模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3ppt課件

.,場效應(yīng)晶體管及其電路分析,第一篇電子器件基礎(chǔ),.,1.3.1場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)特性與參數(shù),1、絕緣柵場效應(yīng)管(IGEFT),NMOS增強型結(jié)構(gòu)示意圖與電路符號,（2）三個集：源集，柵（門）集，漏集,（1）二個PN結(jié)：襯源，襯漏,工藝特點：,源漏高摻雜,柵絕緣電阻大,NMOS結(jié)構(gòu),.,1、絕緣柵場效應(yīng)管(IGEFT)（續(xù)）,PMOS增強型結(jié)構(gòu)示意圖與電路符號,（2）三個集：源集，柵（門）集，漏集,（1）二個PN結(jié)：襯源，襯漏,工藝特點：,源漏高摻雜,柵絕緣電阻大,.,2、NMOS增強型工作原理,（1）VGS增加形成反型層，大于VT產(chǎn)生溝道，漏源之間形成導(dǎo)電通路,*襯源和襯漏之間加反向偏置*,.,2、NMOS增強型工作原理（續(xù)1）,（2）加入VDS形成漏源電流,.,2、NMOS增強型工作原理（續(xù)2）,（3）繼續(xù)加大VGS，溝道變寬，溝道R變小，ID增加,*場效應(yīng)管是電壓控制型器件*,*場效應(yīng)管導(dǎo)電由N+的多子形成，單極型器件，T特性好*,NMOS工作原理1,.,2、NMOS增強型工作原理（續(xù)3）,（4）繼續(xù)加大VDS，ID適當(dāng)增加，源-漏電位逐步升高，溝道預(yù)夾斷,.,2、NMOS增強型工作原理（續(xù)4）,（5）預(yù)夾斷后繼續(xù)加大VDS，溝道夾斷，ID恒定,*漏源增加的電壓降在夾斷區(qū)*,NMOS工作原理2,.,3、N溝道耗盡型MOSFET,（1）SIO2中預(yù)埋正離子,（3）GS負(fù)到VGS(off)(VP示)，溝道消失,（2）VGS=0時就存在內(nèi)建電場，形成溝道,.,4、結(jié)型場效應(yīng)管(JFET),（1）N溝道和P溝道JFET結(jié)構(gòu)與符號,*JFET正常工作時，兩個PN結(jié)必須反偏*,*NJFET*,*PJFET*,.,（2）N溝道JFET的工作原理,*VDD=0，溝道寬度隨VGG增而窄，溝道R增，ID降，耗盡型*,.,（2）N溝道JFET的工作原理（續(xù)1）,*VGG不變，VDD增加，溝道上窄下寬ID線性增，直至預(yù)夾斷*,*初始溝道寬度由VGG決定*,.,（2）N溝道JFET的工作原理（續(xù)2）,*VGG不變，預(yù)夾斷后VDD增加，增加的電壓降在溝道上，ID不變*,.,5、場效應(yīng)管類型,（1）絕緣柵型（InsulatedGateType）FET,N溝道（Channel）增強（Enhancement）型MOS,N溝道耗盡（Depletion）型MOS,P溝道增強型MOS,P溝道耗盡型MOS,（2）結(jié)型（JunctionType）JFET,N溝道(耗盡Depletion)型JFET,P溝道(耗盡Depletion)型JFET,.,場效應(yīng)管的典型應(yīng)用,輸出回路電流由輸入電壓控制,輸入回路產(chǎn)生電壓VGS,三端器件構(gòu)成2個回路,場效應(yīng)管的主要半導(dǎo)體機理電壓控制電流源作用,.,1、增強型NMOS場效應(yīng)管伏安特性,（1）增強型NMOS管轉(zhuǎn)移特性,*場效應(yīng)管是電壓控制型器件*,場效應(yīng)晶體管特性參數(shù),*IDO漏極電流當(dāng)VGS=2VT*,.,（2）增強型NMOS管輸出特性,(a)截止區(qū)：,(b)可變電阻區(qū)(?)：,*VDS較小，溝道未夾斷ID受其影響*,(c)放大區(qū)：,*VDS足夠大溝道夾斷，ID不隨VDS變化*,1、增強型NMOS場效應(yīng)管伏安特性（續(xù)1）,.,*IDSS，VGS=0時漏極電流*,2、耗盡型MOS場效應(yīng)管和結(jié)型FET伏安特性,*轉(zhuǎn)移特性*,*輸出特性*,.,3、場效應(yīng)管的主要參數(shù),(1)直流參數(shù),增強型管開啟電壓VGS(th)(VT),耗盡型管夾斷電壓VGS(off)(VP),耗盡型管在VGS=0時的飽和區(qū)漏極電流IDSS,VDS=0時，柵源電壓VGS與柵極電流IG之比-直流輸入電阻RGS(DC),.,(2)交流參數(shù),低頻跨導(dǎo)(互導(dǎo))gm,交流輸出電阻rds,(3)極限參數(shù),最大漏源電壓V(BR)DS：漏極附近發(fā)生雪崩擊穿時的VDS,最大柵源電壓V(BR)GS：柵極與源極間PN結(jié)的反向擊穿電壓,最大耗散功率P,.,3、場效應(yīng)管工作狀態(tài)估算,例1:VDD=18V,Rs=1K，Rd=3K，Rg=3M，耗盡型MOS管的VP=-5V,IDSS=10mA。試用估算法求電路的靜態(tài)工作點,.,例2:分壓式自偏壓共源放大電路中，已知轉(zhuǎn)移特性，VDD=15V,Rd=5k,Rs=2.5k,R1=200k，R2=300k，Rg=10M，負(fù)載電阻RL=5k，并設(shè)電容C1、C2和Cs足夠大。已知場效應(yīng)管的特性曲線試用圖解法分析靜態(tài)工作點Q，估算Q點上場效應(yīng)管的跨導(dǎo)gm,（1）輸入回路方程,VGSQ=3.5VIDQ=1mA,（2）輸出回路方程,.,例5：分析圖示VGS=2/4/6/8/10V/12V時，場效應(yīng)管工作區(qū),(1)由圖可知VT=4V,當(dāng)VGSVT工作在截止區(qū),VGS=2/4V工作在截止區(qū).,.,(2)VGSVT(4V)工作在放大區(qū)或可變電阻區(qū),*顯然410V可變電阻區(qū),.,(3),*恒流區(qū)內(nèi)ID近似只受VGS控制,.,例6：N溝道結(jié)型場效應(yīng)管和PNP雙極型三極管組成的恒流源電路。估算恒流值.(設(shè)IDSS=2mA,夾斷電壓VP=-4V),*假定在恒流區(qū),.,集成電路分類,*二極管、三極管、場效應(yīng)管、電阻、電容，連線*,集成電路-同一塊硅片制作特殊功能電路,*SSI，MSI，LSI，VLSI，模擬/數(shù)字，各種功能IC*,1.2.6集成電路中的電子器件,*器件之間通過SiO2，PN結(jié)隔離*,.,1.復(fù)合管（達林頓管，Darlington）,*兩只或以上的三極管(場效應(yīng)管)按一定方式連接*,.,*常見達林頓管組合,.,（1）等效復(fù)合管的管型取決于第一只管子的類型,（2）等效復(fù)合管的12,（3）等效復(fù)合管的輸入電流可大大減小，第1只管可采用小功率管,（4）復(fù)合管也可由晶體管和場效應(yīng)管或多個晶體管組合,*等效復(fù)合管的特性,.,2.多集電極管和多發(fā)射極管,（1）集電極電流與集電區(qū)面積成正比,（2）制作多個具有比較穩(wěn)定電流關(guān)系的電流源,*比例關(guān)系可做得很精確*,*多集電極管,.,（1）常作為門電路的輸入級電路,*多發(fā)射極極管,.,3.肖特基三極管,（1）肖特基三極管結(jié)構(gòu),*普通三極管由飽和轉(zhuǎn)入截止時間（飽和放大截止）較長*,*開啟電壓僅0.3V，正向壓降0.4V*,*普通三極管集電結(jié)并接一個肖特基勢壘二極管(SBD)*,（2）肖特基二極