模拟电路第4章.ppt

* 4.1 结型场效应管 4.3 金属-氧化物-半导体场效应管 4.4 场效应管放大电路 4.5 各种放大器件电路性能比较 *4.2 砷化镓金属-半导体场效应管 N沟道 P沟道 增强型 耗尽型 N沟道 P沟道 N沟道 P沟道 （耗尽型） FET 场效应管 JFET 结型 MOSFET 绝缘栅型 (IGFET) 分类： 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 4.1 结型场效应管 ? 结构 ? 工作原理 ? 输出特性 ? 转移特性 ? 主要参数 4.1.1 JFET的结构和工作原理 4.1.2 JFET的特性曲线及参数 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 4.1.1 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. 工作原理 （以N沟道JFET为例） 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 ? 2. 工作原理 （以N沟道JFET为例） 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。 # 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？ 4.1.2 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 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： 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 ⑥ 最大漏源电压V(BR)DS ⑦ 最大栅源电压V(BR)GS 4.3 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管 4.3.1 N沟道增强型MOSFET 4.3.2 N沟道耗尽型MOSFET 4.3.3 P沟道MOSFET 4.3.1 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 4.3.1 N沟道增强型MOSFET 剖面图 1. 结构（N沟道） 符号 4.3.1 N沟道增强型MOSFET 2. 工作原理 （1）vGS对沟道的控制作用 当vGS≤0时 无导电沟道， d、s间加电压时，也无电流产生。 当0vGS VT 时 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。 当vGS VT 时 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. 工作原理 （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 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。 2. 工作原理 （2）vDS对沟道的控制作用 在预夹断处：vGD=vGS-vDS =VT 预夹断后，vDS