場效應管基礎

1、華成英 場效應管基礎華成英 場效應管一、結型場效應管一、結型場效應管二、絕緣柵型場效應管二、絕緣柵型場效應管三、場效應管的分類三、場效應管的分類華成英 一、結型場效應管（以N溝道為例） 場效應管有三個極：源極（場效應管有三個極：源極（s）、柵極（、柵極（g）、漏極（）、漏極（d），），對應于晶體管的對應于晶體管的e、b、c；有；有三個工作區(qū)域：截止區(qū)、恒流區(qū)、三個工作區(qū)域：截止區(qū)、恒流區(qū)、可變電阻區(qū)，對應于可變電阻區(qū)，對應于晶體晶體管的截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)。管的截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)。符號符號結構示意圖結構示意圖柵極柵極漏極漏極源極源極導電導電溝道溝道單極型管噪聲小、抗輻射能力強、低電壓工作

2、噪聲小、抗輻射能力強、低電壓工作1. 結構華成英 2. 工作原理 （1 1）柵）柵- -源電壓對導電溝道寬度的控制作用源電壓對導電溝道寬度的控制作用溝道最寬溝道最寬溝道變窄溝道變窄溝道消失溝道消失稱為夾斷稱為夾斷 uGS可以控制導電溝道的寬度。為什么可以控制導電溝道的寬度。為什么g-s必須加必須加負電壓？負電壓？UGS（off）華成英 （2 2）漏）漏- -源電壓對漏極電流的影響源電壓對漏極電流的影響uGSUGS（off）且不變，且不變，VDD增大，增大，iD增大增大。預夾斷預夾斷uGDUGS（off） VDD的增大，幾乎全部用來克服溝道的的增大，幾乎全部用來克服溝道的電阻，電阻，iD幾乎不變

3、，進入恒流區(qū)，幾乎不變，進入恒流區(qū)，iD幾乎幾乎僅僅決定于僅僅決定于uGS。場效應管工作在恒流區(qū)的條件是什么？場效應管工作在恒流區(qū)的條件是什么？uGDUGS（off）uGDUGS（off）華成英 常量DS)(GSDUufi夾斷夾斷電壓電壓漏極飽漏極飽和電流和電流3. 特性場效應管工作在恒流區(qū)，因而場效應管工作在恒流區(qū)，因而uGSUGS（off）且且uGDUGS（off）。uDGUGS（off）GS(off)GSDSUuu2GS(off)GSDSSD)1 (UuIi在恒流區(qū)時（1）轉移特性）轉移特性華成英 常量GS)(DSDUufig-s電壓電壓控制控制d-s的的等效電阻等效電阻（2 2）輸出特

4、性）輸出特性常量DSGSDmUuig預夾斷軌跡，預夾斷軌跡，uGDUGS（off）可可變變電電阻阻區(qū)區(qū)恒恒流流區(qū)區(qū)iD幾乎僅決幾乎僅決定于定于uGS擊擊穿穿區(qū)區(qū)夾斷區(qū)（截止區(qū)）夾斷區(qū)（截止區(qū)）夾斷電壓夾斷電壓IDSSiD 不同型號的管子不同型號的管子UGS（off）、IDSS將不同。將不同。低頻跨導：低頻跨導：華成英 二、絕緣柵型場效應管 uGS增大，反型層（導電溝道）將變厚變長。當增大，反型層（導電溝道）將變厚變長。當反型層將兩個反型層將兩個N區(qū)相接時，形成導電溝道。區(qū)相接時，形成導電溝道。SiO2絕緣層絕緣層襯底襯底耗盡層耗盡層空穴空穴高摻雜高摻雜反型層反型層1. 增強型管大到一定大到一定

5、值才開啟值才開啟華成英 增強型MOS管uDS對iD的影響 用場效應管組成放大電路時應使之工作在恒流區(qū)。用場效應管組成放大電路時應使之工作在恒流區(qū)。N溝道增強型溝道增強型MOS管工作在恒流區(qū)的條件是什么？管工作在恒流區(qū)的條件是什么？ iD隨隨uDS的增的增大而增大，可大而增大，可變電阻區(qū)變電阻區(qū) uGDUGS（th）,預夾斷預夾斷 iD幾乎僅僅幾乎僅僅受控于受控于uGS，恒，恒流區(qū)流區(qū)剛出現(xiàn)夾斷剛出現(xiàn)夾斷uGS的增大幾乎全部用的增大幾乎全部用來克服夾斷區(qū)的電阻來克服夾斷區(qū)的電阻華成英 2. 耗盡型 MOS管 耗盡型耗盡型MOS管在管在 uGS0、 uGS 0、 uGS 0時均可導時均可導通，且與

6、結型場效應管不同，由于通，且與結型場效應管不同，由于SiO2絕緣層的存在，在絕緣層的存在，在uGS0時仍保持時仍保持g-s間電阻非常大的特點。間電阻非常大的特點。加正離子加正離子小到一定小到一定值才夾斷值才夾斷uGS=0時就存在時就存在導電溝道導電溝道華成英 3.3. MOS管的特性1)增強型增強型MOS管管2)耗盡型耗盡型MOS管管開啟開啟電壓電壓夾斷夾斷電壓電壓DGS(th)GSDO2GS(th)GSDOD2) 1(iUuIUuIi時的為式中在恒流區(qū)時，華成英 3. 場效應管的分類工作在恒流區(qū)時工作在恒流區(qū)時g-s、d-s間的電壓極性間的電壓極性)0(P)0(N)00(P)00(N)00(P)00(NDSGSDSGSDSGSDSGSDSGSDSGS極性任意，溝道極性任意，溝道耗盡型，溝道，溝道增強型絕緣柵型，溝道，溝道結型場效應管uuuuuuuuuuuu問題：uGS=0可工作在恒流區(qū)的場效應管有哪幾種？可工作在恒流區(qū)的場效