单极型半导体三极管及其电路试题.ppt

* * * 2.3 单极型半导体三极管及其电路分析 了解场效应管的结构，理解其工作原理，掌握各 类场效应管的符号。 掌握场效应管的伏安特性、工作特点与主要参数。 理解场效应管放大电路的分析方法。 主要要求 第2章 半导体三极管及其电路分析 第2章 半导体三极管及其电路分析 场效应管 FET (Field Effect Transistor)优点： 噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、工艺简单、 功耗小、宜大规模集成。 1. 输入阻抗高 (107 ? 1015 ?，IGFET 可高达 1015 ?) 类 型 金属－氧化物－半导体型（MOSFET即 Metal－Oxide－Semiconductor type Field Effect Transistor） 结型 （JFET即 (Junction Field Effect Transistor) N沟道 P沟道 N沟道 P沟道 增强型 耗尽型 增强型 耗尽型 第2章 半导体三极管及其电路分析 2.3.1 MOS场效应管的结构、 工作原理及伏安特性 一、N 沟道增强型 MOSFET（简称NEMOS管） 1. 结构与符号 P 型衬底 (掺杂浓度低) N+ N+ 用扩散的方法 制作两个 N 区 在硅片表面生一层薄 SiO2 绝缘层 S D 用金属铝引出 源极 S 和漏极 D G 在绝缘层上喷金属铝引出栅极 G B 耗尽层 S G D B 引出衬底引线B 动画：NMOSFET结构 （1) uGS 对导电沟道的影响 a. 当 uGS = 0 ，DS 间为两个背对背的 PN 结,无导电沟道。 b. 当 0 uGS UGS(th)(开启电压)时，GB 间的垂直电 场吸引 P 区中电子形成离子区(耗尽层)。 c. 当 uGS ? UGS(th) 时，衬底中电子被吸引到表面，形 成导电沟道。 uGS 越大沟道越厚。 反型层 (沟道) 2. 工作原理 第2章 半导体三极管及其电路分析 （2) uDS 对 iD的影响(uGS UGS(th)) 　　DS 间的电位差使沟道呈楔形，uDS?，靠近漏极端的沟道厚度变薄。 预夹断(UGD = UGS(th))：漏极附近反型层消失。 预夹断发生之前： uDS? iD?。 预夹断发生之后：uDS? iD 不变。 第2章 半导体三极管及其电路分析 动画：NMOSFET工作原理 第2章 半导体三极管及其电路分析 3. 伏安特性 （1) 输出特性 可变电阻区（非饱和区） uDS uGS ? UGS(th)即未预夹断 压控电阻 截止区 uGS ? UGS(th) 沟道全夹断 iD = 0 放大区(饱和区) uDS ? uGS ? UGS(th) 已预夹断 压控恒流特性，放大特性 第2章 半导体三极管及其电路分析 （2) 转移特性 当EMOS管工作于放大区时，电流方程为 uGS = 2UGS(th) 时的 iD 值 第2章 半导体三极管及其电路分析 二、N 沟道耗尽型 MOSFET （简称NEMOS管） S G D B Sio2 绝缘层中掺入正离子 在 uGS = 0 时已形成沟道； 在 DS 间加正电压时形成 iD， uGS ? UGS(off) 时，全夹断。 输出特性 uGS /V iD /mA 转移特性 IDSS UGS(off) 夹断 电压 饱和漏极电流 uDS /V iD /mA uGS = ? 4 V ? 2 V 0 V 2 V O O 当DMOS管工作于放大区时， 第2章 半导体三极管及其电路分析 三、P 沟道 MOSFET 增强型 耗尽型 S G D B S G D B 栅源电压为零时存在原始导电沟道的场效应管称为耗 尽型场效应管；无原始导电沟道，只有在uGS绝对值大于开 启电压uGS(th) 绝对值后才能形成导电沟道的，则称为增强 型场效应管。 N 沟道增强型 S G D B iD P 沟道增强型 S G D B iD 2 – 2 O uGS /V iD /mA UGS(th) O uDS /V iD /mA – 2 V – 4 V – 6 V – 8 V uGS = 8 V 6 V 4 V 2 V S G D B iD N 沟道耗尽型 iD S G D B P 沟道耗尽型 UGS(off) IDSS uGS /V iD /mA – 5 O 5 O uDS /V iD /mA 5 V 2 V 0 V –2 V uGS = 2 V 0 V – 2 V – 5