各种场效应管的原理和特性曲线讲解.ppt

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1、第三章场效应管主要内容3.0概述3.1场效应管的工作原理3.2场效应管特性曲线3.3场效应管的使用注意事项3.4场效应管的等效电路3.5场效应管电路的分析方法第三章场效应管3.0概述场效应管是一种利用电场效应来控制电流的半导体器件,也是一种具有正向受控作用的半导体器件。它体积小、工艺简单，器件特性便于控制，是目前制造大规模集成电路的主要有源器件。场效应管与三极管主要区别：场效应管输入电阻远大于三极管输入电阻。场效应管是单极型器件（三极管是双极型器件）。场效应管受温度的影响小（只有多子漂移运动形成电流）一、场效应管

2、的种类第三章场效应管按结构不同分为绝缘栅型场效应管MOSFET结型场效应管JFETP沟道N沟道P沟道N沟道P沟道N沟道MOSFET（按工作方式不同）耗尽型（DMOS）增强型（EMOS）沟道：指载流子流通的渠道、路径。N沟道是指以N型材料构成的区域作为载流子流通的路径；P沟道指以P型材料构成的区域作为载流子流通的路径。第三章场效应管二、场效应管的结构示意图及其电路符号JFET结构示意图及电路符号SGDSGDP+P+NGSDN沟道JFETP沟道JFETN+N+PGSD返回耗尽型场管的结构示意图及其电路符号第三章场效应

3、管SGUDIDSGUDIDPP+N+SGDUN+N沟道DMOSNN+P+SGDUP+P沟道DMOSDMOS管结构VGS=0时，导电沟道已存在返回第三章场效应管增强型场管的结构示意图及其电路符号PP+N+N+SGDUNN+P+SGDUP+SGUDSGUD返回场效应管的电路符号第三章场效应管SGDSGDSGUDIDSGUDIDUSGDIDSGUDIDNEMOSNDMOSPDMOSPEMOSMOS场效应管MOSFET结型场效应管JFET返回总结总结：第三章场效应管场效应管的电路符号可知：无论是JFET或是MOSFET，

4、它都有三个电极：栅极G、源极S、漏极D。它们与三极管的三个电极一一对应（其实它们之间的对应关系除了电极有对应关系外，由它们构成的电路的特性也有对应关系，这些我们在第四再给大家讲）：G---BS---ED----CN沟道管子箭头是指向沟道的，而P沟道管子的箭头是背离沟道的。返回3.1场效应管的工作原理第三章场效应管JFET与MOSFET工作原理相似，它们都是利用电场效应来控制电流，即都是利用改变栅源电压vGS，来改变导电沟道的宽度和高度，从而改变沟道电阻，最终达到对漏极电流iD的控制作用。不同之处仅在于导电沟道形成

5、的原理不同。(下面我们以N沟道JFET、N沟道增强型为例进行分析）返回第三章场效应管3.1.1JFET管工作原理N沟道JFET管外部工作条件VDS>0(保证栅漏PN结反偏)VGS<0(保证栅源PN结反偏)P+P+NGSD+VGSVDS+-PN结反偏才能有效控制导电沟道的宽度和高度，从而才能有效控制电流。VGS对沟道宽度的影响VDS对沟道宽度的影响返回第三章场效应管VGS对沟道宽度的影响

6、VGS

7、阻挡层宽度若

8、VGS

9、继续沟道全夹断使VGS=VGS(off)夹断电压若VDS=0NGSD+VGSP+P+N型沟道

10、宽度沟道电阻Ron返回第三章场效应管VDS对沟道的控制（假设VGS一定）VDS很小时→VGDVGS由图VGD=VGS-VDS因此VDS→ID线性若VDS→则VGD→近漏端沟道→Ron增大。此时Ron→ID变慢NGSD+VGSP+P+VDS+-此时W近似不变即Ron不变VDS对沟道宽度的影响第三章场效应管当VDS增加到使VGD=VGS(off)时→A点出现预夹断若VDS继续→A点下移→出现夹断区此时VAS=VAG+VGS=-VGS(off)+VGS（恒定），VDS的增加主要加在D、A之间形成

11、很强的电场，由S向D行进的多子越过耗尽区到达漏极形成电流NGSD+VGSP+P+VDS+-ANGSD+VGSP+P+VDS+-A若忽略沟道长度调制效应，则近似认为l不变（即Ron不变）。因此预夹断后：VDS→ID基本维持不变。返回第三章场效应管N沟道EMOS管工作原理N沟道EMOS管外部工作条件VDS>0(保证栅漏PN结反偏)。U接电路最低电位或与S极相连(保证源衬PN结反偏)。VGS>0(形成导电沟道)PP+N+N+SGDUVDS-+-+VGS栅衬之间相当于以SiO2为介质的平板电容器。增强型管子沟道形成原

12、理第三章场效应管3.1.2N沟道EMOSFET沟道形成原理假设VDS=0，讨论VGS作用PP+N+N+SGDUVDS=0-+VGS形成空间电荷区并与PN结相通VGS衬底表面层中负离子、电子VGS开启电压VGS(th)形成N型导电沟道表面层n>>pVGS越大，反型层中n越多，导电能力越强。反型层返回第三章场效应管3.2场效应管的伏安特性曲线（以NEMOSFET为例）