[工学]模拟电子线路_第1章_半导体器件.ppt

源极，用S或s表示 N型导电沟道 漏极，用D或d表示 P型区 P型区 栅极，用G或g表示 栅极，用G或g表示 符号 符号 1 JFET的结构和工作原理 1. 结构 # 符号中的箭头方向表示什么？ 2. 工作原理 ① VGS对沟道的控制作用 当VGS＜0时 （以N沟道JFET为例） 当沟道夹断时，对应的栅源电压VGS称为夹断电压VP （ 或VGS(off) ）。 对于N沟道的JFET，VP 0。 PN结反偏 耗尽层加厚 沟道变窄。 ? ? VGS继续减小，沟道继续变窄 ② VDS对沟道的控制作用 当VGS=0时， VDS? ? ID ? G、D间PN结的反向电压增加，使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从上至下呈楔形分布。 当VDS增加到使VGD=VP 时，在紧靠漏极处出现预夹断。 此时VDS ? 夹断区延长 ? 沟道电阻? ? ID基本不变 ? ③ VGS和VDS同时作用时 当VP VGS0 时， 导电沟道更容易夹断， 对于同样的VDS ， ID的值比VGS=0时的值要小。 在预夹断处 VGD=VGS-VDS =VP 综上分析可知 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。 JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制 预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后， iD趋于饱和。 4.1 结型场效应管 # 为什么JFET的输入电阻比BJT高得多？ JFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因 此iG?0，输入电阻很高。 # JFET有正常放大作用时，沟道处于什么状态？ 2 JFET的特性曲线及参数 2. 转移特性 VP 1. 输出特性 ① 夹断电压VP (或VGS(off))： ② 饱和漏极电流IDSS： ③ 低频跨导gm： 或 4.1 结型场效应管 3. 主要参数 漏极电流约为零时的VGS值 。 VGS=0时对应的漏极电流。 低频跨导反映了vGS对iD的控制作用。gm可以在转移特性曲线上求得，单位是mS(毫西门子)。 ④ 输出电阻rd： 4.1 结型场效应管 3. 主要参数 ⑤ 直流输入电阻RGS： 对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于107Ω。 ⑧ 最大漏极功耗PDM： PDM=VDSiD, JFET的耗散功率不能超过PDM ⑥ 最大漏源电压V(BR)DS: 发生雪崩击穿、iD急剧上升的VDS ⑦ 最大栅源电压V(BR)GS： 指输入PN结反向电流开始急剧增加时的VGS end 结型场效应管的缺点： 1. 栅源极间的电阻虽然可达107以上，但在某些场合仍嫌不够高。 3. 栅源极间的PN结加正向电压时，将出现较大的栅极电流。 绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。 2. 在高温下，PN结的反向电流增大，栅源极间的电阻会显著下降。 1、结构和电路符号 P N N G S D P型基底 两个N区(高掺杂) SiO2绝缘层 导电沟道 金属铝 G S D N沟道增强型 1.5.2 绝缘栅场效应管 2、MOS管的工作原理 以N 沟道增强型为例 P N N G S D UDS UGS UGS=0时 漏极与衬底间的PN结反偏，源漏间无电流通过 ID=0 对应截止区 增强型MOS管在零偏时不导电 P N N G S D UDS UGS UGS0时 UGS足够大时（UGSVT）感应出足够多电子，这里出现以电子导电为主的N型导电沟道。 感应出电子 VT称为阈值电压 UGS较小时，导电沟道相当于电阻将D-S连接起来，UGS越大此电阻越小。 P N N G S D UDS UGS P N N G S D UDS UGS 当UDS不太大时，导电沟道在两个N区间是均匀的。 当UDS较大时，靠近D区的导电沟道变窄。 P N N G S D UDS UGS 夹断后，即使UDS 继续增加，ID仍呈恒流特性。 ID UDS增加，UGD=VT 时，靠近D端的沟道被夹断，称为予夹断。 UGS=3V U DS （V） ID（mA） 0 1 3 2 4 UGS=4V UGS=5V UGS=2V UGS=1V 开启电压UGS（th） 固定一个U DS，画出ID和UGS的关系曲线，称为转移特性曲线 3、增强型N沟道MOS管的特性曲线 N沟道增强型 （UGS=0时，ID =0 ） G S D ID UGS UGS（th） 开启电