模拟电子技术5场效应管

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1、5.3结型场效应管5.1金属-氧化物-半导体场效应管4场效应管放大电路场效应管是一种利用电场效应来控制其电流大小的半导体器件。特点：输入电阻高、噪声低、热稳定性能好、抗辐射能力强。主要用于大规模和超大规模集成电路中。单极型晶体管常用于数字集成电路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）FET场效应管JFET结型MOSFET绝缘栅型(IGFET)场效应管分类：5.3结型场效应管结构工作原理输出特性转移特性主要参数5.3.1JFET的结构和工作原理5.3.2JFET的特性曲线及参数(JunctiontypeFieldEffectTr

2、ansisstor)源极，用S或s表示N型导电沟道漏极，用D或d表示P型区P型区栅极，用G或g表示栅极，用G或g表示符号符号5.1.1JFET的结构和工作原理5.1结型场效应管1.结构#符号中的箭头方向表示什么？2.工作原理（以N沟道为例）vDS=0V时NGSDvDSVGSNNPPiDPN结反偏，VGS越负,则耗尽区越宽，导电沟道越窄。①VGS对沟道的控制作用VDSNGSDVGSPPiDVGS达到一定值时耗尽区碰到一起，DS间的导电沟道被夹断。当沟道夹断时，对应的栅源电压VGS称为夹断电压VP（或VGS(off)）。VGS继续减小对于N沟道的JFET，VP

3、<0。NGSDVDSVGSNNiDVDS=0V时PP②VDS对沟道的控制作用当VGS=0时，VDSiDG、D间PN结的反向电压增加，使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从上至下呈楔形分布。NGSDVDSVGSPP越靠近漏端，PN结反压越大iD当VDS增加到使VGD=VP时，在紧靠漏极处出现预夹断。此时VDS夹断区延长沟道电阻ID基本不变GSDVDSVGSPPiDN③VGS和VDS同时作用时VGS越小耗尽区越宽，沟道越窄，电阻越大。iD减小。当VP

4、VGD=VGS-VDS=VP综上分析可知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。JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后，iD趋于饱和。5.3结型场效应管#为什么JFET的输入电阻比BJT高得多？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。5.3结型场效应管#JFET有正常放大作用时，沟道处于什么状态？5.1.2JFET的特性曲线及参数2.转移特性VP1.输出特性①夹断电压VP(或VGS(off))：②饱和漏极电流IDSS：③低频跨导gm：或5.3

5、结型场效应管3.主要参数漏极电流约为零时的VGS值。VGS=0时对应的漏极电流。低频跨导反映了vGS对iD的控制作用。gm可以在转移特性曲线上求得，单位是mS(毫西门子)。④输出电阻rd：5.3结型场效应管3.主要参数⑤直流输入电阻RGS：对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于107Ω。⑧最大漏极功耗PDM⑥最大漏源电压V(BR)DS⑦最大栅源电压V(BR)GS1.N沟道结型场效应管的特性曲线转移特性曲线vGS0iDIDSSVP夹断电压饱和漏极电流小结（JFET管）输出特性曲线iDvDS0vGS=0V-1V-3V-4V-5VN沟道结型场效应管的特性曲线-

6、2V可变电阻区夹断区恒流区予夹断曲线击穿区转移特性曲线vGS0iDIDSSVP饱和漏极电流夹断电压2P沟道结型场效应管DGS符号栅源端加正电压漏源端加负电压予夹断曲线iDvDS2VvGS=0V1V3V4V5V可变电阻区夹断区恒流区输出特性曲线0P沟道结型场效应管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金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET(Metal-O

7、xide-semiconductortypeFieldEffectTransistor)特点：输入电阻很高，最高可达到1015欧姆。表面场效应器件MOSFET绝缘栅型(IGFET)增强型耗尽型N沟道P沟道N沟道P沟道耗尽型是当vGS=0时，存在导电沟道，iD≠0.增强型是当vGS=0时，不存在导电沟道，iD=0。5.1金属-氧化物-半导体场效应管:(MOS)1结构和电路符号PNNgsdP型硅衬底两个N区SiO2绝缘层金属铝gsd5.1.1N汮道增强型MOSFET三个铝电极栅极与漏极、源极无电接触。2工作原理以N沟道增强型为例PNNGSDVDSVGSVGS=

8、0时D-S间相当于两个反接的PN结iD=0对应截止区(1)VGS改