高二物理競賽課件晶體管應用電路

晶體管應用電路

利用晶體管的電流方程和極電流關(guān)系，運放的虛短和虛斷。晶體管應用電路1、對數(shù)和反對數(shù)電路－uiICR+-uo－uiICR+-uo對數(shù)和反對數(shù)電路是非線性電路，故不適用疊加原理。2、β測量電路U1ICR1+-Uo+-VR2IBU2晶體管的β為：3、恒流源電路UCCR1-+12V1kIoVDZR23004.5場效應管一、結(jié)型場效應管(JunctionFieldEffectTransistor

簡稱JFET)源極S柵極漏極GD導電溝道NP+P+PN結(jié)N溝道JFET及其符號源極S柵極漏極GD導電溝道PN+N+PN結(jié)P溝道JFET及其符號1、工作原理SNP+P+DGUDS

UGS=0，溝道最寬，IDmaxUGS

IDUDS

UGS

SNP+P+DGIDUGS負增，溝道變窄，ID↙UDS

UGS

SNP+P+DGID=0UGS=UGS(off)

，溝道斷開UDS

UGS

SPN+N+DGIDUGS正增，溝道變窄，ID↙UDS

UGS

SPN+N+DGID=0UGS=UGS(off)

，溝道斷開UGS=0，溝道最寬，IDmaxSPN+N+DGUDS

UGS

ID結(jié)論：a、柵源電壓UGS的變化，將有效地控制漏極電流的變化；b、不論N或P溝道，由于PN結(jié)反偏，柵極電流IG≈0，

JFET輸入阻抗很大。2、特性曲線uGS=0V-0.5V-1V-1.5V-2V-2.5VuDS/ViD/mA05101520uDS/V051015201234可變電阻區(qū)恒流區(qū)擊穿區(qū)UDG=-UGS(off)UGS=UGS(off)N溝道JFET輸出特性iD/mAuDS/V0-5-10-15-20-1-2-3-4-UGS=UGS(off)擊穿區(qū)恒流區(qū)可變電阻區(qū)UDG=-UGS(off)P溝道JFET輸出特性a、恒流區(qū)

當|uGS|<|UGS(off)|，且|uDG|=|uDS-uGS|>|UGS(off)|時，工作點進入恒流流區(qū)，恒流區(qū)內(nèi)uGS對iD的控制能力很強，二者為平方律關(guān)系。對固定的uGS，uDS變化時，iD的改變很小。

當|uDG|>|UGS(off)|時，在靠近漏極處，PN結(jié)變厚，導電溝道被局部夾斷，稱為預夾斷。如圖所示。UDS

UGS

SNP+P+DGIDN溝道JFET預夾斷UDS

UGS

SPN+N+DGIDP溝道JFET預夾斷|uDS|增大時，電壓增量主要分布在局部預夾斷區(qū)，對導電溝道的導電能力影響較小，因而uDS對iD的控制能力很弱。

當|uGS|<|UGS(off)|而|uDG|<|UGS(off)|時，工作點進入可變電阻區(qū)。未產(chǎn)生預夾斷，因而uDS的變化直接影響導電溝道的電場強度，從而明顯改變iD的大小。曲線的斜率隨|uGS|的增大而減小，交流輸出電阻rDS=ΔuDS/ΔiD變大，uGS的變化可以改變rDS的數(shù)值，故稱為可變電阻區(qū)。c、截止區(qū)|uGS|>|uGS(off)|，導電溝道被全部夾斷，iD=0。b、可變電阻區(qū)

若|uDS|足夠大，PN結(jié)在靠近漏極的局部會被擊穿，iD劇增，相應的區(qū)域稱為擊穿區(qū)。

轉(zhuǎn)移特性曲線表達在UDS一定時，柵源電壓uGS對漏極電流iD的控制作用，即

轉(zhuǎn)移特性曲線理論分析和實測結(jié)果表明，iD與uGS符合平方律關(guān)系：uGS/ViD/mAIDSSuGS(off)0-1-2-31234N溝道JFETuGS/ViD/mAIDSSuGS(off)0-1-2-3-4123P溝道JFET二、絕緣柵場效應管(MOSFET)柵極和導電溝道之間有一層很薄的SiO2絕緣體，比JFET有更高的輸入阻抗，功耗低和集成度高而廣泛應用。分為增強型MOSFET和耗盡型MOSFET。柵極GBP+N襯底PN結(jié)P+源極S漏極D柵極GBN+P襯底PN結(jié)N+源極S漏極DSiO2絕緣層N溝道增強型MOSFET及其符號P溝道增強型MOSFET及其符號柵極GBN+P襯底PN結(jié)N+源極S漏極DSiO2絕緣層N溝道耗盡型MOSFET及其符號P溝道耗盡型MOSFET及其符號柵極GBP+N襯底PN結(jié)P+源極S漏極D

增強型MOSFET在結(jié)構(gòu)上不存在導電溝道，若在制作過程中，通過離子摻雜，利用離子電場對自由電子和空穴的吸引與排斥，在緊靠絕緣層的襯底表面形成與重摻雜同型的原始導電溝道，連通兩個重摻雜區(qū)，得到耗盡層MOSFET。

耗盡型場效應管中存在原始導電溝道，故N溝道耗盡型MOSFET在UGS=0時就存在ID=ID0。N襯底P+P+DGS+-UGSUDSIDN襯底P+P+DGSUGSUDSIDP+P+DGSU