模擬電子技術(shù)5場效應(yīng)管課件

5.3結(jié)型場效應(yīng)管5.1金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管4場效應(yīng)管放大電路場效應(yīng)管是一種利用電場效應(yīng)來控制其電流大小的半導(dǎo)體器件。特點(diǎn)：輸入電阻高、噪聲低、熱穩(wěn)定性能好、抗輻射能力強(qiáng)。主要用于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中。單極型晶體管

常用于數(shù)字集成電路N溝道P溝道增強(qiáng)型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道（耗盡型）FET場效應(yīng)管JFET結(jié)型MOSFET絕緣柵型(IGFET)場效應(yīng)管分類：

源極，用S或s表示N型導(dǎo)電溝道漏極，用D或d表示

P型區(qū)P型區(qū)柵極，用G或g表示柵極，用G或g表示符號符號5.1.1JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理5.1結(jié)型場效應(yīng)管1.結(jié)構(gòu)#

符號中的箭頭方向表示什么？2.工作原理（以N溝道為例）vDS=0V時(shí)NGSDvDSVGSNNPPiDPN結(jié)反偏，VGS越負(fù),則耗盡區(qū)越寬，導(dǎo)電溝道越窄。①VGS對溝道的控制作用VDSNGSDVGSPPiDVGS達(dá)到一定值時(shí)耗盡區(qū)碰到一起，DS間的導(dǎo)電溝道被夾斷。當(dāng)溝道夾斷時(shí)，對應(yīng)的柵源電壓VGS稱為夾斷電壓VP（或VGS(off)）。

VGS繼續(xù)減小對于N溝道的JFET，VP<0。NGSDVDSVGSPP越靠近漏端，PN結(jié)反壓越大iD當(dāng)VDS增加到使VGD=VP時(shí)，在緊靠漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。此時(shí)VDS夾斷區(qū)延長溝道電阻ID基本不變GSDVDSVGSPPiDN③

VGS和VDS同時(shí)作用時(shí)VGS越小耗盡區(qū)越寬，溝道越窄，電阻越大。iD減小。當(dāng)VP<VGS<0時(shí)，導(dǎo)電溝道更容易夾斷，對于同樣的VDS，

iD的值比VGS=0時(shí)的值要小。在預(yù)夾斷處VGD=VGS-VDS=VP綜上分析可知溝道中只有一種類型的多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，

所以場效應(yīng)管也稱為單極型三極管。JFET是電壓控制電流器件，iD受vGS控制預(yù)夾斷前iD與vDS呈近似線性關(guān)系；預(yù)夾斷后，iD趨于飽和。5.3結(jié)型場效應(yīng)管#

為什么JFET的輸入電阻比BJT高得多？

JFET柵極與溝道間的PN結(jié)是反向偏置的，因

此iG0，輸入電阻很高。①夾斷電壓VP(或VGS(off))：②飽和漏極電流IDSS：

③

低頻跨導(dǎo)gm：或5.3結(jié)型場效應(yīng)管3.主要參數(shù)漏極電流約為零時(shí)的VGS值。VGS=0時(shí)對應(yīng)的漏極電流。低頻跨導(dǎo)反映了vGS對iD的控制作用。gm可以在轉(zhuǎn)移特性曲線上求得，單位是mS(毫西門子)。④輸出電阻rd：5.3結(jié)型場效應(yīng)管3.主要參數(shù)⑤直流輸入電阻RGS：對于結(jié)型場效應(yīng)三極管，反偏時(shí)RGS約大于107Ω。⑧最大漏極功耗PDM⑥最大漏源電壓V(BR)DS⑦最大柵源電壓V(BR)GS1.N溝道結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線vGS0iDIDSSVP夾斷電壓飽和漏極電流小結(jié)（JFET管）轉(zhuǎn)移特性曲線vGS0iDIDSSVP飽和漏極電流夾斷電壓2P溝道結(jié)型場效應(yīng)管DGS符號柵源端加正電壓漏源端加負(fù)電壓予夾斷曲線iDvDS2VvGS=0V1V3V4V5V可變電阻區(qū)夾斷區(qū)恒流區(qū)輸出特性曲線0P溝道結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管的缺點(diǎn)：1.柵源極間的電阻雖然可達(dá)107以上，但在某些場合仍嫌不夠高。3.柵源極間的PN結(jié)加正向電壓時(shí)，將出現(xiàn)較大的柵極電流。絕緣柵場效應(yīng)管可以很好地解決這些問題。2.在高溫下，PN結(jié)的反向電流增大，柵源極間的電阻會(huì)顯著下降。5.1金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管:(MOS)1結(jié)構(gòu)和電路符號PNNgsdP型硅襯底兩個(gè)N區(qū)SiO2絕緣層金屬鋁gsd5.1.1N汮道增強(qiáng)型MOSFET三個(gè)鋁電極柵極與漏極、源極無電接觸。2工作原理以N溝道增強(qiáng)型為例PNNGSDVDSVGSVGS=0時(shí)D-S間相當(dāng)于兩個(gè)反接的PN結(jié)iD=0對應(yīng)截止區(qū)(1)VGS改變感生溝道電阻以控制iD的大小。PNNGSDVDSVGSVGS>0時(shí)VGS足夠大時(shí)（VGS>VT）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)出電子VT稱為閾值電或開啟電壓：在VDS作用下開始導(dǎo)電的VGS。PNNGSDVDSVGS當(dāng)VDS不太大時(shí)，導(dǎo)電溝道在兩個(gè)N區(qū)間是均勻的。當(dāng)VDS較大時(shí)，靠近D區(qū)的導(dǎo)電溝道變窄。（2）VDS改變iDPNNGSDVDSVGS夾斷后，即使VDS繼續(xù)增加，iD仍呈恒流特性。iDVDS增加，VGD=VT時(shí)，靠近D端的溝道被夾斷，稱為予夾斷。（1）輸出特性曲線iDVDS0VGS>03.增強(qiáng)型N溝道MOS管的特性曲線可變電阻區(qū)恒流區(qū)擊穿區(qū)NPPgsdgsdP溝道增強(qiáng)型柵源端加負(fù)電壓漏源端加負(fù)電壓1.N溝道耗盡型予埋了導(dǎo)電溝道（正離子），在P型襯底表面形成反型層（N型）。∴在vGS＝0時(shí)，就有感生溝道，當(dāng)VDS＞0時(shí)，則有iD通過。gsdNgsdPNeee5.1.2

耗盡型MOSFET2.P溝道耗盡型NPPgsdgsd予埋了導(dǎo)電溝道（負(fù)離子）