24单极型晶体管场效应管讲解.ppt

§ 2-4 单极型晶体管 （场效应管） 学习要点： ? 结型场效应管导电特性 ? 绝缘栅型场效应管（ MOS 管）的参数 单极型晶体管 2-4-1 结型场效应管 2-4-2 绝缘栅型场效应管 (MOS 管 ) 2-4-3 场效应管特性参数 2-4-4 场效应管与三极管特性比较 退出 2-4-1 结型场效应管 双、单极型晶体管区别 —— 1) 双极型：属电流控制型 2) 单极型：属电压控制型 场效应管分类 (FET) —— 1) 结型（ JFET ） : “P 沟道”，空穴导电 “ N 沟道”，电子导电 2) 绝缘栅型（ MOS ）：“增强型 PMOS 、 NMOS” “ 耗尽型 PMOS 、 NMOS” 1. 结构与符号 N 沟 道 耗尽层 P + P + 漏极 D 栅极 G 源极 S D G S 图 3-1 JFET 的结构示意图及其电路符号 P 沟 道 耗尽层 N N 漏极 D 栅极 G 源极 S D G S (a) (b) (a) N 沟道 (b) P 沟道 导通条件 —— N 沟道： u GS ≤0 、 u DS 0 P 沟道： u GS ≥0 、 u DS 0 2. 特性曲线（以 N 沟道为例） i D /mA u DS /V u GS =0 － 1 V －２ V －３ V －４ V i D /mA u GS /V U GS (off) I DSS -3 -2 -1 O O 图 3-3 N 沟道结型场效应管转移特性曲线 10V N 沟道结型场效应管特性曲线 可变电阻区 饱和区 截止区 击穿区 饱和漏电流 1) 可变电阻区 —— D 、 S 间等效电阻 R DS 栅源电压负值 ↑→ 输出特性愈倾斜 → R DS ↑→ 称”可变电阻区” 2) 饱和区（恒流区） —— 在放大电路中，一般就工作在这个区域 i D 受 u GS 控制（电压控制型），且近似线性关系（线段平行、 等间距），所以称为线性放大区或恒流区。 3) 截止区（夹断区） —— i D ≈0 击穿区 —— 当 u GS ↑↑→ 耗尽层的电压 ↑↑→ 栅漏间的 PN 结 雪崩击穿 → i D ↑→ 管子不能正常工作，不允许工作在这个区域 2-4-2 绝缘栅型场效应管 (MOS 管 ) —— 栅极不导电， G — S 间等效电阻非常大，约 10 15 Ω 1. 结构与符号 （仅给出 NMOS 。 PMOS 只是衬底电流方向相反） N 沟道绝缘栅场效应管的结构及符号 (a) 结构 (b) 增强型 NMOS (c) 耗尽型 NMOS d g s 衬底 T d g s 衬底 T N + N + P 耗尽层 源极s 漏极d 栅极g 衬底引线 铝 (a) (b) (c) 2. 特性曲线（以增强型 NMOS 为例） 区 u DS /V 区 区 区 i D /mA u GS =5V 2 V 3 V O 4V 总结： 1 ）增强型 MOS 管 —— 加入 u GS 电压 → 沟道形成 → 导通 要求： NMOS —— u GS U GS(th) 0 PMOS —— u GS U GS(th) 0 U GS(th) →“ 开启电压”，即沟道形成的最小电压 增强型 MOS 管所特有 2 ）耗尽型 MOS 管 —— 制造时内部已存在一个导电沟道 当 u GS =0 、 u GS ≠0 时 → 电流为常量 I DSS → 称“漏极 饱和电流” 当 u GS = U GS(off) 时 → 原有导电沟道夹断 → 不导电 U GS(off) →“ 夹断电压”， 耗尽型 MOS 管所特 有 3 ）其它类型场效应管工作特性 —— 见书 P63 B C I I 2-4-3 场效应管特性参数 1. 开启电压 U GS(th) 和夹断电压 U GS(off) —— 当 u DS 一定时，使 i D 为某一最小值（刚导通）时所外加 的 G-S 电压 增强型存在 —— U GS(th) 耗尽型存在 —— U GS(off) 2. 饱和漏电流 I DSS —— 耗尽型管特有参数，且为当 u GS =0 时的漏电流 3. 低频跨导 g m —— 反映了栅源电压 u GS 对漏极电流 i D 的控制能力 4. 极限参数 —— I DM ：最大漏极电流。工作时允许的最大漏极电流。 P DM ：最大耗散功率。 P DM ＝ u DS · i D U (BR)DS ：漏源击穿电压 U (BR)GS ：栅源击穿电压 2-4-4 场效应管与三极管性能比较 半导体三极管 场效应管 导电结构 既利用多数载流子，又利用 少数载流子，故称为双极型 器件 只利用多数载流子工作 称为单极型器件 导电方式 多子浓度扩散与