医用电子学 第2.4节.ppt

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1、第四节场效应管放大器（FETamplifier）场效应管（fieldeffecttransistor常用FET表示）是继电子管、双极型晶体管后发展起来的新型半导体电压控制元件。其输入阻抗高（可达1012以上），噪声低，稳定性好，耐辐射力强。场效应管（FET）可分为结型场效应管（JFET）和绝缘栅场效应管（IGFET）两种类型。在一块N型半导体的两侧制成两个高掺杂的P区，形成两个PN结，从P区引出的电极连在一起作为栅极G，N型半导体两端各引出一个电极分别为漏极D和源极S。此种结构为N沟道结型场效应管。若将上述结构中

2、的N型半导体和P型半导体对应换成P型和N型，则构成P沟道结型场效应管。一、结型场效应管（JFET）1、结构和工作原理①结构：如图所示：②分类：JFET有N沟道结型场效应管和P沟道结型场效应管两种类型。③符号：N沟道和P沟道场效应管的符号如图所示：在N型和P型半导体交界面附近存在两个阻挡层,夹在两个阻挡层中间的N区为导电沟道，其内部载流子--多子(电子)由S极流向D极，形成漏极电流ID。因UGS<0，UDS>0，则UGD<<0，电子不会由S流向G，故IG=0。反向偏压UGS的高低可控制N沟道的通道阻值大小，从而控制I

3、D的大小。故为电压控制器件。④工作原理：A、概述正常工作时PN结上加反偏电压。N沟道：UGS<0，UDS>0。如图所示：B、工作过程：改变UGS，可改变导电沟道横截面积的大小。设UDS为一适当恒定值。若UGS=0时，则UGD<0，PN结部分处于反向偏置，两耗尽层较薄（但靠近D极较厚），导电沟道横截面积较大，沟道电阻较小，ID较大。若UGS<0时，反向电压UGD增大，PN结各处都处于反向偏置，两耗尽层变厚，但靠近D极更厚，导电沟道横截面积变小，沟道电阻较大，ID减小。若UGS继续变负，反向电压值UGD进一步增大，两耗

4、尽层继续变厚，当UGS增大一定数值时，在靠近D极处，两耗尽层刚好接触，此时称为预夹断。如图所示：此时电压UP称为夹断电压，即UDG=

5、UP

6、。此时两耗尽层接触不完全，其间有空隙，ID很小，但不为零。⑤特点结型场效应管是通过改变栅源极间的电压变化△UGS来改变导电沟道的电阻，以达到控制漏极电流ID。为一电压控制器件。晶体管是通过改变基极电流的大小，来控制集电极电流变化，是一电流控制元件。若UGS进一步变负时，两耗尽层逐渐靠近，在UGS≤UP时，两耗尽层完全接触，称为夹断，此时ID=0。如图所示：2、JFET的特性曲线

7、①转移特性曲线：A、曲线：在一定的漏极电压UDS下，栅极电压UGS和漏极电流ID间的关系，即ID=f（UGS）

8、UDS=常数，称为转移特性（transfercharacteristic）。其表示UGS控制ID的能力。曲线如图：场效应管用于放大时，一般都工作在预夹断后的区域，即要求UDS≥

9、UP

10、。UGS=0时，此时漏极电流最大，用IDSS表示，称为饱和漏电流。B、特点：当UDS大小改变时，转移特性曲线的位置将发生移动，但当UDS较大时不再改变。特性曲线可近似表示为（N：UP≤UGS≤0，P：0≤UGS≤UP）②输出

11、特性曲线：A、曲线在一定栅极电压UGS下，漏源电压UDS和漏极电流ID的关系，因此也称为漏极特性。即ID=f（UDS）

12、UGS=常数。曲线如图：B、特点JFET的工作情况分为四个区域：Ⅱ、恒流区（饱和区）：ID受UGS控制，但与UDS无关的水平线，为场效应管的线性放大区，沟道预夹断后,增加的UDS几乎全降落在合拢处的耗尽区上,而沟道上的电压降基本不变化.Ⅲ、击穿区：当UDS增大到某一值，栅漏间的PN结被击穿，ID急剧增大。Ⅳ、截止区：当UGS

13、UDS控制，输出特性曲线近似为过原点的一组直线，场效应管可看成为受UGS控制的线性电阻器，阻值随UGS增加而增大。二绝缘栅场效应管（InsulatedGateFieldEffectTransistor简称IGFET）1、增强型绝缘栅场效应管结构和工作原理①结构：绝缘栅场效应管也有N沟道和P沟道两类，其中每一类又可分为增强型和耗尽型两种。以N沟道增强型绝缘栅场效应管为例。N沟道增强型绝缘栅场效应管结构如图：以一块浓度较低的p型半导体硅片为衬底，在p型硅片表面两侧制成高掺杂的N区，在两个N区表面分别安装铝电极，为源极S

14、和漏极D，在P型硅片表面生长一层很薄的SiO2绝缘层，在其表面安装一个铝电极为栅极G。此结构又称为N沟道金属—氧化物—半导体场效应管PMOSFET），简称N—MOS管（MetalOxideSemiconductor）。如果在N型半导体基片上，采用上述相应的方法，制成绝缘栅场效应管，则得到P—MOS管。②符号：N—MOS管的符号如图：③工作原理：A、概述：MO