场效应管及其基本放大电路.pptx

第1页/共64页场效应管及其基本放大电路第2页/共64页3. 1　结型场效应管 引　言3.1.1 结型场效应管的结构及类型3.1.2 结型场效应管的工作原理3.1.3 结型场效应管的伏安特性3.1.4 结型场效应管的主要参数第3页/共64页N沟道结型场效应管(JFET)P沟道N沟道场效应管(FET)耗尽型P沟道绝缘栅型场效应管(IGFET)N沟道增强型P沟道引 言场效应管 FET (Field Effect Transistor)类型：第4页/共64页特点：1. 单极性器件(一种载流子导电)2. 输入电阻高 (107 ? 1015 ?，IGFET 可高达 1015 ?)3. 工艺简单、易集成、功耗小、 体积小、成本低第5页/共64页3.1 结型场效应管 3.1.1 结型场效应管的结构及类型P 沟道 JFETN 沟道 JFET第6页/共64页3.1.2 结型场效应管的工作原理1. 当uDS=0时，栅源电压uGS对导电沟道的控制作用 uGS=0UGS（off）uGS0 uGS ≤UGS（off） 第7页/共64页2. 当uGS=0时，漏源电压uDS对导电沟道的影响?UGS（off）?＞uDS＞0uDS=?UGS（off）? uDS＞?UGS（off）? 第8页/共64页3. 当uGS﹤0、uDS﹥0时，栅源电压uGS对漏极电流iD的控制作用uGS ? 0，uDS 0沟道楔型耗尽层刚相碰时称预夹断。 此时 uGD = UGS(off)； 当 uDS ?，预夹断点下移。第9页/共64页3.1.3 结型场效应管的伏安特性1. 输出特性 第10页/共64页2. 转移特性 UGS(off)≤uGS≤0和管子工作在恒流区的条件下 第11页/共64页3.1.4 结型场效应管的主要参数1. 直流参数(1) 夹断电压UGS（off） 指 uDS = 某值，使漏极电流 iD 为某一小电流时的 uGS 值。(2) 饱和漏极电流IDSS 结型型场效应管，当 uGS = 0 时所对应的漏极电流。第12页/共64页iD /mAQuGS /VO(3) 直流输入电阻RGS(DC) 是指漏源电压为零时，栅源电压与栅极电流之比。结型场效应管的RGS(DC)一般大于107Ω。 2. 交流参数(1) 低频跨导gm 反映了uGS 对 iD 的控制能力，单位 S(西门子)。一般为几毫西 (mS)第13页/共64页CGS约为1~3pF，而CGD约为0.1~1pF (2) 极间电容 3. 极限参数 (1) 最大漏极电流IDM (2) 最大漏源电压U(BR)DS (3) 最大栅源电压U(BR)GS (4) 最大耗散功率PDM PDM = uDS iD，受温度限制。第14页/共64页增强型N沟道绝缘栅场效应管耗尽型MOS 场效应管（绝缘栅场效应管）增强型P沟道绝缘栅场效应管耗尽型3.2 绝缘栅场效应管第15页/共64页S DGN+N+DBG耗尽层BS3.2.1 增强型MOS管1、增强型 N 沟道 MOSFET (Mental Oxide Semi— FET)1. 结构与符号S — 源极 Source在硅片表面生一层薄 SiO2 绝缘层在绝缘层上喷金属铝引出栅极 G用金属铝引出源极 S 和漏极 D用扩散的方法制作两个 N 区G — 栅极 Gate P 型衬底(掺杂浓度低)D — 漏极 Drain第16页/共64页2. 工作原理(1) 导电沟道的形成反型层(沟道)uGS0 且uGSUGS(th) uGS=0 第17页/共64页1) uGS 对导电沟道的影响 (uDS = 0)a. 当 UGS = 0 ，DS 间为两个背对背的 PN 结；b. 当 0 UGS UGS(th)(开启电压)时，GB 间的垂 直电场吸引 P 区中电子形成离子区(耗尽层)；c. 当 uGS ? UGS(th) 时，衬底中电子被吸引到表面，形成导电沟道。 uGS 越大沟道越厚。第18页/共64页(2) 栅源电压对漏极电流的控制作用(uGS UGS(th))　DS 间的电位差使沟道呈楔形，uDS?，靠近漏极端的沟道厚度变薄。预夹断(UGD = UGS(th))：漏极附近反型层消失。预夹断发生之前： uDS? iD?。预夹断发生之后：uDS? iD 不变。第19页/共64页iD /mA8 V6 V4 VuGS = 2 VuDS /V3. 伏安特性(1) 输出特性 可变电阻区恒流区放大区 饱和区O截止区uDS uGS ? UGS(th)可变电阻区uDS?? iD ?，直到预夹断uDS?，iD 不变饱和(放大区)?uDS 加在耗尽层上，沟道电阻不变uGS ? UGS(th) 全夹断 iD = 0 截止区第20页/共64页iD /mA4321uGS /V2