【相关知识】：导体、半导体和绝缘体的原子结构、半导体材料的导电特性以及物理学中的有关电学部分内容。

【解题方法】：列出导体、半导体和绝缘体的电阻率。

【解答过程】：物质材料的导电能力强弱用电导率δ表示。而电导率的倒数为材料的电阻率ρ（它表示在规定的导体横截面下，单位长度的导体对电流的阻力）。自然界中的物质按其电阻率的大小可分为三大类，分别是导体、半导体和绝缘体，它们按电阻率的大小来划分，如表1．1所示。

表1.1 导体、半导体和绝缘体的划分

【相关知识】：要正确理解这部分内容，应该有本征半导体和掺杂半导体的原子结构，半导体中电阻率的计算方法。

【解题方法】：通过比较本征半导体、掺杂半导体的导电率和电阻率，便可一目了然。

【解答过程】：半导体材料在导电特性上与导体和绝缘体有着本质的区别。如果在纯净的半导体中掺入微量的杂质元素，如3价或5价元素，就可以使其导电性能得到很大的改善（掺杂后的半导体称为掺杂半导体）。以半导体材料硅为例，理想的纯净硅材料（这种纯净的半导体也称本征半导体，或称单晶硅）其电阻率为。我们知道，硅的原子密度为，只要在其中掺入的磷原子，即加入浓度约为的5价磷原子后，就能得到0.82Ω.cm的电阻率。(设在室温下，本征半导体硅的本征电子和空穴浓度为：)。

        单晶硅的导电率为：

        式中的分别是空穴和电子的迁移率。

        单晶硅的电阻率

        参入磷原子后的电子浓度：

        掺杂后的半导体的电导率：

        所以掺杂后半导体的电阻率：

        可见掺杂后与参杂前相比，导电能力提高了约26.8多万倍。由此可见，半导体的导电性能可以通过掺杂来控制；掺入不同的杂质和不同的浓度可以制成各种不同用途的半导体。通常有两种半导体：P型半导体和N型半导体。

【相关知识】：原子结构中的共价键结构；本征半导体受热激发产生电子空穴对的现象；电场力对载流子运动的影响。

【解题方法】：可以采用比喻的方法来理解：如电影院中看电影时，在整齐的坐位上如有一个人离开，其原来位置上便留下一个空位，后排的人就会填补该空位，再后排的人又填补前一排的空位，人向前走而空位置向后移动的现象好比电子和空穴的移动。人好比是电子，而空位就象是空穴。

【解答过程】：由原子结构理论可知，硅元素单晶体的原子结构都是排列成非常整齐的共价键结构，如图E4a20111202-01Z所示。

图E4a20111202-01Z 硅原子单晶体的共价键结构

        图中，硅原子外层的四个电子分别与四周相遴的硅原子中的一个电子形成共价键，该电子既围绕自身的原子核运动，同时又围绕相邻位置上的原子核运动，即该两个电子为相邻两原子共有，所以称价电子。因此，硅单晶体（纯净的硅）在{jd1}零度时，这种原子结构非常稳定，没有能够自由活动的载流子，所以它的特性如同绝缘体一样不导电。

        当在室温下或受到外界加热后，外界的能量将打破原先的共价健结构，使价电子挣脱原子核的束缚而成为自由电子，同时在该共价键的位置上留下一个空位，该空位也称空穴，这个过程称为“热激发”。可见，受热激发后，产生一个自由电子的同时，也就产生一个空穴，如图1.2所示中成对出现的电子和空穴哪样。所以，热激发后将产生两种载流子，电子载流子和空穴载流子。如果该半导体受到外加电场的作用，半导体中的电子载流子就会因电场力的作用而作定向运动，从而形成电子流电流。

图E4a20111202-02Z 硅原子单晶体热激发产生的电子空穴对

        那么空穴载流子是如何导电的呢？通常，一个原子核所带的正电荷与原子核外层电子所带的负电荷在数量上是相等的，即整个原子呈现电中性，而不带电。当受热激发使共价键上的电子被激发成了自由电子后，就不受原来原子核的束缚。跑掉了一个电子就相当于失去了一个单位的负电荷，破坏了原来的电中性，这就相当于留下的空穴带上了一个正电荷。

        在硅晶体原子结构中的电子，不管是受哪个原子核的束缚，它所具有的能级都是相同的。因此当共价键中出现一个空穴后，与该空穴相邻的共价键上的电子就非常容易跑到这个空位置中，使得该相邻的共价键上形成一个空穴，其效果好象空穴从原来的位置移动到了相邻的共价键上去一样。然后新的空穴又会被附近的共价键上的价电子填充。如此不断地重复，就相当于这个带正电荷的空穴在晶体中运动一样。

        由于晶体中填补空穴的电子来自其它相邻的共价键中的价电子，这些电子在外电场E的作用下逆电场运动，则带正电的空穴将顺电场而运动，也就形成了空穴电流了。

【相关知识】：在本征半导体中由于受热激发而生成的电子载流子和空穴载流子的本征浓度。掺入微量五价元素后，形成了电子型半导体；而掺入微量三价元素后，形成空穴型半导体。

【解题方法】：可以用画出原子结构简图来帮助理解掺入5价元素或3价元素时生成两种不同的半导体。

【解答过程】：半导体材料在高度提纯（本征半导体）后，其中的载流子电子和空穴主要由热激发产生，而且是成对的产生，这时的电子载流子浓度ni和空穴载流子浓度pi相等，称本征浓度。即：

其中为本征电子浓度，为本征空穴浓度。

        不同的半导体材料在不同的温度下其本征浓度不同，并且可用下式表示：

        式中A为与材料相关的常数，如为硅材料时，；是材料的禁带宽度。

        在室温下硅、锗和砷化镓等纯净半导体材料的本征浓度分别是

        硅：；锗：；砷化镓：

        可以证明，随着温度的升高，本征载流子浓度呈指数增加，这是所有半导体器件为什么受温度影响较大的根本原因。

        如果在本征半导体中，每掺入一个5价原子，就提供出一个电子载流子。假定掺入的5价原子数浓度为ND，则掺杂后该半导体中的电子载流子浓度为：

        如果在浓度为硅原子中，掺入5价磷原子，则所掺入的电子载流子的浓度约为。这时该半导体的电子载流子浓度为：

同样，在本征半导体中，每掺入一个3价原子，就提供出一个空穴载流子。假定掺入的3价原子浓度设为NA，则掺杂后该半导体中的空穴载流子浓度为：

【相关知识】：多数载流子的数量与所掺入的“杂质”浓度相关，而少数载流子的数量不仅与热激发有关，还与电子和空穴的复合机会相关。

【解题方法】：除定性理解外，还应有定量的计算，帮助了解半导体在掺杂后多数载流子和少数载流子的数量关系。

【解答过程】：在本征半导体中，掺入5价元素后，其中的电子载流子数量增加，而空穴载流子的数量反而比本征时更低，形成了电子为多子，空穴为少子的N型半导体。

        假若在本征半导体中，掺入3价元素，则空穴载流子数量增加，而电子载流子反而比本征时更少，形成了空穴为多子，电子为少子的P型半导体。

        由理论分析可得，在热平衡的条件下，任何一种半导体内，其两种载流子的乘积为一定值，即

        可见，所掺入的杂质越多，其多子越多，而少子将越少。少子虽数量少，但它是由热激发所产生的，所以对半导体的温度特性有明显的影响。

        在N型半导体中，每掺入一个5价元素的杂质原子，就提供了一个自由电子（称施主原子），所以N型半导体中的多子（电子）浓度为

，        ND—施主浓度

        而少子浓度：

        在P型半导体中，每掺入一个3价元素的杂质原子，就提供了一个空穴载流子（称受主原子），所以P型半导体中的多子（空穴）浓度

，        NA—受主浓度

        而少子浓度：

【相关知识】：有关半导体物理方面的知识，如载流子因浓度差而引起的扩散运动；在电场力作用下载流子的漂移运动；由外加温度引起的载流子的热运动等。应理解因两种载流子运动相遇后会产生的复合现象等方面的知识。

【解题方法】：要正确回答该问题，首先应了解载流子产生热运动、漂移运动和扩散运动的原因、载流子荷电性质，以及载流子的定向运动才能形成电流。

【解答过程】：半导体内的载流子有三种运动：载流子的扩散运动，载流子的热运动和载流子的漂移运动。

        （1）热运动

        在没有任何电场作用时，一定温度下半导体中的自由电子和空穴因热激发所产生的运动是杂乱无障的，好像空气中气体的分子热运动一样。由于是无规则的随机运动，合成后载流子不产生定向位移，从而也不会形成电流。

        （2）漂移运动

        在半导体的两端外加一电场E，载流子将会在电场力的作用下产生定向运动。电子载流子逆电场方向运动，而空穴载流子顺着电场方向运动。从而形成了电子电流和空穴电流，它们的电流方向相同。所以，载流子在电场力作用下的定向运动称为漂移运动，而漂移运动产生的电流称漂移电流。

        （3）扩散运动

        在半导体中，载流子会因浓度梯度产生扩散。如在一块半导体中，一边是N型半导体，另一边是P型半导体，则N型半导体一边的电子浓度高，而P型半导体一边的电子浓度低。反之，空穴载流子是P型半导体一边高，而N型半导体一边低。由于存在载流子浓度梯度而产生的载流子运动称为扩散运动。

        滴入水中的墨水会快速地向四周扩散，打开药品瓶盖，气味会很快充满整个房间等现象，是现实生活中扩散运动的典型例子，是自然界中的一种普遍规律。

        由于电子载流子和空穴载流子分别带负电和正电，扩散运动导致正负电荷搬迁，从而形成电流，这种由扩散运动形成的电流称扩散电流。

【相关知识】：本征半导体、掺杂半导体、电子载流子和空穴载流子的运动等。

【解题方法】：从一个原子失去电子和得到电子的物理过程加以理解。

【解答过程】：载流子在运动过程中，当电子载流子和空穴载流子相碰后两者都将消失，这种现象称为复合。

        在任何情况下，半导体中随时都存在载流子的“产生”和“复合”。当在平衡情况下（呈中性时），半导体中的载流子浓度实际上“产生”和“复合”保持着动态的平衡。

        在半导体三极管时，经常会碰到电压的温度档量VT，这个量如何理解？

        在半导体中，载流子的扩散和迁移都属统计热力学现象，只是反映了载流子伴随热运动的两种不同运动形式，所以扩散常数D和迁移率μ有关。两者之间的关系由爱因斯坦方程表示

        式中Dp、Dn分别是空穴和电子载流子的扩散常数，μp、μn是空穴和电子的迁移率，VT是电压的温度档量（热电势）。

【相关知识】：多数载流子和少数载流子，热激发对电子—空穴对数量的影响。

【解题方法】：着重说明载流子的热激发对多子和少子的增长比例不同。

【解答过程】：在半导体器件内部，当环境温度升高时，热运动加剧，致使共价键中价电子的能量加大，所以有更多的电子挣脱共价键的束缚，此时，两种载流子将以同样数目增长。因为多数载流子数目很多，因而相对增长量较小；而少数载流子数目很少，故相对增长量很大。因此，尽管少数载流子的浓度远低于多数载流子，但它对温度的敏感性对半导体器件性能的影响是显著的。

        对于半导体二极管，在热力学温度300K附近，温度每升高1℃，正向压降减小2～2．5mV；温度每升高10℃，反向电流约增大一倍。

【相关知识】：PN结的数学模型和二极管的伏安特性曲线。

【解题方法】：在二极管特性曲线上的某一点附近的微小电压变化和由此引起的电流变化来表征，由于电压和电流变化都非常小，所以可以将二极管特性曲线上的某一小段近似用直线表示。根据要求的准确度不同，可以采用多种折线化的特性等效法。

【解答过程】：在近似分析中，可将二极管的伏安特性折线化，并由此得到不同的等效电路，如图E4a20121001-01Z所示，它们的共同特点是截止时反向电流近似为零。图（a）所示为理想二极管的伏安特性，可等效为一个理想开关。二极管正向导通时，正向电压为零；反向截止时，其反向电流为零。

        图（b）所示伏安特性表明二极管在正向导通时，其两端电压用一等效电压常量Uon表示，在工程上通常硅管Uon为0.7V,锗管为0.3V计算；

        图（c）所示伏安特性表明二极管的导通电压与电流成线性关系，即过Q点的切线表示，为直流等效电阻，且动态电阻。在工程的近似分析中应根据具体情况选择不同的等效电路。

图E4a20121001-01Z 由折线化伏安特性获得的二极管等效电路

（a）理想二极管（b）导通电压为常量（c）导通电阻为常量（d）直流电源作用于二极管关系

        在图（d）所示电路中，设二极管为硅管，则其导通电压Uon约为0.6～0.8V。若V＝15V，远大于Uon，则可认为I≈V/R=15mA；若V＝6V，可取Uon＝0.7V，则I≈（V-Uon）/R=5.3mA；与实际电流的误差不会超过5％。若V＝2V，则Uon取0.5～0.8V中不同的值时计算出的值相差很多，因而需实测所用二极管的伏安特性，利用第二章所述图解法求出Q点，得到UD、I和rD。可见，应根据V的数值和所能容许的误差来决定采用哪个等效电路。

【相关知识】：二极管的单向导电性，二极管的导电条件。

【解题方法】：根据具体给定的电路，要找出每个二极管正向导通的条件和反向截止的条件，然后分段得出该条件下的输出与输入电压间的关系，{zh1}在输入电压和输出电压关系坐标上画出电路的电压传输特性。

【解答过程】：图E4a20121002-01Z所示的电路是一个具有两只二极管的电路，其输入电压范围从0V到30V，电路中的元件参数如图所示。当二极管特性为理想时，要求画出该电路的电压传输特性。

图E4a20121002-01Z 示例电路

        由电路可知，如果要求两只二极管都导电，电路中的电流方向应如图中所示。首先写出两个管子都导通时的两个回路方程：

        由上列两个方程可以分析得到下面几种情况：

        1．若要两只二极管都导通，输入电压ui应该在下列范围以内：此时，输出电压。

        2．若输入电压，D1管截止，而D2管导电，则流过D2的电流iD2为

        所以输出电压uo为

        3．若输入电压，则二极管D2截止，输出电压。

        据此画出的电压传输特性uo=f(uI)如图E4a20121002-02Z所示

图E4a20121002-02Z 电压传输特性

【相关知识】：二极管的伏—安特性曲线（u～i），直流模型和低频小信号模型。

【解题方法】：着重分析：二极管的直流电阻对应于静态工作点；二极管的动态电阻对应于小信号模型。它们均与静态工作点的位置密切相关。

【解答过程】：半导体器件是一种非线性器件，它对直流和交流（或说动态量）呈现出不同的等效电阻。二极管的直流电阻是其工作在伏安特性上某一点时的端电压与其电流之比，如图E4a20121003-01Z所示。

图E4a20121003-01Z二极管的直流等效电阻

（a）电路（b）二极管伏安特性和工作点Q（c）二极管的直流电阻

        图E4a20121003-01Z所示电路中，在直流电源V的作用下，对应于二极管电流ID和二极管两端电压UD的点称为静态工作点，如图（b）中所注，该点对应的直流电阻为

        （1）

        动态电阻是在一个固定的直流电压和电流（即静态工作点Q）的基础上、由交流信号ui引起特性曲线在Q点附近的一小段电压和电流的变化产生的。若该交流信号ui是低频，而且幅度很小（通常称低频小信号），则由此引起的电流变化量也很小，则这一小段特性曲线可以用通过Q点的切线来等效。

（a）电路（b）二极管伏安特性（c）二极管的动态电阻

图E4a20121003-02Z 二极管的低频小信号等效

        如图E4a20121003-02Z所示的电路中，若在Q点的基础上外加微小的低频信号，二极管两端产生的电压变化量和电流变化量如图（b）中所标注，则此时的二极管可等效成一个动态电阻rd，如图（c）所示。根据二极管的电流方程可得

Q点附近        （2）

        rd是用以Q点为切点的切线斜率的倒数。显然，而Q点在伏安特性上的位置不同，rd的数值将不同。根据二极管的电流方程

        可得：

        因此                （3）

        ID为静态电流，常温下UT＝26mV。从式（3）可知，静态电流ID越大，rd将越小。设UD＝0.7V时，ID＝2mA。由此可得直流电阻RD＝350 而按式（3）可得动态电阻（交流电阻），二者相差甚远，切不可混淆。

        根据上面的释疑，就应该很容易理解当用普通万用电表的电阻档对二极管进行测量时，所测到的电阻值应该表示二极管的动态电阻还是直流电阻。

【相关知识】：晶体三极管输出特性曲线上的三个区及其对应的工作条件。

【解题方法】：在无信号输入的静态，直流供电电源VCC 该保证晶体三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，使晶体三极管处于放大状态，有一个基—射极电压UBE，基极电流IB，集电极电流IC和集电极—射极间电压UCE，这些量都是直流量。而加入输入信号后，基—射极间的总电压uBE，基极总电流iB，集电极总电流iC和集电极—射极间的总电压uCE都是在原直流量的基础上增加或减少。实际上都是一个直流量和一个交流量的总和。

【解答过程】：以NPN管组成的放大电路为例，首先应保证晶体三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，如图所示。图中基极偏置电路为VCC→RB→基极→发射极→地，使NPN管的发射结处于正向偏置，应选择RB电阻的大小，以产生一定的基极电流IB，此时，发射结（b-e间）的正向压降为UBE，对于NPN硅管， UBE≈0.7V。另外输出回路中VCC→RC→集电极C→发射极E→地所形成的回路，应使UCE>UBE时，即集电结反偏。此时，集电极电流IC将比基极电流IB大β倍，即IC=βIB。可见，电路图中所示的电源电压极性、基极电阻RB和集电极电阻RC应都能保证晶体三极管工作在放大状态。

图E4a20131001-01Z 保证晶体三极管放大的基本电路结构

        如果有一个微小的输入信号要加入放大电路进行放大，应该如何将该信号加至放大器的输入端？并且经放大后怎样取出该放大信号呢？

        信号加入后要做到不影响电路原来的静态工作点，而只是使电路中的各电流（如iC、iB）和电压(uBE、uCE)是静态分量和由信号产生的交流分量之和。

        为此，电路应该增加信号输入、输出回路，如图所示。

图E4a20131001-02Z 加入输入信号后的基本电路

        由电路可知，当输入信号（）为零时，C1和C2电容可视作开路，原电路工作状态不变，电路中的电流和电压都为直流量。此时C1电容上的电压就是UBEQ≈0.7V，C2上的电压即UCEQ。

        当加入输入信号后，晶体管基极—发射极间的电压为

        另外， 加入后产生的 ，其中的绝大部分流经基极成为基极电流 ，因此基极的总电流为

         部分的电流放大β倍后成为 ，所以在输入信号作用下集电极电流为

        集电级和发射极间电压

        放大后的输出信号电压为

【相关知识】：晶体三极管的基本结构，集电区、基区、发射区的特点，载流子浓度梯度的分布。

【解题方法】：从器件的物理结构和制作工艺的要求上来帮助理解。

【解答过程】：晶体三极管由N-P-N（或P-N-P）三个区组成，从而形成两个PN结，如图所示。

图E4a20131002-01Z NPN型晶体三极管的结构简图以及电路符号

        为实现电流放大作用，在结构上要求集电区N的面积{zd0}，且多子—电子的浓度{zd1}；发射区N的面积次之，而多数载流子—电子的浓度{zg}；基区P的宽度要窄，多子—空穴的浓度较低。

        大家知道，晶体管进入饱和状态后，集电结JC和发射结JE都变为正偏。此时，两个PN结都要进行多数载流子的扩散运动，集电区的电子向基区扩散，发射区的电子也向基区扩散，由于发射区多子浓度远高于集电区，所以扩散后在基区形成的电子浓度梯度就不一样了，如图1所示。

图E4a20131002-03Z NPN晶体三极管饱和工作时基区电子浓度分布

        ①线表示发射区多子电子扩散进入基区后的电子浓度分布；②线表示集电区多子扩散进入基区后的电子浓度分布；③线表示在基区的电子总浓度分布曲线；

        由于发射区的多子—电子浓度{zg}，所以扩散进入基区后，电子浓度梯度也{zd0}（①线），集电区多子浓度低，扩散后进入基区的电子浓度梯度也低（②线）。

        当晶体管工作在放大状态时，集电结JC是反向偏置的，发射区的多子电子（也称非平衡载流子）扩散进入基区后，除极少部分和基区的空穴复合形成基极电流外，绝大部分将继续扩散，一旦到达集电结附近时，在JC反偏电场作用下，就立刻漂移到集电区，成为外电路集电极电流中的一大部分，所以，晶体三极管工作在放大区时，在集电结的边缘是不可能有电子的积累的。

图E4a20131002-04Z NPN晶体三极管放大时基区电子浓度分布曲线

        从图E4a20131002-04Z可以看出，晶体三极管饱和时，在基区的电子载流子的浓度梯度和放大工作时的梯度方向是一致的，因此，晶体三极管饱和工作时，虽然两个PN结都是正向偏置了，但集电极电流IC还是从集电极流向发射极，与放大工作时的方向一致。

【相关知识】：线性电路中的叠加原理，电容器对直流隔直，对交流呈现容抗。

【解题方法】：小信号条件下，可利用线性电路中的叠加法进行分析。直流部分采用直流通路分析，交流部分采用交流通路分析，然后线性迭加。

【解答过程】：为求解放大电路中的直流分量和交流分量，仍通过具体的放大电路来说明。图示电路是一个具有耦合电容的单管放大电路。

E4a20221001-01Z 分析举例电路

        当信号源 时，电路中就没有了交流信号。这时，电路中仅存在供电电源VCC，电路中的电容器对直流相当于开路，所以，这时画出的等效电路称直流通路，用来分析和求解电路中的直流量，如IB、IC、UBE、UCE等参数。在放大电路中，这种状态称为静态，如图2所示。

图E4a20221001-02Z 直流通路

        设三极管T已处于合适的静态工作点。为分析动态分量，假定输入信号频率足够高，耦合电容容量又较大，供电电源为理想电压源。据此，对信号而言，电容器xx可以当作短路处理。而供电电源内阻为零，因此，电源二端不可能产生交流压降，即电源也可当短路处理。由此，便可以画出交流通路。如图3(a)所示,图(b)是整理后的交流通路。

(a)交流通路

(b)整理后的交流通路

图E4a20221001-03Z 交流通路

        在交流通路中，所求出的全部是交流量（变化量），如ib，ic，ube，uce，等。{zh1}，将这两种电量迭加，就可以得到电压和电流总量。

【相关知识】：场效应管的结构、场效应管的导电机理、感应电子层，沟道与外加电压的关系，预夹断和夹断的条件。

【解题方法】：画出场效应管的结构图，VGS、VDS电压分段加上时的工作情况说明。

【解答过程】：本题所述的状态，实际上是场效应管处于恒流区的工作情况。为了能解释清楚场效应管的恒流区，本题以增强型N沟道场效应管为例。

        图E4a20141001-01Z所示为增强型N沟道场效应管的内部结构图，图中P型衬底上扩散了两个高浓度的N＋区，在器件表面生成一层SiO2绝缘层，并引出三个电极。

图E4a20141001-01Z 增强型N沟道场效应管的内部结构和电路

        学习场效应管的时候我们知道，当VGS电压大于开启电压VT后，在SiO2层下方两个高浓度N+区之间会感应生成电子层（由于该层载流子为电子，与衬底P的多子—空穴相反，所以也称反型层），即形成导电沟道。如果此时再加上VDD电压并逐渐增大，则靠近漏极端的VGD（=VGS－VDS）电压会逐渐减小，并趋向反向。因此，两个高浓度N+区间感应的电子层会在靠源极端厚，靠近漏极端簿的楔型形状，如图E4a20141001-02Z所示。

图E4a20141001-02Z VGS-VDS=VGD>VT时的沟道（沟道尚未夹断的情况）

        调节VDD，使VDS增加，当VGD=VT时，漏极端的感应电子层正好消失，这时的沟道称为预夹断。由于预夹断处沟道内电子无法停留，所以此时整个沟道的电阻几乎都集中在预夹断点上。此后，当VDS增加时，预夹断点将向源极延伸。在延伸的过程中，可以证明预夹断点延伸的长度Δ将和VDS的增加速率成正比。因此，在VDS≥VT的一个较大范围内，场效应管表现出其漏极电流基本不变的特性。

图E4a20141001-03Z VGS－VDS<VT沟道预夹断后的情况

【相关知识】：半导体三极管工作在放大区、饱和区的工作条件；场效应管工作在饱和区的工作条件。

【解题方法】：通过说明晶体三极管和场效应管处于不同工作区时的工作机理，解释场效应管饱和区的涵义。

【解答过程】：晶体三极管和场效应管的饱和区是两种xx不同的工作状态，只是共同沿用了“饱和区”的名词，同学们在学习这两种半导体器件时千万不能混淆。

        晶体三极管和场效应管的饱和区是两种xx不同的工作状态，只是共同沿用了“饱和区”的名词，同学们在学习这两种半导体器件时千万不能混淆。

        场效应管工作在饱和区时，其条件除栅源电压要求大于开启电压VGS>VT外（对增强型管讲），还要求VGD<VT，即VDS>VGS－VT。此时，场效应管的沟道已被预夹断，沟道电阻几乎全部集中在预夹断处，沟道电流ID将由外加电源VDD和外加电阻RD以及夹断处电阻所决定。当电源电压增加时，预夹断处的长度与电源电压同步增加，其电阻也成同步增加。在Rd不变的条件下，表现出VDS增加时，漏极电流ID基本不变的恒流特性，这种现象也称饱和。可见，场效应管的饱满和区正是线性放大区，相当于晶体三极管的放大区。

        晶体三极管饱和时，表现为Je和JC二个PN结都为正向偏置，即VBE≈0.7V，VCE<0.7V(指NPN硅管)，此时，晶体三极管失去了放大能力，C—E间压降很小。晶体三极管的这一工作区相当于场效应管的可变电阻区。

        可见场效应管的饱和和晶体三极管的饱和是两个xx不同的物理概念，在学习放大电路时一定要分清楚。

【相关知识】：双极型管和场效应管的结构、两者的工作机理、不同工作区的特点等。

【解题方法】：从双极型管和单极型晶体管工作在不同区域的特点来加以理解。

【解答过程】：在放大电路中，只有晶体管工作在放大区，场效应管工作在恒流区时，电路才能正常放大。在数字电路中，晶体管和场效应管多工作在开关状态，即晶体管不是工作在饱和区就是工作在截止区，场效应管不是工作在可变电阻区就是工作在截止区。

        一、晶体管的三个工作区

        对于小功率NPN型管，b-e间电压uBE＞Uon时才导通，若同时uCB≥0（即uCE≥uBE）则放大，因而工作在放大状态时三个极的电位关系为

        uC≥uB＞uE且uBE＞Uon        ......（1.2.4）

        换言之，uBE＜Uon管子截止，uBE＞Uon且uCE＜uBE管子饱和。

        对PNP管，为便于记忆，只要改换电压极性或不等号方向即可。

        二、场效应管的恒流区

        与晶体管相类似，为使场效应管工作在恒流区，不但要在栅源之间加合适的电压，而且还需在漏源之间加合适的电压。概括如下

        （1）N沟道结型（或耗尽型）场效应管在UGS（off）＜uGS＜0且uGD＜UGS（off）（即uDS＞uGS-UGS（off））时工作在恒流区；uGS＜UGS（off）时截止（夹断）；UGS（off）＜uGS＜0且uGD＞UGS（off）时工作在可变电阻区。

        P沟道结型（或耗尽型）场效应管在0＜uGS＜UGS（off）且uGD＞UGS（off）（即uDS＜uGS-UGS（off））时工作在恒流区；uGS＞UGS（off）时截止（夹断）；0＜uGS＜UGS（off）且uGD＜UGS（off）时工作在可变电阻区。

        若N沟道管uGS大于零、P沟道管uGS小于零，则失去gs间等效电阻很大的特点。

        （2）N沟道增强型MOS管在uGS＞UGS（th）且uGD＞UGS（th）即uDS＞uGS-UGS（th））时工作在恒流区；uGS＜UGS（th）时截止；uGS＞UGS（th）且uGD＜UGS（th）时工作在可变电阻区。UGS（th）为开启电压。