V时时，DZ1和和DZ2一一个个导导通通，另另一一个个击击穿穿，此此时时反反馈馈电电流流主主要要流流过过稳稳压压二二极极管管支支路路，uo稳稳定定在在 5V。由由此得到图此得到图(c)所示的所示的uo波形。波形。第37页，本讲稿共71页图示电路为图示电路为单运放弛张振荡器单运放弛张振荡器。其中集成运放用作反相迟滞比较器，输。其中集成运放用作反相迟滞比较器，输出电源电压出电源电压UCC或或-UEE，R3隔离输出的电源电压与稳压二极管隔离输出的电源电压与

21、稳压二极管DZ1和和DZ2限幅后的电压。仍然认为限幅后的电压。仍然认为DZ1和和DZ2的稳定电压为的稳定电压为UZ，而导通电，而导通电压压UD(on)近似为零。经过限幅，输出电压近似为零。经过限幅，输出电压uo可以是高电压可以是高电压UOH=UZ或或低电压低电压UOL=-UZ。第38页，本讲稿共71页3、电平选择电路、电平选择电路 例例4.3.9(a)是二极管是二极管电电平平选择电选择电路，其中二极管路，其中二极管VD1和和VD2均均为为理想理想二极管，二极管，输输入信号入信号ui1和和ui2的幅度均小于的幅度均小于电电源源电压电压E，波形如，波形如(b)所示。分所示。分析析电电路的工作原理，

22、并作出路的工作原理，并作出输输出信号出信号uo的波形。的波形。第39页，本讲稿共71页解：因为解：因为ui1和和ui2均小于均小于E，所以所以VD1和和VD2至少有一个处于导通状态。至少有一个处于导通状态。假设假设ui1ui2时，时，VD2导通，导通，VD1截止，截止，uo=ui2；只有当只有当ui1=ui2时，时，VD1和和VD2才同时导通，才同时导通，uo=ui1=ui2。uo的的波波形形如如(b)所所示示。该该电电路路完完成成低低电电平平选选择择功功能能，当当高高、低低电电平平分分别别代代表表逻逻辑辑1和和逻辑逻辑0时，就实现了逻辑时，就实现了逻辑“与与”运算。运算。第40页，本讲稿共7

23、1页4、峰值检波电路、峰值检波电路 例例4.3.10分析分析图图示示峰峰值检值检波波电电路的工作原理。路的工作原理。解解：电电路路中中集集成成运运放放A2起起电电压压跟跟随随器器作作用用。当当uiuo时时，uo10，二二极极管管D导导通通，uo1对对电电容容C充充电电，此此时时集集成成运运放放A1也也成成为为跟跟随随器器，uo=uC ui，即即uo随随着着ui增增大大；当当uiuo时时，uo1UBE(on)时时，e结结正正偏偏，晶晶体体管管导导通，即处于放大状态或饱和状态。通，即处于放大状态或饱和状态。此此两两种种状状态态下下，uBEUBE(on)，所所以以也也可可以以认认为为UBE(on)是

24、是导导通通的的晶晶体体管管输入端固定的管压降；输入端固定的管压降；当当uBEu uBE(on)BE(on)，则则晶晶体体管管处处于于放放大大状状态态或或饱饱和和状状态态，再再判判断断c结结是是正正偏偏还还是是反反偏偏。如如果果c结结反反偏偏，则则晶晶体体管管处处于于放放大大状状态态，这这时时UBE=UBE(on)。根根据据外外电电路路和和UBE(on)计计算算IB，接接下下来来IC=IB，IE=IB+IC。再再由由这这三三个个极极电电流流和和外外电电路路计计算算UCE和和UCB；实实际际应应用用中中，通通过过控控制制e结结和和c结结的的正正偏偏与与反反偏偏，可可使使晶晶体体管管处处于于放放大大

25、状状态态、饱饱和和状状态或截止状态，来实现不同的功能。态或截止状态，来实现不同的功能。确定直流偏置下晶体管工作状态的基本步骤：确定直流偏置下晶体管工作状态的基本步骤：1判判断断e结结是是正正偏偏还还是是反反偏偏。若若uBE0，所所以以c结结反反偏偏，假设成立，假设成立，UO=UC=4V；当当UI=5V时时，因因 为为，UCB=-3.28V0，所所 以以 晶晶 体体 管管 处处 于于 饱饱 和和 状状 态态，UO=UCE(sat)。第50页，本讲稿共71页例例4.4.2晶体管直流偏置晶体管直流偏置电电路如路如图图所示，所示，已知晶体管已知晶体管V的的UBE(on)=-0.7V，=50。判断。判断

26、V的的工作状工作状态态，并，并计计算算IB、IC和和UCE。解：图中晶体管是解：图中晶体管是PNP型，型，UBE(on)=UB-UE=(UCC-IBRB)-IERE=UCC-IBRB-(1+)IBRE=-0.7V，得到得到IB=-37.4 A0，所以，所以V处于放大处于放大或饱和状态或饱和状态。假设处于放大状态，则假设处于放大状态，则IC=IB=-1.87mA，验证：因为，验证：因为，UCB=UC-UB=(UCC-ICRC)-(UCC-IBRB)=-3.74VUSUG栅极电流：栅极电流：IG 0夹断电压：夹断电压：UGS(off)第57页，本讲稿共71页2 2、输出特性、输出特性(iD-uDS

27、)（1）恒流区）恒流区(|uGS|UGS(off)|且且|uDG|=|uDS-uGS|UGS(off)|)（2）可变电阻区）可变电阻区(|uGS|UGS(off)|且且|uDG|UGS(off)|)uGS和和iD为平方率关系。为平方率关系。预夹断预夹断导致导致uDS对对iD的控制能力很弱。的控制能力很弱。（3）截止区截止区 (|uGS|UGS(off)|)uDS的变化明显改变的变化明显改变iD的大小。的大小。导电沟道全部夹断导电沟道全部夹断，iD=0。另另外外，若若|uDS|足足够够大大，则则PN结结在在靠靠近近漏漏极极的的局局部部会会击击穿穿，iD急急剧剧增增大大，相相应应的区域成为击穿区。

28、的区域成为击穿区。第58页，本讲稿共71页3 3、转移特性、转移特性(iD-UGS)恒恒流流区区内内，i iD D与与u uGSGS的的平平方方率率关关系系可可以以描述为：描述为：第59页，本讲稿共71页4.5.2绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管 金金属属-氧氧化化物物-半半导导体体场场效效应应晶晶体体管管（MOSFET），根根据据结结构构上上是是否否存存在在原原始始导导电电沟沟道道，分分为为增增强强型型（normally-off）和和耗尽型耗尽型(normally-on)。第60页，本讲稿共71页1 1、工作原理、工作原理UGS=0ID0N沟道增强型沟道增强型MOSFETUGSUGS(th)电场

29、电场反型层反型层导电沟道导电沟道ID0UGS控制控制ID的大小的大小UDUGUS=UB，IG=0第61页，本讲稿共71页在在UGS=0时就存在时就存在ID=ID0。UGS增大增大ID增大。增大。当当UGS 0时时，且且|UGS|足足够够大大时时，导导电电沟沟道道消消失失，ID=0，此此时时的的UGS称称为夹断电压为夹断电压UGS(off)。N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET2 2、输出特性、输出特性预夹断预夹断N沟道增强型沟道增强型MOSFET各区划分各区划分140页页第62页，本讲稿共71页 n为导电沟道中自由电子运动的迁移率；为导电沟道中自由电子运动的迁移率；Cox为单位面积的栅极电容；为

30、单位面积的栅极电容；W 和和L分别为导电沟道的宽度和长度，分别为导电沟道的宽度和长度，W/L为宽长比。为宽长比。N沟道增强型沟道增强型MOSFET3 3、转移特性、转移特性恒恒流流区区内内，iD与与uGS的的平平方方率率关关系系可可以描述为：以描述为：如果计入如果计入uDS对对iD的微弱影响，则需要用沟道调制系数的微弱影响，则需要用沟道调制系数修正公式。修正公式。第63页，本讲稿共71页N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET（类似（类似N沟道沟道JFET）恒流区电流方程恒流区电流方程第64页，本讲稿共71页4.5.3各种场效应管的比较以及场效应管与晶体管的对比各种场效应管的比较以及场效应管与晶体管

31、的对比电路符号电路符号特性曲线特性曲线第65页，本讲稿共71页场效应管和晶体管的主要区别包括：场效应管和晶体管的主要区别包括：晶晶体体管管处处于于放放大大状状态态或或饱饱和和状状态态时时，存存在在一一定定的的基基极极电电流流，输输入入电电阻阻较较小小。场场效效应应管管中中，JFET的的输输入入端端PN结结反反偏偏，MOSFET则则用用SiO2隔隔离离了了栅极和导电沟道，所以场效应管的栅极电流很小，输入电阻极大。栅极和导电沟道，所以场效应管的栅极电流很小，输入电阻极大。晶晶体体管管中中自自由由电电子子和和空空穴穴同同时时参参与与导导电电，主主要要依依靠靠基基区区中中非非平平衡衡少少子子的的扩扩散

32、散运运动动，所所以以导导电电能能力力易易受受外外界界因因素素如如温温度度的的影影响响。场场效效应应管管只只依依靠靠自自由由电电子子和和空空穴穴之之一一在在导导电电沟沟道道中中作作漂漂移移运运动动实实现现导导电电，导导电电能能力力不不易易受受环环境境的的干扰。干扰。场效应管结构对称，场效应管结构对称，源极和漏极源极和漏极可互换使用。可互换使用。晶晶体体管管发发射射区区和和集集电电区区虽虽是是同同型型杂杂质质半半导导体体，但但因因制制作作工工艺艺不不同同，二二者不能互换使用。者不能互换使用。第66页，本讲稿共71页例例4.5.1判断判断图图中中场场效效应应管的工作状管的工作状态态。解解:图图(a)

33、是是N沟沟道道JFET，UGS=0UGS(off)，故故该该JFET工工作作在在恒恒流流区区或或可可变变电电阻阻区区，且且ID=ID S S，UD G=UD S-UGS=UDS=UDD-IDRD=6(V)-UGS(off)，故故该该JFET工工作作在在恒恒流流区区。图图(b)是是P沟沟道道增增强强型型MOSFET，UGS=-5(V)-UGS(th)，所以该场效应管工作在可变电阻区。，所以该场效应管工作在可变电阻区。第67页，本讲稿共71页一、方波，锯齿波发生器一、方波，锯齿波发生器4.5.5场效应管应用电路举例场效应管应用电路举例集集成成运运放放A1构构成成弛弛张张振振荡荡器器，A2构构成成反

34、反相相积积分分器器。振振荡荡器器输输出出的的方方波波uo1经经过过二二极极管管D和和电电阻阻R5限限幅幅后后，得得到到uo2，控控制制JFET开开关关V的的状状态态。当当uo1为为低低电电平平时时，V打打开开，电电源源电电压压E通通过过R6对对电电容容C2充充电电，输输出出电电压压uo随随时时间间线线性性上上升升；当当uo1为为高高电电平平时时，V闭闭合合，C2通通过过V放放电电，uo瞬间减小到零。瞬间减小到零。第68页，本讲稿共71页二、取样保持电路二、取样保持电路A1和和A2都都构构成成跟跟随随器器，起起传传递递电电压压，隔隔离离电电流流的的作作用用。取取样样脉脉冲冲uS控控制制JFET开

35、开关关V的的状状态态。当当取取样样脉脉冲冲到到来来时时，V闭闭合合。此此时时，如如果果uo1 uC则则电电容容C被被充充电电，uC很很快快上上升升；如如果果uo1 uC则则C放放电电，uC迅迅速速下下降降，这这使使得得uC=uo1，而而uo1=ui，uo=uC，所所以以uo=ui。当当取取样样脉脉冲冲过过去去时时，V打开，打开，uC不变，则不变，则uo保持取样脉冲最后瞬间的保持取样脉冲最后瞬间的ui值。值。第69页，本讲稿共71页三、相敏检波电路三、相敏检波电路因此前级放大器称为符号电路。因此前级放大器称为符号电路。场效管截止场效管截止场效管导通场效管导通第70页，本讲稿共71页集集成成运运放放A2构构成成低低通通滤滤波波器器，取取出出uo1的的直直流流分分量量，即即时时间间平平均均值值uo。uG和和ui同同频频时时，uo取取决决于于uG和和ui的的相相位位差差，所所以以该该电电路路称称为为相相敏敏检检波波电电路。路。第71页，本讲稿共71页