模拟电子技术——1.4.ppt

动画208 动画209 二、结型场效应管的特性曲线 1. 输出特性曲线 * 1.4　场效应三极管 1.4　场效应三极管 场效应管：一种载流子参与导电，利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的三极管，又称单极型三极管。 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。 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) 场效应管分类： D S G N 符号 1.4.1　结型场效应管Junction Field Effect Transistor 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 沟道场效应管 　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 一、结型场效应管工作原理 N 沟道结型场效应管用改变 UGS 大小来控制漏极电流 ID 的。(VCCS) 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. 当UDS = 0 时， uGS 对导电沟道的控制作用 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 由零逐渐减小，耗尽层逐渐加宽，导电沟相应变窄。 当 UGS = UGS（Off)，耗尽层合拢，导电沟被夹断. ID = 0 G D S P+ P+ N型沟道 (b) UGS(off) UGS 0 VGG ID = 0 G D S P+ P+ (c) UGS ＜UGS(off) VGG UGS(off)为夹断电压,为负值。 2. 当uGS 为UGS（Off)~0中一固定值时, uDS 对漏极电流iD的影响。 uGS = 0，uGD UGS（Off ） ，iD 较大。 G D S P+ N iS iD P+ P+ VDD VGG uGS 0，uGD UGS（Off），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) uGD ＝ uGS －uDS G D S P+ N iS iD P+ P+ VDD VGG uGS 0,uGD = UGS(off) ,沟道变窄预夹断 uGS 0 ,uGD uGS(off),夹断，iD几乎不变 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) 3.当uGD uGS(off),时， , uGS 对漏极电流iD的控制作用 场效应管用低频跨导gm的大小描述栅源电压对漏极电流的控制作用。 场效应管为电压控制元件(VCCS)。 在uGD ＝ uGS －uDS uGS(off),当uDS为一常量时，对应于确定的uGS ，就有确定的iD。 gm=?iD/?uGS (单位mS) 小结 (1)在uGD ＝ uGS －uDS uGS(off)情况下, 即当uDS uGS -uGS(off) 对应于不同的uGS ，d-s间等效成不同阻值的电阻。 (2)当uDS使uGD ＝ uGS(off)时，d-s之间预夹断 (3)当uDS使uGD uGS(off)时， iD几乎仅仅决定于uGS ， 　而与uDS 无关。此时， 可以把iD近似看成uGS控制的电流源。 　　当栅源之间的电压 UGS 不变时，漏极电流 iD 与漏源之间电压 uDS 的关系，即 IDSS/V iD/mA uDS /V O UGS = 0V -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 预夹断轨迹 恒流区 可变电阻区 漏极特性也有三个区：可变电阻区、恒流区和夹断区。 图 1.4.5(b)　漏极特性 输出特性（漏极