模拟电子技术基础(高等教育出版社 第四版) 1.4 场效应管.ppt

1.4 场效应管及其放大电路 场效应管(FET：field effect transistor) 场效应管(FET)是一种利用电场效应来控制其电流大小的半导体器件。由于它仅靠半导体中多数载流子导电， 又称单极型晶体管(普通晶体管靠半导体中多子和少子两种载流子导电，故称双极型晶体管)。 场效应管（以N沟道为例） (1) 栅-源电压uGS对导电沟道宽度的控制作用 (2) 漏-源电压uDS对漏极电流iD的影响 ① UGS(off) uGS 0(存在导电沟道) 若uDS=0,多子不会产生定向移动,因而漏极电流iD 为零。 若uDS加正向电压，使N沟道中的多数载流子（电子）在电场力作用下，由源极向漏极运动，形成漏极电流iD，使沟道电压从源极到漏极逐渐增大，靠近漏极处的耗尽层增宽，沟道变窄，沟道呈楔形。 (3) uGD UGS(off)时, uGS对iD的控制 uGD=uGS-uDS UGS(off) , 即uDSuGS-UGS(off)， iD基本不随uDS的增加而增大，漏极电流iD趋于饱和，输出电流iD受uGS控制，故场效应管是一种电压控制元件。 结型场效应管小结 1. 当uDS使uGD UGS(off)（即g-d间未出现夹断），对应不同的uGS，d-s间等效为不同阻值电阻。 2. 当uDS使uGD = UGS(off), d-s间预夹断。 3. 当uDS使uGD UGS(off), iD电流由uGS 决定，与uDS无关。将 iD近似看成uGS控制的电流源。 漏-源电压对漏极电流的影响 输出特性曲线 场效应管有三个工作区：可变电阻区、恒流区、夹断区 输出特性曲线 输出特性曲线 输出特性曲线 转移特性 1.4.2 绝缘栅型场效应管 1.4.2 绝缘栅型场效应管 uDS对iD的影响: 二、 N沟道耗尽型MOS管 三、MOS管的特性 场效应管的分类 1.4.3 场效应管的主要参数 1．直流参数 （1）开启电压UGS(th)：uDS为某一固定值，使iD大于零所需的最小|uGS|。一般场效应管手册给出的是在iD为规定的微小电流（如5μΑ）时的uGS。 它是增强型MOSFET的参数。 （2）夹断电压UGS(off)：uDS为某一固定值，使iD等于一个微小电流（如5μA）时的栅源电压uGS。它是JFET和耗尽型MOSFET的参数。 （3）饱和漏极电流IDSS：对于耗尽型管，在uGS=0产生预夹断时的漏极电流。 （4）直流输入电阻RGS(DC)：栅源电压与栅极电流的比值。由于场效应管的栅极几乎不取电流，因此其输入电阻很大。一般JFET的RGS(DC)107Ω，而MOSFET的RGS(DC)109 Ω。 2.交流参数 3．极限参数 （1）最大漏极电流IDM：管子正常工作时漏极电流的上限值。 （2）击穿电压：漏源击穿电压U(BR)DS——管子进入恒流区后，使iD急剧上升的uDS值，超过此值，管子会烧坏。栅源击穿电压U(BR)GS——对于JFET，使栅极与沟道间PN结反向击穿的uGS值；对于MOSFET，使栅极与沟道之间的绝缘层击穿的uGS值。 （3）最大耗散功率PDM：uDS和iD的乘积，即PDM=uDSiD。PDM受管子最高温度的限制，当PDM确定后，便可在管子的输出特性曲线上画出临界最大功耗线。 1.4.4 场效应管和晶体管的比较 讨论 uGS=0可工作在恒流区的场效应管有哪几种？ uGS＞0才工作在恒流区的场效应管有哪几种？ uGS＜0才工作在恒流区的场效应管有哪几种？ * 1.4.1 结型场效应管 1.4.2 绝缘栅型场效应管 1.4.3 场效应管的主要参数 1.4.4 场效应管与晶体管的比较 根据结构不同，场效应管分为两大类：结型场效应管和绝缘栅型场效应管。 场效应管 FET 结型 JFET 绝缘栅型 MOSFET (IGFET) N沟道 P沟道 增强型 耗尽型 N沟道 P沟道 N沟道 P沟道 场效应管有三个极：源极（s）、栅极（g）、漏极（d），对应于晶体管的e、b、c；有三个工作区域：截止区、恒流区、可变电阻区，对应于晶体管的截止区、放大区、饱和区。 1.4.1 结型场效应管 导电沟道 源极 栅极 漏极 1. 符号和 结构示意图 沟道最宽 沟道变窄 沟道消失称为夹断 uDS=0且uGS=0 耗尽层很窄， 导电沟道最宽 UGS（off） 2.工作原理 uGS 0,| uGS|增大 耗尽层加宽， 导电沟道变窄 ，沟道电阻变大 | uGS|= UGS（off） 耗尽层闭合， 沟道消失 沟道电阻无穷大 沟道呈楔形 ② uGD=uGS-uDS， uDS↑→uGD↓→耗尽层靠拢，iD随uDS增大而