第四节 场效应管.ppt

Home Back 例1.4.2 电路如图 (a) 所示，场效应管的输出特性如图 (b) 所示 。试分析当uI=2V、8V、10V三种情况下，场效应管分别工作于什么区域。 Home Next Back (c)当uI=10V 时，假设管子工作于恒流区，此时iD=2mA，故uO =uDS =VDD - iD Rd= 18-2?8=2V， vgs-uds = 10-2= 8V，显然大于开启电压4V，故假设不成立 ，管子工作于可变电阻区。此时，Rds?uDS/iD=3V/1mA=3k，故 解: (a)当uI=2V 时， uI=uGS VGS(th) ，场效应管工作于夹断区，iD=0，故uO=VDD- iD Rd= VDD =18V。 (b)当uI=8V 时，假设管子工作于恒流区，此时iD=1mA，故uO =uDS =VDD - iD Rd= 18-1?8=10V， vgs-uds= 8-10= -2V，小于开启电压4V，故假设成立 。 小 结 本讲主要介绍了以下基本内容： 场效应管的结构和类型 场效应管的工作原理 场效应管的特性曲线 场效应管的主要参数 场效应管与晶体管的比较 * 备注 第一章 半导体器件 1.4　场效应三极管 　　只有一种载流子参与导电，且利用电场效应来控制电流的三极管，称为场效应管，也称单极型三极管。 场效应管分类 结型场效应管 绝缘栅场效应管 特点 单极型器件(一种载流子导电)； 输入电阻高； 工艺简单、易集成、功耗小、体积小、成本低。 D S G N 符号 1.4.1　结型场效应管 一、结构 图 1.4.1　N 沟道结型场效应管结构图 N型沟道 N型硅棒 栅极 源极 漏极 P+ P+ P 型区 耗尽层(PN 结) 　　在漏极和源极之间加上一个正向电压，N 型半导体中多数载流子电子可以导电。 　　导电沟道是 N 型的，称 N 沟道结型场效应管。 P 沟道结型场效应管 图 1.4.2　P 沟道结型场效应管结构图 N+ N+ P型沟道 G S D P 沟道场效应管是在 P 型硅棒的两侧做成高掺杂的 N 型区(N+)，导电沟道为 P 型，多数载流子为空穴。 符号 G D S 二、工作原理 N 沟道结型场效应管用改变 UGS 大小来控制漏极电流 ID 的。 G D S N N型沟道 栅极 源极 漏极 P+ P+ 耗尽层 　　*在栅极和源极之间加反向电压，耗尽层会变宽，导电沟道宽度减小，使沟道本身的电阻值增大，漏极电流 ID 减小，反之，漏极 ID 电流将增加。 *耗尽层的宽度改变主要在沟道区。 　　1. 设UDS = 0 ，在栅源之间加负电源 VGG，改变 VGG 大小。观察耗尽层的变化。 ID = 0 G D S N型沟道 P+ P+ (a) UGS = 0 UGS = 0 时，耗尽层比较窄，导电沟比较宽 UGS 由零逐渐增大，耗尽层逐渐加宽，导电沟相应变窄。 当 UGS = UP，耗尽层合拢，导电沟被夹断，夹断电压 UP 为负值。 ID = 0 G D S P+ P+ N型沟道 (b) UGS 0 VGG ID = 0 G D S P+ P+ (c) UGS = UP VGG 　　2. 在漏源极间加正向 VDD，使 UDS 0，在栅源间加负电源 VGG，观察 UGS 变化时耗尽层和漏极 ID 。 UGS = 0，UDG ，ID 较大。 G D S P+ N IS ID P+ P+ VDD VGG UGS 0，UDG ，ID 较小。 G D S N IS ID P+ P+ VDD 　　注意：当 UDS 0 时，耗尽层呈现楔形。 (a) (b) G D S P+ N IS ID P+ P+ VDD VGG UGS 0,UDG = |UP|, ID更小, 预夹断 UGS ≤UP ,UDG |UP|,ID ? 0,夹断 G D S IS ID P+ VDD VGG P+ P+ (1) 改变 UGS ，改变了 PN 结中电场，控制了 ID ，故称场效应管； (2)结型场效应管栅源之间加反向偏置电压，使 PN 反偏，栅极基本不取电流，因此，场效应管输入电阻很高。 (c) (d) 综上分析可知： JFET沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电，所以场效应管也称为单极型三极管； (b)JFET 栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因此输入电阻很高； (c) JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制； (d)预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后，iD趋于饱和。 三、特性曲线 1. 转移特性(N 沟道结型场效应管为例) O U