场效应晶体管和基本放大电路

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1、第3章场效应晶体管和基本放大电路3.1场效应晶体管3.2场效应管放大电路第3章场效应晶体管和基本放大电路作业思考：3-1习题：3-3、3-4、3-7、3-11本章的重点与难点重点: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说明结型场效应管及绝缘栅型场效应管的工作原理。分类：结型(JFET)绝缘栅型(IGFET)场效应管输入回路内阻很高(107~1015)，热稳定性好，噪声低，比晶体管耗电小，应用广泛。仅靠

2、多数载流子导电，又称单极型晶体管。场效应管（FET）：是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件。3.1场效应晶体管3.1.1结型场效应管N沟道结型场效应管是在同一块N型半导体上制作两个高掺杂的P区。N沟道结构示意图SiO2N源极S栅极G漏极DNNPP1.结型场效应管的结构将它们连接在一起引出电极栅极G。N型半导体分别引出漏极D、源极S。P区和N区的交界面形成耗尽层。源极和漏极之间的非耗尽层称为导电沟。结型场效应管的符号N沟道符号dsgdsgP沟道符号结型场效应管有N沟道和P沟道两种类型。2.工作原理－－电压控制

3、作用d耗尽层sgP+N导电沟道结构示意图若将G、S间加上不同的反偏电压，即可改变导电沟道的宽度，便实现了利用电压所产生的电场控制导电沟道中电流强弱的目的。在N型硅材料两端加上一定极性的电压，多子在电场力的作用下形成电流ID。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。d耗尽层sgP+N导电沟道结构示意图2.工作原理－－电压控制作用正常工作时：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）1)当UDS=0时，UGS对导电沟道的控制当UGS=0时，耗尽层很窄,导电

4、沟道宽。随

5、UGS

6、增大，耗尽层增宽，沟道变窄，电阻增大。

7、UGS

8、增加到某一数值,耗尽层闭和,沟道消失,沟道电阻趋于无穷大。1)当UDS=0时，UGS对导电沟道的控制由于PN结反偏，栅极电流基本为0，消耗很小。

9、UGS

10、增加到某一数值，耗尽层闭和，沟道消失，沟道电阻趋于无穷大。定义此时UGS的值为夹断电压UGS（off）dsgUDSID2）ｇ、ｓ间短路，ｄ、ｓ间加正向电压当UDS=0时，虽有导电沟道，但ID为零。当UDS0时，产生ID，但沟道中各点和栅极之间电压不再相等，近漏极电压最大，近源极电压最小。导电沟道宽度不再相等，

11、近漏极沟道窄，近源极沟道宽。dsgUDSID随着UDS增加，栅-漏电压

12、UGD

13、增加，近漏端沟道进一步变窄。只要漏极附近的耗尽区不出现相接，沟道电阻基本决定于UGS。2）ｇ、ｓ间短路，ｄ、ｓ间加正向电压随着UDS的增加，ID线性增加。d—s间呈电阻特性。UDSdsgAID预夹断时，导电沟道内仍有电流ID。随着UDS增加，当UGD=UGS-UDS=UGS（off）时,靠近漏极出现夹断点。称UGD=UGS（off）为预夹断。2）ｇ、ｓ间短路，ｄ、ｓ间加正向电压UDSdsgAID预夹断之后，UDS再增加，预夹断延伸,夹断区长度增加（A

14、A'）。夹断区的阻力增大。此时的ID称为“饱和漏极电流IDSS”A'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。2）ｇ、ｓ间短路，ｄ、ｓ间加正向电压UGS增加，使导电沟道变窄，ｄ、ｓ间的正电压使沟道不等宽。dsgUDSUGSID3）ｇ、ｓ间加负向电压，ｄ、ｓ间加正向电压导电沟道夹断后，ID几乎仅仅决定于UGS而与UDS基本无关。当UGS一定时，ID表现出恒流特性。此时可以把ID近似看成UGS控制的电流源。dsgUDSUGSID3）ｇ、ｓ间加负向电压，ｄ、ｓ间加正向电压称场效应管为电压控制元件。1）UGD>

15、UGS（off）时（未出现夹断前），对于不同的UGS，漏源之间等效成不同阻值的电阻，ID随UDS的增加线性增加。（对应可变电组区）2）UGD=UGS（off）时，漏源之间预夹断。3）UGD

16、区、放大区）夹断区（截止区）击穿区（电流突然增大）（预夹断轨迹：通过连接各曲线上UGD=UGS（off）的点而成。）条件：UGD>UGS（off）。特点：可通过改变UGS来改变漏源间电阻值。1)可变电阻区IDUDS条件：UGD