[理学]模电第5章

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1、5.1结型场效应管5.2金属-氧化物-半导体场效应管5.4场效应管放大电路5.5各种放大器件电路性能比较5场效应管放大电路5场效应管放大电路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)分类：增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在场效应管有三个极：源极（s）、栅极（g）、漏极（d），对应于晶体管的e、b、c；有三个工作区域：截止区、恒流区、可变电阻区，对应于晶体管的截止区、放大区、饱和区。单极型管∶噪声小、抗辐射能力强、

2、低电压工作、耗电损，输入回路的内阻高达107～1012Ω场效应管是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件。它仅靠半导体中的多数载流子导电，又称为单极型晶体管5.1结型场效应管结构工作原理输出特性转移特性主要参数5.1.1JFET的结构和工作原理5.1.2JFET的特性曲线及参数5.1.1JFET的结构和工作原理1.结构源极，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结型场效应管工作原理1.结构#符号中的箭头方向表示什么？2.工

3、作原理①VGS对沟道的控制作用当VGS＜0时（以N沟道JFET为例）当沟道夹断时，对应的栅源电压VGS称为夹断电压VP（或VGS(off)）。对于N沟道的JFET，VP<0。PN结反偏耗尽层加厚沟道变窄。VGS继续减小，沟道继续变窄5.1结型场效应管工作原理②VDS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。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2.工作原理（以N沟道JFET为例）5.1结

4、型场效应管工作原理③VGS和VDS同时作用时导电沟道更容易夹断，对于同样的VDS，ID的值比VGS=0时的值要小。在预夹断处VGD=VGS-VDS=VP当VP

5、夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后，iD趋于饱和。#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。5.1结型场效应管工作原理#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IDSS是uGS=0情况下，产生预夹断时的ID，为饱和漏极电流5.1结型场效应管工作原理可变电阻区饱和区截止区当uGS＜VP时，沟道完全夹断，ID=0，为截止工作状态对于N沟道JFET管的输出特性，可分为三个区：﹤﹥﹤5.1结型场效应管工作原理①夹

6、断电压VP(或VGS(off))：②饱和漏极电流IDSS：③低频跨导gm：或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：5.1结型场效应管工作原理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PDM：PDM=VDSiD,JFET的耗散功率不能超过PDM⑥最大漏源电压V(BR)DS:发生雪崩击穿、iD急剧上升的VDS⑦最大栅源电压V(BR)GS：指输入PN结反向电流开始

7、急剧增加时的VGS5.1结型场效应管工作原理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结型场效应管工作原理1、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5.3绝缘栅场效应管2、MOS管的工作原理以N沟道增强型为例PNNGSDUDSUGSUGS=0时ID=0对应截止区增强型MOS管在零偏时不导电5.3MOS

8、场效应管工作原理漏极与衬底间的PN结反偏，源漏间无电流通过PNNGSDUDSUGSUGS>0时UGS足够大时（UGS>VT