《场效应管j》PPT课件

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1、1.5场效应管场效应管的特点:(单极型）利用改变外加电压产生的电场强度来控制其导电能力的半导体器件场效应管的分类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）1.5.1MOS场效应管MOS场效应管由金属、二氧化硅绝缘层、半导体构成。N沟道1.增强型MOS管P沟道（1）N沟道的形成及导电过程增强型MOS场效应管：靠增强栅源电压来形成导电沟道的MOS管。当栅极加有电压时加入VGS在栅极下方形成与P型半导体的载流子空穴极性相反的反型层。进一步增加VGS随着VGS的继续增加，反型层加宽，在漏源间形成载流子流通通道

2、——沟道。连续的耗尽层将源区、漏区和沟道与衬底分隔开来。①VDS基本均匀降落在沟道中，沟道呈斜线分布当VDS较小时当VDS继续增加时→沟道的变化？VDS↑→iD↑VDS对iD有调节作用预夹断：漏端沟道被夹断,相当于VDS增加使漏极处沟道缩减到刚刚开启的情况当使当VDS继续增加时→沟道变窄夹断区域(A—A′)加长，移向S极②VDS增加部分基本降落在随之加长的夹断沟道上→iD基本趋于不变说明：（3）在漏端夹断前iD受VDS影响。（1）VGS对iD有控制作用；（4）iD由N+的多子电子的漂移运动形成——单极型特性。（2）VGS增加，使沟道中电子浓度增加，沟道电阻减小，

3、iD增加，反之减小；（2）输出特性曲线：描述MOS场效应管的特性主要特性曲线FET电路组成形式：共漏、共源、共栅共源电路非饱和区（可变电阻区）沟道夹断前输出特性沟道电导：饱和区（放大区）输出特性饱和区，vDS对沟道长度有调节作用，使输出特性曲线略微上翘。——沟道调制因子放大电路中，场效应管应工作在饱和区，故饱和区又称为场效应管的放大区。截止区沟道没有形成击穿区vDS过大：引起穿通击穿绝缘层在强电场作用下击穿，造成永久性损坏vGS过大：(3)转移特性曲线vDS增加电流增大MOSN沟道增强型饱和工作区偏置条件N沟道耗尽型MOS是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量

4、的金属正离子。2.耗尽型MOS场效应管电路符号正离子已经在漏源之间感应出反型层，形成了沟道。只要有漏源电压，就有漏极电流存在。沟道的形成漏极电流的产生——夹断电压N沟道耗尽型MOS管特性工作条件：输出特性N沟道增强型MOS管转移特性饱和漏电流得且有1.5.2结型场效应管1.结型场效应管的结构和工作原理电路符号结型场效应管没有外加栅压就已形成导电沟道，属于耗尽型。(2)工作原理*耗尽层的宽度改变主要在沟道区3)在漏源极间加正向VDD，使vDS>0在漏源间加负电源VGG，观察vDS变化时耗尽层和漏极iD2.结型场效应管的伏安特性曲线（1）输出特性曲线当栅源之间的电压

5、vGS不变时，漏极电流iD与漏源之间电压vDS的关系，即（2）转移特性饱和区场效应管的导电沟道场效应管的两组特性曲线之间互相联系，由漏极特性用作图可得到相应转移特性在漏极特性上用作图法求转移特性各类场效应管的符号和特性曲线1.5.4场效应管的转移特性与电路模型1.转移特性（JFET和耗尽型）或2.场效应管的小信号等效电路描述场效应管特性的电量漏极电流由场效应管工作原理知：跨导漏极输出电阻当场效应管工作在输出特性的夹断区并加入交流小信号时,对iD全微分在小信号条件下微变等效电路（受控电流源电路）微变等效电路（受控电压源电路）放大因子：简化的微变等效电路FET的高频

6、模型1.5.5场效应管的主要参数及FET与三极管的比较1.场效应管的主要参数直流参数1）饱和漏极电流IDSS耗尽型场效应三极管,当VGS=0时所对应的漏极电流。夹断电压是耗尽型FET的参数，①开启电压是MOS增强型管的参数，时,场效应管不能导通。当VGS=VP时,漏极电流为零。3）直流输入电阻RGS对于绝缘栅型场效应三极管:RGS约是109～1015Ω。对于结型场效应三极管:反偏时RGS约大于107Ω交流参数1）低频跨导gm描述栅源之间的电压VGS对漏极电流iD的控制作用。单位：gm西门子(S)绝缘栅耗尽型场效应三极管结型场效应三极管:绝缘栅增强型场效应三极管由

7、且满足可得2）极间电容极间电容愈小，管子的高频性能愈好。一般为几个皮法。极限参数1）最大漏极耗散功率PDM漏极耗散功率转化为热能使管子的温度升高。2）最大漏极电流IDM由场效应管允许的温升决定。3）漏源击穿电压V(BR)DS4）栅源击穿电压V(BR)GS当漏极电流iD急剧上升产生雪崩击穿时的vDS。场效应管工作时，栅源间PN结处于反偏状态，若vGS>V(BR)GS，PN结将被击穿，这种击穿与电容击穿的情况类似，属于破坏性击穿。双极型和场效应型三极管的比较基本概念2.场效应管的特性→输出特性曲线、转移特性曲线4.主要参数→输入电阻RGS、低频跨导gm、饱和漏极电流

8、IDSS、开启电压、夹断