第03篇_场效应管.ppt

线性电子电路 主要内容 3.0 概 述 一、场效应管的种类 二、场效应管的结构示意图及其电路符号 耗尽型场管的结构示意图及其电路符号 增强型场管的结构示意图及其电路符号 场效应管的电路符号 总结： 3.1 场效应管的工作原理 3.1.1 JFET管工作原理 VGS对沟道宽度的影响 VDS对沟道的控制（假设VGS 一定） NJFET管伏安特性 N沟道EMOS管工作原理 3.1.2 N沟道EMOSFET沟道形成原理 3.2 场效应管的伏安特性曲线（以NEMOSFET为例） NEMOS管输出特性曲线 3.2.1 NEMOS管输出特性曲线 饱和区 截止区 3.2.2 NEMOS管转移特性曲线 NDMOS管伏安特性 NJFET管伏安特性 饱和区（放大区）外加电压极性及数学模型 几种FET管子的转移特性曲线比较: 3.3 场效应管的使用注意事项 3.4 场效应管的等效电路 例1 已知?nCOXW/(2l)=0.25mA/V2，VGS(th)= 2V, 求ID 3.4.2 小信号电路模型 MOS管简化小信号电路模型(与三极管对照) 3.5 场效应管电路的分析方法 小信号等效电路法 场效应管与三极管性能比较 ID/mA VDS /V 0 VDS = VGS –VGS(off) VGS =0V -2V -1. 5V -1V -0. 5V ID =0 时对应的VGS值? 夹断电压VGS（off） 。 VGS=0 时对应的ID 值? 饱和漏电流IDSS。 PJFET与NJFET的差别仅在于电压极性与电流方向相反 在饱和区时的数学模型： 返回 VDS极性取决于沟道类型 N沟道：VDS 0， P沟道：VDS 0 VGS极性取决于工作方式及沟道类型 增强型MOS管： VGS 与VDS 极性相同。 耗尽型MOS管： VGS 取值任意。 饱和区数学模型 结型FET管： VGS与VDS极性相反。 MOSFET: JFET: N沟道：VDS 0 ID(mA) VGS(V) VGS(th) VGS(th) VGS(off ) VGS(th) VGS(th) VGS(off ) P沟道：VDS 0 ID(mA) VGS (V) 结型 结型 耗尽型 耗尽型 增强型 增强型 增强型MOS管： VGS 与VDS 极性相同。 耗尽型MOS管： VGS 取值任意。 结型FET管： VGS与VDS极性相反。 返回 由于MOS管COX很小，因此当带电物体（或人）靠近金属栅极时，感生电荷在SiO2绝缘层中将产生很大的电压VGS(=Q /COX)，使绝缘层击穿，造成MOS管永久性损坏。 MOS管保护措施： 分立的MOS管：各极引线短接、烙铁外壳接地。 MOS集成电路： T D2 D1 D1 D2一方面限制VGS间最大电压，同时对感 生电荷起旁路作用。 3.4.1 FET直流简化电路模型(与三极管相对照) 场效应管G、S之间开路 ，IG?0。 三极管发射结由于正偏而导通，等效为VBE(on) 。 FET输出端等效为压控电流源， ID受VGS控制。 三极管输出端等效为流控电流源，满足IC=? IB 。 S G D ID VGS S D G ID IG?0 ID(VGS ) + - VBE(on) E C B IC IB IB ? + - 具体电路分析 小信号等效电路 解： 假设T工作在放大模式 VDD (+20V) 1.2M? 4k? T S RG1 RG2 RD RS 0.8M? 10k? G ID 带入已知条件解上述方程组得： ID= 1mA VGS= 4V 及 ID= 2.25mA VGS= -1V （舍去） VDS= VDD-ID （RD + RS）= 6V 因此 验证得知： VDS VGS–VGS(th) ， VGS VGS(th)， 假设成立。 返回 FET管高频小信号电路模型 当高频应用、需计及管子极间电容影响时，应采用如下高频等效电路模型。 gmvgs rds g d s id vgs - vds + + - Cds Cgd Cgs 栅源极间平板电容 漏源极间电容（漏衬与源衬之间的势垒电容） 栅漏极间平板电容 简化的小信号等效电路 gmvgs rds g d s ic vgs - vds + + - rds为场效应管输出电阻： 由于场效应管IG?0，所以输入电阻rgs ??。 而三极管发射结正偏，故输入电阻rbe较小。 与三极管输出电阻表达式 相似。 rbe rce b c e ib ic + - - + vbe vce βib 返回 gm的含义 FET跨导 得 通常MOS管