常用半导体器件场效应管及应用

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1、模拟电子技术基础北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院主讲：赵建辉第一章常用半导体器件(3.场效应管)1.1半导体基础知识1.2半导体二极管1.3双极型晶体管1.4场效应管1.5单结晶体管和晶闸管1.6集成电路中的元件第1章常用半导体器件本节课内容自学,不要求1.4场效应管(FET)重点：场效应管结构、放大原理、特性曲线。难点：1.场效应管电流沟道2.输出曲线和转移曲线3.场效应管主要参数及意义重点难点1.4.1结型场效应管(JFET)1.4.2绝缘栅型场效应管(MOSFET)1.4.3场效应管主要参数1.4.4场效应管与晶体管的比较场效应管(FET,F

2、eiledEffictiveTrsnsister)利用输入回路电压控制输出回路电流的半导体器件（压控器件）。仅靠一种（而非两种）多数载流子（漂移）导电，又称单极性晶体管；从参与导电的载流子来划分，它有电子作为载流子的N沟道器件和空穴作为载流子的P沟道器件。特点：输入电阻高：107~1012Ώ；体积小、重量轻、寿命长、噪声低、热稳定性好，抗辐射能力强、低功耗，易加工。1.4场效应管问题的引出：BJT：电流控制，be结正偏，rbe较小，吸收功率，如何进一步提高riN沟道P沟道增强型耗尽型N沟道P沟道N沟道P沟道（耗尽型）FET场效应管JFET结型MOSFET

3、绝缘栅型(IGFET)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P沟道1.结构N型导电沟道漏极D(d)源极S(s)沟道电阻——长度、宽度、掺杂P+P+反偏的PN结(栅源极反偏)——反偏电压控制耗尽层结构特点:空间电荷区（耗尽层）栅极G(g)结构与符号1.4.1结型场效应管(JFET)N箭头向内表示N沟道一、JEFT工作原理①UGS对沟道的控制作用（UDS=0）②UDS对沟道的影响（0

4、UGS

5、增加耗

6、尽层加厚沟道变窄沟道电阻增大（注意：对N-JEFT,UGS<0，栅源极反偏）全夹断（夹断电压）②uDS对沟道的影响（0UGS(OFF)UGD=UGS(OFF)UGD

7、off)0iDuGSUGS(off)N沟道JFET管的特性曲线转移特性曲线iDuDS0输出特性曲线UGS=0VIDOUGS=UGS(off)IDSS予夹断轨迹夹断区恒流区可变电阻区饱和漏极电流夹断电压输出特性曲线转移特性曲线P沟道JEFT特性曲线予夹断曲线iDUDS2VUGS=0V1V3V4V5V可变电阻区夹断区恒流区0uGS0iDIDSSUGS(off)饱和漏极电流夹断电压UGS(off)综上分析可知（结论）（1）当UDS使

8、UGD

9、<

10、UGS(OFF)

11、时，预夹断前，iD与vDS呈近似线性关系（可变电阻区域）；（2）当UDS使

12、UGD

13、=

14、UGS(O

15、FF)

16、时，D-S间预夹断。（3）当UDS使

17、UGD

18、>

19、UGS(OFF)

20、时,预(未完全)夹断，iD趋于恒定饱和，iD只受到UGS控制，与UDS无关（压控电流源）。（4）完全夹断，iD=0,相当三极管截止。JFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因此iG0，输入电阻很高。JFET是电压控制电流器件，iD受UGS控制，沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电，所以场效应管也称为单极型三极管。栅源电压对漏极电流的跨导：FET场效应管JFET结型MOSFET绝缘栅型N沟道P沟道增强型耗尽型N沟道P沟道N沟道P沟道（耗尽型）1.4.2绝缘栅型场效应管(IGF

21、ET)一、N沟道增强型MOSFET1.结构与符号箭头方向？中间虚线意思？金属铝2.沟道形成原理（N沟增强型）当栅极正电压时，若0＜VGS＜VGS(th)时，栅极下方的P型半导体中的空穴向下排斥，出现了一薄层负离子的耗尽层。少子数量有限，不足以形成沟道，不能形成漏极电流ID。进一步增加VGS，当VGS＞VGS(th)时，在靠近栅极下方的P型半导体表层中聚集较多的电子，可以形成沟道，将漏极和源极沟通。导电沟道中的电子，因与P型半导体的载流子空穴极性相反，故称为反型层N沟道增强型MOSFET3.工作原理UGS=0UGDUGS(th)UG

22、D=UGS(th)UDS=0UGS>UGS(th)sdBgsdBgsdBgsdB