第3章：场效应管.ppt

3.0 概 述 一、场效应管的种类 场效应管的电路符号 几种FET管子的转移特性曲线比较: (一）基础元器件及其分析方法? 1.了解半导体中载流子的运动、导电原理；了解二极管、三极管、场效应管的工作原理。? 2.理解二极管、三极管、场效应管的伏安特性曲线（非线性特性），各个工作区域的划分，工作特点和运用条件，正确把握非线性元器件的分析方法。? 3.掌握三极管、场效应管的等效电路及其应用条件。? 4.掌握含有二极管、三极管和场效应管的电路分析方法（第四章还会学习）。 场效应管电路分析方法与三极管电路分析方法相似，可以采用估算法分析电路直流工作点；采用小信号等效电路法分析电路动态指标。 3.1.5 MOS管电路分析方法 场效应管估算法分析思路与三极管相同，只是由于两种管子工作原理不同，从而使外部工作条件有明显差异。因此用估算法分析场效应管电路时，一定要注意自身特点。 估算法 MOS管截止模式判断方法 假定MOS管工作在放大模式： 放大模式 非饱和模式（需重新计算Q点） N沟道管：VGS VGS(th) P沟道管：VGS VGS(th) 截止条件 非饱和与饱和（放大）模式判断方法 a)由直流通路写出管外电路VGS与ID之间关系式。 c)联立解上述方程，选出合理的一组解。 d)判断电路工作模式： 若|VDS| |VGS–VGS(th)| 若|VDS| |VGS–VGS(th)| b)利用饱和区数学模型： 例1 已知?nCOXW/(2l)=0.25mA/V2，VGS(th)= 2V, 求ID 解： 假设T工作在放大模式 VDD (+20V) 1.2M? 4k? T S RG1 RG2 RD RS 0.8M? 10k? G ID 带入已知条件解上述方程组得： ID= 1mA VGS= 4V 及 ID= 2.25mA VGS= -1V （舍去） VDS= VDD-ID （RD + RS）= 6V 因此 验证得知： VDS VGS–VGS(th) ， VGS VGS(th)， 假设成立。 小信号等效电路法 场效应管小信号等效电路分法与三极管相似。 利用微变等效电路分析交流指标。 画交流通路 将FET用小信号电路模型代替 计算微变参数gm、rds 注：具体分析将在第四章中详细介绍。 3.2 结型场效应管 JFET结构示意图及电路符号 S G D S G D P + P + N G S D N沟道JFET P沟道JFET N + N + P G S D N沟道JFET管外部工作条件 VDS 0 (保证栅漏PN结反偏) VGS 0 (保证栅源PN结反偏) 3.2.1 JFET管工作原理 P + P + N G S D + VGS VDS + - VGS对沟道宽度的影响 |VGS | ? 阻挡层宽度? 若|VGS | 继续? 沟道全夹断 使VGS =VGS (off)夹断电压 若VDS=0 N G S D + VGS P + P + N型沟道宽度? 沟道电阻Ron? VDS很小时 → VGD ?VGS 由图 VGD = VGS - VDS 因此 VDS?→ID线性 ? 若VDS ?→则VGD ?→近漏端沟道? → Ron增大。 此时 Ron ?→ID ?变慢 VDS对沟道的控制（假设VGS 一定） N G S D + VGS P + P + VDS + - 此时W近似不变 即Ron不变 当VDS增加到使VGD ?=VGS(off)时 → A点出现预夹断 若VDS 继续?→A点下移→出现夹断区 此时 VAS =VAG +VGS =-VGS(off) +VGS （恒定） 若忽略沟道长度调制效应，则近似认为l 不变（即Ron不变）。 因此预夹断后： VDS ? →ID 基本维持不变。 N G S D + VGS P + P + VDS + - A N G S D + VGS P + P + VDS + - A 利用半导体内的电场效应，通过栅源电压VGS的变化，改变阻挡层的宽窄，从而改变导电沟道的宽窄，控制漏极电流ID。 JFET工作原理： 综上所述，JFET与MOSFET工作原理相似，它们都是利用电场效应控制电流，不同之处仅在于导电沟道形成的原理不同。 NJFET输出特性 非饱和区(可变电阻区) 特点： ID同时受VGS与VDS的控制。 条件： VGS VGS(off) V DS VGS–VGS(off) 3.2.2 伏