BJT与MOSFET简介.ppt

2020/6/10,BJT与MOSFET简介,2020/6/10,1结构与符号2工作原理3特性曲线4参数,三极管简介,2020/6/10,三极管模型图,2020/6/10,两种类型:NPN和PNP,一、结构,e(Emitter)：发射极b(Base）：基极c(Collector)：集电极,发射结(Je),集电结(Jc),基区,发射区,集电区,特点:b区薄e区搀杂多c区面积大,e,b,c,Je,Jc,2020/6/10,二、符号,1.结构与符号,2020/6/10,2.工作原理,一、放大条件,二、内部载流子的传输过程,三、电流分配关系,四、放大作用,2020/6/10,外部条件：,一、放大条件,电位关系：,内部条件？,三区掺杂不同！,Je正偏，Jc反偏。,对NPN型：VCVBVE对PNP型：VCVBVE,2020/6/10,二、内部载流子的传输过程,忽略支流：IE=IC+IB,2020/6/10,另外还有支流IEP、ICBO,三、电流分配关系,IE=IC+IB,2020/6/10,四、放大作用,三种组态,应用：共射电压放大,电流放大(控制）作用,2020/6/10,3.特性曲线,输入特性曲线iB=f(vBE)vCE=const输出特性曲线iC=f(vCE)iB=const,共射接法,共射接法的电压-电流关系,2020/6/10,(1)输入特性曲线,方程：iB=f(vBE)vCE=const,曲线：如图,2020/6/10,(2)输出特性曲线,方程：iC=f(vCE)iB=const,曲线：如左图,正偏正偏,正偏反偏,反偏反偏,三区偏置特点：,2020/6/10,4.参数,分为三大类:,(1)直流参数电流放大系数1.共射,IC/IBvCE=const,直流参数交流参数极限参数,2.共基,关系=IC/IE=IB/1+IB=/1+，或=/1-,2020/6/10,1.ICBO(Open),关系：ICEO=（1+）ICBO,2.ICEO（穿透电流）,极间反向饱和电流（温度稳定性）,2020/6/10,(2)交流参数交流电流放大系数1.共射=IC/IBvCE=const,2.共基=IC/IEVCB=const,特征频率fT当下降到1时所对应的频率,当ICBO和ICEO很小时，,2020/6/10,(3)极限参数,IC上升时会下降，下降到线性放大区值的70时所允许的电流。,PCM,超过此值会使管子性能变坏或烧毁。PCM=ICVCBICVCE,ICM,2020/6/10,1.V(BR)CBO发射极开路时的集电结击穿电压。BR（Breakdown）,2.V(BR)EBO,3.V(BR)CEO,关系：V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR)EBO,反向击穿电压（V(BR)XXO）,2020/6/10,由PCM、ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定三区：,2020/6/10,MOS管（MOSFET）简介,1结构与符号2工作原理与特性曲线3主要参数,2020/6/10,1.结构与符号,MOS管又分为：增强型耗尽型,D(Drain)为漏极，相当cG(Gate)为栅极，相当bS(Source)为源极，相当e,增强型MOS管,N沟道（导电通道）,箭头：PN,2020/6/10,2.工作原理与特性曲线,特性曲线1、转移特性曲线ID=f(VGS)VDS=const,2、输出特性曲线ID=f(VDS)VGS=const,2020/6/10,工作原理,（开启电压),反型层,VGS控制沟道宽窄,1、开启沟道,增强型MOS管,2020/6/10,2、沟道变形,楔形沟道,电位梯度,VDS的控制作用,2020/6/10,特性曲线,2、输出特性曲线ID=f(VDS)VGS=const,三区：可变电阻区（饱和区）恒流区（放大区）夹断区（截止区）,1、转移特性曲线ID=f(VGS)VDS=const,VCCS！,2020/6/10,另：N沟道耗尽型MOSFET,(a)结构和符号(b)转移特性曲线,3.主要参数,(1)直流参数VT开启电压增强型,IDSS饱和漏极电流耗尽型VGS=0时所对应的ID,RGS输入电阻约1091015,2020/6/10,gm低频跨导（VCCS）反映VGS对ID的控制作用gm=ID/VGSVDS=const(单位mS)(毫西门子),(3)安全参数UBRXX反向击穿电压XX：GS、DSPDM最大漏极功耗由PDM=VDSID决定,(2)交流参数,gm可以在转移特性曲线上求取，即曲线的斜率,2020/6/10,各类场效应三极管的特性曲线,绝缘栅场效应管,N沟道增强型,P沟道增强型,伏安特性曲线比较表,2020/6/10,绝缘栅场效应管,N沟道耗尽型,P沟道耗尽型,2020/6/10,KeyparametersofMOSFET,VDS:DrainSourcevoltageID:DraincurrentPtot:TotalpowerdissipationRds(on):Drain-sourceon-stateresistanceQgd:gate-drain(Miller)chargeGateResistance(Rg):gateresistanceTrr:reverserecoverytimeCiss:inputcapacitanceCrss:reversetransfercapacitance,2020/6/10,VDS:DrainSourcevoltageDesignerneedstochoosetheVDSthatcanstandthevoltagecrossDrainandSourcepin.Forexample,theVinofMotherBoardorServeris12V,sothehighsideMOSFEThavetochoose25VVDSisenough.But,iftheVinofNotebookis19V,thanchoose30VVDSismoresafe.25V*0.8=20V12V-safetouseit.25V*0.8=20V19V-hastherisktouseit.30V*0.8=24V19V-safetouseit.,2020/6/10,ID:DraincurrentIDisthecurrenttosupportload.DesignerhastonoticetheIDcapabilitywilldropwhilethetemperatureisrising.,2020/6/10,Ptot:Totalpowerdissipation(容许损耗功率)Differentpackagehasdifferentpowerdissipationcapability.DesignerhastocalculatethePtotandchoosethesuitablepackageofMOSFET.Ex.PH3330L:62.5W(LF-PAK)Ptot=(TJ-TC)/RthJC150-252TJ:JunctiontemperatureTC:Mountingbasetemperature,2020/6/10,Rds(on):Drain-sourceon-stateresistanceRds(on)iskeyparameterofpowerloss.DesignerchoosethelowervalueofRds(on)isbetter.IntheVRMlowsideMOSFET,becauseofthelongerturnondutycycle,usethelowerRds(on)MOSFETcanreducethetemperatureaswell.,Qgd:gate-drain(Miller)chargeQgdcanaffecttherisetimeandfalltime.Iftheriseandfalltimetoolong,itmeansmorepowerlost.,2020/6/10,Trr:Reverserecoverytime,二极管顺向电流流通后,师加电压逆转(从实线到虚线方向),二极管可视为一种电容,放