实用模拟电子技术教程第3章电子

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1、实用模拟电子技术教程主编：徐正惠副主编：刘希真张小冰第一篇常用半导体器件介绍常用半导体器件，包括晶体二极管、晶体三极管、场效应管和其他半导体器件的结构、工作原理、分类、主要性能指标、国家标准规定的命名方法以及主要应用。第3章半导体场效应管学习要求：了解场效应管的分类；掌握结型场效应管的结构、输出特性曲线可变电阻区、恒流区和夹断区的划分以及夹断电压、饱和漏极电流和跨导等主要参数的定义；掌握N沟道增强型绝缘栅场效应管输出特性曲线三个区域的划分和开启电压、跨导等主要参数的定义；了解上述两种场效应管漏极电流和栅-漏极电

2、压之间的关系；学会根据栅极电压及夹断电压（开启电压）求解漏极电流的方法。第一篇常用半导体器件场效应管分为两大类：3.1场效应管的分类结型场效应管:简称JFET，是英文JunctiontypeFieldEffectTransistor的缩写。绝缘栅型场效应管:由金属-氧化物（二氧化硅）-半导体组成，这些材料的英文是Metal-Oxide-Semiconductor，其缩写为MOS，因此，绝缘栅型场效应管也称MOS管。按照工作方式的不同，结型场效应管和绝缘栅型场效应管又分为Ｎ沟道和Ｐ沟道两类，Ｐ沟道和Ｎ沟道绝缘栅型

3、场效应管又有增强型和耗尽型之分。1975年以后，又开发了垂直导电型的MOS管，称为VMOS管。因此，场效应管的分类可以用下面的图表示。3.1场效应管的分类1、结构3.2结型场效应管-3.2.1结型场效应管的结构和工作原理结型场效应管分N沟道和P沟道两种，右图是N沟道结型场效应管的结构示意图。结构特点：*有两个PN结，图中划斜线的部分为两个PN结的空间电荷区（耗尽层）；*两个空间电荷区之间为N型区，称为N沟道。*两个P型区引出电极并连接在一起，称为栅极G，N型半导体的两端各引出一个电极，分别称为漏极D和源极S。电

4、路符号：2、空间电荷区的两个性质3.2结型场效应管-3.2.1结型场效应管的结构和工作原理讨论结型场效应管工作原理之前，首先复习PN结空间电荷区的两个重要性质：（1）空间电荷区内没有可自由移动的电荷，因此不能导电；（2）空间电荷区的宽度会随PN结两端所加电压的大小而变化。3、场效应管工作原理3.2结型场效应管-3.2.1结型场效应管的结构和工作原理首先讨论栅极开路时的情况：在场效应管漏极D和源极S之间加上正电压VDD，由于空间电荷区没有可以移动的电荷，电流仅在N型区流动，因此将N型区称为导电沟道。栅极开路情况下

5、，整个场效应管相当于一个电阻，这一电阻的大小就决定于N区（导电沟道）的宽度。3、场效应管工作原理3.2结型场效应管-3.2.1结型场效应管的结构和工作原理栅极加上负电压时：两个PN结反向偏置，根据前面所说的PN结性质，两个PN结的空间电荷区便会扩大，图(b)虚线画出了扩大后的空间电荷区。空间电荷区的扩大，缩小了导电沟道，增加了漏源之间的电阻，因此，在相同漏源极电压下，栅极加负压以后漏源极之间的电流就会减小。为什么空间电荷区的扩大是不均匀的？3.2结型场效应管-3.2.1结型场效应管的结构和工作原理图(b)虚线画

6、出的扩大后的空间电荷区，其靠近漏极部分扩得更大些，这是因为正电源VDD在N沟道内从漏极到源极所形成的电压是逐点下降的，越靠近漏极，电压越高，其与栅极形成的反向电压也越大，因此越靠近漏极，空间电荷区扩大得越厉害。3、场效应管工作原理3.2结型场效应管-3.2.1结型场效应管的结构和工作原理可见，栅极电压可以控制漏源极之间的电阻，从而也就控制了漏源极之间的电流，场效应管因此就具有栅极电压（输入电压）控制漏极电流（输出电流）的重要功能。继续加大栅极的负电压时：空间电荷区进一步扩大，导电沟道随之缩小，在某一个负电压时，

7、空间电荷区的扩大终于会导致导电沟道被完全夹断，这时漏源电流就趋于零。场效应管的共源极接法：3.2结型场效应管-3.2.2结型场效应管特性曲线识读结型场效应管应用时常接成图3-5所示的电路，栅极-源极组成输入回路，漏极-源极和电阻等组成输出回路，输入、输出共用源极，因此称为共源极接法。共源极接法时场效应管的输出特性：共源极接法时，场效应管的输出特性是指各种不同栅极电压UGS时，漏极电流ID和漏-源极电压UDS之间的关系。特性曲线识读：3.2结型场效应管-3.2.2结型场效应管特性曲线识读1、截止区栅极电压负向达到

8、一定的程度，导电沟道被夹断，这时漏极电流趋于零。对应于沟道夹断的栅极电压，称为夹断电压，用符号UGS(off)表示（注意N沟道结型场效应管的UGS(off)是一个负数）。满足关系：截止区的区域称为截止区。图中输出特性曲线UGS(off)=－5V下面的区域即为夹断区。特性曲线识读：3.2结型场效应管-3.2.2结型场效应管特性曲线识读2、可变电阻区图中虚线和坐标纵轴围成的区域称为可变电阻