模拟电子技术 5.3 场效应管FET

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1、第5章场效应管(FET)参见：模拟部分5.3节、5.1节应用电场效应工作的电子器件。单极型晶体管。电压控制电流器件。功耗小，输入阻抗高、抗干扰能力强。广泛应用于大规模集成电路中。FET是1增强型耗尽型N沟道P沟道N沟道P沟道N沟道P沟道（耗尽型）FET场效应管JFET结型MOSFET金属-氧化物-半导体型(绝缘栅型)分类：耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道2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1.结构5.3结

2、型场效应管(以N型沟道为例)符号中箭头方向——g结正向偏置时，g极电流方向。32.工作原理（正常工作vGS<0,vDS>0)①设vDS=0Vⅰ).若vGS=0V→PN结耗尽层只占N型本体很小部分→导电沟道很宽ⅱ).若

3、vGS

4、↑→PN结耗尽层加宽→导电沟道变窄ⅲ).若

5、vGS

6、↑↑到vGS=Vp(Vp—夹断电压)→PN结耗尽层合拢→导电沟道夹断结论:vGS负压可以控制导电沟道宽度1)vGS对iD的控制作用4②vDS加一定正压电子从sd在电场作用下运动iD(漏极电流)即vGS=0VRDS最小iD=IDSS(栅源短路饱和漏极电

7、流)沟道电阻而沟道长度沟道横截面积

8、vGS

9、↑→RDS↑iD↓vGS→VpiD→0（夹断）∴vGS对iD有控制作用。5vDS对iD的影响:vDS>0,从漏极到源极呈现电位梯度导电沟道呈楔型vDS较小时，近D端导电沟道仍很宽iD随vDS↑而↑vDS进一步↑至vGD=vGS-vDS=VP即vDS=vGS-VPVP<0近D端导电沟道预夹断此后vDS↑对电子吸引力↑予夹断长度↑达到动态平衡→iD不随vDS↑而↑VP0的情况漏极电流饱和6vGS=-1V时，输出特性曲线怎样画？7∵vDS很小,沟道没有预夹断，iD随vD

10、S↑而↑且vGS越负iD↑越缓慢3.JFET的特性曲线(1)输出特性ⅰ).可变电阻区(vDS很小时)∴管子可视为受vGS负压控制的可变电阻特点：为随vGS不同而不同的一族曲线。分四个区域：8ⅱ).饱和区(线性放大区、恒流区)ⅲ).击穿区iD不再随vDS↑而↑--恒流特性∵vDS↑↑→在靠近d极处发生予夹断vDS过大使得g、d间PN结反向击穿→iD急剧↑↑且vGS负压对iD有控制作用,体现为一族平行线。ⅳ)夹断区（vGS≺VP)应使vGD=vGS-vDSVBR9VP(2).转移特性曲线由于JFET栅源反偏，几乎没有栅流，研究输入特

11、性无意义转移特性曲线：研究vGS对iD的控制作用。转移特性可以直接从输出特性用作图法得出。VDS=10V10①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晶体管。③∵vGS对iD有控制作用，∴JFET是电压控制电流器件②∵栅极g、源极s之间反偏∴g极几乎不取电流iG0，∴Ri很高达109Ω综上分析(JFET)vGS负压越大，iD越小。11由于VGS≺0，栅、源间PN结反偏，想得到更小的IG，更大的Ri对于JFETIG很小，Ri很大（109）→绝缘栅型场效应管MOSFET12