第3章场效应管ppt课件.ppt

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1、第3章场效应晶体管和基本放大电路作业：习题：3-1、3-3、3-4、3-7、3-11第3章场效应晶体管和基本放大电路3.1场效应晶体管3.2场效应管放大电路本章的重点与难点重点:理解场效应管的工作原理；掌握场效应管的外特性及主要参数；掌握场效应管放大电路静态工作点与动态参数（Au、Ri、Ro）的分析方法。难点:通过外部电压对导电沟道的控制作用来说明结型场效应管及绝缘栅型场效应管的工作原理。第3章场效应晶体管和基本放大电路分类：结型(JFET)绝缘栅型(IGFET)场效应管输入回路内阻很高(107~1012)，热稳定性好，噪声低，比晶

2、体管耗电小，应用广泛。仅靠多数载流子导电，又称单极型晶体管。场效应管（FET）：是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件。3.1场效应晶体管3.1.1结型场效应管N沟道结型场效应管是在同一块N型半导体上制作两个高掺杂的P区，将它们连接在一起引出电极栅极g。N型半导体分别引出漏极d、源极s，P区和N区的交界面形成耗尽层。源极和漏极之间的非耗尽层称为导电沟道。N沟道结构示意图SiO2N源极S栅极G漏极DNNPP结型场效应管有N沟道和P沟道两种类型。1.结型场效应管的结构结型场效应管的符号N沟道符号dsgdsgP沟道符号2

3、.工作原理－－电压控制作用d耗尽层sgP+N导电沟道结构示意图(以N沟道为例加以说明)在N型硅材料两端加上一定极性的电压，多子在电场力的作用下形成电流ID。若将G、S间加上不同的反偏电压，即可改变导电沟道的宽度，便实现了利用电压所产生的电场控制导电沟道中电流强弱的目的。正常工作时在栅-源之间加负向电压，(保证耗尽层承受反向电压)漏-源之间加正向电压，(以形成漏极电流）这样既保证了栅源之间的电阻很高，又实现了ugs对沟道电流iD的控制。d耗尽层sgP+N导电沟道结构示意图（1）ｇ、ｓ间和ｄ、ｓ间短路耗尽区很窄,导电沟道宽

4、UGS

5、增加到

6、某一数值,耗尽区相接,沟道消失,沟道电阻趋于无穷大，沟道夹断此时ＵGS的值为夹断电压UGS（off）

7、UGS

8、增大，耗尽区增宽，沟道变窄，沟道电阻增大。（2）ｇ、ｓ间加负电压和ｄ、ｓ间短路由于PN结反偏，栅极电流基本为0，消耗很小。UDS的作用产生漏极电流ID，使沟道中各点和栅极间的电压不再相等，近漏极电压最大，近源极电压最小。导电沟道宽度不再相等，近漏极沟道窄，近源极沟道宽。dsgUDSiD（3）ｇ、ｓ间短路，ｄ、ｓ间加正向电压随着UDS的增加，ID近似线性增加,d—s间呈电阻特性。UGD=UGS-UDS=-UDSUDSdsgAID

9、随着UDS增加，ID增大。沟道在漏极处越来越窄。此时，UGD=UGS（off）UDS再增加，夹断区长度增加（AA'）。预夹断时，导电沟道内仍有电流ID，且UDS增大时ID几乎不变，此时的ID称为“饱和漏极电流IDSS”A'当UDS增加到UGS（off），漏极附近的耗尽区相接，称为预夹断。ｇ、ｓ间的负电压使导电沟道变窄（等宽），ｄ、ｓ间的正电压使沟道不等宽。UGS增加，导电沟道变窄，沟道电阻增大，同样UDS的产生的ID减小。dsgUDSUGSID（4）ｇ、ｓ间加负向电压，ｄ、ｓ间加正向电压（综合（2）（3）两种情况）称场效应管为电

10、压控制元件。由于UDS的增加几乎全部落在夹断区，漏极电流ID基本保持不变。ID几乎仅仅决定于UGS，表现出恒流特性。A'dsgUDSUGSID1）UGD>UGS（off）时（未出现夹断前）,对于不同的UGS，漏源之间等效成不同阻值的电阻，ID随UDS的增加线性增加。（对应可变电阻区）2）UGD=UGS（off）时，漏源之间预夹断。3）UGD

11、输出特性曲线因场效应管栅极电流几乎为零，不讨论输入特性。输出特性和转移特性场效应管工作区域：可变电阻区（非饱和区）恒流区（电流饱和区、放大区）夹断区（截止区）击穿区（电流突然增大）预夹断轨迹：通过连接各曲线上UGD=UGS（off）的点而成。1)可变电阻区：预夹断轨迹左边区域。条件：

12、UGD

13、<

14、UGS（off）

15、。特点：可通过改变UGS大小来改变漏源间电阻值。2)恒流区：预夹断轨迹右边区域。条件：

16、UGD

17、>

18、UGS（off）

19、特点：ID只受UGS控制3)夹断区（截止区）：导电沟道全部夹断。条件：｜UGS｜｜UGS（off）｜特点

20、：ID04)击穿区：UDS增加到一定程度，电流急剧增大。IDSSUGS=0时产生预夹断时的漏极电流（2）转移特性ID=f(UGS)UDS=常数反映UGS对ID的控制作用432104812UGS=0V–3V–4V输出特性