数电23(场效应管FET).ppt

5 场效应管放大电路 5.1 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管 * 5.1 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管 5.3 结型场效应管（JFET） *5.4 砷化镓金属-半导体场效应管 5.5 各种放大器件电路性能比较 5.2 MOSFET放大电路 5.1.1 N沟道增强型MOSFET 5.1.5 MOSFET的主要参数 5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET 5.1.3 P沟道MOSFET 5.1.4 沟道长度调制效应 P沟道 耗尽型 P沟道 P沟道 N沟道 增强型 N沟道 N沟道 （耗尽型） FET 场效应管 JFET 结型 MOSFET 绝缘栅型 (IGFET) 耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在 增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道 场效应管的分类： 5.1.1 N沟道增强型MOSFET 1. 结构（N沟道） L ：沟道长度 W ：沟道宽度 tox ：绝缘层厚度 通常 W L 5.1.1 N沟道增强型MOSFET 剖面图 1. 结构（N沟道） 符号 箭头方向：由P指向N 虚线：增强型 2. 工作原理 （1）vGS对沟道的控制作用 vGS≤0： 无导电沟道， d、s间加电压时，也无电流产生。 0vGS VT ： 产生电场，但未形成导电沟道（感生沟道），d、s间加电压后，没有电流产生。 vGS≥VT ： 在电场作用下产生导电沟道，d、s间加电压后，将有电流产生。 vGS越大，导电沟道越厚 VT 称为开启电压 （2）vDS对沟道的控制作用 ?靠近漏极d处的电位升高 ?电场强度减小 ?沟道变薄 当vGS一定（vGS VT ）时， vDS? ? iD? ?沟道电位梯度? 整个沟道呈楔形分布 2. 工作原理 当vGS一定（vGS VT ）时， vDS? ? iD? ?沟道电位梯度? 当vDS增加到使vGD=VT 时，在紧靠漏极处出现预夹断。 在预夹断处：vGD=vGS-vDS =VT 2. 工作原理 （2）vDS对沟道的控制作用 预夹断后，vDS? ?夹断区延长 ?沟道电阻? ? iD基本不变 2. 工作原理 （2）vDS对沟道的控制作用 vDS一定，vGS变化时 给定一个vGS ，就有一条不同的 iD – vDS 曲线。 2. 工作原理 （2）vDS对沟道的控制作用 3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程 ① 截止区 当vGS＜VT时，导电沟道尚未形成，iD＝0，为截止工作状态。 如果将d、s接在电路中，MOS管可作为开关。当iD＝0时，相当于开关断开。 vGS可控制开关通、断。 符号 ② 可变电阻区 vGS VT ， vDS≤（vGS－VT） rdso是一个受vGS控制的可变电阻 3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程 电导常数 ③ 饱和区 （恒流区又称放大区） vGS VT ，且vDS≥（vGS－VT） 是vGS＝2VT时的iD V-I 特性： 3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程 MOS管处于可变电阻区或饱和区时，都可以相当于开关闭合。 （2）转移特性 3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET 1. 结构和工作原理简述（N沟道） 二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子 可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本上无栅流 5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET 2. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （N沟道增强型） 夹断电压VP 5.1.3 P沟道MOSFET ID电流方向: 流出漏极 增强型管开启电压VT 0 1） |VGS | ≥ | VT |时导通（开关闭合） 2） | VGS | | VTP |时截止（开关断开） 正常工作时：VDS 0 如果ID以流入漏极为参考正方向，则P管特性曲线与N管特性曲线关于原点对称。 5.3 结型场效应管 5.3.1 JFET的结构和工作原理 5.3.2 JFET的特性曲线及参数 5.3.3 JFET放大电路的小信号模型分析法 5.3.1 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。