模电1-3场效应三极管.ppt

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1、1.3半导体场效应管1.3.1结型场效应管1.3.2绝缘栅场效应管1.3.3场效应管的主要参数及电路模型1.3.4双极型和场效应型三极管的比较场效应三极管仅由一种载流子参与导电—单极型器件用输入电压控制输出电流的的半导体器件—VCCS从参与导电的载流子来分，有N沟道器件和P沟道器件从场效应三极管的结构来划分，它有两大类1.结型场效应三极管JFET(JunctiontypeFieldEffectTransistor)2.绝缘栅型场效应三极管IGFET(InsulatedGateFieldEffectTransistor)IGFET也称金属氧化物半导体三

2、极管MOSFET（MetalOxideSemiconductorFET）1.3.1结型场效应管1.结型场效应三极管的结构结型场效应三极管的结构(动画2-8）栅极源极漏极PN结（耗尽层）沟道(1)栅源电压对沟道的控制作用（动画2-9）2.结型场效应三极管的工作原理A.uGS=0B.uGS<0C.uGS↓(2)漏源电压对沟道的控制作用（动画2-9）A.uDS<

3、UGS(off)

4、B.uDS=

5、UGS(off)

6、C.uDS>

7、UGS(off)

8、(a)漏极输出特性曲线(b)转移特性曲线图1.3.5N沟道结型场效应管的特性曲线动画（2-6）动画（2-7）3.结

9、型场效应三极管的特性曲线1.3.2绝缘栅场效应管绝缘栅型场效应三极管——MOSFET(MetalOxideSemiconductorFET)分为：增强型N沟道、P沟道耗尽型N沟道、P沟道1.N沟道增强型MOSFET(1)结构（动画2-3）衬底源极漏极栅极(2)工作原理①栅源电压uGS的控制作用A.uGS=0VB.0＜uGS＜UGS(th)(动画2-4）随着uGS的继续增加，iD将不断增加。在uGS=0V时iD=0，只有当uGS＞UGS(th)后才会出现漏极电流，这种MOS管称为增强型MOS管。C.uGS>UGS(th)UGS(th)称为开启电压转

10、移特性曲线的斜率gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。gm称为跨导，gm的量纲为mA/V，。gm=ID/UGSuDS=const(单位mS)uGS对漏极电流的控制iD=f(uGS)uDS=const称为转移特性曲线A.当uDS为0或较小时uGD＞UGS(th)，沟道呈斜线分布B.当uDS增加到使uGD=UGS(th)时——预夹断C.当uDS增加到uGDUGS(th)时预夹断区域加长，伸向S极iD基本趋于不变——饱和(动画2-5)②漏源电压uDS对漏极电流iD的控制作用uDS=uDG＋uGS=－uGD＋uGSuGD=uGS－uDS当u

11、GS＞UGS(th)，且固定为某一值时当uGS＞UGS(th)，且为某一固定值时，uDS对iD的影响，即iD=f(uDS)uGS=const漏极输出特性曲线2.N沟道耗尽型MOSFET在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入大量的金属正离子当uGS=0时，正离子已经感应出反型层，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。A.uGS=0,iD≠0B.uGS＞0，iD进一步增加C.uGS＜0，随着uGS的减小漏极电流逐渐减小，直至iD=0。D.对应iD=0的uGS称为夹断电压，用UGS(off)表示，有时也用UP表示。3.各类场效应三极管的特性曲

12、线绝缘栅场效应管N沟道增强型P沟道增强型绝缘栅场效应管N沟道耗尽型P沟道耗尽型结型场效应管N沟道耗尽型P沟道耗尽型1.3.3场效应管的主要参数和电路模型1.场效应三极管的主要参数①开启电压UGS(th)(或UT)开启电压是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值,场效应管不能导通。②夹断电压UGS(off)(或UP)夹断电压是耗尽型FET的参数，当uGS=UGS(off)时,漏极电流为零。③饱和漏极电流IDSS耗尽型场效应三极管,当UGS=0时所对应的漏极电流。④输入电阻RGS场效应三极管的栅源输入电阻的典型值，对于结型场效应三极管，反偏时

13、RGS约大于107Ω，对于绝缘栅型场效应三极管,RGS约是109～1015Ω。⑤低频跨导gm低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用，这一点与电子管的控制作用相似。gm可以在转移特性曲线上求取，单位是mS(毫西门子)。⑥最大漏极功耗PDM最大漏极功耗可由PDM=UDSID决定，与双极型三极管的PCM相当。2.电路模型附录场效应三极管的型号场效应三极管的型号,现行有两种命名方法。一是与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。例如,3DJ6D是结型N沟道场效应三

14、极管，3DO6C是绝缘栅型N沟道场效应三极管。第二种命名方法是CS××#，CS代表场效应管，××以数字代表型