電子電路場效應管

1、12:03:441電路與模擬電子技術電路與模擬電子技術原理原理第六章半導體元器件12:03:442第6章 半導體元器件p6.1 從電子管到晶體管p6.2 半導體p6.3 半導體二極管 p6.4 晶體管p6.5 場效應晶體管12:03:4436.5 場效應晶體管p場效應晶體管（FET）是利用電場效應來控制半導體中電流的半導體器件。n起控制作用的電極稱為柵極基極；n漏極集電極n源極發(fā)射極。p改變施加在場效應管柵極上的電壓，就可以控制漏極和源極之間的電流，所以場效應管是一種電壓控制型器件；p與之對比，晶體管通常被看做電流控制型器件，用基極電流控制集電極電流。 12:03:4446.5 場效應晶體管p

2、場效應管比晶體管噪聲更低、熱穩(wěn)定性更好、抗輻射能力更強、輸入阻抗很高。 p6.5.1 結型場效應管p6.5.2 絕緣柵型場效應管p6.5.3 場效應管的特性p6.5.4 場效應管的應用 12:03:4456.5.1 結型場效應管 pJunction Field-Effect Transistor，JFETp 1結型場效應管的基本結構 12:03:4461結型場效應管的基本結構p場效應管電路符號中箭頭的方向與晶體管電路符號中箭頭一樣，都是從P區(qū)指向N區(qū) 12:03:4472結型場效應管的工作原理 p場效應管是依靠多子導電的（晶體管的電流放大作用是依靠少子導電實現(xiàn)的） n使用多子導電的場效應管比使

3、用少子導電的晶體管更加穩(wěn)定。 n場效應管為單極型（Unipolar）器件。n晶體管內(nèi)部的既有空穴導電，又有電子導電，稱之為雙極型晶體管（Biplar Junction Transistor，BJT） 12:03:448結型場效應管的工作原理（續(xù)）12:03:449結型場效應管的工作原理（續(xù)）12:03:4410結型場效應管的工作原理（續(xù)）12:03:44113結型場效應管的特性曲線12:03:4412結型場效應管的特性曲線（續(xù)）p可變電阻區(qū)p恒流區(qū)、放大區(qū)或飽和區(qū)p夾斷區(qū)p擊穿區(qū)n恒流區(qū)特性21PGSDSSDUUII12:03:44136.5 場效應晶體管p6.5.1 結型場效應管p6.5.2

4、 絕緣柵型場效應管p6.5.3 場效應管的特性p6.5.4 場效應管的應用 12:03:44146.5.2 絕緣柵型場效應管p絕緣柵型場效應管的柵極是“絕緣”的，其柵源間的電阻非常大；p低功耗、結構簡單p柵極（通常用金屬鋁制作）與半導體之間存在一個二氧化硅薄層，形成“金屬-氧化物-半導體”這樣的結構，所以絕緣柵型場效應管通常被稱為MOS場效應管（Metal-Oxide-Semiconductor FET）。 12:03:44151絕緣柵型場效應管的基本結構 p根據(jù)導電溝道的不同特性，IGFET分為nN溝道nP溝道n增強型（Enhancement-type）n耗盡型（Depletion-type

5、） 12:03:4416絕緣柵型場效應管的基本結構（續(xù)）12:03:44174種IGFET的電路符號p虛線表示增強型，實線表示耗盡型；p箭頭總是從P區(qū)指向N區(qū)，所以箭頭向內(nèi)代表N溝道，箭頭向外代表P溝道。 12:03:44182絕緣柵型場效應管的工作原理和特性曲線p絕緣柵型場效應管是一種電壓控制型器件，n柵極和源極之間的電壓UGS為控制信號，n漏極電流ID為被控制信號。 12:03:4419（1）N溝道增強型IGFETpIGFET不能像JFET那樣靠改變耗盡層寬度來控制漏極和源極間溝道的導電性能。 12:03:4420 UGS對ID的控制作用12:03:4421UGS對ID的控制作用（續(xù)）12

6、:03:4522 UDS對ID的控制作用（續(xù)）12:03:4523 N溝道增強型IGFET的特性曲線 pN溝道增強型IGFET在恒流區(qū)的轉移特性p其中ID(on)稱為通態(tài)漏極電流（On State Drain Current），它是UGS2UGS(th)時的ID值。 2)()(1thGSGSonDDUUII12:03:4524N溝道增強型IGFET特性曲線（續(xù)）12:03:4525（2）N溝道耗盡型IGFET 在恒流區(qū)的轉移特性2)(1offGSGSDSSDUUII12:03:4526N溝道耗盡型IGFET特性曲線12:03:4527（3）P溝道IGFET p增強型p耗盡型 （分析略）12:0

7、3:45286.5 場效應晶體管p6.5.1 結型場效應管p6.5.2 絕緣柵型場效應管p6.5.3 場效應管的特性p6.5.4 場效應管的應用 12:03:45296.5.3 場效應管的特性p1場效應管的特性曲線p2場效應管的特性參數(shù) 12:03:45301場效應管的特性曲線 p場效應管的漏極電流ID既受柵源電壓UGS的控制，又受漏源電壓UDS的控制：n漏極輸出特性曲線描述了場效應管在不同UGS、UDS作用下的ID值，n轉移特性曲線則特別描述了場效應管工作在放大區(qū)時UGS對ID的控制。 12:03:4531場效應管的特性曲線（續(xù)）p改變UGS將改變導電溝道的寬度，從而改變漏極和源極間的導電性

8、能。n當改變UGS使溝道寬度為零時，場效應管截止；n當溝道寬度不為零，而且UDS較小時，它對溝道的影響可以忽略，場效應管工作于（受UGS控制的）可變電阻區(qū)。 12:03:4532場效應管的特性曲線（續(xù)）p增大UDS，它對溝道的影響不能忽略，n隨著UDS的增大，溝道將發(fā)生預夾斷，使場效應管進入恒流區(qū)（放大區(qū)）；nUDS過大，將使場效應管發(fā)生擊穿。p當把場效應管作為一種電壓控制電流型的放大器件時，UGS為輸入（控制）信號，ID為輸出（被控制）信號。 12:03:45332場效應管的特性參數(shù) p開啟電壓UGS(th)（或UT） p夾斷電壓UGS(off)（或UP） p飽和漏極電流IDSS p輸入電阻RGS p低頻跨導（互導）gm p最大漏極功耗PDM 12:03:45346.5.4 場效應管的應用p利用恒流區(qū)“ID基本上只受UGS控制，UGS不變則ID基本不變”的特點，