场效应晶体管课件.ppt

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1、场效应晶体管场效应管的特点结型场效应管绝缘栅场效应管任务一认识大功率晶体管和功率场效应晶体管项目三场效应晶体管分类绝缘栅场效应管结型场效应管项目三场效应晶体管简称场效应管，用FET来表示（FieldEffectTransistor）。一、绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管又称金属—氧化物—半导体场效应管，简称MOS场效应管。MOS管按工作方式分类增强型MOS管耗尽型MOS管N沟道P沟道N沟道P沟道项目三（一）N沟道增强型MOS管的结构和工作原理NNSGDP衬底SiO2绝缘层G-栅极S-源极D-漏极N型区GGSSDD箭头方向是区别N沟道与P沟道的标志符号项目三N沟道P沟道铝1.结构2.工

2、作原理（1）感生沟道的形成过程在电场的作用下，可以把P型衬底表面层中多数载流子空穴全部排斥掉，形成空间电荷区。当uGS增加到某一临界电压(UT)值时，吸引足够多的电子，在P型半导体的表面附近感应出一个N型层,形成反型层—漏源之间的导电沟道。开始形成反型层的uGS称为开启电压(UT)。uGS越高，电场越强，感应的电子越多，沟道就越宽。uGSGb自由电子反型层耗尽区项目三绝缘栅场效应管是利用电场效应来改变导电通道的宽窄，从而控制漏-源极间电流的大小。栅极和源极之间加正向电压耗尽区铝SiO2衬底P型硅GbuGS受主离子空穴（2）栅源电压uGS对漏极电流iD的控制作用在栅源电压uGS=0

3、时，没有导电沟道。漏源极之间存在两个背向PN结，其中一个为反向偏置，只能流过很小的反向饱和电流，iD≈0。增大VGG，使uGS=UT时形成导电沟道。在正向漏源电压作用下，沟道内的多子（电子）产生漂移运动，形成漏极电流iD。uGS变大iD变大沟道宽度变宽沟道电阻变小NNVDDVGGSDBGiDPN沟道uGS≥UT时才能形成导电沟道项目三uGS对iD的控制作用：（3）漏源电压uDS对漏极电流iD的影响uGS≥UT时，沟道形成。当uDS较小，即uGD>>UT时，沟道宽度受uDS的影响很小，沟道电阻近似不变，iD随uDS的增加呈线性增加。当uDS增大时，沟道各点与栅极间电压不等，使沟道从

4、源极向漏极逐渐变窄。随着uDS增大，沟道电阻迅速增大，iD不再随uDS线性增大。继续增大uDS，则uGDUTuGD=UTuGD

5、435uDS(V)iD(mA)2Ⅰ区对应预夹断前，uGS>UT，uDS很小，uGD>UT的情况。①若uGS不变，沟道电阻rDS不变，iD随uDS的增大而线性上升。特②uGS变大，rDS变小，看作由电压uGS控制的可变电阻。ⅠⅡN沟道增强型MOS管的输出特性项目三截止区特点：该区对应于uGS≤UT的情况由于没有感生沟道，故电流iD≈0，管子处于截止状态。2468101214161234560uGS=6V435uDS(V)iD(mA)2ⅠⅡ恒流区（饱和区）Ⅱ区对应预夹断后，uGS>UT，uDS很大，uGD

6、预夹断轨迹方程为：项目三2.转移特性转移特性是指uDS为固定值时，iD与uGS之间的关系，即2468101214161234560uGS=6V435uDS(V)iD(mA)uGS(V)iD(mA)0uDS=10V123456特当FET工作在恒流区，不同uDS的转移特性曲线基本接近。转移特性曲线方程（UGS>UT）其中K为常数，由管子结构决定，可以估算出来。项目三UT（三）N沟道增强型MOS管的主要参数主要参数直流参数交流参数极限参数项目三1.直流参数（2）直流输入电阻RGS（1）开启电压UT在衬底表面感生出导电沟道所需的栅源电压。实际上是在规定的uDS条件下，增大uGS，当iD达

7、到规定的数值时所需要的uGS值。在uDS=0的条件下，栅极与源极之间加一定直流电压时，栅源极间的直流电阻。RGS的值很大，一般大于Ω。项目三2.交流参数定义：当uDS一定时，漏极电流变化量与引起这一变化的栅源电压变化量之比，即gm相当于转移特性的斜率，反映了场效应管的放大能力。它可以从输出特性上求出，或根据转移特性的表达式求导数得到。（2）极间电容：栅、源极间电容Cgs和栅、漏极间电容Cgd，它影响高频性能的交流参数，应越小越好。第四节（1）跨导gm3.极限参数是指场效应管工作时