场效应管及其基本放大电路ppt课件.ppt

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1、第3章场效应管及其基本放大电路内容导航3.0教学基本要求3.1结型场效应管3.2绝缘栅场效应管3.3场效应管的主要参数、特点及使用注意事项3.4场效应管基本放大电路习题解答教学基本要求掌握:单极型半导体三极管的外特性；共源、共漏放大电路的工作原理，静态工作点估算继永建华笑信号模型电路分析电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。熟悉:单极型半导体三极管的工作原理，主要参数及使用方法；共源、共漏放大电路的主要特点和用途。3.1结型场效应管场效应管是一种由输入信号电压来控制其电流大小的半导体三极管，所以是电压控制器件。场效应管的分类根据结构不同分类：结型场效应管和绝缘栅场效应管场效应管：

2、结型N沟道P沟道MOS型N沟道P沟道增强型耗尽型增强型耗尽型场效应管的特点：1.输入端基本上不取电流，一次输入电阻非常高，一般可达108~1015；2.具有噪声低，受温度、辐射影响小，制造工艺简单，便于大规模集成等优点，已被广泛应用于集成电路中。3.场效应管都是仅由一种载流子（多数载流子）参与导电的半导体器件，故又称为单极型三极管。从参与导电的载流子来划分，它有电子作为载流子的N沟道器件和空穴作为载流子的P沟道器件。3.1.1结型场效应管（JFET）的结构结型场效应管是一种利用耗尽层宽度改变导电沟道的宽窄来控制漏极电流的大小的器件。它是在N型半导体硅片的两侧各制造一个PN结

3、，形成两个PN结夹着一个N型沟道的结构。P区即为栅极g(G)，N型硅的一端是漏极d(D)，另一端是源极s(S)。3.1.2JFET的工作原理和特性曲线N沟道场效应管工作时，在栅极与源极之间加负电，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uGS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PN结N沟道当uGS＜0时，PN结反偏，耗尽层变厚，沟道变窄，沟道电阻变大，iD减小；uGS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uGS

4、称为夹断电压UGS(off)。一、uGS对导电沟道的影响动画动作：播放二、uDS对导电沟道的影响在栅源间加电压uGS＞UGS(off)，漏源间加电压uDS。则因漏端耗尽层所受的反偏电压为uGD=uGS-uDS，比源端耗尽层所受的反偏电压uGS大,使靠近漏端的耗尽层比源端厚，沟道比源端窄，故uDS对沟道的影响是不均匀的，使沟道呈楔形。随uDS增大，这种不均匀性越明显。当uDS增加到使uGD=uGS-uDS=UGS(off)时，在紧靠漏极处出现预夹断点，当uDS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uDS降落在该区，由此产生的强电场力能把未夹断

5、区漂移到其边界上的载流子都扫至漏极，形成漏极饱和电流。动画动作：播放JFET伏安特性曲线一般情况下，夹断区仅占沟道长度的很小部分，因此UDS的增大而引起夹断点的移动可忽略，夹断点到源极间的沟道长度可以认为近似不变，同时，夹断点到源极间的电压又为一定值，所以可近似认为ＩD是不随UDS而变化的恒值。根据管子的工作状态，可将输出特性曲线族分为四个区域：uuiuui（1）可变电阻区是uDS较小，管子尚未预夹断时的工作区域。虚线为不同uGS是预夹断点的轨迹，故虚线上各点uGD=UGS(off)，则虚线上各点对应的uDS=uGS-UGS(off)。2、改变uGS时，特性曲线斜率变化，因此

6、管子漏极欲源极之间可以看成一个由uGS控制的线性电阻，即压控电阻。uGS愈负,特性曲线斜率愈小,等效电阻愈大。特点：1、iD几乎与uDS成线性关系，管子相当于线性电阻。uui（2）恒流区（饱和区）特性曲线近似水平的部分，它是JFET预夹断后所对应的工作区域。特点：1、输出电流iD基本上不受输出电压uDS的影响，仅取决于uGS，故特性曲线是一族近乎平行于uDS轴的水平线。2、输入电压uGS控制输出电流uui（3）击穿区特性曲线上翘部分。uDS>U(BR)DS，管子不允许工作在这个区域。（4）夹断区（截止区）输出特性曲线靠近横轴的部分。它是发生在uGS≤UGS（off）时，管子的

7、导电沟道完全被夹断。特点：iD≈0三、转移特性曲线指JFET漏源电压uGS一定时，输出电流iD与输入电压uGS的关系曲线，即下图为一条uDS=10V时的转移特性曲线当管子工作在恒流区，uDS对iD的影响很小。IDSS是在uGS=0，uDS>

8、UGS(off)

9、时的漏极电流实验证明，当管子工作在恒流区，iD可近似表示为：3.2绝缘栅场效应管绝缘栅型(IGFET)场效应管又称金属氧化物场效应管MOSFET(MetalOxideSemiconductorFET)，简称MOS管是一种利用半导体表面的电场效应，由