西安交通大学_赵进全_模拟电子技术基础_第3章.ppt

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1、3场效应晶体管及其放大电路晶体管的主要特点1.电流控制型器件。2.输入电流大，输入电阻小。3.两种极型的载流子都参与导电，又称为双极型晶体管，简称BJT（BipolarJunctionTransistor)。3.0概述场效应管，简称FET(FieldEffectTransistor)。(a)输入电阻高，可达107~1015W。(b)起导电作用的是多数（一种）载流子，又称为单极型晶体管。(c)体积小、重量轻、耗电省、寿命长。(d)噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强和制造工艺简单。(e)在大规模集成电路制造中得到了广泛的应用。场效应管的主要特点1.结型

2、场效应管，简称JFET(JunctionFieldEffectTransistor)。场效应管按结构可分为场效应管的类型2.绝缘栅型场效应管，简称IGFET(IsolatedGateFieldEffectTransistor)。3.1结型场效应管3.1.1结型场效应管的结构和类型sgdP+NP+SiO2保护层N沟道JFET结构示意图NP+P+形成SiO2保护层以N型半导体作衬底上下各引出一个电极左右各引出一个电极两边个引出一个电极两边个引出一个电极两边扩散两个高浓度的P型区漏极d（drain)源极s（source)栅极g（gate)NP+P+N型

3、导电沟道符号称为N沟道JFET符号P沟道JFET结构示意图PN+N+P型导电沟道sgdN沟道结型场效应管P沟道结型场效应管结型场效应管分3.1.2结型场效应管的工作原理电路图GDS1．uDS=0时，uGS对沟道的控制作用a．当uGS=0时NP+P+N型导电沟道sd=0沟道无变化gb．UGS(off)uGS=UGS(off)UGS(off

4、)——栅源截止电压或夹断电压–+g当uDS=0时，uGS对沟道的控制作用动画演示2．当uGS=0时，uDS对沟道的控制作用NP+P+N型导电沟道sd=0–+gNP+P+N型导电沟道sd=0–+a．0

5、UGS(off)

6、(b)沿沟道有电位梯度(c)沿沟道PN结反偏电压不同(a)漏极电流iD≠0，uDS增大，iD增大uDS(d)沟道PN结呈楔形gNP+P+N型导电沟道sd=0–+P+b．uDS=

7、UGS(off)

8、(a)iD达到最大值(b)沟道点夹断(预夹断)•gc．uDS>

9、UGS(off)

10、NP+N型导电沟道sd=0P+–+(b)沟道夹

11、断区延长g(a)iD达到最大值，且几乎不随uDS的增大而变化当uGS=0时，uDS对沟道的控制作用动画演示3．当uDS≥0时，uGS(≤0）对沟道的控制作用a.uDS和uGS将一起改变沟道的宽度c.当uDG=

12、UGS(off)

13、时沟道出现预夹断b.PN结在漏极端的反偏电压最大uDG=uDS–uGSNP+N型导电沟道sdP+–++–guDS、uGS共同对沟道的控制作用动画演示(1)JFET是利用uGS所产生的电场变化来改变沟道电阻的大小。(2)场效应管为一个电压控制型的器件。(3)在N沟道JFET中，uGS和UGS（off）均为负值。小结在P沟道J

14、FET中，uGS和UGS（off）均为正值。即JFET是利用电场效应控制沟道中流通的电流大小，因而称为场效应管。3.1.3结型场效应管的伏安特性在正常工作的情况下，iG=0，管子无输入特性。++––1．输出特性（漏极特性）24061020可变电阻区放大区截止区++––24061020可变电阻区(1)可变电阻区a.uDS较小c.uDS＜

15、UGS(off)

16、+uGSd.管子相当于受uGS控制的压控电阻各区的特点b.沟道尚未夹断放大区(2)放大区放大区也称为饱和区、恒流区。b.uDS≥

17、UGS(off)

18、+uGSa.沟道预夹断c.iD几乎与uDS无关d

19、.iD只受uGS的控制24061020截止区a.uGS＜UGS(off)(3)截止区b.沟道完全夹断c.iD≈0240610202．转移特性表示场效应管的uGS对iD的控制特性定义••••(1)对于不同的uDS，对应的转移特性曲线不同。曲线特点(2)当管子工作于恒流区时，转移特性曲线基本重合。••OO当管子工作于恒流区时称为零偏漏极电流3.1.4结型场效应管的主要电参数1．直流参数(1)夹断电压UGS(off)(2)零偏漏极电流IDSS(也称为漏极饱和电流)(3)直流输入电阻RGS2．交流参数(1)跨导gm也称为互导。其定义为当管子工作在放大区时

20、得管子的跨导由可见，gm与IDQ有关。IDQ越大，gm也就越大。3.极限参数(1)漏极最大允许耗散功率PDSM(2)最大漏极电流IDSM