模电 第四节 场效应三极管.ppt

* 第四节 场效应三极管 第四节 场效应三极管 结型场效应管 绝缘栅场效应管 场效应管的主要参数 下页 总目录 场效应三极管中参与导电的只有一种极性的载流子（多数载流子），故称为单极型三极管。 分类： 结型场效应管 绝缘栅场效应管 增强型 耗尽型 N沟道 P沟道 N沟道 N沟道 P沟道 P沟道 下页 上页 首页 一、结型场效应管 1. 结构 N型沟道 耗尽层 G D S G D S P+ P+ N沟道结型场效应管的结构和符号 栅极 漏极 源极 下页 上页 首页 N 2. 工作原理 UGS = 0 UGS < 0 UGS = UGS(off) ⑴ 当UDS = 0 时， UGS 对耗尽层和导电沟道的影响。 ID=0 ID=0 下页 上页 首页 N型沟道 G D S P+ P+ N型沟道 G D S P+ P+ G D S P+ P+ uGS可以控制导电沟道的宽度。为什么g-s必须加负电压？ UDS较小，UDG< |UGS(off)| UDS逐渐增大，UDG= | UGS(off)| ⑵. 当UGS固定不变时（ ）， UDS 对耗尽层和 ID 的影响。 预夹断 下页 上页 首页 UDS继续增大，UDG> | UGS(off)| ⑵. 当UGS固定不变时（ ）， UDS 对耗尽层和 ID 的影响。 VDD的增大，几乎全部用来克服沟道的电阻，iD几乎不变，进入恒流区，iD几乎仅仅决定于uGS。 下页 上页 首页 ID IS ID IS UGS=0，UDG< |UGS(off)| UGS < 0，UDG< | UGS(off)| (3). 当UDS ＞ 0 但固定不变时， UGS 对耗尽层和 ID 的影响。 N P+ P+ VGG VDD G D S N P+ P+ VDD G D S 沟道较宽，ID 较大。 沟道变窄， ID 较小。 下页 上页 首页 N P+ P+ ID IS VGG VDD P+ P+ ID IS VGG VDD UGS < 0，UDG= |UGS(off)|， UGS ≤ UGS(off) ， ID ≈ 0， 导电沟道夹断。 ID更小， 导电沟道预夹断。 下页 上页 首页 改变栅极与源极之间的电压uGS 即可控制漏极电流iD 利用栅源之间的电压uGS来改变PN结中的电场，从而控制漏极电流iD，因此称为结型场效应管。 下页 上页 首页 3. 特性曲线 ⑴. 转移特性 ID = f（UGS）|UDS=常数 G D S mA V V ID VGG VDD 场效应管特性曲线测试电路 Ｎ沟道结型场效应管转移特性　 IDSS UGS(off) 饱和漏极电流 栅源间加反向电压 UGS < 0 利用场效应管输入电阻高的优点。 UGS/V ID/mA O 下页 上页 首页 ⑵. 输出特性 ID=f（UDS）|UGS=常数 预夹断轨迹 可变 电阻区 恒流区 击穿区 |UGS(off)|8V IDSS UGS=0 -4 -2 -6 -8 ID/mA UDS/V O |UDS-UGS|= |UGS(off)| 可变电阻区： ID 与UDS 基本上线性关系， 但不同的UGS 其斜率不同。 恒流区：又称饱和区， ID 几乎与UDS 无关， ID 的值受UGS 控制。 N沟道结型场效应管的漏极特性 击穿区： 反向偏置的PN结被击穿， ID 电流突然增大。 夹断电压 下页 上页 首页 　　场效应管的两组特性曲线之间互相联系，可根据输出特性用作图的方法得到相应的转移特性。 UDS = 常数 ID/mA 0 -0.5 -1 -1.5 UGS /V UDS = 15 V 5 ID/mA UDS /V 0 UGS = 0 -0.4 V -0.8 V -1.2 V -1.6 V 10 15 20 25 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 　　结型场效应管栅极基本不取电流，其输入电阻很高，可达 107 ? 以上。如希望得到更高的输入电阻，可采用绝缘栅场效应管。 下页 上页 首页 二、绝缘栅场效应管 1. N沟道增强型MOS场效应管 ⑴. 结构 P型衬底 N+ N+ B S G D SiO2 铝 P衬底杂质浓度较低， 引出电极用B表示。 N+两个区杂质浓度很高， 分别引出源极和漏极。 栅极与其它电极是绝缘的， 通常衬底与源极在管子内部连接。 S G D B 下页 上页 首页 P型衬底 N+ S G D B N+ 开启电压，用UGS(th)表示 ⑵. 工作原理 当UGS 增大到一定值时，吸引了足够多的电子， 形成一个N型导电沟道。 N型沟道 UGS > UGS(th)时 形成导电沟道 VGG 导电沟道的形成 假设UDS =