第3章 场效应晶体管和基本放大电路课件.pptx

第3章 场效应管和基本放大电路;场效应管和基本放大电路;重点 理解场效应管的工作原理； 掌握场效应管的外特性及主要参数； 掌握场效应管放大电路静态工作点与动态参 数（Au、Ri、Ro）的分析方法。 难点 通过外部电压对导电沟道的控制作用来说明结型场效应管及绝缘栅型场效应管的工作原理。;3.1场效应晶体管;结型场效应管;结型场效应管的符号 ;正常工作时 在栅-源之间加负向电压， (保证耗尽层承受反向电压) 漏-源之间加正向电压， (以形成漏极电流） 这样既保证了栅源之间的电阻很高，又实现了ugs对沟道电流iD的控制。 ; 1)ｇ、ｓ间和ｄ、ｓ间短路 ２)ｇ、ｓ间加负电压和ｄ、ｓ间短路 ; UDS的作用产生漏极电流ID ，使沟道中各点和栅极间的电压不再相等，近漏极电压最大，近源极电压最小。 导电沟道宽度不再相等，近漏极沟道窄，近源极沟道宽。;随着UDS 增加ID增大。 沟道在漏极处，越来越窄。 UGD = UGS - UDS = –UDS 当UDS增加到|UGS(off)|漏极附近的耗尽区相接，称为预夹断。 UDS再增加，夹断区长度增加 （A?A）。 ;ｇ、ｓ间的负电压使导电沟道变窄（等宽） ｄ、ｓ间的正电压使沟道不等宽 ?UGS ?增加，导电沟道变窄，沟道电阻增大，同样UDS的产生的ID减小。 ;由于UDS的增加几乎全部落在夹断区，漏极电流ID基本保持不变。ID可以认为仅仅决定于UGS，表现出恒流特性。 称场效应管为 电压控制元件。 ;输出特性和转移特性 因场效应管栅极电流几乎为零，不讨论输入特性。 （1）输出特性曲线 ID = f (UDS )|UGS = 常数 ;1)夹断区（截止区）： 导电沟道全部夹断 条件：｜UGS｜??｜UGS（off）｜ UGS ?≤ UGS（off） 特点： ID? 0;2)可变电阻区：预夹断轨迹左边区域。 条件： UGD UGS（off） 特点：可通过改变UGS大小来改变漏源间电阻值。 ;3)恒流区：预夹断轨迹右边区域。 条件： UGD UGS（off） 特点： ID只受UGS 控制;4)击穿区：UDS增加到一定程度，电流急剧增大。 ;ID = f (UGS )|UDS = 常数 反映了UGS对ID控制作用 ;IDSS UGS=0时产生预夹断时的漏极电流;恒流区ID近似表达式为： N沟结型场效应管，栅源之间加反向电压。 P沟结型场效应管，栅源之间加正向电压。 管子工作在可变电阻区时，不同的UDS ，转移特性曲线有很大差别。 ; 绝缘栅型场效应管采用sio2绝缘层隔离，栅极为金属铝，又称为MOS管。 MOS管分类： N沟道（ N MOS） 增强型 耗尽型 P沟道（ P MOS） 增强型 耗尽型 栅-源电压为零时，无导电沟道，称为增强型。 栅-源电压为零时，已建立了导电沟道，称为耗尽型。 ;1.N沟道增强型MOS管;（2）工作原理 1) UGS =0 D与S之间是两个PN结反向串联，无论D与S之间加什么极性的电压，漏极电流均接近于零。 ; 由于绝缘层SiO2的存在，栅极电流为零。栅极金属层将聚集大量正电荷，排斥P型衬底靠近SiO2的空穴，将衬底的自由电子吸引到耗尽层与绝缘层之间，形成N型薄层，称为反型层。这个反型层就构成了漏源之间的导电沟道。; UDS作用产生漏极电流ID。沟道各点对栅极电压不再相等，导电沟道宽度不再相等，沿源-漏方向逐渐变窄。 UGD=UGS-UDSUGS ID随着的UDS增加而线性增大。 ; 随着UDS的继续增大，UGD减小，当UGD =UGS(th）时，导电沟道在漏极一端产生夹断,称为预夹断。 UDS继续增大，夹断区延长，漏电流ID几乎不变，管子进入恒流区，ID几乎仅仅决定于UGS 。此时可以把ID近似看成UGS控制的电流源。 ;（3）特性曲线;ID和UGS的近似关系： IDO是UGS = 2UGS(th)时的ID。 ; 制造时,在sio2绝缘层中掺入大量的正离子,即使UGS =0，在正离子的作用下，源-漏之间也存在导电沟道。只要加正向UDS ，就会产生ID。 只有当UGS小于某一值时，才会使导电沟道消失，此时的UGS称为夹断电压UGS(off) 。 ;特性曲线;场效应管的符号及特性 (p76）;N沟道 夹断区： 恒流区： 可变电