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时间:2019-05-11
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1、场效应管与双极型晶体管不同,它是多子导电,输入阻抗高,温度稳定性好。结型场效应管JFET绝缘栅型场效应管MOS场效应管有两种:§5.1场效应晶体管N沟道P沟道耗尽型增强型耗尽型增强型N沟道P沟道一、结构及符号5.1.1结型场效应管:源极(S)栅极(G)P区漏极DNNDGSN沟道GSDP沟道扩散情况:NP>>NN二、工作原理(以P沟道为例,N沟道见书)UDS=0V时PGSDUDSUGSNNNNIDPN结反偏,UGS越大则耗尽区越宽,导电沟道越窄。5.1.1结型场效应管:PGSDUDSUGSNNIDUDS=0V时NNUGS越大耗尽区越宽,沟道越窄,电阻越大。但当UGS较小时,耗尽区宽度有限
2、,存在导电沟道。DS间相当于线性电阻。何种载流子导电?二、工作原理(以P沟道为例)5.1.1结型场效应管:PGSDUDSUGSNNUDS=0时UGS达到一定值时(夹断电压VP),耗尽区碰到一起,DS间被夹断,这时,即使UDS0V,漏极电流ID=0A。ID二、工作原理(以P沟道为例)5.1.1结型场效应管:PGSDUDSUGSUGS0、UGD3、原理(以P沟道为例)5.1.1结型场效应管:GSDUDSUGSUGS4、层呈上宽下窄的形式,故总是沟道的上部先被夹断;PGSDUDSUGSNNID三、特性曲线UGS0IDIDSSVP饱和漏极电流夹断电压5.1.1结型场效应管:vmAvUDSUGS(1)转移特性ID=f(UGS)5、UDS饱和漏电流IDSS:UGS=0时的漏极电流。夹断电压VP:ID接近于0时的栅源电压。①饱和区中的各条转移特性几乎重合,通常我们就用一条曲线来表示。②转移特性的经验公式:予夹断曲线IDUDS2VUGS=0V1V3V4V5V可变电阻区夹断区恒流区(2)输出特性曲线ID=f(UDC)6、UGS0三、特性曲线5.1.1结型场效应管:转移特性曲线UGS0IDIDSSVP四、N沟道结型场效7、应管的特性曲线5.1.1结型场效应管:vmAvVDSVGS输出特性曲线IDUDS0UGS=0V-1V-3V-4V-5V四、N沟道结型场效应管的特性曲线5.1.1结型场效应管:五、结型场效应管的缺点:1.栅源极间的电阻虽然可达107以上,但在某些场合仍嫌不够高。3.栅源极间的PN结加正向电压时,将出现较大的栅极电流。绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。2.在高温下,PN结的反向电流增大,栅源极间的电阻会显著下降。5.1.1结型场效应管:5.1.2绝缘栅场效应管:一、结构和电路符号PNNGSDP型基底两个N区SiO2绝缘层导电沟道金属铝GSDN沟道增强型N沟道耗尽型PNNGSD预埋了导电8、沟道GSD5.1.2绝缘栅场效应管:一、结构和电路符号NPPGSDGSDP沟道增强型5.1.2绝缘栅场效应管:一、结构和电路符号P沟道耗尽型NPPGSDGSD预埋了导电沟道5.1.2绝缘栅场效应管:一、结构和电路符号二、MOS管的工作原理以N沟道增强型为例PNNGSDUDSUGSUGS=0时D-S间相当于两个反接的PN结ID=0对应截止区5.1.2绝缘栅场效应管:PNNGSDUDSUGSUGS>0时UGS足够大时(UGS>VT)感应出足够多电子,这里出现以电子导电为主的N型导电沟道。感应出电子VT称为开启(阈值)电压二、MOS管的工作原理5.1.2绝缘栅场效应管:UGS较小时,导电沟道9、相当于电阻将D-S连接起来,UGS越大此电阻越小。PNNGSDUDSUGS二、MOS管的工作原理5.1.2绝缘栅场效应管:PNNGSDUDSUGS当UDS不太大时,导电沟道在两个N区间是均匀的。当UDS较大时,靠近D区的导电沟道变窄。二、MOS管的工作原理5.1.2绝缘栅场效应管:PNNGSDUDSUGS夹断后,即使UDS继续增加,ID仍呈恒流特性。IDUDS增加,UGD=VT时,靠近D端的沟道被夹断,称为予夹断。二、MOS管的工作原理5.1.
3、原理(以P沟道为例)5.1.1结型场效应管:GSDUDSUGSUGS4、层呈上宽下窄的形式,故总是沟道的上部先被夹断;PGSDUDSUGSNNID三、特性曲线UGS0IDIDSSVP饱和漏极电流夹断电压5.1.1结型场效应管:vmAvUDSUGS(1)转移特性ID=f(UGS)5、UDS饱和漏电流IDSS:UGS=0时的漏极电流。夹断电压VP:ID接近于0时的栅源电压。①饱和区中的各条转移特性几乎重合,通常我们就用一条曲线来表示。②转移特性的经验公式:予夹断曲线IDUDS2VUGS=0V1V3V4V5V可变电阻区夹断区恒流区(2)输出特性曲线ID=f(UDC)6、UGS0三、特性曲线5.1.1结型场效应管:转移特性曲线UGS0IDIDSSVP四、N沟道结型场效7、应管的特性曲线5.1.1结型场效应管:vmAvVDSVGS输出特性曲线IDUDS0UGS=0V-1V-3V-4V-5V四、N沟道结型场效应管的特性曲线5.1.1结型场效应管:五、结型场效应管的缺点:1.栅源极间的电阻虽然可达107以上,但在某些场合仍嫌不够高。3.栅源极间的PN结加正向电压时,将出现较大的栅极电流。绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。2.在高温下,PN结的反向电流增大,栅源极间的电阻会显著下降。5.1.1结型场效应管:5.1.2绝缘栅场效应管:一、结构和电路符号PNNGSDP型基底两个N区SiO2绝缘层导电沟道金属铝GSDN沟道增强型N沟道耗尽型PNNGSD预埋了导电8、沟道GSD5.1.2绝缘栅场效应管:一、结构和电路符号NPPGSDGSDP沟道增强型5.1.2绝缘栅场效应管:一、结构和电路符号P沟道耗尽型NPPGSDGSD预埋了导电沟道5.1.2绝缘栅场效应管:一、结构和电路符号二、MOS管的工作原理以N沟道增强型为例PNNGSDUDSUGSUGS=0时D-S间相当于两个反接的PN结ID=0对应截止区5.1.2绝缘栅场效应管:PNNGSDUDSUGSUGS>0时UGS足够大时(UGS>VT)感应出足够多电子,这里出现以电子导电为主的N型导电沟道。感应出电子VT称为开启(阈值)电压二、MOS管的工作原理5.1.2绝缘栅场效应管:UGS较小时,导电沟道9、相当于电阻将D-S连接起来,UGS越大此电阻越小。PNNGSDUDSUGS二、MOS管的工作原理5.1.2绝缘栅场效应管:PNNGSDUDSUGS当UDS不太大时,导电沟道在两个N区间是均匀的。当UDS较大时,靠近D区的导电沟道变窄。二、MOS管的工作原理5.1.2绝缘栅场效应管:PNNGSDUDSUGS夹断后,即使UDS继续增加,ID仍呈恒流特性。IDUDS增加,UGD=VT时,靠近D端的沟道被夹断,称为予夹断。二、MOS管的工作原理5.1.
4、层呈上宽下窄的形式,故总是沟道的上部先被夹断;PGSDUDSUGSNNID三、特性曲线UGS0IDIDSSVP饱和漏极电流夹断电压5.1.1结型场效应管:vmAvUDSUGS(1)转移特性ID=f(UGS)
5、UDS饱和漏电流IDSS:UGS=0时的漏极电流。夹断电压VP:ID接近于0时的栅源电压。①饱和区中的各条转移特性几乎重合,通常我们就用一条曲线来表示。②转移特性的经验公式:予夹断曲线IDUDS2VUGS=0V1V3V4V5V可变电阻区夹断区恒流区(2)输出特性曲线ID=f(UDC)
6、UGS0三、特性曲线5.1.1结型场效应管:转移特性曲线UGS0IDIDSSVP四、N沟道结型场效
7、应管的特性曲线5.1.1结型场效应管:vmAvVDSVGS输出特性曲线IDUDS0UGS=0V-1V-3V-4V-5V四、N沟道结型场效应管的特性曲线5.1.1结型场效应管:五、结型场效应管的缺点:1.栅源极间的电阻虽然可达107以上,但在某些场合仍嫌不够高。3.栅源极间的PN结加正向电压时,将出现较大的栅极电流。绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。2.在高温下,PN结的反向电流增大,栅源极间的电阻会显著下降。5.1.1结型场效应管:5.1.2绝缘栅场效应管:一、结构和电路符号PNNGSDP型基底两个N区SiO2绝缘层导电沟道金属铝GSDN沟道增强型N沟道耗尽型PNNGSD预埋了导电
8、沟道GSD5.1.2绝缘栅场效应管:一、结构和电路符号NPPGSDGSDP沟道增强型5.1.2绝缘栅场效应管:一、结构和电路符号P沟道耗尽型NPPGSDGSD预埋了导电沟道5.1.2绝缘栅场效应管:一、结构和电路符号二、MOS管的工作原理以N沟道增强型为例PNNGSDUDSUGSUGS=0时D-S间相当于两个反接的PN结ID=0对应截止区5.1.2绝缘栅场效应管:PNNGSDUDSUGSUGS>0时UGS足够大时(UGS>VT)感应出足够多电子,这里出现以电子导电为主的N型导电沟道。感应出电子VT称为开启(阈值)电压二、MOS管的工作原理5.1.2绝缘栅场效应管:UGS较小时,导电沟道
9、相当于电阻将D-S连接起来,UGS越大此电阻越小。PNNGSDUDSUGS二、MOS管的工作原理5.1.2绝缘栅场效应管:PNNGSDUDSUGS当UDS不太大时,导电沟道在两个N区间是均匀的。当UDS较大时,靠近D区的导电沟道变窄。二、MOS管的工作原理5.1.2绝缘栅场效应管:PNNGSDUDSUGS夹断后,即使UDS继续增加,ID仍呈恒流特性。IDUDS增加,UGD=VT时,靠近D端的沟道被夹断,称为予夹断。二、MOS管的工作原理5.1.
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