模拟电子技术基础课件 第3章 场效应管及其放大电路.ppt

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1、第3章场效应管及其放大电路3.1结型场效应管3.2绝缘栅型场效应管3.3场效应管的主要参数及特点3.4场效应管放大电路电气与电子工程学院只有一种载流子（多子）参与导电，且利用电场效应来控制电流的三极管，称为场效应管，也称单极型三极管。场效应管分类结型场效应管绝缘栅场效应管特点单极型器件(一种载流子导电)；输入电阻高；工艺简单、易集成、功耗小、体积小、成本低。3.1.1结型场效应管的结构3.1.2结型场效应管的工作原理电气与电子工程学院3.1结型场效应管3.1.3结型场效应管的特性曲线DSGN符号N沟道结型场效应管结构图N型沟道N型硅棒栅极源极漏

2、极P+P+P型区耗尽层(PN结)在漏极和源极之间加上一个正向电压，N型半导体中多数载流子电子可以导电。导电沟道是N型的，称N沟道结型场效应管。3.1.1结型场效应管的结构P沟道场效应管P沟道结型场效应管结构图N+N+P型沟道GSDP沟道场效应管是在P型硅棒的两侧做成高掺杂的N型区(N+)，导电沟道为P型，多数载流子为空穴。符号GDSN沟道结型场效应管用改变uGS大小来控制漏极电流iD。GDSNN型沟道栅极源极漏极P+P+耗尽层*在栅极和源极之间加反向电压，耗尽层会变宽，导电沟道宽度减小，使沟道本身的电阻值增大，漏极电流iD减小，反之，漏极iD电

3、流将增加。*耗尽层的宽度改变主要在沟道区。3.1.2结型场效应管的工作原理1.uGS对iD的控制作用设uDS=0，在栅源之间加负电源VGG，改变VGG大小。观察耗尽层的变化。iD=0GDSN型沟道P+P+(a)uGS=0uGS=0时，耗尽层比较窄，导电沟比较宽uGS由零逐渐增大，耗尽层逐渐加宽，导电沟相应变窄。当uGS=UP，耗尽层合拢，导电沟被夹断，夹断电压UP为负值。iD=0GDSP+P+N型沟道(b)uGS<0VGGiD=0GDSP+P+(c)uGS=UPVGG在漏源极间加正向VDD，使uDS>0，在栅源间加负VGG，观察uDS变化时耗尽

4、层和漏极ID。GDSP+NISIDP+P+VDDVGGuDS较小，ID较小。注意：当uDS>0时，耗尽层呈现楔形。2.漏源电压uDS对iD的影响GDSP+NISIDP+P+VDDVGGuGD=

5、UP

6、,预夹断i趋于饱和GDSISIDP+VDDVGGP+P+（3）预夹断前，iD与uDS基本呈线性关系，预夹断后，iD趋于饱和。(c)(d)(1)改变uGS，改变了PN结中电场，控制了iD，故称场效应管；(2)结型场效应管栅源之间PN结反偏，栅极基本不取电流，输入电阻很高；1.输出特性iD=f（uDS）

7、uGS=常数预夹断轨迹可变电阻区恒流区击穿区

8、U

9、GS(off)

10、8VIDSSuGS=0-4-2-6-8iD/mAuDS/VO

11、uDS-uGS

12、=

13、UGS(off)

14、可变电阻区：iD与uDS基本上呈线性关系，但不同的uGS其斜率不同。恒流区：又称饱和区，iD几乎与uDS无关，iD的值受uGS控制。N沟道结型场效应管的漏极特性击穿区：反向偏置的PN结被击穿，iD电流突然增大。夹断电压下页上页首页3.1.3结型场效应管的特性曲线(N沟道结型场效应管为例)UGS=0，ID最大；UGS愈负，ID愈小UGS=UP，ID0。两个重要参数饱和漏极电流IDSS(UGS=0时的ID)夹断电压UP=UGS(of

15、f)(ID=0时的UGS)UDSIDVDDVGGDSGV+V+UGS特性曲线测试电路+mA2.转移特性OuGS/VID/mAIDSSUP转移特性≤≤场效应管的两组特性曲线之间互相联系，可根据漏极特性用作图的方法得到相应的转移特性。UDS=常数ID/mA0-0.5-1-1.5UGS/VUDS=15V5ID/mAUDS/V0UGS=0-0.4V-0.8V-1.2V-1.6V101520250.10.20.30.40.5结型场效应三极管的栅压只能是P沟道的为正，N沟道的为负。结型场效应管栅极基本不取电流，其输入电阻很高，可达108以上。如希望

16、得到更高的输入电阻，可采用绝缘栅场效应管。在漏极特性上用作图法求转移特性3.2.1N沟道增强型场效应管3.2.2N沟道耗尽型场效应管电气与电子工程学院3.2绝缘栅型场效应管由金属、氧化物和半导体制成。称为金属-氧化物-半导体场效应管，或简称MOS场效应管。特点：输入电阻可达109以上。类型N沟道P沟道增强型耗尽型增强型耗尽型UGS=0时漏源间存在导电沟道称耗尽型场效应管；UGS=0时漏源间不存在导电沟道称增强型场效应管。1.结构P型衬底N+N+BsgdP衬底杂质浓度较低，引出电极用B表示。N+两个区杂质浓度很高，分别引出源极和漏极。栅极与其他

17、电极是绝缘的，通常衬底与源极在管子内部连接。sgdB下页上页首页3.2.1N沟道增强型场效应管衬底引线B源极栅极漏极SiO2绝缘栅场效应管利用UGS来