场效应三极管简介1

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1、只有一种载流子参与导电，且利用电场效应来控制电流的三极管，称为场效应管，也称单极型三极管。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。2.7.1场效应晶体管简介1DSGN符号1.结型场效应管（1）结构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。2P沟道场效应管N+N+P型沟道GSDP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

2、型，多数载流子为空穴。符号GDS3（2）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。GDSNN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。4在漏极与源极间电压一定时，漏极电流iD的大小取决于沟道的电阻，当材料电阻率和沟道长度一定时，沟道的电阻，主要由导电沟道的有效截面积决定，因此，通过改变导电沟道的截面积，就可以控制漏极电流iD的大小。1）沟道电流的可控性iD52）栅源电压改变沟道大小当

3、漏极与源极之间的电压不变时，改变两个PN结耗尽层的大小，就可以控制导电沟道的有效截面积的大小，也就改变沟道的导电能力。在栅极和源极之间加上负电压（即uGS<0），此时两个PN结均为反向偏置，加大这个反偏电压，耗尽层不断变宽，沟道的导电截面积逐渐减小，沟道电阻就随之增大，漏极电流iD将减小。当减小栅源间的反向偏置电压时，漏极电流将增大。这就是结型场效应管的简单工作原理。6(a)改变UGS，改变了PN结中电场，控制了ID，故称场效应管；(b)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。3）结论7(3)特性曲线

4、转移特性测试电路(N沟道结型场效应管为例)OUGSIDIDSSUP两个重要参数饱和漏极电流IDSS(UGS=0时的ID)夹断电压UP(ID=0时的UGS)UDSIDUDDUGGDSGV+V+UGS+mA1）转移特性81）转移特性OuGS/VID/mAIDSSUP转移特性曲线2）输出特性当栅源之间的电压UGS不变时，漏极电流ID与漏源之间电压UDS的关系，即结型场效应管转移特性曲线的近似公式：≤≤UGS=0，ID最大；UGS愈负，ID愈小；UGS=UP，ID0。9输出特性有四个区：可变电阻区、恒流区、夹断区和击穿区。2）输出特性IDSSuDS=0时

5、输出特性曲线10场效应管的两组特性曲线之间互相联系，可根据漏极特性用作图的方法得到相应的转移特性。UDS=常数ID/mA0-0.5-1-1.5UGS/VUDS=15V5ID/mAUDS/V0UGS=0-0.4V-0.8V-1.2V-1.6V101520250.10.20.30.40.5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。在输出特性上用作图法求转移特性112.绝缘栅型场效应管由金属、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109

6、以上。类型N沟道P沟道增强型耗尽型增强型耗尽型UGS=0时漏源间存在导电沟道称耗尽型场效应管；UGS=0时漏源间不存在导电沟道称增强型场效应管。12(1)N沟道增强型MOS场效应管1)结构与符号以P型材料为衬底，在其上制作两个N型区（用N+表示），引出两个电极作为源极s和漏d，再在表面上覆盖一层二氧化硅SiO2绝缘层，并在两个N+区之间的绝缘层外蒸发一层金属铝作栅极g。衬底引出引线B，将它与源极连在一起。图（b）是其电路符号，其箭头的方向表示由P型衬底指向N型沟道。图(a)图(b)132)工作原理绝缘栅场效应管利用UGS来控制“感应电荷”的多少，改变由

7、这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况，以控制漏极电流ID。UGS=0，或者栅极悬空时，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。14工作原理P型衬底中的电子被吸引靠近SiO2与空穴复合，产生由负离子组成的耗尽层。增大UGS耗尽层变宽。(a)UDS=0，0

8、，即UGD=UGS–UDS>UT导电沟道呈现一个楔形。漏极形成电流ID。(d)U