场效应管工作原理介绍.pdf

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1、场效应管放大器1场效应管绝缘栅场效应管结型场效应管2场效应管放大电路效应管放大器的静态偏置效应管放大器的交流小信号模型效应管放大电路1场效应管BJT是一种电流控制元件(iB~iC)，工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，所以被称为双极型器件。场效应管（FieldEffectTransistor简称FET）是一种电压控制器件(uGS~iD)，工作时，只有一种载流子参与导电，因此它是单极型器件。FET因其制造工艺简单，功耗小，温度特性好，输入电阻极高等优点，得到了广泛应用。N沟道增强型绝缘栅场效应管P沟道耗尽型N沟道FET分类：P沟道N沟道结型场效应管P沟道一.绝缘栅场效应

2、管绝缘栅型场效应管(MetalOxideSemiconductorFET)，简称MOSFET。分为：源极s栅极-g漏极d增强型N沟道、P沟道--耗尽型N沟道、P沟道1.N沟道增强型MOS管N+N+（1）结构4个电极：漏极D，P衬底源极S，栅极G和衬底B。-dg-衬底b符号：--b-s（2）工作原理①栅源电压u的控制作用GS当u=0V时，漏源之间相当两个背靠背的二极管，在GSd、s之间加上电压也不会形成电流，即管子截止。当uGS＞0V时→纵向电场sVDD-sVDDd---d→将靠近栅极下方的空穴向V-gGG-gid下排斥→耗尽层。二氧化硅二氧化硅再增加u→纵向电场↑GSN+N+N+

3、N+→将P区少子电子聚集到P区表面→形成导电沟道，P衬底P衬底如果此时加有漏源电压，b就可以形成漏极电流i。bd定义：开启电压（UT）——刚刚产生沟道所需的栅源电压UGS。N沟道增强型MOS管的基本特性：uGS＜UT，管子截止，uGS＞UT，管子导通。uGS越大，沟道越宽，在相同的漏源电压uDS作用下，漏极电流ID越大。②转移特性曲线：iD=f(uGS)uDS=const可根据输出特性曲线作出移特性曲线。例：作u=10V的一条转移特性曲线：DSiD(mA)i(mA)D4u4GS=6V33uGS=5V22uGS=4V1u1GS=3VuuDS(V)GS(V)10V246UT一个重要参数

4、——跨导gm：gm=iD/uGSuDS=const(单位mS)g的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。m在转移特性曲线上，gm为的曲线的斜率。在输出特性曲线上也可求出g。miD(mA)i(mA)D4u4GS=6V33=5V22i△uGS△i△DD11=3V△uGSuDS(V)uGS(V)10V2462.N沟道耗尽型MOSFET在栅极下方的SiO2层中掺入了大量的金属正离子。所以当u=0时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。GS特点：源极s栅极-g漏极d--当u=0时，就有沟道，GS加入u就有i。++++++++++++-dDS，DN+Ng当uGS＞0时，沟道增宽，-i

5、进一步增加。-bD-P衬底当uGS＜0时，沟道变窄，siD减小。-衬底b定义：夹断电压（U）——沟道刚刚消失所需的栅源电压u。PGS3、P沟道耗尽型MOSFETP沟道MOSFET的工作原理与N沟道MOSFET完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。4.MOS管的主要参数（1）开启电压UT（2）夹断电压UP（3）跨导gm：gm=iD/uGSuDS=const（4）直流输入电阻RGS——栅源间的等效电阻。由于MOS管栅源间有sio2绝缘层，输入电阻可达109～1015。二.结型场效应管漏极d-1.结型场效应管的结构（以N沟

6、为例）：两个PN结夹着一个N型沟道。三个电极：g：栅极栅极gd：漏极-p+p+s：源极N符号：-d-dgg-----源极sssN沟道P沟道2.结型场效应管的工作原理（1）栅源电压对沟道的控制作用在栅源间加负电压u，令dddGSu=0DS①当u=0时，为平衡PN结，导电GS沟道最宽。②当│uGS│↑时，PN结反偏，耗尽层变宽，导电沟道变窄，沟道电阻ggg增大。pp++p+pp++p+③当│u│↑到一定值时，沟道会完GS全合拢。VVGGGGVGGNNN定义：夹断电压U——使导电沟道完全Psss合拢（消失）所需要的栅源电压u。GS（2）漏源电压对沟道的控制作用d在漏源间加电压uDS，令uG

7、S=0ddid由于uGS=0，所以导电沟道最宽。iidd①当u=0时，i=0。DSD②u↑→i↑DSD→靠近漏极处的耗尽层加宽，gV沟道变窄，呈楔形分布。ggp+p+VDDVDDDDpp++pp++DDp+p+③当u↑，使u=u-u=U时，DSGDGSDSP在靠漏极处夹断——预夹断。NN④u再↑，预夹断点下移。DS预夹断前，u↑→i↑。DSDs预夹断后，i↑→i几乎不变。ssDSD（3）栅源电压uGS和漏源电压uDS共同作用i=f（u、u）,可用输两组特性