场效应管及其基本放大电路课件.ppt

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1、第5章场效应管及其放大电路5.1场效应晶体管场效应晶体管FET(FieldEffectTransistor)是利用电场效应来控制电流的一种半导体器件，即是电压控制元件。它的输出电流决定于输入电压的大小，基本上不需要信号源提供电流，所以它的输入电阻高，且温度稳定性好。结型场效应管：按结构不同场效应管有两种:绝缘栅型场效应管：结型JFET(JunctionFieldEffectTransistor)绝缘栅型IGFET(InsulatedGateFET)，MOS管Metal-Oxide-Semiconductor特点：1.单极性器件(一种载流子导电)3.工艺简单、易集成、功

2、耗小、体积小、成本低2.输入电阻高(1071015，IGFET可高达1015)5.1.1结型场效应管1.结构与符号N沟道JFETP沟道JFETS—源极SourceG—栅极GateD—漏极Drain相当于三极管的C相当于三极管的B相当于三极管的E2.工作原理N沟道PN结N沟道场效应管工作时，在栅极与源极之间加负电压，栅极与沟道之间的PN结为反偏。在漏极、源极之间加一定正电压，使N沟道中的多数载流子(电子)由源极向漏极漂移，形成iD。iD的大小受VGS的控制。P沟道场效应管工作时，极性相反，沟道中的多子为空穴。①栅源电压VGS对iD的控制作用当VGS＜0时，PN结反

3、偏，耗尽层变厚，沟道变窄，沟道电阻变大，ID减小；VGS更负，沟道更窄，ID更小；直至沟道被耗尽层全部覆盖，沟道被夹断，ID≈0。这时所对应的栅源电压VGS称为夹断电压UGS(off)。②漏源电压VDS对iD的影响在栅源间加电压VGS＞UGS(off)，漏源间加电压VDS。则因D端耗尽层所受的反偏电压比S端耗尽层所受的反偏电压大,使靠近D端的耗尽层比S端厚，沟道比S端窄,使沟道呈楔形。当VDS增加到使VGD=VGS-VDS=UGS(off)时，在紧靠漏极处出现预夹断点，当VDS继续增加时，预夹断点向源极方向伸长为预夹断区。由于预夹断区电阻很大，使主要VDS降落在该区。

4、Id电流近似不变。3.转移特性和输出特性当UGS(off)uGS0时,一、增强型N沟道MOSFET(MetalOxideSemi—FET)MOS场效应管1.结构与符号P型衬底(掺杂浓度低)N+N+用扩散的方法制作两个N区在硅片表面生一层薄SiO2绝缘层SD用金属铝引出源极S和漏极DG在绝缘层上喷金属铝引出栅极GB耗尽层S—源极SourceG—栅极GateD—漏极DrainSGDB5.1.2绝缘栅场效应管栅极和其它电极及硅片之间是绝缘的，称绝缘栅型场效应管。2N沟道增强型管的工作原理EGP型硅衬底N+N+GSD+–UGSED+–由结构图可见，N+型漏区和N+型源区之

5、间被P型衬底隔开，漏极和源极之间是两个背靠背的PN结。当栅源电压UGS=0时，不管漏极和源极之间所加电压的极性如何，其中总有一个PN结是反向偏置的，反向电阻很高，漏极电流近似为零。SD1)uGS对导电沟道的影响(uDS=0)IDEGP型硅衬底N+N+GSD+–UGSED+–当UGS>0时，P型衬底中的电子受到电场力的吸引到达表层，填补空穴形成负离子的耗尽层；N型导电沟道在漏极电源的作用下将产生漏极电流ID，管子导通。当UGS>UGS（th）时，将出现N型导电沟道，将D-S连接起来。UGS愈高，导电沟道愈宽。EGP型硅衬底N+N+GSD+–UGSED+–N型导电沟道当U

6、GSUGS(th）后，场效应管才形成导电沟道，开始导通，若漏–源之间加上一定的电压UDS，则有漏极电流ID产生。在一定的UDS下漏极电流ID的大小与栅源电压UGS有关。所以，场效应管是一种电压控制电流的器件。在一定的漏–源电压UDS下，使管子由不导通变为导通的临界栅源电压称为开启电压UGS(th）。2)uDS对iD的影响(uGS>UGS(th))DS间的电位差使沟道呈楔形，uDS，靠近漏极端的沟道厚度变薄。预夹断(UGD=UGS(th))：漏极附近反型层消失。预夹断发生之前：uDSiD。预夹断发生之后：uDSiD不变。3)特性曲线有导电沟道转移特性曲线无导电

7、沟道开启电压UGS(th）UDSUGS/ID/mAUDS/VoUGS=1VUGS=2VUGS=3VUGS=4V漏极特性曲线恒流区可变电阻区截止区为uGS=2UGS(th)时的iD值N型衬底P+P+GSD符号：结构4)P沟道增强型SiO2绝缘层加电压才形成P型导电沟道增强型场效应管只有当UGSUGS(th）时才形成导电沟道。二、耗尽型绝缘栅场效应管GSD符号：如果MOS管在制造时导电沟道就已形成，称为耗尽型场效应管。(1)N沟道耗尽型管SiO2绝缘层中掺有正离子予埋了N型导电沟道由于耗尽型场效应管预埋了导电沟道，所以在UGS=0时，若漏–源之间加上一