(5)场效应管及其基本放大电路课件.ppt

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1、第五章场效应管及其基本放大电路一、场效应管二、场效应管放大电路静态工作点的设置方法三、场效应管放大电路的动态分析场效应管BJT是一种电流控制元件(iB~iC)，工作时，多数载流子和少数载流子都参与导电，所以被称为双极型器件。增强型耗尽型N沟道P沟道N沟道P沟道N沟道P沟道FET分类：绝缘栅场效应管结型场效应管场效应管（FieldEffectTransistor简称FET）是一种电压控制器件(uGS~iD)，工作时，只有一种载流子参与导电，因此它是单极型器件。FET因其制造工艺简单，功耗小，温度特性好，输入电阻极高等优点，得到了广泛应用。

2、一.结型场效应管1.结型场效应管的结构（以N沟为例）：两个PN结夹着一个N型沟道。三个电极：g：栅极d：漏极s：源极符号：N沟道P沟道两个高掺杂P区接在一起2.结型场效应管的工作原理（1）栅源电压对沟道的控制作用在栅源间加负电压uGS，令uDS=0①当uGS=0时，为平衡PN结，导电沟道最宽。②当│uGS│↑时，PN结反偏，耗尽层变宽，导电沟道变窄，沟道电阻增大。③当│uGS│↑到一定值时，沟道会完全合拢。定义：夹断电压UGS(off)——使导电沟道完全合拢（消失）所需要的栅源电压uGS。栅-源电压对导电沟道宽度的控制作用举例UGS0V

3、沟道最宽UGS-3V沟道变窄UGS(off)-3.5v沟道消失，称为夹断UGS可以控制导电沟道的宽度。为什么g-s必须加负电压？UGS（off）使耗尽层承受反压。（2）漏源电压对沟道的控制作用在漏源间加电压uDS，令uGS=0由于uGS=0，所以导电沟道最宽。①当uDS=0时，iD=0。②uDS↑→iD↑→靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，呈楔形分布。③当uDS↑，使uGD=uGS-uDS=UGS(off)时，在靠漏极处夹断——预夹断。预夹断前，uDS↑→iD↑。预夹断后，iDS↑→iD几乎不变。④uDS再↑，预夹断点下移。漏源电压对沟

4、道的控制作用举例uGS＞UGS（off）且不变，VDD增大，iD增大预夹断uGD＝UGS（off）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。uGD>UGS（off）uGD

5、GD＝UGS（off）可变电阻区恒流区iD几乎仅决定于uGS击穿区夹断区（截止区）夹断电压IDSSΔiD不同型号的管子UGS（off）、IDSS不同。低频跨导：预夹断前，iD与uDS近似线性，u增加使i迅速增加；预夹断后，iD趋于饱和IDSS（2）转移特性曲线：iD=f（uGS）│uDS=常数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：夹断电压漏极饱和电流转移特性场效应管工作在恒流区，因而uGS＞UGS（off）且uGD＜UGS（off）。uDG＞－UGS（off）JFET是电压控制电流器件id受uGS控

6、制，uGS绝对值增加使id减小（NJFET）P沟道结型场效应管的工作原理与N沟道结型场效应管完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。（请大家自学）3、P沟道结型场效应管二.绝缘栅场效应三极管绝缘栅型场效应管(MetalOxideSemiconductorFET)，简称MOSFET。分为：增强型N沟道、P沟道耗尽型N沟道、P沟道1.N沟道增强型MOS管（1）结构4个电极：漏极D，源极S，栅极G和衬底B。符号：二氧化硅绝缘层通常将衬底与源极接在一起当uGS＞0V时→纵向电场→将

7、靠近栅极下方的空穴向下排斥→耗尽层。（2）工作原理当uGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的二极管，在d、s之间加上电压也不会形成电流，即管子截止。再增加uGS→纵向电场↑→将P区少子电子聚集到P区表面→形成导电沟道，如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流id。①栅源电压uGS的控制作用补半导体表面场效应定义：开启电压（UGS(th)）——刚刚产生沟道所需的栅源电压UGS。N沟道增强型MOS管的基本特性：uGS＜UGS(th)，管子截止，uGS＞UGS(th)，管子导通。uGS越大，沟道越宽，在相同的漏源电压uDS作用下，漏极电流ID

8、越大。②漏源电压uDS对漏极电流id的控制作用当uGS＞UGS(th)，且固定为某一值时，来分析漏源电压VDS对漏极电流ID的影响。（设UT=2V，uGS=4V）（a）uds=0时，id=0。截止区（b）u