一文解析三极管和MOS管工作原理、特性、符号等知识

三极管的工作原理及特性

三极(ji)(ji)管之(zhi)所以运用(yong)如此广泛，其主要(yao)原因在于它可以通过(guo)小(xiao)(xiao)电(dian)(dian)(dian)流控制(zhi)(zhi)(zhi)大电(dian)(dian)(dian)流。形象地说(shuo)就是基极(ji)(ji)其是是一个(ge)阀(fa)门(men)开关(guan)，阀(fa)门(men)开关(guan)控制(zhi)(zhi)(zhi)的是集电(dian)(dian)(dian)极(ji)(ji)到发射极(ji)(ji)之(zhi)间的电(dian)(dian)(dian)流大小(xiao)(xiao)，而本身控制(zhi)(zhi)(zhi)阀(fa)门(men)开关(guan)的基极(ji)(ji)的电(dian)(dian)(dian)流要(yao)求很小(xiao)(xiao)。更加(jia)形象的图形说(shuo)明如下所示：

三极管的结构与符号

三(san)极管内部机构要求：（此(ci)处只说结论，后面介(jie)绍原(yuan)因）

1、发(fa)射区参杂(za)浓度很高，以便(bian)有足够的载流(liu)子供发(fa)射。

2、为减少载流子在基区(qu)(qu)的(de)复合机会，基区(qu)(qu)做得很薄，一般为几个微米，且(qie)参杂(za)浓度极低。

3、集电区体(ti)积较大，且为了(le)顺利收(shou)集边(bian)缘载流(liu)子，参杂浓度介于发射极与(yu)基极之间。

三极管基本工作原理

三(san)极管(guan)的主要(yao)功能有(you)：交流信(xin)号(hao)放大(da)、直流信(xin)号(hao)放大(da)和电路开(kai)关。同时(shi)三(san)极管(guan)有(you)三(san)个工(gong)(gong)作(zuo)区(qu)(qu)间，分别是：放大(da)区(qu)(qu)、饱和区(qu)(qu)和截止区(qu)(qu)。这三(san)个区(qu)(qu)域的工(gong)(gong)作(zuo)原理会在(zai)后面详细(xi)介(jie)绍(shao)。这里(li)首先介(jie)绍(shao)的就是交流信(xin)号(hao)放大(da)、直流信(xin)号(hao)放大(da)的放大(da)功能，此时(shi)三(san)极管(guan)工(gong)(gong)作(zuo)在(zai)放大(da)区(qu)(qu)。

工作在放(fang)大区的三(san)极管需要给发射极设置(zhi)正(zheng)向偏置(zhi)、给集电极设置(zhi)反向偏置(zhi)，如下图所示。

由(you)于发(fa)(fa)射(she)(she)极(ji)(ji)(ji)(ji)正偏(pian)，发(fa)(fa)射(she)(she)极(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)多(duo)(duo)(duo)数载(zai)流(liu)子(zi)(zi)（无论是P的(de)(de)(de)空穴还(hai)是N的(de)(de)(de)自由(you)电(dian)子(zi)(zi)）会(hui)(hui)不(bu)断(duan)扩(kuo)散到基(ji)极(ji)(ji)(ji)(ji)，并不(bu)断(duan)从电(dian)源补充多(duo)(duo)(duo)子(zi)(zi)，形成发(fa)(fa)射(she)(she)极(ji)(ji)(ji)(ji)电(dian)流(liu)IE。由(you)于基(ji)极(ji)(ji)(ji)(ji)很(hen)薄(bo)，且基(ji)极(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)多(duo)(duo)(duo)子(zi)(zi)浓度很(hen)低，所以(yi)从发(fa)(fa)射(she)(she)极(ji)(ji)(ji)(ji)扩(kuo)散过来的(de)(de)(de)多(duo)(duo)(duo)子(zi)(zi)只有很(hen)少一部分(fen)和基(ji)极(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)多(duo)(duo)(duo)子(zi)(zi)复(fu)合形成基(ji)极(ji)(ji)(ji)(ji)电(dian)流(liu)IB（发(fa)(fa)射(she)(she)极(ji)(ji)(ji)(ji)和基(ji)极(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)极(ji)(ji)(ji)(ji)性一定是相(xiang)反(fan)的(de)(de)(de)，所以(yi)各自的(de)(de)(de)多(duo)(duo)(duo)子(zi)(zi)极(ji)(ji)(ji)(ji)性相(xiang)反(fan)）。而剩余(yu)的(de)(de)(de)大(da)部分(fen)发(fa)(fa)射(she)(she)极(ji)(ji)(ji)(ji)传来的(de)(de)(de)多(duo)(duo)(duo)子(zi)(zi)会(hui)(hui)继续扩(kuo)散到集(ji)电(dian)极(ji)(ji)(ji)(ji)边缘(yuan)。由(you)于集(ji)电(dian)极(ji)(ji)(ji)(ji)反(fan)偏(pian)，所以(yi)反(fan)偏(pian)电(dian)压会(hui)(hui)将(jiang)在集(ji)电(dian)极(ji)(ji)(ji)(ji)边缘(yuan)的(de)(de)(de)来自发(fa)(fa)射(she)(she)极(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)多(duo)(duo)(duo)子(zi)(zi)拉入集(ji)电(dian)极(ji)(ji)(ji)(ji)，形成较大(da)的(de)(de)(de)集(ji)电(dian)极(ji)(ji)(ji)(ji)电(dian)流(liu)IC。

我们可以(yi)换一(yi)种角度(du)看(kan)这个过程(cheng)，如果将中间的基(ji)极(ji)去掉，正(zheng)偏和反偏的两个电(dian)(dian)(dian)源其(qi)实极(ji)性(xing)是(shi)(shi)相同(tong)的，串联成(cheng)了一(yi)个电(dian)(dian)(dian)压(ya)更高的电(dian)(dian)(dian)源。发射极(ji)和集电(dian)(dian)(dian)极(ji)的半(ban)导体(ti)性(xing)质也(ye)是(shi)(shi)相同(tong)的，成(cheng)为了一(yi)整块半(ban)导体(ti)，于是(shi)(shi)就退(tui)化成(cheng)了下面这个电(dian)(dian)(dian)路。

于是(shi)可以理解(jie)成三(san)极管(guan)就(jiu)是(shi)人(ren)为(wei)的(de)(de)在上述电路中加了(le)一个闸门，用很小(xiao)的(de)(de)电流IB可以使(shi)闸门打开(kai)，形成很大(da)的(de)(de)电流IC。有了(le)以上的(de)(de)知识，同时可以得出三(san)种电流之间的(de)(de)关系式(shi)。

且在放大(da)区状态下(xia)工作时有：

在放大区(qu)工作时三极管(guan)内(nei)部(bu)载流子的传输与电流分(fen)配示意(yi)图如下(xia)图所(suo)示。

三极管的特性曲线以及饱和区和截止区

先以之(zhi)(zhi)前水(shui)库闸门(men)(men)的(de)(de)例子通(tong)俗的(de)(de)说(shuo)明一(yi)(yi)下(xia)(xia)饱(bao)和(he)区(qu)和(he)截(jie)止区(qu)的(de)(de)含(han)义。无论水(shui)库储(chu)水(shui)量有多大，闸门(men)(men)不开(kai)（IB=0）水(shui)库的(de)(de)水(shui)都没(mei)有办法从(cong)集(ji)电(dian)极(ji)(ji)(ji)流出(chu)，这(zhei)就(jiu)是截(jie)止区(qu)。当水(shui)库的(de)(de)闸门(men)(men)已经完全打开(kai)之(zhi)(zhi)后（IB达到了一(yi)(yi)定值(zhi)），从(cong)集(ji)电(dian)极(ji)(ji)(ji)流出(chu)的(de)(de)水(shui)量只与集(ji)电(dian)极(ji)(ji)(ji)和(he)发射极(ji)(ji)(ji)之(zhi)(zhi)间的(de)(de)储(chu)水(shui)量（压差）有关，已经与IB值(zhi)的(de)(de)大小无关了，这(zhei)就(jiu)是饱(bao)和(he)区(qu)。下(xia)(xia)面就(jiu)介绍(shao)一(yi)(yi)下(xia)(xia)三(san)极(ji)(ji)(ji)管的(de)(de)特性曲线，进一(yi)(yi)步(bu)强化对于三(san)种工作(zuo)区(qu)域的(de)(de)理解。测试三(san)极(ji)(ji)(ji)管特征曲线的(de)(de)测试电(dian)路如(ru)图下(xia)(xia)所示。（注：UBB=UBE，UCC=UCE）。

输入特性曲线：

在UCE一定的(de)情况下，IB与UBE之间的(de)关系(xi)曲线如下：

分析一下输入特性曲线：

1、就右侧图(tu)中一(yi)条(tiao)线红色曲线来看(kan)，即在UCE恒定的(de)情况下，UBE会经历一(yi)个(ge)死区电(dian)压(ya)。这(zhei)段区域内BE间(jian)PN结还没(mei)有达到导通电(dian)压(ya)，所以基(ji)极没(mei)有电(dian)流。当(dang)达到BE间(jian)PN结导通电(dian)压(ya)后，UBE越(yue)大其(qi)BE结扩散效应越(yue)强，导致基(ji)极电(dian)流越(yue)大。

2、对(dui)于在UBE相同的(de)(de)(de)(de)情况下(xia)，UCE越大IB越小的(de)(de)(de)(de)现象可以这样解释(shi)，UCE的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加相当于是增(zeng)加了(le)集电极(ji)的(de)(de)(de)(de)反偏电压，于是就增(zeng)大了(le)集电极(ji)的(de)(de)(de)(de)耗尽层的(de)(de)(de)(de)宽度，进(jin)而减小了(le)基(ji)极(ji)的(de)(de)(de)(de)有(you)效(xiao)宽度。于是在基(ji)极(ji)的(de)(de)(de)(de)有(you)效(xiao)复(fu)合减少，从而电流减小。

3、但是为什(shen)么当UCE达到一定值(zhi)（1V）之(zhi)后(hou)就不再影响IB？

输出特性曲线：

在(zai)一定(ding)基极电(dian)(dian)流(liu)IB的(de)情(qing)况下(xia)，集电(dian)(dian)极电(dian)(dian)流(liu)IC与(yu)集电(dian)(dian)极电(dian)(dian)压(ya)UCE之间的(de)关(guan)系曲(qu)线(xian)如(ru)下(xia)：

截止区：（发射(she)极反向偏置，集电极反向偏置）

此(ci)时IB很(hen)小，可以理解成UBE很(hen)小，BE之间的PN结没有达(da)到导通电压，即前面说的阀(fa)门(men)没有打(da)开(kai)。所以IC和(he)IE几乎(hu)为0。整个开(kai)关处于关闭状(zhuang)态。

放(fang)大区：（发射(she)极正向偏置(zhi)，集电极反(fan)向偏置(zhi)）

此(ci)时(shi)IB已经达到(dao)(dao)了导通BE之间PN结的(de)(de)大(da)小(xiao)，但是(shi)此(ci)时(shi)IB相对较小(xiao)，闸门(men)还没完全(quan)(quan)打开。闸门(men)的(de)(de)大(da)小(xiao)收到(dao)(dao)IB的(de)(de)控制。于是(shi)CE之间的(de)(de)电流大(da)小(xiao)完全(quan)(quan)与IB成正比。

饱和(he)区：（发射(she)极正向偏置，集(ji)电极正向偏置）

此(ci)时IB已经(jing)达到(dao)了完全导通BE之间PN结(jie)的大(da)小，闸门已经(jing)完全打开。于是(shi)CE之间的电流(liu)大(da)小受到(dao)UCE的影响(xiang)，已经(jing)不再(zai)受IB的控制。

输出特性曲线饱和区详解

在上面的描述(shu)中无论是截止区还(hai)是放(fang)大区都相对(dui)(dui)容(rong)易理(li)解，但(dan)是对(dui)(dui)于饱(bao)和(he)区就不太容(rong)易理(li)解了。

首先三极(ji)(ji)管(guan)导(dao)电(dian)(dian)(dian)的(de)原理是：射(she)极(ji)(ji)和(he)基极(ji)(ji)之间正偏(pian)，发射(she)极(ji)(ji)有电(dian)(dian)(dian)子可以(yi)注入基极(ji)(ji)。其(qi)中极(ji)(ji)少部分与基极(ji)(ji)的(de)多子复合(he)后仍有大量的(de)电(dian)(dian)(dian)子处于(yu)基极(ji)(ji)边(bian)缘(yuan)。此(ci)时(shi)集电(dian)(dian)(dian)极(ji)(ji)和(he)基极(ji)(ji)之间反(fan)偏(pian)，于(yu)是集电(dian)(dian)(dian)极(ji)(ji)有足够的(de)吸(xi)(xi)引电(dian)(dian)(dian)子的(de)能力(li)。此(ci)时(shi)只要基极(ji)(ji)电(dian)(dian)(dian)流增大就意味着有更多的(de)电(dian)(dian)(dian)子处于(yu)基极(ji)(ji)和(he)集电(dian)(dian)(dian)极(ji)(ji)边(bian)缘(yuan)，此(ci)时(shi)这些电(dian)(dian)(dian)子全部可以(yi)被集电(dian)(dian)(dian)极(ji)(ji)吸(xi)(xi)走。于(yu)是此(ci)时(shi)的(de)IC只受到(dao)IB的(de)控制。

但是(shi)当UCE逐渐减小(xiao)，吸引电子的(de)(de)能(neng)力逐渐下降。当在IB的(de)(de)作用下注(zhu)入基极和(he)集电极之间(jian)的(de)(de)电子没(mei)有办法被集电极全(quan)部吸走的(de)(de)时候(hou)，也(ye)就(jiu)是(shi)随(sui)着(zhe)IB的(de)(de)增大(da)(da)(da)，IC的(de)(de)增大(da)(da)(da)量与对应放大(da)(da)(da)区相比(bi)减小(xiao)或者(zhe)不再增大(da)(da)(da)的(de)(de)时候(hou)，就(jiu)进入了(le)饱和(he)区。所以所谓(wei)的(de)(de)饱(bao)和(he)区指的(de)(de)是集电(dian)极的(de)(de)吸收电(dian)子能力的(de)(de)饱(bao)和(he)。

工程上近似认为(wei)(wei)UCE=UBE时为(wei)(wei)临界饱(bao)和(he)，但(dan)饱(bao)和(he)曲(qu)线(xian)的真(zhen)正(zheng)物理意(yi)义应该(gai)是(shi)要得到(dao)某一数值的IC，至少需要加上多大的UCE。

为什么IB小电流可以拉出IC大电流：

其实这(zhei)个问题在之前的(de)介绍中(zhong)已(yi)经有(you)所(suo)解释，这(zhei)里再集中(zhong)强(qiang)调一下(xia)。在三(san)极管内部的(de)结构如(ru)下(xia)。

由(you)于(yu)内(nei)部(bu)结构特性（发射(she)(she)区参杂浓度(du)(du)很(hen)(hen)(hen)高；基区做得很(hen)(hen)(hen)薄且参杂浓度(du)(du)极(ji)低；集(ji)电(dian)(dian)区体积较(jiao)大，参杂浓度(du)(du)介于(yu)发射(she)(she)极(ji)与基极(ji)之(zhi)间(jian)）从而(er)形(xing)成了一种特殊的(de)结构，就是(shi)基极(ji)相当于(yu)在一块导体（发射(she)(she)极(ji)加集(ji)电(dian)(dian)极(ji)）之(zhi)间(jian)加了一层(ceng)薄薄的(de)阻隔栅，而(er)只(zhi)需要很(hen)(hen)(hen)小(xiao)的(de)驱动(dong)力（UBE=0.7V，由(you)于(yu)基极(ji)很(hen)(hen)(hen)薄，驱动(dong)电(dian)(dian)流(liu)也在uA量级）就可以将阻隔栅打(da)开。而(er)一旦打(da)开这(zhei)层(ceng)阻隔，真正的(de)驱动(dong)电(dian)(dian)流(liu)是(shi)由(you)UCE驱动(dong)的(de)。

场效应管的工作原理及特性

场效应(ying)管(guan)(guan)(guan)(guan)（FET）分为结型场效应(ying)管(guan)(guan)(guan)(guan)（JFET）和绝缘栅(zha)型场效应(ying)管(guan)(guan)(guan)(guan)MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)管(guan)(guan)(guan)(guan)，即金属-氧化物-半导体。下面以增强型NMOS为例(li)，介绍MOS管(guan)(guan)(guan)(guan)的工作(zuo)原理。

MOS管的基本结构

增(zeng)强(qiang)型(xing)NMOS的(de)(de)结(jie)构(gou)图如下图所示，在(zai)参(can)杂浓度(du)较(jiao)低的(de)(de)P型(xing)硅衬(chen)底上，制作两(liang)个(ge)高参(can)杂浓度(du)的(de)(de)N型(xing)沟(gou)(gou)槽。分别(bie)用铝(lv)从(cong)两(liang)个(ge)N型(xing)沟(gou)(gou)槽中引出两(liang)个(ge)电极(ji)(ji)(ji)分别(bie)作为(wei)源(yuan)极(ji)(ji)(ji)S和(he)漏极(ji)(ji)(ji)D（此时的(de)(de)源(yuan)极(ji)(ji)(ji)和(he)漏极(ji)(ji)(ji)在(zai)结(jie)构(gou)上没有区别(bie)是可以(yi)互换的(de)(de)）。然后在(zai)半导体的(de)(de)表面覆盖(gai)一(yi)(yi)层(ceng)很薄的(de)(de)SiO2绝(jue)缘(yuan)层(ceng)。在(zai)漏源(yuan)极(ji)(ji)(ji)间的(de)(de)绝(jue)缘(yuan)层(ceng)上再装上一(yi)(yi)个(ge)铝(lv)电极(ji)(ji)(ji)；作为(wei)栅极(ji)(ji)(ji)G。另外在(zai)衬(chen)底上也(ye)引出一(yi)(yi)个(ge)电极(ji)(ji)(ji)B。

在(zai)出(chu)厂前大多数MOS管的衬底已经和源(yuan)极(ji)连在(zai)了(le)(le)一(yi)起，此时(shi)源(yuan)极(ji)S和漏极(ji)D就有了(le)(le)区别(bie)，不能再互换了(le)(le)。

MOS管出现导电沟道（反型层的形成）：

在UGS=0时，无论(lun)UDS的大小和极性(xing)，都会使得(de)2个(ge)GS和DG这两个(ge)PN结中一个(ge)正(zheng)偏(pian)，另一个(ge)反偏(pian)。但(dan)是由于两个(ge)N区之间被P衬底隔离，所以(yi)没(mei)有办法形成电(dian)流，情况如下图所示。

当在(zai)栅(zha)(zha)(zha)源极之间加上(shang)正向(xiang)(xiang)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)（所谓的(de)(de)(de)(de)正向(xiang)(xiang)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)永(yong)远(yuan)是(shi)指电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)场(chang)(chang)(chang)方向(xiang)(xiang)是(shi)从P区(qu)(qu)指向(xiang)(xiang)N区(qu)(qu)）后，则在(zai)栅(zha)(zha)(zha)极和(he)衬底之间的(de)(de)(de)(de)SiO2绝缘(yuan)(yuan)层(ceng)中便产生一个垂直于(yu)半导(dao)体表(biao)面的(de)(de)(de)(de)由栅(zha)(zha)(zha)极指向(xiang)(xiang)衬底的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)场(chang)(chang)(chang)，这(zhei)个电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)场(chang)(chang)(chang)能排斥(chi)空穴(xue)而吸引(yin)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)，因而使(shi)栅(zha)(zha)(zha)极附近(jin)的(de)(de)(de)(de)P型(xing)衬底中的(de)(de)(de)(de)空穴(xue)被(bei)排斥(chi)，剩下不能移动的(de)(de)(de)(de)受(shou)主离(li)子(zi)(zi)(zi)(负离(li)子(zi)(zi)(zi))，形(xing)成(cheng)耗尽层(ceng)，同时P衬底中的(de)(de)(de)(de)少子(zi)(zi)(zi)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)被(bei)吸引(yin)到(dao)衬底表(biao)面。当UGS增加大一定大小时，随(sui)着SiO2绝缘(yuan)(yuan)层(ceng)中电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)场(chang)(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)增强，会将(jiang)更多的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)吸引(yin)到(dao)P衬底的(de)(de)(de)(de)表(biao)面，于(yu)是(shi)栅(zha)(zha)(zha)极附近(jin)会形(xing)成(cheng)一个N型(xing)薄层(ceng)，且与(yu)两个N区(qu)(qu)联通(tong)。此时就形(xing)成(cheng)了(le)(le)导(dao)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)沟道，于(yu)是(shi)在(zai)DS之间就有电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流可以通(tong)过了(le)(le)，其情况如(ru)下图(tu)所示：

在(zai)这个(ge)阶段(duan)，如果UDS保(bao)持不变，UGS增加(jia)会导致导电沟道变厚，从而ID变大。

MOS管预夹断的形成

（预夹断(duan)的形成是(shi)在理解(jie)初期的一(yi)个难点，这里的描述是(shi)参考了一(yi)些文献(xian)之(zhi)后自己的理解(jie)，正(zheng)确性还需要考证）。当UGS>UGSTH时，导(dao)(dao)电(dian)(dian)沟(gou)道(dao)形成，与S和D极连在一(yi)起形成了一(yi)个大的N型半(ban)导(dao)(dao)体(ti)。所以当在DS间加上正(zheng)电(dian)(dian)压之(zhi)后，电(dian)(dian)流(liu)可(ke)以在N型半(ban)导(dao)(dao)体(ti)中流(liu)动。

设想UDS=0时，ID=0，SiO2绝缘层与导(dao)电(dian)沟(gou)道(dao)之间的(de)(de)(de)电(dian)场(chang)是均(jun)匀(yun)分(fen)布的(de)(de)(de)，即从D到S的(de)(de)(de)导(dao)电(dian)沟(gou)道(dao)一(yi)(yi)样厚(hou)。但是导(dao)电(dian)沟(gou)道(dao)作为(wei)导(dao)体的(de)(de)(de)一(yi)(yi)部分(fen)，一(yi)(yi)定是有电(dian)阻(zu)的(de)(de)(de)。随着UDS的(de)(de)(de)增(zeng)加，ID的(de)(de)(de)增(zeng)大，靠(kao)近(jin)S端的(de)(de)(de)电(dian)势会比(bi)靠(kao)近(jin)N处的(de)(de)(de)电(dian)势要(yao)低。这里(li)很(hen)重要(yao)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)点(dian)(dian)是在这个过程中SiO2平面(mian)上各个点(dian)(dian)的(de)(de)(de)电(dian)势是均(jun)匀(yun)的(de)(de)(de)，所(suo)以在导(dao)电(dian)沟(gou)道(dao)不同点(dian)(dian)与SiO2之间的(de)(de)(de)电(dian)场(chang)强度是不一(yi)(yi)样的(de)(de)(de)。

如果以S端(duan)的(de)(de)(de)电势(shi)为0的(de)(de)(de)话(hua)，随(sui)着ID的(de)(de)(de)不(bu)断增大，D点的(de)(de)(de)电势(shi)会达到(dao)UGS-UGSTH。此(ci)时UG与UD之间的(de)(de)(de)电势(shi)差为UGSTH，此(ci)时靠近D点处的(de)(de)(de)电势(shi)差恰(qia)好(hao)达到(dao)可以产生导电沟道的(de)(de)(de)情况，于是在(zai)D极处就开始出现如下图所示的(de)(de)(de)预夹断。

随着ID的(de)继(ji)续增大，预(yu)夹断(duan)(duan)的(de)点(dian)会不断(duan)(duan)往左(zuo)移动，如下图(tu)所示(shi)。但是无论如何移动，预(yu)夹断(duan)(duan)点(dian)与G之间(jian)的(de)电压(ya)差保持为|UGSTH|。

另外非常重要的(de)一点是(shi)(shi)，在(zai)预夹(jia)(jia)断的(de)区(qu)(qu)(qu)域内(nei)，纵向(xiang)的(de)电(dian)势差(cha)不(bu)足(zu)以(yi)(yi)出现导电(dian)沟(gou)道(dao)，但是(shi)(shi)由于(yu)DS间的(de)电(dian)势差(cha)都落(luo)在(zai)了这段预夹(jia)(jia)断区(qu)(qu)(qu)域内(nei)（即D极至夹(jia)(jia)断点区(qu)(qu)(qu)域内(nei)，且方(fang)向(xiang)是(shi)(shi)从D极横向(xiang)指向(xiang)夹(jia)(jia)断点），于(yu)是(shi)(shi)夹(jia)(jia)断区(qu)(qu)(qu)内(nei)有很强的(de)横向(xiang)电(dian)场(chang)。于(yu)是(shi)(shi)当载流子到达夹(jia)(jia)断区(qu)(qu)(qu)边沿时，会(hui)被电(dian)场(chang)拉出，从D极输出。所以(yi)(yi)预夹(jia)(jia)断并不(bu)是(shi)(shi)不(bu)能导电(dian)，反而可以(yi)(yi)很好地完(wan)成导电(dian)。

预夹断的过程中ID为什么不变：

有了(le)(le)以(yi)上(shang)认识就(jiu)可以(yi)解(jie)释为什(shen)(shen)么在(zai)预夹(jia)(jia)(jia)(jia)断(duan)过(guo)程(cheng)中UDS继续增大，ID的(de)值可以(yi)保(bao)持(chi)不(bu)变(bian)。在(zai)进入预夹(jia)(jia)(jia)(jia)断(duan)之后，UDS继续增大的(de)过(guo)程(cheng)中，夹(jia)(jia)(jia)(jia)断(duan)点(dian)不(bu)断(duan)向S极移(yi)动，但是保(bao)持(chi)了(le)(le)夹(jia)(jia)(jia)(jia)断(duan)点(dian)和S极之间的(de)电(dian)(dian)压保(bao)持(chi)不(bu)变(bian)（数值上(shang)等于|UGSTH|）。即增加的(de)UDS的(de)电(dian)(dian)压全部落在(zai)了(le)(le)夹(jia)(jia)(jia)(jia)断(duan)区内。（这(zhei)里有一(yi)点(dian)没法从原(yuan)理上(shang)解(jie)释，但是可以(yi)从结果反(fan)推，就(jiu)是虽(sui)然导电(dian)(dian)沟道的(de)长度在(zai)缩(suo)短，但是电(dian)(dian)阻值没有什(shen)(shen)么变(bian)化）于是ID的(de)值保(bao)持(chi)不(bu)变(bian)。

当反(fan)向(xiang)电压达(da)到一(yi)定程度的(de)时候就(jiu)出现了(le)(le)反(fan)向(xiang)击穿，场(chang)效应管就(jiu)坏了(le)(le)。

场效应管的特性曲线

图23和图24的左侧为漏极(ji)输出(chu)特性(xing)曲线，右侧为转移特性(xing)曲线。

特性曲线(xian)中(zhong)(zhong)在VGS=-4V的(de)(de)(de)(de)(de)(de)曲线(xian)下方可以成为(wei)截止区(qu)(qu)，该区(qu)(qu)域的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情况(kuang)是VGS还(hai)(hai)没(mei)有到达导电沟道导通电压(ya)，整(zheng)个(ge)MOS管(guan)(guan)还(hai)(hai)没(mei)有开(kai)始导电。可变电阻区(qu)(qu)又称为(wei)放大区(qu)(qu)，在VDS一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情况(kuang)下ID的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大小(xiao)直(zhi)接受到VGS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)控制(zhi)，且基(ji)本(ben)为(wei)线(xian)性关系。注意三(san)极管(guan)(guan)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)放大区(qu)(qu)和MOS管(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)放大区(qu)(qu)有很大区(qu)(qu)别，不能(neng)觉(jue)得是相似的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。恒流区(qu)(qu)又称为(wei)饱和区(qu)(qu)，此时ID大小(xiao)只收到VGS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)控制(zhi)，VDS变化(hua)过程中(zhong)(zhong)ID的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大小(xiao)不变。

场效应管的符号

1、结型(xing)场效应(ying)管（JFET）和绝缘栅(zha)性场效应(ying)管（MOSFET）的区别

本(ben)文中详细介绍的是绝缘(yuan)栅型(xing)场(chang)效应管，如(ru)上图(tu)右(you)侧(ce)图(tu)所示(shi)。而(er)左侧(ce)这(zhei)种结构(gou)称(cheng)为结型(xing)场(chang)效应管，其工作(zuo)原(yuan)理大致(zhi)如(ru)下(xia)：

在(zai)UGS没有电压(ya)(ya)的(de)情况下，在(zai)两个P区(qu)(qu)之间(jian)形(xing)(xing)成N区(qu)(qu)通(tong)道(dao)，连接着D极(ji)和S极(ji)。当(dang)UDS有电压(ya)(ya)时在(zai)N型半(ban)导体内形(xing)(xing)成电流。当(dang)G、S间(jian)加上(shang)反(fan)向电压(ya)(ya)UGS后（所(suo)谓反(fan)向电压(ya)(ya)是指(zhi)(zhi)从N区(qu)(qu)指(zhi)(zhi)向P区(qu)(qu)的(de)电压(ya)(ya)），在(zai)电场力作用下N区(qu)(qu)通(tong)道(dao)逐(zhu)渐变窄(zhai)，直至消失，从而ID减为0。其特性曲线如图(tu) 27所(suo)示。

1、增强型(xing)绝缘栅晶(jing)体(ti)管和(he)耗(hao)尽型(xing)绝缘栅晶(jing)体(ti)管

本文中详细介(jie)绍的是增强型(xing)绝缘栅型(xing)场(chang)效应管，耗尽型(xing)绝缘栅型(xing)场(chang)效应管在SiO2绝缘层中掺杂(za)了大量的金属正离子，所(suo)以在UGS没(mei)有电压的情况下这些正离子感应出反型(xing)层，形(xing)成导电沟道；于(yu)是UGS的作(zuo)用就是抑(yi)制导电沟道。

1、P沟道还(hai)是N沟道

就是中间(jian)的半(ban)导体类型是P还是N。

2、符号的说(shuo)明

只有一根(gen)垂直(zhi)线(xian)的(de)(de)为(wei)结型(xing)场(chang)效应管(guan)；两个(ge)线(xian)的(de)(de)为(wei)绝缘栅型(xing)晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)。第二根(gen)线(xian)为(wei)虚线(xian)，为(wei)增(zeng)强型(xing)绝缘栅型(xing)晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)；为(wei)实线(xian)的(de)(de)为(wei)耗尽(jin)型(xing)晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)。箭头永远(yuan)从(cong)P指向N，而且永远(yuan)是从(cong)G（漏）极输出。结型(xing)场(chang)效应管(guan)和绝缘栅型(xing)晶(jing)(jing)体(ti)管(guan)箭头作用看起来有点反的(de)(de)原(yuan)因是G极的(de)(de)位置不同(tong)了。

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