模拟电子技术结型场效应管结构与工作原理-教学文稿.pptx

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1、电工电子技术主讲：韩振花项目六：常用半导体器件结型场效应管结构与工作原理明确任务：结型场效应管结构与工作原理知识准备：结型场效应管的工作原理、工作特性知识深化：场效应管的命名方法归纳总结一、明确任务（一）结型场效应管结构与工作原理晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电，被称之为双极型器件。场效应管是只有一种载流子参与导电，用输入电压控制输出电流的半导体器件，所以称之为单极型器件。图1中结型场效应管。图1结型场效应管二、知识准备（一）结型场效应管结构与符号主要以N沟道为例说明。在同一块N型半导体上制作两个高掺杂的P区。并将它们连在一起，所引出的电极叫栅极g(gate)，N型半导体的两端

2、分别引出两个电极，一个称为漏极d(drain)，一个称为源极s(source)。P区和N区的交界面形成耗尽层，漏极和源极间的非耗尽层区域称为导电沟道。二、知识准备（一）结型场效应管结构与符号图2结型场效应管的的结构与符号N沟道管：电子电导，导电沟道为N型半导体P沟道管：空穴导电，导电沟道为P型半导体二、知识准备（二）结型场效应管的工作原理当VGS＜0时PN结反偏耗尽层加厚沟道变窄。VGS继续减小，沟道继续变窄当沟道夹断时，对应的栅源电压VGS称为夹断电压VP（或VGS(off)）。对于N沟道的JFET，VP<0。1．VGS对沟道的控制作用二、知识准备（二）结型场效应管的工作原理当VGS

3、=0时，VDSIDG、D间PN结的反向电压增加，使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从上至下呈楔形分布。当VDS增加到使VGD=VP时，在紧靠漏极处出现预夹断。此时VDS夹断区延长沟道电阻ID基本不变2．VDS对沟道的控制作用二、知识准备（二）结型场效应管的工作原理3．VGS和VDS同时作用时当VP

4、PN结是反向偏置的，因此iG0，输入电阻很高。3.JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制4.预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后，iD趋于饱和。二、知识准备（三）结型场效应管的特性曲线及参数1．转移特性图3结型场效应管转移特性曲线二、知识准备（三）结型场效应管的特性曲线及参数2．输出特性图4结型场效应管输出特性曲线输出特性曲线表达以UGS为参变量时iD与uDS的关系。根据特性曲线的各部分特征,分为四个区域：二、知识准备（三）结型场效应管的特性曲线及参数2．输出特性1)恒流区恒流区相当于双极型晶体管的放大区。其主要特征为：uGS对iD的控制能力很强，uDS的变化对iD影响很小

5、。2）可变电阻区与双极型晶体管不同，在JFET中，栅源电压uGS对iD上升的斜率影响较大，随着

6、UGS

7、增大，曲线斜率变小，说明JFET的输出电阻变大。二、知识准备（三）结型场效应管的特性曲线及参数2．输出特性3）截止区当

8、UGS

9、>

10、UP

11、时，沟道被全部夹断，iD=0，故此区为截止区。若利用JFET作为开关，则工作在截止区，即相当于开关打开。4）击穿区随着uDS增大，靠近漏区的PN结反偏电压uDG也随之增大。二、知识准备（三）结型场效应管的主要参数①夹断电压VP(或VGS(off))：漏极电流约为零时的VGS值。②饱和漏极电流IDSS：VGS=0时对应的漏极电流。③低频跨导gm：低频跨导

12、反映了vGS对iD的控制作用。gm可以在转移特性曲线上求得，单位是mS(毫西门子)。④输出电阻rd：二、知识准备（三）结型场效应管的主要参数⑤直流输入电阻RGS：对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于107Ω。⑥最大漏源电压V(BR)DS⑦最大栅源电压V(BR)GS⑧最大漏极功耗PDM三、知识深化（一）结型场效应管的命名方法与作用现行有两种命名方法。第一种命名方法与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。例如,3DJ6D是结型N沟道场效应三极管，3DO6C是绝缘栅型N沟道场效应三极管。第二种命

13、名方法是CS××#，CS代表场效应管，××以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。例如CS14A、CS45G等。三、知识深化（一）结型场效应管的命名方法与作用场效应管的作用(1)场效应管可应用于放大。由于场效应管放大器的输入阻抗很高，因此耦合电容可以容量较小，不必使用电解电容器。(2)场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。(3)场效应管可以用作可变电阻。(4)场效应