合肥工业大学 模电 第5章课件.ppt

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1、第5章场效应管及其基本放大电路5.1场效应管1.特点(1)它是利用改变外加电压产生的电场效应来控制其导电能力的半导体器件。(2)它仅靠半导体中的多数载流子导电,又称单极型晶体管。(3)它具有双极型三极管的体积小、重量轻、耗电少、寿命长等优点，(4)还具有输入电阻高、热稳定性好、抗辐射能力强、噪声低、制造工艺简单、便于集成等特点。(5)在大规模及超大规模集成电路中得到了广泛的应用。N沟道P沟道增强型耗尽型N沟道P沟道N沟道P沟道（耗尽型）FET场效应管JFET结型MOSFET绝缘栅型(IGFET)2

2、.场效应管分类：5.1.1结型场效应管结型场效应管的结构在一块N型半导体材料的两边各扩散一个高杂质浓度的P+区,就形成两个P+N结，即耗尽层。把两个P+区联接在一起，引出一个电极g，称为栅极，在N型半导体的两端各引出一个电极，分别称为源极s和漏极d。三个区域：一个N型区，两个P型区。三个电极：源极s，漏极d，栅极g。两个PN结：一个导电沟道：N型导电沟道夹在两个P+N结中间的区域N区,是电流的通道称为导电沟道（简称沟道）。如果在一块P型半导体的两边各扩散一个高杂质浓度的N+区，就可以制成一个P沟道

3、的结型场效应管。符号中栅极上的箭头表示栅结正偏时电流的方向（P→N），用来识别何种沟道。1.结型场效应管工作原理N沟道结型场效应管用改变uGS大小来控制漏极电流iD的。(VCCS)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电流将增加。(1)当uDS=0时，uGS对导电沟道的控制作用iD=0GDSN型沟道P+P+(a)uGS=0uGS=0时，耗尽层比较窄，导电沟道比较宽uGS由零逐渐

4、减小，耗尽层逐渐加宽，导电沟道相应变窄。当uGS=UGS（Off)，耗尽层合拢，导电沟道被夹断.iD=0GDSP+P+N型沟道(b)UGS(off)UGS（Off)，iD较大。GDSP+NiSiDP+P+VDDVGGuGS<0，uGD>UGS（Off)，iD更小

5、。GDSNiSiDP+P+VDD注意：当uDS>0时，耗尽层呈现楔形。(a)(b)uGD＝uGS－uDSGDSP+NiSiDP+P+VDDVGGuGS<0,uGD=UGS(off),沟道变窄预夹断uGS<0,uGD

6、uGS(单位mS)小结(1)在uGD＝uGS－uDS>uGS(off)情况下,即当uDS

7、特性曲线输出特性曲线用来描述uGS取一定值时，电流iD和电压uDS间的关系，即它反映了漏-源电压uDS对iD的影响。N沟道结型场效应管的输出特性曲线如图所示可变电阻区uGD>UGS(off)时,uGS一定,uDS较小时,iD随uDS升高而线性增大,d-s间等效为一个电阻。改变uGS可改变等效电阻的阻值。恒流区uGD＜UGS(off)时,uGS不变时，iD基本不随uDS而改变，故称为恒流区或饱和区,实为放大区。夹断区uGS=UGS(off)时，iD≈O。击穿区当uDS升高到使uGD=U(BR)GD时

8、,PN结被反向击穿,iD突然增大,叫击穿区。uGD=UGS(off)uDS=uGS-UGS(off)U(BR)DS=uGS-U(BR)GD结型场效应管的工作状态可划分为四个区域。(a)可变电阻区可变电阻区位于输出特性曲线的起始部分，它表示uDS较小、管子预夹断前，电压uDS与漏极电流iD间的关系。在此区域内有UGS(off)＜uGS≤0，uDS＜uGS－UGS(off)。当uGS一定，uDS较小时，uDS对沟道影响不大，沟道电阻基本不变，iD与uDS之间基本呈线性关系。若

9、uGS

10、