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时间:2019-07-03
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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:第8章场效应晶体管1结型场效应三极管绝缘栅场效应三极管的工作原理场效应三极管的参数和型号双极型和场效应型三极管的比较场效应半导体三极管2场效应半导体三极管是仅由一种载流子参与导电的半导体器件,是一种用输入电压控制输出电流的的半导体器件。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。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J
2、FET(JunctiontypeFieldEffectTransister)2.绝缘栅型场效应三极管IGFET(InsulatedGateFieldEffectTransister)IGFET也称金属氧化物半导体三极管MOSFET(MetalOxideSemiconductorFET)38.1结型场效应三极管(1)结型场效应三极管的结构JFET的结构与MOSFET相似,工作机理则相同。JFET的结构如图01所示,它是在N型半导体硅片的两侧各制造一个PN结,形成两个PN结夹着一个N型沟道的结构。一个P区即为
3、栅极,N型硅的一端是漏极,另一端是源极。图01结型场效应三极管的结构4N基底:N型半导体PP两边是P区G(栅极)S源极D漏极结构导电沟道5NPPG(栅极)S源极D漏极N沟道结型场效应管DGSDGS6PNNG(栅极)S源极D漏极P沟道结型场效应管DGSDGS7(2)结型场效应三极管的工作原理根据结型场效应三极管的结构,因它没有绝缘层,只能工作在反偏的条件下,对于N沟道结型场效应三极管只能工作在负栅压区,P沟道的只能工作在正栅压区,否则将会出现栅流。现以N沟道为例说明其工作原理。8工作原理(以P沟道为例)UD
4、S=0V时PGSDUDSUGSNNNNIDPN结反偏,UGS越大则耗尽区越宽,导电沟道越窄。9PGSDUDSUGSNNIDUDS=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,存在导电沟道。DS间相当于线性电阻。10PGSDUDSUGSNNUDS=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。ID11PGSDUDSUGSUGS0、UGD5、大ID12PGSDUDSUGSUGS6、S<0时,PN结反偏,形成耗尽层,漏、源间的沟道将变窄,ID将减小,VGS继续减小,沟道继续变窄,ID继续减小直至为0。当漏极电流为零时所对应的栅源电压VGS称为夹断电压VGS(off)。16②漏源电压对沟道的控制作用当VDS增加到使VGD=VGS-VDS=VGS(off)时,在紧靠漏极处出现预夹断,当VDS继续增加,漏极处的夹断继续向源极方向生长延长。以上过程与绝缘栅场效应三极管的十分相似。在栅极加上电压,且VGS>VGS(off),若漏源电压VDS从零开始增加,则VGD=VGS-VDS将随之减小。使靠7、近漏极处的耗尽层加宽,沟道变窄,从左至右呈楔形分,17(3)结型场效应三极管的特性曲线JFET的特性曲线有两条,一是转移特性曲线,二是输出特性曲线。它与MOSFET的特性曲线基本相同,只不过MOSFET的栅压可正、可负,而结型场效应三极管的栅压只能是P沟道的为正或N沟道的为负。JFET的特性曲线如图02所示。18(a)漏极输出特性曲线(b)转移特性曲线图02N沟道结型场效应三极管的特性曲线19特性曲线UGS0IDIDSSVP饱和漏极电流夹断电压转移特性曲线一定UDS下的ID-UGS曲线20予夹断曲线IDU8、DS2VUGS=0V1V3V4V5V可变电阻区夹断区恒流区输出特性曲线021N沟道结型场效应管的特性曲线转移特性曲线UGS0IDIDSSVP22输出特性曲线IDUDS0UGS=0V-1V-3V-4V-5VN沟道结型场效应管的特性曲线23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
5、大ID12PGSDUDSUGSUGS6、S<0时,PN结反偏,形成耗尽层,漏、源间的沟道将变窄,ID将减小,VGS继续减小,沟道继续变窄,ID继续减小直至为0。当漏极电流为零时所对应的栅源电压VGS称为夹断电压VGS(off)。16②漏源电压对沟道的控制作用当VDS增加到使VGD=VGS-VDS=VGS(off)时,在紧靠漏极处出现预夹断,当VDS继续增加,漏极处的夹断继续向源极方向生长延长。以上过程与绝缘栅场效应三极管的十分相似。在栅极加上电压,且VGS>VGS(off),若漏源电压VDS从零开始增加,则VGD=VGS-VDS将随之减小。使靠7、近漏极处的耗尽层加宽,沟道变窄,从左至右呈楔形分,17(3)结型场效应三极管的特性曲线JFET的特性曲线有两条,一是转移特性曲线,二是输出特性曲线。它与MOSFET的特性曲线基本相同,只不过MOSFET的栅压可正、可负,而结型场效应三极管的栅压只能是P沟道的为正或N沟道的为负。JFET的特性曲线如图02所示。18(a)漏极输出特性曲线(b)转移特性曲线图02N沟道结型场效应三极管的特性曲线19特性曲线UGS0IDIDSSVP饱和漏极电流夹断电压转移特性曲线一定UDS下的ID-UGS曲线20予夹断曲线IDU8、DS2VUGS=0V1V3V4V5V可变电阻区夹断区恒流区输出特性曲线021N沟道结型场效应管的特性曲线转移特性曲线UGS0IDIDSSVP22输出特性曲线IDUDS0UGS=0V-1V-3V-4V-5VN沟道结型场效应管的特性曲线23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
6、S<0时,PN结反偏,形成耗尽层,漏、源间的沟道将变窄,ID将减小,VGS继续减小,沟道继续变窄,ID继续减小直至为0。当漏极电流为零时所对应的栅源电压VGS称为夹断电压VGS(off)。16②漏源电压对沟道的控制作用当VDS增加到使VGD=VGS-VDS=VGS(off)时,在紧靠漏极处出现预夹断,当VDS继续增加,漏极处的夹断继续向源极方向生长延长。以上过程与绝缘栅场效应三极管的十分相似。在栅极加上电压,且VGS>VGS(off),若漏源电压VDS从零开始增加,则VGD=VGS-VDS将随之减小。使靠
7、近漏极处的耗尽层加宽,沟道变窄,从左至右呈楔形分,17(3)结型场效应三极管的特性曲线JFET的特性曲线有两条,一是转移特性曲线,二是输出特性曲线。它与MOSFET的特性曲线基本相同,只不过MOSFET的栅压可正、可负,而结型场效应三极管的栅压只能是P沟道的为正或N沟道的为负。JFET的特性曲线如图02所示。18(a)漏极输出特性曲线(b)转移特性曲线图02N沟道结型场效应三极管的特性曲线19特性曲线UGS0IDIDSSVP饱和漏极电流夹断电压转移特性曲线一定UDS下的ID-UGS曲线20予夹断曲线IDU
8、DS2VUGS=0V1V3V4V5V可变电阻区夹断区恒流区输出特性曲线021N沟道结型场效应管的特性曲线转移特性曲线UGS0IDIDSSVP22输出特性曲线IDUDS0UGS=0V-1V-3V-4V-5VN沟道结型场效应管的特性曲线23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
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