天津工业大学模拟电子技术.ppt

* * * * * * * * * * * * 备注 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * A 在漏源间加电压vDS ，为便于讨论，先令vGS =0 由于vGS=0，所以导电沟道最宽。 ①当vDS=0时，iD=0。 ②vDS↑→iD↑ →靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，呈楔形分布 ③当vDS↑，使vGD=VGS(off)时，在靠漏极A点处夹断——预夹断。 此时iD达到了饱和漏电流IDSS 表示栅源极间短路 在漏源间加电压vDS ，为便于讨论，先令vGS =0 由于vGS=0，所以导电沟道最宽。 ①当vDS=0时， iD=0。 ②vDS↑→iD↑ →靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，呈楔形分布 ③当vDS↑，使vGD= VGS(off)时，在靠漏极A点处夹断 ——预夹断。 ④vDS再↑，预夹断点下移 预夹断前， vDS↑→iD↑ 预夹断后， vDS↑→iD几乎不变 Why？ (a) vGS=0, vDS=0时 iD=0 (b) vGS=0,vDS│VGS(off)│ iD迅速增大 (c) vGS=0,vDS=│VGS(off)│ iD趋于饱和 iD饱和 (d) vGS=0, vDS│VGS(off)│ 图示：改变vDS时JFET导电沟道的变化 综上分析可知： （d）预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后，iD趋于饱和。 （a） JFET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 （b） JFET 栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因此输入电阻很高； （c） JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制； uGS=0V uGS=-1V 三.JFET的特性曲线及参数 输出特性曲线 恒流区的特点： △iD /△vGS=gm≈常数 即：△iD =gm△vGS （放大原理） ① 可变电阻区（预夹断前） ② 恒流区或饱和区（预夹断后），也称线性放大区 ③ 夹断区（截止区） ④ 击穿区 可变电阻区 恒流区 截止区 击穿区 分四个区： 转移特性曲线 可根据输出特性曲线作出转移特性曲线。 例：作uDS=10V的一条转移特性曲线 A A B B C C D D 综上分析可知： （d）预夹断前iD与vDS呈近似线性关系；预夹断后，iD趋于饱和。 （a） JFET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 （b） JFET 栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因此输入电阻很高； （c） JFET是电压控制电流器件，iD受vGS控制； 场效应管的主要参数 （1）夹断电压VGS(off) （2）饱和漏电流IDSS （3）低频互导（跨导）gm 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。 1.4.2　绝缘栅型场效应管 MOSFET Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor 由金属、氧化物和半导体制成。称为金属-氧化物-半导体场效应管，或简称 MOS 场效应管。 特点：输入电阻可达 1010 ? 以上。 类型 N 沟道 P 沟道 增强型 耗尽型 增强型 耗尽型 所谓“增强型”：指vGS=0时，没有导电沟道，即iD=0，而必须依靠栅源电压vGS的作用，才形成感生沟道的FET，称为增强型FET。 所谓“耗尽型”：指vGS=0时，也会存在导电沟道，iD≠0的FET，称为耗尽型FET。 一、N 沟道增强型 MOS 场效应管 1. 结构 P 型衬底 N+ N+ B G S D SiO2 源极 S 漏极 D 衬底引线 B 栅极 G 图 1.4.7　N 沟道增强型MOS 场效应管的结构示意图 S G D B 2.工作原理分析 (1)UGS = 0 漏源之间相当于两个背靠背的 PN 结，无论漏源之间加何种极性电压，总是不导电。 S B D P 型衬底 N+ N+ B G S D (2) UDS = 0，0 UGS UGS(th) P 型衬底 N+ N+ B G S D 栅极金属层将聚集正电荷，它们排斥P型衬底靠近 SiO2 一侧的空穴，形成由负离子组成的耗尽层。增大 UGS 耗尽层变宽。