模拟电路0103节.ppt

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1、第1章电子线路元器件1.5场效应晶体管1.5.1结型场效应管1.5.2绝缘栅场效应管1.5.3场效应管的小信号模型1.5.4场效应管的主要参数2021/8/3l.5.1结型场效应管1.N沟道结型场效应管(1)结构在一块N型半导体材料两边扩散高浓度的P型区(用P+表示)：栅极G：两边P+型区引出的两个欧姆电极并连在一起；源极S、漏极D：在N型半导体材料两端各引出的一个欧姆电极；导电沟道：两个PN结阻挡层之间的N型区域。2021/8/32021/8/3当uGS由零向负值增大时，PN结的反向电压增大，耗尽层将加宽，使沟道变窄，沟道

2、电阻增大，从而控制漏极与源极之间导电电阻的大小。当uGS进一步增大到某一值UGS（off）（夹断电压）时，沟道被全部夹断，沟道电阻趋于无穷大。工作原理：（1）uGS对iD的影响2021/8/3工作原理：（2）uDS对iD的影响预夹断：当uDS增大到UGS（off）时，沟道在靠近漏极一端的A点处刚好被夹断。预夹断时，iD大到漏极饱和电流IDSS。预夹断后，iD基本不随uDS增大而变化，基本保持在漏极饱和电流IDSS。2021/8/3工作原理：（2）uDS对iD的影响当uGS不等于0，uGD=uGS-uDS=UGS(off)预夹

3、断时，iD大到漏极饱和电流IDSS。预夹断后，iD基本不随uDS增大而变化，基本保持在漏极饱和电流IDSS。2021/8/3预夹断时：夹断预夹断前：预夹断后：2021/8/3小结iD受控于uGS：

4、uGS

5、↑则iD↓直至iD=0iD受uDS影响：uDS↑则iD先上升，随后保持不变以预夹断为分界线：预夹断前：uDS↑则iD↑预夹断后：uDS↑则iD保持不变2021/8/3(3)特性曲线与特征方程1)输出特性曲线：输出特性曲线可分为可变电阻区I、饱和区Ⅱ和击穿区Ⅲ。2021/8/3I区为可变电阻区（非饱和区）。对应沟道未预夹断部

6、分，当一定时，随增加，线性增加。当一定时，越大，就越小。Ⅱ区为饱和区（恒流区）。沟道预夹断后，增加，几乎不变，呈饱和状态，主要由控制。沟道长度调制效应：当沟道预夹断后，随增加，　略有增加，因而曲线随增加而略有上翘。Ⅲ区为击穿区，超过一定数值时，栅漏间PN结发生雪崩击穿，迅速增大。在模拟电路中，场效应管通常工作在饱和区。2021/8/32)特征方程转移特性：转移特性描述了为常数时对的控制作用，可通过漏极特性求得。在范围内，与之间呈平方律关系:2021/8/32.P沟道结型场效应管P沟道结型场效应管与N沟道结型场效应管对应，所有

7、外加电压极性、电流方向与N沟道结型场效应管相反。2021/8/31.5.2绝缘栅场效应管绝缘栅型场效应管:利用半导体表面的电场效应，由感应电荷的多少改变导电沟道的宽窄来控制电流的大小。MOS管:绝缘栅场效应管中，常用二氧化硅(SiO2)作为金属(铝)栅极和半导体之间的绝缘层，又称为金属—氧化物—半导体场效应管。MOS管有N沟道和P沟道两类，而每一类又分增强型和耗尽型两种。2021/8/31．N沟道增强型MOS场效应管源极(S)、漏极(D):用P型硅片作为衬底，其中扩散两个N+区，并的引出电极；栅极(G)：半导体表面覆盖SiO

8、2绝缘层，绝缘层上再在源区和漏区之间制造的一层金属铝。2021/8/32．工作原理1）。反型层：绝缘层下面D、S之间形成的N型导电沟道。开启电压：开始形成反型层时的电压。2021/8/32）增大。在作用下，形成漏极电流。导电沟道为梯形;2021/8/33）继续增大。当，沟道被预夹断。沟道预夹断时，管子进入饱和区；2021/8/34)再继续增大。沟道预夹断后，继续增大，夹断点A向源极方向移动，略有增大；2021/8/35)当时开始形成导电沟道。当时，随增大，导电沟道变厚，沟道电阻变小。2021/8/3小结iD受控于uGS：uG

9、S↓则iD↓直至iD=0iD受uDS影响：uDS↑则iD先上升，随后保持不变以预夹断为分界线：预夹断前：uDS↑则iD↑预夹断后：uDS↑则iD保持不变夹断：uGS

10、增强型场效应管相反。2021/8/32021/8/33.N沟道和P沟道耗尽型场效应管夹断电压（）：在N沟道耗尽型场效应管中，当减小为一定负值时，导电沟道消失，此时的电压。将开启电压换成夹断电压：式中：2021/8/32021/8/32021/8/31.5.3场效应管的小信号模型2021/8