电子技术基础电工学Ⅱ 教学课件 作者 李春茂 第3章 场效应晶体管放大电路.ppt

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1、第3章场效应管放大电路Sect3.1、结型场效应管3.2、绝缘栅场效应管MOS3.3场效应管的主要参数3.4场效应管放大电路场效应管FET与三极管BJT的区别Sect1.BJT:是电流控制元件；FET:是电压控制元件。2.BJT参与导电的是电子—空穴，因此称其为双极型器件；FET是电压控制元件，参与导电的只有一种载流子，称为单级型器件。3.BJT输入电阻较低，一般102~104；FET输入电阻高，可达109~1014场效应管的分类结型场效应管JFETMOS型场效应管MOSFET双极型三极管场效应三极管噪声较大较小温度特性受温度影响较大较小，可

2、有零温度系数点输入电阻几十到几千欧姆几兆欧姆以上静电影响不受静电影响易受静电影响集成工艺不易大规模集成适宜大规模和超大规模集成3.1、结型场效应管Sect3.1.1、结构与工作原理漏极D集电极C栅极G基极B源极S发射极E导通条件：UGS0UBE0UDS0UBC01)在一定UDS作用下,栅源极电压为负,栅源极勾道通,UGS决定电流iD的大小2)沟道中只有一种截流子——单极型晶体管1、结构2.JFET工作原理N沟道结型场效应三极管只能工作在负栅压区，P沟道的只能工作在正栅压区，当UGS=0时，沟道较宽，在UDS的作用下N沟道内的电子定向运动形

3、成漏极电流ID。当UGS＜0时，PN结反偏，PN结加宽，漏源间的沟道将变窄，ID将减小，当UGS继续向负方向增加，沟道继续变窄，ID继续减小直至为0。当漏极电流为零时所对应的栅源电压UGS称为夹断电压UP。P+P+NGSDUDSIDDP+P+NGSUDSIDUGS预夹断UGS=UP夹断状态ID=0Sect导电沟道3.1.2JFET特性曲线UP转移特性曲线输出特性曲线Sect∣1.输出特性曲线：可变电阻区线性放大区ID=gmUGS击穿区IDSS：饱和栅极漏极电流,UGS=0UP：预夹断电压,iD=0UT：开启电压,不通转通2.转移特性曲线：UT3.

4、2、绝缘栅场效应管MOSSect3.2.1.N沟道增强型MOS场效应管漏极D→集电极C源极S→发射极E栅极G→基极B衬底B电极—金属绝缘层—氧化物基体—半导体称之为MOS管类型：N沟道增强型P沟道耗尽型退出1.结构和工作原理当UGS较小时，虽然在P型衬底表面形成一层耗尽层，但负离子不能导电。当UGS=UT时,在P型衬底表面形成一层电子层，形成N型导电沟道在UDS的作用下形成ID。UDSID++--++--++++----UGS反型层当UGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的PN结，无论UDS之间加上电压不会在D、S间形成电流ID,即ID≈0.当U

5、GS>UT时,沟道加厚，沟道电阻减少，在相同UDS的作用下ID将进一步增加开始无导电沟道，当在UGSUT时才形成沟道,这种类型的管子称为增强型MOS管SectN沟道增强型MOS工作原理2.N沟道增强型MOS特性曲线UDS一定时，UGS对漏极电流ID的控制关系曲线ID=f(UGS)UDS=C1).转移特性曲线UDS>UGS-UTUGS(V)ID(mA)UT在恒流区，ID与UGS的关系为ID≈K(UGS-UT)2沟道较短时，应考虑UDS对沟道长度的调节作用：ID≈K(UGS-UT)2（1+UDS)K—导电因子（mA/V2)—沟道调制长度系数

6、n—沟道内电子的表面迁移率COX—单位面积栅氧化层电容W—沟道宽度L—沟道长度Sn—沟道长宽比K'—本征导电因子Sect2).输出特性曲线2.恒流区：UGS一定，ID基本不随UDS变化而变3.击穿区：UDS增加到某一值时，ID开始剧增而出现击穿。ID开始剧增时UDS称为漏源击穿电压。UGS=6VUGS=4VUGS=5VUGS=3VUGS=UT=3VUGS(V)ID(mA)SectUGS一定时，ID与UDS的变化曲线，是一族曲线ID=f(UDS)UGS=C1.可变电阻区：近线性ID≈2K(UGS-UT)UDS可变电阻区:当UGS变化时，RON将

7、随之变化恒阻区:当UGS一定时，RON近似为一常数3.2.2N沟道耗尽型MOS场效应管+++++++耗尽型MOS管存在原始导电沟道Sect1.工作原理当UGS=0时，UDS加正向电压，产生漏极电流ID,此时的漏极电流称为漏极饱和电流IDSS当UGS＞0时，将使ID进一步增加。当UGS＜0时，UGS的减小漏极电流逐渐减小。直至ID=0。对应ID=0的UGS称为夹断电压UP退出2.特性曲线转移特性曲线UGS(V)ID(mA)UP在恒流区ID≈K(UGS-UP)2沟道较短时ID≈K(UGS-UT)2（1+UDS)I

8、D≈IDSS(1-UGS/UP)2常用关系式：Sect输出特性曲线ID(mA)N沟道耗尽型MOS管可工作在UGS0或UGS>0N沟道增