模拟电子技术 5.1 场效应管FET

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1、第5章场效应管(FET)参见：模拟部分5.3节、5.1节应用电场效应工作的电子器件。单极型晶体管。电压控制电流器件。功耗小，输入阻抗高、抗干扰能力强。广泛应用于大规模集成电路中。FET是1增强型耗尽型N沟道P沟道N沟道P沟道N沟道P沟道（耗尽型）FET场效应管JFET结型MOSFET金属-氧化物-半导体型(绝缘栅型)分类：耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道25.1绝缘栅场效应三极管1.增强型(N沟道增强型为例)(1)结构示意图、符号漏极栅极源极铝G极——绝缘栅极IG=0,R

2、i可高达1015图形符号N沟道、增强型3（2）工作原理①栅源电压VGS对ID的控制作用当VGS=0V时，漏源之间是两个背靠背的PN结，在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流，ID=0若0＜VGS＜VGS(th)(VT开启电压)时，栅极和衬底间的电场作用，将靠近栅极附近的P型衬底中的空穴向下方排斥，出现了一薄层负离子的耗尽层。同时P型衬底中的少子——电子被吸引到衬底表面，但数量有限，所以不可能形成漏极电流ID4VGS↑，当VGS＞VT时，靠近栅极下方的P型半导体表层中聚集足够的电子，可形成将漏极和源极沟通的导电沟道如果此时加有漏源

3、电压，就可以形成漏极电流ID。在VGS=0V时ID=0，只当VGS＞VT后才会出现漏极电流，这种MOS管称为增强型MOS管。在栅极下方形成的导电沟道中的电子，因与P型半导体的多数载流子——空穴极性相反，故称为反型层随着VGS的继续增加，ID将不断增加。5VGS对漏极电流的控制关系可用ID=f(VGS)VDS=常数称为转移特性曲线图4.3.3(b)VTN沟道增强型MOSFET的转移特性曲线如下图：6②．漏源电压VDS对漏极电流Id的影响：当VDS较小时，因沟道存在电梯度，沟道如图(a)，呈斜线分布。VGD=VGS-VDS>VT,ID将

4、随VDS上升迅速增大。当VGS≥VT，且固定为某一值时，分析漏源电压VDS对漏极电流ID的影响。当VDS大到一定数值时，VGD=VGS-VDS=VT,靠近漏端的导电沟道被夹断，沟道如图(b)所示，此时称为预夹断。沟道如图(c)所示。此后VDS↑对电子吸引力↑予夹断长度↑达到动态平衡→iD不随VDS↑而↑7漏极输出特性曲线当VGS＞VGS(th)，且为某一定值时，VDS对ID的影响，即ID=f(VDS)VGS=常数——称为漏极输出特性曲线。图4.3.3(a)如ID=f(VDS)VGS=5V∵VGS正压对iD有控制作用，为随VGS不同

5、而不同的一族曲线。分四个区域：8(1)当VGSVT,VDS较小时，N沟道没被预夹断，ID随VDS↑而↑。VGS不同，倾斜度不同可变电阻区(3)VDS↑使导电沟道预夹断后，随着VDS↑，夹断长度↑，但电场强度也↑，ID饱和。饱和区、恒流区线性放大区(4)VDS↑到一定值，漏极、衬底间PN结反向击穿。iD急剧↑↑击穿区92、N沟道耗尽型MOSFETN沟道耗尽型MOSFET的结构和符号如图，与增强型不同在于：在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量正离子。当VGS=0时，这些正离子已感应出反型层，

6、在漏源之间形成了沟道。只要有漏源电压，就有漏极电流存在。正离子符号图形符号：N沟道、耗尽型10VGS＜0时，削弱正离子电场的作用。随着

7、VGS

8、↑漏极电流逐渐减小，直至ID=0。对应ID=0的VGS称为夹断电压，用符号VGS(off)表示，或用VP表示。当VGS＞0时，将使ID进一步增加。（与JFET不同）VGS对漏极电流的控制作用（转移特性曲线）与JFET不同与JFET的转移特性曲线相似11作业：模拟部分P602.4.3,2.4.4,2.4.5,2.4.6P1413.1.1,3.1.2,3.3.212