特色工艺龙头华虹半导体业绩创新高，称支持国产材料与设备替代

在中国大陆芯片代工制造领域，如果将中芯国际称为行业第一，那么华虹半导体可以排名第二。中芯国际与华虹半导体这两家芯片代工厂商，应该说是“中国大陆晶圆代工双巨头”。只不过，与颇受外人注目的中芯国际比较起来，华虹半导体的“存在感”确实要低一些。 作为中国大陆最大的特色工艺制程芯片代工厂，也是最大的功率器件代工厂，华虹半导体同样被业界视为一家具市场风向标的厂商。

华虹半导体是由华虹NEC与宏力半导体在2011年合并而来。华虹NEC成立于1997年，曾经主要是为NEC（日本电气）开发、制造及销售DRAM晶圆。2003年，华虹集团从NEC收回华虹NEC合资厂经营管理权，逐步停止 DRAM生产，并开始从事芯片代工制造业务。而上海宏力半导体于2000年底成立，主要从事计算机芯片、独立NOR闪存、eFlash、 汽车 发动机控制器等产品制造。2011年12月，华虹NEC与宏力半导体合并，2013年10月，集团完成重组，构成了如今的华虹半导体。

简单来说，华虹半导体聚焦于半导体特色工艺制程，主要工艺技术包括嵌入式非易失性存储器、逻辑及射频、分立器件、模拟及电源管理、独立非易失性存储器，广泛应用于电子消费品、通讯、计算机、工业及 汽车 市场。在实际应用中，处理器芯片和存储芯片遵循摩尔定律，需要用到先进制程工艺，但是射频、功率、传感器、模拟等器件则通过特色工艺制程进行生产。与先进逻辑制程工艺相比，特色工艺制程具备非尺寸依赖，工艺相对成熟，所需资本支出低，产品研发投入低等特点，同时产品生命周期也更长，种类更多。

1，华虹半导体交出了一份亮眼的半年报业绩，无锡厂表现出色

当前，全球芯片缺货涨价不断发酵，多家半导体大厂相继发布“创新高”的财务业绩。继中芯国际之后，华虹半导体也于8月12日交出了2021年上半年业绩。据公司发布财报显示，2021年上半，华虹半导体的营收达6.51亿美元，较2020年上半年增长52.0%；净利润7714万美元，较2020年上半年增长102.3%。其中，在2021年第一、第二季度，华虹的收入分别为3.05亿美元、3.46亿美元。同时，公司公布了2021年第三季度指引，预计收入约4.10亿美元左右，有望再次创造单个季度收入新高。营收和净利润双双高增长，华虹可谓是迎来了半导体行业的“高光时刻”。

目前，在上海金桥和张江，华虹半导体建有三座8英寸晶圆代工厂（上海一厂、二厂和三厂），总产能已达到18万片/月。其中，一厂和二厂的产能分别为6.5万片/月和6万片/月；三厂的产能为5.3万片/月，估计后续还能增加1~2万片/月的产能。值得补充的是，位于上海的一厂、二厂和三厂，由华虹半导体全资控股。一厂和二厂的工艺节点为1μm -95nm，主产智能卡、模拟器件、电源管理、功率器件和传感器等；三厂的工艺节点为0.25μm~90nm，主要产品包括微控制器、智能卡、消费电子产品和传感器等。至2021年第二季度，华虹半导体上海一厂、二厂和三厂的营收创出 历史 新高，为2.62亿美元，占该季度营收的75.7%。

华虹总裁兼执行董事唐均君表示："对于三条8英寸生产线来说，本季度也是有史以来最好的一个季度。8英寸平台营业收入创下2.62亿美元的 历史 最高。得益于平均销售价格的提高和生产线效能提升，8英寸毛利率从2021年第一季度的27.3%提高到31.6%。贡献净利润5130万美元，占总收入的19.6%。我们将把握机遇，继续做优8英寸生产线的工艺平台，8英寸生产线效益前景仍然看好。"

此外，华虹半导体还在无锡设有一座12英寸晶圆代工厂，工艺节点90nm及以下，当前主要产品为闪存、功率器件和CIS图像传感器等。公开信息显示，无锡厂由华虹半导体、国家集成电路产业基金、无锡地方政府设立的投资公司三方共同投资建设，华虹半导体目前合计持股51%。而华虹无锡基地总投资达100亿美元，占地约700亩。

截至2021年5月时，华虹无锡12英寸厂的产能已达4.8万片/月，预计2021年底可望扩充至6.5万片/月。 东方证券在近期的一份报告中认为，无锡厂在2022年中有望扩产至8万片/月左右，成为中国大陆地区领先的12英寸特色工艺生产线，也是中国大陆地区第一条12英寸功率器件代工生产线。东方证券称，如果按照12英寸片平均销售价格（ASP）1000~1200美元计算，那么当华虹无锡的产能达8万片/月后，可贡献9.6~11.5亿美元收入。从业务体量上而言，相当于再造一个华虹。报告还提到，在未来，当无锡基地项目完全建成后，华虹在无锡可望拥有三条12英寸生产线，总产能可能高达20万片/月。 而华虹无锡厂的产能迅速爬升，同样显见于公司此次发布的财报。2021年第二季度，华虹无锡七厂在营收中贡献占比24.3%。而2020年第二季度，该数字仅为4.2%。

在此次业绩说明会上，唐均君称："华虹无锡12英寸生产线第二季度营收达到8400万美元，同比增长786.8%，环比增加54.0%，息税折摊前利润2990万美元，较上季度增长208.3%。截至今年5月份，12英寸生产线月产能已达到4.8万片，产能利用满载。我们将稳步实现于今年年底达到6.5万片的月生产能力。公司还将继续加大投入，进一步扩大产能，不断优化工艺布局，与产业链一起发展壮大。"

“无锡厂爬产非常快，大部分增长都是来自无锡。”唐均君表示，华虹无锡12英寸晶圆厂和上海三家8英寸晶圆厂的ASP均有所提升，并且预计ASP将继续提升。“每个季度8英寸和12英寸晶圆厂的ASP都会有3~5%的提升，有望每年带来超10%的ASP增长，且还会持续增加。”也正因此，华虹表示持续看好2021年第三季度业绩，预估收入可达4.10亿美元左右，毛利率将介于25~27%。

值得一提的是，此前中芯国际联席CEO赵海军也表示，因产能扩建以及交货速度慢，供不应求的状况至少将持续到年底或者2022年上半年，并预告2021年第三、第四季度的价格仍可能继续往上走。华虹此次在业绩说明会上，唐均君同样表示，2021年下半年单价每季预计将增长3~5%，8英寸和12英寸单价情况保持乐观。在此之前，包括三星电子、联电在内的芯片代工厂商也已预告2021年下半年涨价的动作，业界预期接下来的第三季度晶圆代工价格有望进一步提升。

2，产能扩产加速，设备更需先行，华虹称愿意支持并导入国产半导体设备

芯片厂代工的价格季季涨，是因为整个半导体市场供需失衡不断发酵。据市场分析机构海纳国际集团最新数据显示，2021年7月芯片交货期较前一个月增加了8天以上，达到20.2周，是公司自2017年开始跟踪该数据以来最长的等待时间。 若以此来看，全球芯片短缺问题正在持续恶化。

因而，各家晶圆代工厂纷纷下场抛出产能扩充计划。全球第一大芯片代工厂台积电已经宣布，公司未来三年投入1000亿美元，今年资本开支提升至300亿美元；联电公布35.8亿美元投资案，扩充南科12英寸厂；三星将在2030年前增加对System LSI和Foundry业务领域的投资，投资总额扩大至约1516亿美元；英特尔宣布多项扩产项目，计划在美国亚利桑那州投资约200亿美元新建两座晶圆厂；中芯国际计划，今年12英寸产线的月产能扩产1万片，8英寸产线的月产能扩产不少于4.5万片；安世半导体称未来12~15个月内投资7亿美元，扩大欧洲和亚洲产能；格芯宣布在新加坡园区建设新晶圆厂，扩大全球制造规模。

而华虹也于本次业绩说明会上也已透露，无锡12英寸晶圆厂在今年底达成6.5万片的月产能目标后，下一步的规划是将整个一期的清洁室填满，月产能达到9~9.5万片，预计在明年年底进行设备导入。 “这部分产能一旦形成，产能利用率将很快填满。” 唐均君还称，华虹在无锡有一大块土地，可能会在无锡建造三家类似的晶圆厂，如果需求持续会继续扩建厂房。唐均君表示，无锡12英寸厂在2022年一季度和二季度产能将比今年有两位数增长，不过扩产进程还要受到半导体设备影响，“目前市场上扩产项目很多，设备交期较长，扩产进度主要是设备交期问题，如果设备交期短一点，扩产进度会更快一些。”

事实上，在各大晶圆厂来势汹汹的扩产动作下，作为扩产计划中最大一笔支出，半导体设备俨然成为了“香饽饽”，众厂追抢，但跟随整个产业链缺货脚步，上游设备厂商同样陷入缺料困境。 举例来说，全球芯片检测设备龙头爱德万（Advantest）测试设备所需的芯片采购愈发困难，平常设备交期为3~4个月，现在已延长至约6个月时间。此前国内半导体设备商芯源微也公告，公司“高端晶圆处理设备研发中心项目”所需的部分进口设备和材料无法正常、及时供应，该项目的设备采购以及安装调试工作有所延缓，研发项目开展情况不及预期，公司拟将该项目达到预定可使用状态时间调整至2022年3月31日。 再则，上游材料也同样告急。 例如，此前市场消息称，由于KrF光刻胶产能受限以及全球晶圆厂积极扩产等，占据全球光刻胶市场份额超两成的日本供应商信越化学已经向国内多家一线晶圆厂限制供货KrF光刻胶，且已通知更小规模晶圆厂停止供货KrF光刻胶。

（我为 科技 狂整理）

.1 半导体物理基础 本章从半导体器件的工作机理出发,简单介绍半导体物理基础知识,包括本征半导体,杂质半导体,PN结分别讨论晶体二极管的特性和典型应用电路,双极型晶体管和场效应管的结构,工作机理,特性和应用电路,重点是掌握器件的特性. 媒质导体:对电信号有良好的导通性,如绝大多数金属,电解液,以及电离气体.绝缘体:对电信号起阻断作用,如玻璃和橡胶,其电阻率介于108 ~ 1020 ·m. 半导体:导电能力介于导体和绝缘体之间,如硅 (Si) ,锗 (Ge) 和砷化镓 (GaAs) .半导体的导电能力随温度,光照和掺杂等因素发生显著变化,这些特点使它们成为制作半导体元器件的重要材料.4.1.1 本征半导体 纯净的硅和锗单晶体称为本征半导体.硅和锗的原子最外层轨道上都有四个电子,称为价电子,每个价电子带一个单位的负电荷.因为整个原子呈电中性,而其物理化学性质很大程度上取决于最外层的价电子,所以研究中硅和锗原子可以用简化模型代表 .每个原子最外层轨道上的四个价电子为相邻原子核所共有,形成共价键.共价键中的价电子是不能导电的束缚电子. 价电子可以获得足够大的能量,挣脱共价键的束缚,游离出去,成为自由电子,并在共价键处留下带有一个单位的正电荷的空穴.这个过程称为本征激发.本征激发产生成对的自由电子和空穴,所以本征半导体中自由电子和空穴的数量相等.价电子的反向递补运动等价为空穴在半导体中自由移动.因此,在本征激发的作用下,本征半导体中出现了带负电的自由电子和带正电的空穴,二者都可以参与导电,统称为载流子. 自由电子和空穴在自由移动过程中相遇时,自由电子填入空穴,释放出能量,从而消失一对载流子,这个过程称为复合, 平衡状态时,载流子的浓度不再变化.分别用ni和pi表示自由电子和空穴的浓度 (cm-3) ,理论上 其中 T 为绝对温度 (K) EG0 为T = 0 K时的禁带宽度,硅原子为1.21 eV,锗为0.78 eVk = 8.63 10- 5 eV / K为玻尔兹曼常数A0为常数,硅材料为3.87 1016 cm- 3 K- 3 / 2,锗为1.76 1016 cm- 3 K- 3 / 2. 4.1.2 N 型半导体和 P 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.我们可以人工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.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. 一,N 型半导体在本征半导体中掺入五价原子,即构成 N 型半导体.N 型半导体中每掺杂一个杂质元素的原子,就提供一个自由电子,从而大量增加了自由电子的浓度一一施主电离多数载流子一一自由电子少数载流子一一空穴但半导体仍保持电中性 热平衡时,杂质半导体中多子浓度和少子浓度的乘积恒等于本征半导体中载流子浓度 ni 的平方,所以空穴的浓度 pn为因为 ni 容易受到温度的影响发生显著变化,所以 pn 也随环境的改变明显变化. 自由电子浓度杂质浓度二,P 型半导体在本征半导体中掺入三价原子,即构成 P 型半导体.P 型半导体中每掺杂一个杂质元素的原子,就提供一个空穴,从而大量增加了空穴的浓度一一受主电离多数载流子一一空穴少数载流子一一自由电子但半导体仍保持电中性而自由电子的浓度 np 为环境温度也明显影响 np 的取值. 空穴浓度掺杂浓庹4.1.3 漂移电流和扩散电流 半导体中载流子进行定向运动,就会形成半导体中的电流.半导体电流半导体电流漂移电流:在电场的作用下,自由电子会逆着电场方向漂移,而空穴则顺着电场方向漂移,这样产生的电流称为漂移电流,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.扩散电流:半导体中载流子浓度不均匀分布时,载流子会从高浓度区向低浓度区扩散,从而形成扩散电流,该电流的大小正比于载流子的浓度差即浓度梯度的大小.4.2 PN 结 通过掺杂工艺,把本征半导体的一边做成 P 型半导体,另一边做成 N 型半导体,则 P 型半导体和 N 型半导体的交接面处会形成一个有特殊物理性质的薄层,称为 PN 结. 4.2.1 PN 结的形成 多子扩散空间电荷区,内建电场和内建电位差的产生 少子漂移动态平衡空间电荷区又称为耗尽区或势垒区.在掺杂浓度不对称的 PN 结中,耗尽区在重掺杂一边延伸较小,而在轻掺杂一边延伸较大.4.2.2 PN 结的单向导电特性 一,正向偏置的 PN 结正向偏置耗尽区变窄扩散运动加强,漂移运动减弱正向电流二,反向偏置的 PN 结反向偏置耗尽区变宽扩散运动减弱,漂移运动加强反向电流PN 结的单向导电特性:PN 结只需要较小的正向电压,就可以使耗尽区变得很薄,从而产生较大的正向电流,而且正向电流随正向电压的微小变化会发生明显改变.而在反偏时,少子只能提供很小的漂移电流,并且基本上不随反向电压而变化.4.2.3 PN 结的击穿特性 当 PN 结上的反向电压足够大时,其中的反向电流会急剧增大,这种现象称为 PN 结的击穿. 雪崩击穿:反偏的 PN 结中,耗尽区中少子在漂移运动中被电场作功,动能增大.当少子的动能足以使其在与价电子碰撞时发生碰撞电离,把价电子击出共价键,产生一对自由电子和空穴,连锁碰撞使得耗尽区内的载流子数量剧增,引起反向电流急剧增大.雪崩击穿出现在轻掺杂的 PN 结中.齐纳击穿:在重掺杂的 PN 结中,耗尽区较窄,所以反向电压在其中产生较强的电场.电场强到能直接将价电子拉出共价键,发生场致激发,产生大量的自由电子和空穴,使得反向电流急剧增大,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 PN 结不受损坏.PN 结击穿4.2.4 PN 结的电容特性 PN 结能够存贮电荷,而且电荷的变化与外加电压的变化有关,这说明 PN 结具有电容效应. 一,势垒电容 CT0为 u = 0 时的 CT,与 PN 结的结构和掺杂浓度等因素有关UB为内建电位差n 为变容指数,取值一般在 1 / 3 ~ 6 之间.当反向电压 u 绝对值增大时,CT 将减小. 二,扩散电容 PN 结的结电容为势垒电容和扩散电容之和,即 Cj = CT + CD.CT 和 CD 都随外加电压的变化而改变,所以都是非线性电容.当 PN 结正偏时,CD 远大于 CT ,即 Cj CD 反偏的 PN 结中,CT 远大于 CD,则 Cj CT .4.3 晶体二极管 二极管可以分为硅二极管和锗二极管,简称为硅管和锗管. 4.3.1 二极管的伏安特性一一 指数特性IS 为反向饱和电流,q 为电子电量 (1.60 10- 19C) UT = kT/q,称为热电压,在室温 27℃ 即 300 K 时,UT = 26 mV. 一,二极管的导通,截止和击穿当 uD >0 且超过特定值 UD(on) 时,iD 变得明显,此时认为二极管导通,UD(on) 称为导通电压 (死区电压) uD 0.7 V时,D处于导通状态,等效成短路,所以输出电压uo = ui - 0.7当ui 0时,D1和D2上加的是正向电压,处于导通状态,而D3和D4上加的是反向电压,处于截止状态.输出电压uo的正极与ui的正极通过D1相连,它们的负极通过D2相连,所以uo = ui当ui 0时,二极管D1截止,D2导通,电路等效为图 (b) 所示的反相比例放大器,uo = - (R2 / R1)ui当ui 0时,uo1 = - ui,uo = ui当ui 2.7 V时,D导通,所以uo = 2.7 V当ui <2.7 V时,D截止,其支路等效为开路,uo = ui.于是可以根据ui的波形得到uo的波形,如图 (c) 所示,该电路把ui超出2.7 V的部分削去后进行输出,是上限幅电路. [例4.3.7]二极管限幅电路如图 (a) 所示,其中二极管D1和D2的导通电压UD(on) = 0.3 V,交流电阻rD 0.输入电压ui的波形在图 (b) 中给出,作出输出电压uo的波形. 解:D1处于导通与截止之间的临界状态时,其支路两端电压为 - E - UD(on) = - 2.3 V.当ui - 2.3 V时,D1截止,支路等效为开路,uo = ui.所以D1实现了下限幅D2处于临界状态时,其支路两端电压为 E + UD(on) = 2.3 V.当ui >2.3 V时,D2导通,uo = 2.3 V当ui <2.3 V时,D2截止,支路等效为开路,uo = ui.所以D2实现了上限幅.综合uo的波形如图 (c) 所示,该电路把ui超出 2.3 V的部分削去后进行输出,完成双向限幅. 限幅电路的基本用途是控制输入电压不超过允许范围,以保护后级电路的安全工作.设二极管的导通电压UD(on) = 0.7 V,在图中,当 - 0.7 V <ui 0.7 V时,D1导通,D2截止,R1,D1和R2构成回路,对ui分压,集成运放输入端的电压被限制在UD(on) = 0.7 V当ui <- 0.7 V时,D1截止,D2导通, R1,D2和R2构成回路,对ui分压,集成运放输入端的电压被限制在 - UD(on) = - 0.7 V.该电路把ui限幅到 0.7 V到 - 0.7 V之间,保护集成运放.图中,当 - 0.7 V <ui 5.7 V时,D1导通,D2截止,A / D的输入电压被限制在5.7 V当ui <- 0.7 V时,D1截止,D2导通,A / D的输入电压被限制在 - 0.7 V.该电路对ui的限幅范围是 - 0.7 V到 5.7 V.[例4.3.8]稳压二极管限幅电路如图 (a) 所示,其中稳压二极管DZ1和DZ2的稳定电压UZ = 5 V,导通电压UD(on) 近似为零.输入电压ui的波形在图 (b) 中给出,作出输出电压uo的波形. 解:当 | ui | 1 V时,DZ1和DZ2一个导通,另一个击穿,此时反馈电流主要流过稳压二极管支路,uo稳定在 5 V.由此得到图 (c) 所示的uo波形. 图示电路为单运放弛张振荡器.其中集成运放用作反相迟滞比较器,输出电源电压UCC或 - UEE,R3隔离输出的电源电压与稳压二极管DZ1和DZ2限幅后的电压.仍然认为DZ1和DZ2的稳定电压为UZ,而导通电压UD(on) 近似为零.经过限幅,输出电压uo可以是高电压UOH = UZ或低电压UOL = - UZ.三,电平选择电路 [例4.3.9]图 (a) 给出了一个二极管电平选择电路,其中二极管D1和D2为理想二极管,输入信号ui1和ui2的幅度均小于电源电压E,波形如图 (b) 所示.分析电路的工作原理,并作出输出信号uo的波形. 解:因为ui1和ui2均小于E,所以D1和D2至少有一个处于导通状态.不妨假设ui1 ui2时,D2导通,D1截止,uo = ui2只有当ui1 = ui2时,D1和D2才同时导通,uo = ui1 = ui2.uo的波形如图 (b) 所示.该电路完成低电平选择功能,当高,低电平分别代表逻辑1和逻辑0时,就实现了逻辑"与"运算. 四,峰值检波电路 [例4.3.10]分析图示峰值检波电路的工作原理. 解:电路中集成运放A2起电压跟随器作用.当ui >uo时,uo1 >0,二极管D导通,uo1对电容C充电,此时集成运放A1也成为跟随器,uo = uC ui,即uo随着ui增大当ui <uo时,uo1 <0,D截止,C不放电,uo = uC保持不变,此时A1是电压比较器.波形如图 (b) 所示.电路中场效应管V用作复位开关,当复位信号uG到来时直接对C放电,重新进行峰值检波. 4.4 双极型晶体管 NPN型晶体管 PNP型晶体管 晶体管的物理结构有如下特点:发射区相对基区重掺杂基区很薄,只有零点几到数微米集电结面积大于发射结面积. 一,发射区向基区注入电子_ 电子注入电流IEN,空穴注入电流IEP_二,基区中自由电子边扩散边复合_ 基区复合电流IBN_三,集电区收集自由电子_ 收集电流ICN反向饱和电流ICBO4.4.1 晶体管的工作原理晶体管三个极电流与内部载流子电流的关系: 共发射极直流电流放大倍数:共基极直流电流放大倍数:换算关系:晶体管的放大能力参数 晶体管的极电流关系 描述:描述: 4.4.2 晶体管的伏安特性 一,输出特性 放大区(发射结正偏,集电结反偏 )共发射极交流电流放大倍数:共基极交流电流放大倍数:近似关系:恒流输出和基调效应饱和区(发射结正偏,集电结正偏 )_ 饱和压降 uCE(sat) _截止区(发射结反偏,集电结反偏 )_极电流绝对值很小二,输入特性 当uBE大于导通电压 UBE(on) 时,晶体管导通,即处于放大状态或饱和状态.这两种状态下uBE近似等于UBE(on) ,所以也可以认为UBE(on) 是导通的晶体管输入端固定的管压降当uBE 0,所以集电结反偏,假设成立,UO = UC = 4 V当UI = 5 V时,计算得到UCB = - 3.28 V <0,所以晶体管处于饱和状态,UO = UCE(sat) . [例4.4.2]晶体管直流偏置电路如图所示,已知晶体管的UBE(on) = - 0.7 V, = 50.判断晶体管的工作状态,并计算IB,IC和UCE. 解:图中晶体管是PNP型,UBE(on) = UB - UE = (UCC - IBRB) - IERE = UCC - IBRB - (1+b)IBRE = - 0.7 V,得到IB = - 37.4 A <0,所以晶体管处于放大或饱和状态.IC = bIB = - 1.87 mA,UCB = UC - UB = (UCC - ICRC) - (UCC - IBRB) = - 3.74 V | UGS(off) | ) uGS和iD为平方率关系.预夹断导致uDS对iD的控制能力很弱.可变电阻区(| uGS | | UGS(off) |且| uDG | | UGS(off) |)iD = 0三,转移特性预夹断4.5.2 绝缘栅场效应管 绝缘栅场效应管记为MOSFET,根据结构上是否存在原始导电沟道,MOSFET又分为增强型MOSFET和耗尽型MOSFET. 一,工作原理 UGS = 0 ID = 0UGS >UGS(th) 电场 反型层 导电沟道 ID >0UGS控制ID的大小N沟道增强型MOSFETN沟道耗尽型MOSFET在UGS = 0时就存在ID = ID0.UGS的增大将增大ID.当UGS - UGS(off) ,所以该场效应管工作在恒流区.图 (b) 中是P沟道增强型MOSFET,UGS = - 5 (V) - UGS(th) ,所以该场效应管工作在可变电阻区. 解:图 (a) 中是N沟道JFET,UGS = 0 >UGS(off) ,所以该场效应管工作在恒流区或可变电阻区,且ID一,方波,锯齿波发生器 4.5.5 场效应管应用电路举例 集成运放A1构成弛张振荡器,A2构成反相积分器.振荡器输出的方波uo1经过二极管D和电阻R5限幅后,得到uo2,控制JFET开关V的状态.当uo1为低电平时,V打开,电源电压E通过R6对电容C2充电,输出电压uo随时间线性上升当uo1为高电平时,V闭合,C2通过V放电,uo瞬间减小到零. 二,取样保持电路 A1和A2都构成跟随器,起传递电压,隔离电流的作用.取样脉冲uS控制JFET开关V的状态.当取样脉冲到来时,V闭合.此时,如果uo1 >uC则电容C被充电,uC很快上升如果uo1 <uC则C放电,uC迅速下降,这使得uC = uo1,而uo1 = ui,uo = uC ,所以uo = ui.当取样脉冲过去时,V打开,uC不变,则uo保持取样脉冲最后瞬间的ui值. 三,相敏检波电路 因此前级放大器称为符号电路.场效管截止场效管导通集成运放A2构成低通滤波器,取出uo1的直流分量,即时间平均值uo.uG和ui同频时,uo取决于uG和ui的相位差,所以该电路称为相敏检波电路. NPN晶体管结型场效应管JEFT增强型NMOSEFT指数关系平方律关系场效应管和晶体管的主要区别包括:晶体管处于放大状态或饱和状态时,存在一定的基极电流,输入电阻较小.场效应管中,JFET的输入端PN结反偏,MOSFET则用SiO2绝缘体隔离了栅极和导电沟道,所以场效应管的栅极电流很小,输入电阻极大.晶体管中自由电子和空穴同时参与导电,主要导电依靠基区中非平衡少子的扩散运动,所以导电能力容易受外界因素如温度的影响.场效应管只依靠自由电子和空穴之一在导电沟道中作漂移运动实现导电,导电能力不易受环境的干扰.场效应管的源极和漏极结构对称,可以互换使用.晶体管虽然发射区和集电区是同型的杂质半导体,但由于制作工艺不同,二者不能互换使用.

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