場效應(yīng)管實用教案

1、 場效應(yīng)管是利用電場效應(yīng)來控制電流大小(dxio)，與雙極型晶體管不同，它是多子導(dǎo)電，輸入阻抗高，溫度穩(wěn)定性好、噪聲低。結(jié)型場效應(yīng)管JFET.絕緣(juyun)柵型場效應(yīng)管MOS;場效應(yīng)管有兩種:引言引言(ynyn)：HOME第1頁/共45頁第一頁，共46頁。6.4.1 絕緣柵型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)絕緣柵型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)(jigu)和符號和符號一.增強型MOS管結(jié)構(gòu)和電路(dinl)符號PNNGSDP型基底型基底(j d)兩個兩個N區(qū)區(qū)SiO2絕緣層絕緣層導(dǎo)電溝道導(dǎo)電溝道金屬鋁金屬鋁GSDN溝道增強型溝道增強型HOME第2頁/共45頁第二頁，共46頁。NPPGSDGSDP 溝道溝道(u do)增強型

2、增強型HOME第3頁/共45頁第三頁，共46頁。4第4頁/共45頁第四頁，共46頁。N 溝道(u do)耗盡型PNNGSD予埋了導(dǎo)電(dodin)(dodin)溝道 GSD二、二、 耗盡型耗盡型MOSMOS管結(jié)構(gòu)與電路管結(jié)構(gòu)與電路(dinl)(dinl)符號符號HOME第5頁/共45頁第五頁，共46頁。P 溝道(u do)耗盡型NPPGSDGSD予埋了導(dǎo)電(dodin)(dodin)溝道 HOME第6頁/共45頁第六頁，共46頁。三、三、MOSMOS管的工作管的工作(gngzu)(gngzu)原理原理PNNGSDUDSUGSUGS=0時D-S 間總有一個反接的PN結(jié)ID=0對應(yīng)(duyng)截

3、止區(qū)HOME第7頁/共45頁第七頁，共46頁。PNNGSDUDSUGSUGS0時UGS足夠大時（UGSVGS(Th)）感應(yīng)出足夠多電子，這里出現(xiàn)以電子導(dǎo)電為主的N型導(dǎo)電溝道。感應(yīng)(gnyng)出電子VT稱為(chn wi)閾值電壓HOME第8頁/共45頁第八頁，共46頁。UGS較小時，導(dǎo)電(dodin)溝道相當于電阻將D-S連接起來，UGS越大此電阻越小。PNNGSDUDSUGSHOME第9頁/共45頁第九頁，共46頁。PNNGSDUDSUGS當UDS不太大時，導(dǎo)電溝道在兩個N區(qū)間(q jin)是均勻的。當UDS較大(jio d)時，靠近D區(qū)的導(dǎo)電溝道變窄。HOME第10頁/共45頁第十頁，共

4、46頁。PNNGSDUDSUGS夾斷后，即使UDS 繼續(xù)增加，ID仍呈恒流特性。IDUDS增加，UGD=VGS(Th) 時，靠近D端的(dund)溝道被夾斷，稱為予夾斷。HOME第11頁/共45頁第十一頁，共46頁。BVGS=constVDSiDVGS-VGS(TH) 預(yù)夾斷后，夾斷點向源極方向移動，溝道的長度略有減小，相應(yīng)的溝道電阻略有減小，結(jié)果(ji gu)漏極電路稍有增大。HOME第12頁/共45頁第十二頁，共46頁。13第13頁/共45頁第十三頁，共46頁。 在集成電路中，許多MOS管都制作(zhzu)在同一襯底上，為了保證襯底與源、漏區(qū)之間的PN結(jié)反偏，襯底必須接在電路的最低電位上。

5、襯底效應(yīng)(xioyng) 若某些MOS管的源極不能處在電路(dinl)的最低電位上，則其源極與襯底極不能相連，其間就會作用著負值的電壓VUS,在負值襯底電壓VUS作用下，P型硅襯底中的空間電荷區(qū)將向襯底底部擴展，空間電荷區(qū)中的負離子數(shù)增多。 可見， VUS和VGS一樣，也具有對ID的控制作用，故又稱襯底電極為背柵極，不過它的控制作用遠比VGS小。 實際上， VUS對ID的影響集中反映在對VGS(th)的影響上。 VUS向負值方向增大， VGS(th)也就相應(yīng)增大。因而，在VGS一定時， ID就減小。 但是由于VGS不變，即柵極上的正電荷量不變，因而反型層中的自由電子數(shù)就必然減小，從而引起溝道電

6、阻增大，ID減小。HOME第14頁/共45頁第十四頁，共46頁。6.4.2 場效應(yīng)管的伏安(f n)特性及主要參數(shù)IDU DS0UGS0NMOS輸出特性曲線(qxin)非飽和區(qū)飽和(boh)區(qū)截止區(qū)1.1.增強型特性曲線增強型特性曲線HOME第15頁/共45頁第十五頁，共46頁。0IDUGSVTNMOS轉(zhuǎn)移(zhuny)特性曲線HOME第16頁/共45頁第十六頁，共46頁。2.2.耗盡型特性耗盡型特性(txng)(txng)曲線：曲線： 耗盡(ho jn)型的MOS管UGS=0時就有導(dǎo)電溝道，加反向電壓才能夾斷。轉(zhuǎn)移特性(txng)曲線0IDUGSVTHOME第17頁/共45頁第十七頁，共46

7、頁。輸出特性曲線(qxin)IDU DS0UGS=0UGS0HOME第18頁/共45頁第十八頁，共46頁。DSSI、飽和漏極電流1PU、夾斷電壓2TU、開啟電壓3GSR、直流電阻4mg、低頻跨導(dǎo)1常量DSUGSDmuigDMP最大允 許大允許耗、1漏極GSBRU)(3、柵源擊穿電壓DSBRU)(2、漏源擊穿電壓、極間電容2（1）直流參數(shù)(cnsh)（2）交流(jioli)參數(shù)（3）極限(jxin)參數(shù)二.主要參數(shù)HOME第19頁/共45頁第十九頁，共46頁。1.1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)及符號及符號6.4.3 結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管N基底 ：N型半導(dǎo)體PP兩邊是P區(qū)G(柵極)S源極

8、D漏極導(dǎo)電溝道HOME第20頁/共45頁第二十頁，共46頁。21第21頁/共45頁第二十一頁，共46頁。S源極NPPG(柵極)D漏極N溝道(u do)結(jié)型場效應(yīng)管DGSDGSHOME第22頁/共45頁第二十二頁，共46頁。S源極PNNG(柵極)D漏極P溝道(u do)結(jié)型場效應(yīng)管DGSDGSHOME第23頁/共45頁第二十三頁，共46頁。2.2.工作原理（以工作原理（以N N溝道為例）溝道為例）UDS=0V時NGSDUDS=0UGSNNPPIDPN結(jié)反偏，|UGS|越大則耗盡區(qū)越寬，導(dǎo)電溝道越窄。(1)、VDS=0，G、S加負電壓：HOME第24頁/共45頁第二十四頁，共46頁。NGSDUDS

9、=0UGSPPUDS=0時UGS達到一定值時（夾斷電壓VP）,耗盡區(qū)碰到一起，DS間被夾斷，這時，即使UDS 0V，漏極電流ID=0A。IDHOME第25頁/共45頁第二十五頁，共46頁。NGSDUDSUGS=0UGS=0且UDS0時耗盡(ho jn)區(qū)的形狀PP越靠近(kojn)漏端，PN結(jié)反壓越大ID(2)、VGS=0，D、S加正電壓(diny)：HOME第26頁/共45頁第二十六頁，共46頁。NGSDUDSNNIDPPUGS越大耗盡區(qū)越寬，溝道越窄，電阻越大。但當UGS較小時，耗盡區(qū)寬度有限，存在導(dǎo)電溝道。DS間相當于線性電阻。(3)、G、S加負電壓，D、S加正電壓：UGSHOME第27頁/共45頁第二十七頁，共46頁。NGSDUDSUGSVp且UDS較大時UGDVP時耗盡區(qū)的形狀PP溝道中仍是電阻特性，但是是非線性電阻。IDUGSHOME第28頁/共45頁第二十八頁，共46頁。NGSDUDSUGSVp UGD=VP時PP漏端的溝道被夾斷，稱為予夾斷。UDS增大則被夾斷區(qū)向下延伸。IDUGSHOME第29頁/共45頁第二十九頁，共46頁。NGSDUDSUGSVGS(Th)