二极管、三极管和MOS管.docx

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1、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

2、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/50kΩ=0.1mA。如果晶体管的共发射极电流放大系数β=IC/IB=100,集

3、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。 金属氧化物半导体场效应三极管的基本工作原理是靠半导体表面的电场效应，在半导体中感生出导电沟道来进行工作的。当栅G电压VG增大时，p型半导体表面的多数载流子棗空穴逐渐减少、耗尽，而电子逐渐积累到反型。当表面达到反型时，电子积累层将在n+源区S和n+漏区D之间形成导电沟道。当VDS≠

4、0时，源漏电极之间有较大的电流IDS流过。使半导体表面达到强反型时所需加的栅源电压称为阈值电压VT。当VGS>VT并取不同数值时，反型层的导电能力将改变，在相同的VDS下也将产生不同的IDS,实现栅源电压VGS对源漏电流IDS的控制。  二、MOS管详解MOS场效应管即金属-氧化物-半导体型场效应管，英文缩写为MOSFET（Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect-Transistor），属于绝缘栅型。其主要特点是在金属栅极与沟道之间有一层二氧化硅绝缘层，因此具有很高的输入电阻（最高可达1015Ω）。它也分N沟道管和P沟道管，符号如

5、图1所示。通常是将衬底（基板）与源极S接在一起。根据导电方式的不同，MOSFET又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指：当VGS=0时管子是呈截止状态，加上正确的VGS后，多数载流子被吸引到栅极，从而“增强”了该区域的载流子，形成导电沟道。耗尽型则是指，当VGS=0时即形成沟道，加上正确的VGS时，能使多数载流子流出沟道，因而“耗尽”了载流子，使管子转向截止。 以N沟道为例，它是在P型硅衬底上制成两个高掺杂浓度的源扩散区N+和漏扩散区N+，再分别引出源极S和漏极D。源极与衬底在内部连通，二者总保持等电位。图1（a）符号中的前头方向是从外向电，表示从P型材料（衬底）指身N

6、型沟道。当漏接电源正极，源极接电源负极并使VGS=0时，沟道电流（即漏极电流）ID=0。随着VGS逐渐升高，受栅极正电压的吸引，在两个扩散区之间就感应出带负电的少数载流子，形成从漏极到源极的N型沟道，当VGS大于管子的开启电压VTN（一般约为+2V）时，N沟道管开始导通，形成漏极电流ID。首页 上一页 [1] [2][3] 下一页 尾页 国产N沟道MOSFET的典型产品有3DO1、3DO2、3DO4（以上均为单栅管），4DO1（双栅管）。它们的管脚排列（底视图）见图2。MOS场效应管比较“娇气”。这是由于它的输入电阻很高，而栅-源极间电容又非常小，极易受外界电磁场或

7、静电的感应而带电，而少量电荷就可在极间电容上形成相当高的电压（U=Q/C），将管子损坏。因此了厂时各管脚都绞合在一起，或装在金属箔内，使G极与S极呈等电位，防止积累静电荷。管子不用时，全部引线也应短接。在测量时应格外小心，并采取相应的防静电感措施。下面介绍检测方法。1．准备工作测量之前，先把人体对地短路后，才能摸触MOSFET的管脚。最好在手腕上接一条导线与大地连通，使人体与大地保持等电位。再把管脚分开，然后拆掉导线。2．判定电极将万用表拨于R×100档，首先确定栅极。若某脚与其它脚的电阻都是无穷大，证明此脚就是栅极G。交换表笔重测量，S-D之间的电阻值应为几百