最新模电课件第3章(2)教学讲义ppt.ppt

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1、模电课件第3章(2)3.9场效应管及其放大电路场效应晶体管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3.9.1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(1)N沟道增强型管的结构栅极G源极S1.增强型绝缘栅场效应管SiO2绝缘层P型硅衬底高掺杂N区

2、EGP型硅衬底N+N+GSD+–UGSED+–N型导电沟道当UGSUGS(th）后，场效应管才形成导电沟道，开始导通，若漏–源之间加上一定的电压UDS，则有漏极电流ID产生。在一定的UDS下漏极电流ID的大小与栅源电压UGS有关。所以，场效应管是一种电压控制电流的器件。在一定的漏–源电压UDS下，使管子由不导通变为导通的临界栅源电压称为开启电压UGS(th）。(2)N沟道增强型管的工作原理(3)特性曲线有导电沟道转移特性曲线无导电沟道开启电压UGS(th）UDSUGS/ID/mAUDS/VoUGS=1VUGS=2VUGS=3VUGS=4V

3、漏极特性曲线恒流区可变电阻区截止区N型衬底P+P+GSD符号：结构(4)P沟道增强型SiO2绝缘层加电压才形成P型导电沟道增强型场效应管只有当UGSUGS(th）时才形成导电沟道。2.耗尽型绝缘栅场效应管GSD符号：如果MOS管在制造时导电沟道就已形成，称为耗尽型场效应管。(1)N沟道耗尽型管SiO2绝缘层中掺有正离子予埋了N型导电沟道2.耗尽型绝缘栅场效应管由于耗尽型场效应管预埋了导电沟道，所以在UGS=0时，若漏–源之间加上一定的电压UDS，也会有漏极电流ID产生。当UGS>0时，使导电沟道变宽，ID增大；当UGS<0时，使导电沟道变

4、窄，ID减小；UGS负值愈高，沟道愈窄，ID就愈小。当UGS达到一定负值时，N型导电沟道消失，ID=0，称为场效应管处于夹断状态（即截止）。这时的UGS称为夹断电压，用UGS(off）表示。这时的漏极电流用IDSS表示，称为饱和漏极电流。(2)耗尽型N沟道MOS管的特性曲线夹断电压耗尽型的MOS管UGS=0时就有导电沟道，加反向电压到一定值时才能夹断。UGS(off)转移特性曲线0ID/mAUGS/V-1-2-348121612UDS=常数UDSUGS=0UGS<0UGS>0漏极特性曲线0ID/mA16201248121648IDSS2.耗

5、尽型绝缘栅场效应管(3)P沟道耗尽型管符号：GSD予埋了P型导电沟道SiO2绝缘层中掺有负离子耗尽型GSDGSD增强型N沟道P沟道GSDGSDN沟道P沟道G、S之间加一定电压才形成导电沟道在制造时就具有原始导电沟道3.场效应管的主要参数(1)开启电压UGS(th)：是增强型MOS管的参数(2)夹断电压UGS(off)：(3)饱和漏电流IDSS：是结型和耗尽型MOS管的参数(4)低频跨导gm：表示栅源电压对漏极电流的控制能力极限参数：最大漏极电流、耗散功率、击穿电压。场效应管与晶体管的比较电流控制电压控制控制方式电子和空穴两种载流子同时参与导

6、电载流子电子或空穴中一种载流子参与导电类型NPN和PNPN沟道和P沟道放大参数rce很高rds很高输出电阻输入电阻较低较高双极型三极管单极型场效应管热稳定性差好制造工艺较复杂简单，成本低对应电极B—E—CG—S—D3.9.2场效应管放大电路场效应晶体管具有输入电阻高、噪声低等优点，常用于多级放大电路的输入级以及要求噪声低的放大电路。场效应管的源极、漏极、栅极相当于双极型晶体管的发射极、集电极、基极。场效应管的共源极放大电路和源极输出器与双极型晶体管的共发射极放大电路和射极输出器在结构上也相类似。场效应管放大电路的分析与双极型晶体管放大电路一

7、样，包括静态分析和动态分析。1.自给偏压式偏置电路3.9.2场效应管放大电路栅源电压UGS是由场效应管自身的电流提供的，故称自给偏压。UGS=–RSIS=–RSID+UDDRSCSC2C1RDRG+T+_+_uiuoIS+_UGST为N沟道耗尽型场效应管增强型MOS管因UGS=0时，ID0，故不能采用自给偏压式电路。+UDDRSCSC2C1RDRG+T+_+_uiuoIS+_UGS静态分析可以用估算法或图解法(略)估算法：UGS=–RSID将已知的UGS(off)、IDSS代入上两式，解出UGS、ID;由UDS=UDD–ID(RD+RS)

8、解出UDS列出静态时的关系式对增强型MOS管构成的放大电路需用图解法来确定静态值。+UDDRSCSC2C1RDRG+T+_+_uiuoIS+_UGS例：已知UDD=20V、RD=