半导体基础知识场效应管课件.ppt

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1、项目0半导体基础知识1.4场效应管场效应晶体管（单极型）是利用电场效应来控制电流的一种半导体器件，即是电压控制元件。它的输出电流决定于输入电压的大小，基本上不需要信号源提供电流，所以它的输入电阻高，且温度稳定性好。结型场效应管按结构不同场效应管有两种:绝缘栅型场效应管本节仅介绍绝缘栅型场效应管按工作状态可分为：增强型和耗尽型两类每类又有N沟道和P沟道之分11.2.1数字投音器场效应管分成的JFET（结型场效应管）和MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）两大类。场效应管场效应管有3个管脚：G—栅极（gate）D—漏极（drain）S—源

2、极（source）绝缘栅场效应管漏极D栅极和其它电极及硅片之间是绝缘的，称绝缘栅型场效应管。金属电极栅极G源极S1、N沟道增强型MOS管的结构、特点SiO2绝缘层P型硅衬底高掺杂N区在P型衬扩散两种N型半导体。绝缘栅场效应管GSD符号：由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，输入电阻很高，最高可达1015。仅在漏极D和源极S之间加电压不会导通。由于金属栅极和半导体之间的绝缘层目前常用二氧化硅，故又称金属-氧化物-半导体场效应管，简称MOS场效应管。Metal-Oxide-Semicnductor2、N沟道增强型管的工作原理由结构图可见，N

3、+型漏区和N+型源区之间被P型衬底隔开，漏极和源极之间是两个背靠背的PN结。当栅源电压UGS=0时，不管漏极和源极之间所加电压的极性如何，其中总有一个PN结是反向偏置的，反向电阻很高，漏极电流近似为零。SD绝缘栅场效应管GP型硅衬底N+N+SDUGS+–当UGS>0时，P型衬底中的电子受到电场力的吸引到达表层，填补空穴形成负离子的耗尽层；N型导电沟道在漏极电源的作用下将产生漏极电流ID，管子导通。当UGS>UGS（th）时，将出现N型导电沟道，将D-S连接起来。UGS愈高，导电沟道愈宽。UGS+–UDS+–GP型硅衬底N+N+SD有导电

4、沟道（1）转移特性曲线：UDS一定时UGS与ID的关系无导电沟道开启电压UGS(th）UDSUGS/当UGS＜UTh时，ID=0；当UGS=UTh(图中2V)时；管子开始导通；当UGS＞UTh时，ID随UGS的增大而增大。ID/mAUDS/VoUGS=1VUGS=2VUGS=3VUGS=4V漏极特性曲线恒流区可变电阻区夹断区(2）输出特性输出特性是指在某一固定的UGS下，漏源电压UDS与漏极电流ID之间的关系a.可变电阻区曲线呈上升趋势，基本上可看做通过原点的一条直线，管子的漏－源之间可等效为一个电阻，此电阻的大小随UGS而变，故称为可

5、变电阻区。ID/mAUDS/VoUGS=1VUGS=2VUGS=3VUGS=4V漏极特性曲线恒流区可变电阻区夹断区b.恒流区随着UDS增大，曲线趋于平坦，ID不再随UDS的增大而增大，故称为恒流区。此时ID的大小只受UGS控制，体现了场效应管电压控制电流的放大作用。c.夹断区特点是当UGS＜UTh时，沟道消失，ID＝0。结型场效应管（JFET）结型场效应管的结构（以N沟为例）两个PN结夹着一个N型沟道。三个电极：g：栅极d：漏极s：源极符号：N沟道P沟道场效应管与三极管场效应管三极管谁来控制“夹钳”？N型结型场效应管（JFET）谁来控制

6、“夹钳”？N型结型场效应管（JFET）谁来控制“夹钳”？N型结型场效应管（JFET）特性曲线结型场效应管（JFET）（1）转移特性曲线：iD=f(uGS)│uDS=常数UGSIDUGS(off)栅源截止电压特性曲线结型场效应管（JFET）（2）输出特性曲线：iD=f（uDS）│uGS=常数UDSIDUGS=0UGS=-1VUGS=-2VUGS=-3VUGS=-4V结型场效应管（JFET）特性曲线（2）输出特性曲线：iD=f（uDS）│uGS=常数可变电阻区管子相当于一个电阻器，阻值受UGS控制，称为压控电阻。截止区UGS=UGS（off

7、），ID≈0恒流区ID几乎不随UDS变化，只随UGS变化。击穿区结型场效应管（JFET）UGSIDUGS(off)UGS(off)N型P型