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时间:2020-03-09
《模拟电子技术及应用 教学课件 作者 曹光跃第2章第2节.ppt》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、2.2场效应管二、结型场效晶体管三、场效晶体管的主要参数一、MOS场效应晶体管第二章 半导体三极管及放大电路基础(一)N沟道增强型MOS场效应晶体管一、MOS场效应晶体管(IGFET)1.结构与符号P型衬底(掺杂浓度低)N+N+用扩散的方法制作两个N区在硅片表面生一层薄SiO2绝缘层SD用金属铝引出源极S和漏极DG在绝缘层上喷金属铝引出栅极GB耗尽层S—源极SourceG—栅极GateD—漏极DrainSGDB第二章 半导体三极管及放大电路基础2.工作原理(1)uGS对iD的控制作用a.当uGS=0,D、S间为两个背对背的PN结;b.当02、开启电压)时,G、B间的垂直电场吸引P区中电子形成离子区(耗尽层);c.当uGSUT时,衬底中电子被吸引到表面,形成导电沟道。uGS越大沟道越厚。反型层(沟道)第二章 半导体三极管及放大电路基础(2)uDS对iD的影响(uGS>UT)D、S间的电位差使沟道呈楔形,uDS,靠近漏极端的沟道厚度变薄。预夹断(UGD=UT):漏极附近反型层消失。预夹断发生之前:uDSiD。预夹断发生之后:uDSiD不变。第二章 半导体三极管及放大电路基础3.特性曲线2464321uGS/ViD/mAUDS=10VUT当uGS>UT时:uGS=2UT时的iD值输出特性3、曲线可变电阻区uDS4、AuGS=0.4V0.2V0V0.2VOO第二章 半导体三极管及放大电路基础(三)P沟道MOSFET增强型耗尽型SGDBSGDB第二章 半导体三极管及放大电路基础N沟道增强型SGDBiDP沟道增强型SGDBiD2–2OuGS/ViD/mAOuDS/ViD/mA–2V–4V–6V–8VuGS=8V6V4V2VSGDBiDN沟道耗尽型iDSGDBP沟道耗尽型IDSSuGS/ViD/mA–5O5OuDS/ViD/mA5V2V0V–2VuGS=2V0V–2V–5VN沟道结型SGDiDSGDiDP沟道结型uGS/ViD/mA5–5OIDSSUPOuDS/ViD5、/mA5V2V0VuGS=0V–2V–5VFET符号、特性的比较UTUP第二章 半导体三极管及放大电路基础场效晶体管FET(FieldEffectTransistor)类型:结型JFET(JunctionFieldEffectTransistor)绝缘栅型IGFET(InsulatedGateFET)特点:1.单极性器件(一种载流子导电)3.工艺简单、易集成、功耗小、体积小、成本低、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强等优点。2.输入电阻高(1081015,IGFET可高达1015)第二章 半导体三极管及放大电路基础二、结型场效晶体管(一)结构与符号N6、沟道JFETP沟道JFET有三个电极:栅极(G)、源极(S)、漏极(D)。第二章 半导体三极管及放大电路基础(二)工作原理uGS0,uDS>0此时uGD=UP;沟道楔型耗尽层刚相碰时称预夹断。预夹断当uDS,预夹断点下移。(三)转移特性和输出特性当UPuGS0时,uGSiDIDSSuDSiDuGS=–3V–2V–1V0V–3VUPOO工作状态可变电阻区饱和区(恒流区)击穿区第二章 半导体三极管及放大电路基础三、场效晶体管的主要参数1.开启电压UT(增强型)夹断电压UP(耗尽型)指uDS=某值,使漏极电流iD为某一小电流时的uGS值。UTUP2.饱7、和漏极电流IDSS耗尽型场效晶体管,当uGS=0时所对应的漏极电流。3.直流输入电阻RGS指漏源间短路时,栅、源间加反向电压呈现的直流电阻。JFET:RGS>107MOSFET:RGS=1091015IDSSuGS/ViD/mAO(一)直流参数第二章 半导体三极管及放大电路基础1.低频跨导gm反映了uGS对iD的控制能力,单位S(西门子)。一般为几毫西(mS)PDM=uDSiD,受温度限制。2.输出电阻rd6.最大漏极功耗PDMuGS/ViD/mAQO(二)交流参数3.极间电容CGS、CGDCGS是栅源极间的电容,CGD是栅漏极间的电容。4.最大8、漏源电压U(BR)DS5.最大栅源电压U(BR)GS(三)极限参数第二章 半导体
2、开启电压)时,G、B间的垂直电场吸引P区中电子形成离子区(耗尽层);c.当uGSUT时,衬底中电子被吸引到表面,形成导电沟道。uGS越大沟道越厚。反型层(沟道)第二章 半导体三极管及放大电路基础(2)uDS对iD的影响(uGS>UT)D、S间的电位差使沟道呈楔形,uDS,靠近漏极端的沟道厚度变薄。预夹断(UGD=UT):漏极附近反型层消失。预夹断发生之前:uDSiD。预夹断发生之后:uDSiD不变。第二章 半导体三极管及放大电路基础3.特性曲线2464321uGS/ViD/mAUDS=10VUT当uGS>UT时:uGS=2UT时的iD值输出特性
3、曲线可变电阻区uDS4、AuGS=0.4V0.2V0V0.2VOO第二章 半导体三极管及放大电路基础(三)P沟道MOSFET增强型耗尽型SGDBSGDB第二章 半导体三极管及放大电路基础N沟道增强型SGDBiDP沟道增强型SGDBiD2–2OuGS/ViD/mAOuDS/ViD/mA–2V–4V–6V–8VuGS=8V6V4V2VSGDBiDN沟道耗尽型iDSGDBP沟道耗尽型IDSSuGS/ViD/mA–5O5OuDS/ViD/mA5V2V0V–2VuGS=2V0V–2V–5VN沟道结型SGDiDSGDiDP沟道结型uGS/ViD/mA5–5OIDSSUPOuDS/ViD5、/mA5V2V0VuGS=0V–2V–5VFET符号、特性的比较UTUP第二章 半导体三极管及放大电路基础场效晶体管FET(FieldEffectTransistor)类型:结型JFET(JunctionFieldEffectTransistor)绝缘栅型IGFET(InsulatedGateFET)特点:1.单极性器件(一种载流子导电)3.工艺简单、易集成、功耗小、体积小、成本低、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强等优点。2.输入电阻高(1081015,IGFET可高达1015)第二章 半导体三极管及放大电路基础二、结型场效晶体管(一)结构与符号N6、沟道JFETP沟道JFET有三个电极:栅极(G)、源极(S)、漏极(D)。第二章 半导体三极管及放大电路基础(二)工作原理uGS0,uDS>0此时uGD=UP;沟道楔型耗尽层刚相碰时称预夹断。预夹断当uDS,预夹断点下移。(三)转移特性和输出特性当UPuGS0时,uGSiDIDSSuDSiDuGS=–3V–2V–1V0V–3VUPOO工作状态可变电阻区饱和区(恒流区)击穿区第二章 半导体三极管及放大电路基础三、场效晶体管的主要参数1.开启电压UT(增强型)夹断电压UP(耗尽型)指uDS=某值,使漏极电流iD为某一小电流时的uGS值。UTUP2.饱7、和漏极电流IDSS耗尽型场效晶体管,当uGS=0时所对应的漏极电流。3.直流输入电阻RGS指漏源间短路时,栅、源间加反向电压呈现的直流电阻。JFET:RGS>107MOSFET:RGS=1091015IDSSuGS/ViD/mAO(一)直流参数第二章 半导体三极管及放大电路基础1.低频跨导gm反映了uGS对iD的控制能力,单位S(西门子)。一般为几毫西(mS)PDM=uDSiD,受温度限制。2.输出电阻rd6.最大漏极功耗PDMuGS/ViD/mAQO(二)交流参数3.极间电容CGS、CGDCGS是栅源极间的电容,CGD是栅漏极间的电容。4.最大8、漏源电压U(BR)DS5.最大栅源电压U(BR)GS(三)极限参数第二章 半导体
4、AuGS=0.4V0.2V0V0.2VOO第二章 半导体三极管及放大电路基础(三)P沟道MOSFET增强型耗尽型SGDBSGDB第二章 半导体三极管及放大电路基础N沟道增强型SGDBiDP沟道增强型SGDBiD2–2OuGS/ViD/mAOuDS/ViD/mA–2V–4V–6V–8VuGS=8V6V4V2VSGDBiDN沟道耗尽型iDSGDBP沟道耗尽型IDSSuGS/ViD/mA–5O5OuDS/ViD/mA5V2V0V–2VuGS=2V0V–2V–5VN沟道结型SGDiDSGDiDP沟道结型uGS/ViD/mA5–5OIDSSUPOuDS/ViD
5、/mA5V2V0VuGS=0V–2V–5VFET符号、特性的比较UTUP第二章 半导体三极管及放大电路基础场效晶体管FET(FieldEffectTransistor)类型:结型JFET(JunctionFieldEffectTransistor)绝缘栅型IGFET(InsulatedGateFET)特点:1.单极性器件(一种载流子导电)3.工艺简单、易集成、功耗小、体积小、成本低、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强等优点。2.输入电阻高(1081015,IGFET可高达1015)第二章 半导体三极管及放大电路基础二、结型场效晶体管(一)结构与符号N
6、沟道JFETP沟道JFET有三个电极:栅极(G)、源极(S)、漏极(D)。第二章 半导体三极管及放大电路基础(二)工作原理uGS0,uDS>0此时uGD=UP;沟道楔型耗尽层刚相碰时称预夹断。预夹断当uDS,预夹断点下移。(三)转移特性和输出特性当UPuGS0时,uGSiDIDSSuDSiDuGS=–3V–2V–1V0V–3VUPOO工作状态可变电阻区饱和区(恒流区)击穿区第二章 半导体三极管及放大电路基础三、场效晶体管的主要参数1.开启电压UT(增强型)夹断电压UP(耗尽型)指uDS=某值,使漏极电流iD为某一小电流时的uGS值。UTUP2.饱
7、和漏极电流IDSS耗尽型场效晶体管,当uGS=0时所对应的漏极电流。3.直流输入电阻RGS指漏源间短路时,栅、源间加反向电压呈现的直流电阻。JFET:RGS>107MOSFET:RGS=1091015IDSSuGS/ViD/mAO(一)直流参数第二章 半导体三极管及放大电路基础1.低频跨导gm反映了uGS对iD的控制能力,单位S(西门子)。一般为几毫西(mS)PDM=uDSiD,受温度限制。2.输出电阻rd6.最大漏极功耗PDMuGS/ViD/mAQO(二)交流参数3.极间电容CGS、CGDCGS是栅源极间的电容,CGD是栅漏极间的电容。4.最大
8、漏源电压U(BR)DS5.最大栅源电压U(BR)GS(三)极限参数第二章 半导体
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