結(jié)型場效應管介紹

1、結(jié)型場效應管介紹第1頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二場效應管是一種利用電場效應來控制其電流大小的半導體器件。特點：輸入電阻高、噪聲低、熱穩(wěn)定性能好、抗輻射能力強。主要用于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中。單極型晶體管常用于數(shù)字集成電路第2頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二N溝道P溝道增強型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道（耗盡型）FET場效應管JFET結(jié)型MOSFET絕緣柵型(IGFET)場效應管分類：第3頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二4.1 結(jié)型場效應管 結(jié)構(gòu) 工作原理 輸出特性 轉(zhuǎn)移特性 主要參數(shù) JFET的結(jié)構(gòu)和工作原

2、理 JFET的特性曲線及參數(shù) (Junction type Field Effect Transisstor)第4頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二 源極，用S或s表示N型導電溝道漏極，用D或d表示 P型區(qū)P型區(qū)柵極，用G或g表示柵極，用G或g表示符號符號4.1.1 JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理4.1 結(jié)型場效應管1. 結(jié)構(gòu) # 符號中的箭頭方向表示什么？第5頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二2.工作原理（以N溝道為例）vDS=0V時NGSDvDSVGSNNPPiDPN結(jié)反偏，VGS越負,則耗盡區(qū)越寬，導電溝道越窄。 VGS對溝道的控制作用第6頁，共

3、46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二VDSNGSDVGSPPiDVGS達到一定值時耗盡區(qū)碰到一起，DS間的導電溝道被夾斷。 當溝道夾斷時，對應的柵源電壓VGS稱為夾斷電壓VP （ 或VGS(off) ）。 VGS繼續(xù)減小對于N溝道的JFET，VP 0。第7頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二NGSDVDSVGSNNiDVDS=0V時PP VDS對溝道的控制作用當VGS=0時，VDSiD G、D間PN結(jié)的反向電壓增加，使靠近漏極處的耗盡層加寬，溝道變窄，從上至下呈楔形分布。第8頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二NGSDVDSVGSPP

4、越靠近漏端，PN結(jié)反壓越大iD 當VDS增加到使VGD=VP 時，在緊靠漏極處出現(xiàn)預夾斷。此時VDS 夾斷區(qū)延長溝道電阻ID基本不變第9頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二GSDVDSVGSPPiDN VGS和VDS同時作用時VGS越小耗盡區(qū)越寬，溝道越窄，電阻越大。iD 減小。當VP VGS0時VGS足夠大時（VGSVT）感應出足夠多電子，這里出現(xiàn)以電子導電為主的N型導電溝道。感應出電子VT稱為閾值電或開啟電壓：在VDS 作用下開始導電的VGS 。第23頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二VGS較小時，導電溝道相當于電阻將D-S連接起來，VGS越大

5、此電阻越小。PNNGSDVDSVGSVDS0時iD第24頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二PNNGSDVDSVGS當VDS不太大時，導電溝道在兩個N區(qū)間是均勻的。當VDS較大時，靠近D區(qū)的導電溝道變窄。（2）VDS改變iD第25頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二PNNGSDVDSVGS夾斷后，即使VDS 繼續(xù)增加，iD仍呈恒流特性。iDVDS增加，VGD=VT 時，靠近D端的溝道被夾斷，稱為予夾斷。第26頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二（1）輸出特性曲線iDV DS0VGS03.增強型N溝道MOS管的特性曲線可變電阻區(qū)恒

6、流區(qū)擊穿區(qū)第27頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二3.增強型N溝道MOS管的特性曲線(2)轉(zhuǎn)移特性曲線0iDvGSVTvDS=10V(3)計算公式第28頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二NPPgsdgsdP 溝道增強型柵源端加負電壓 漏源端加負電壓第29頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二1.N 溝道耗盡型予埋了導電溝道 （正離子），在P型襯底表面形成反型層（N型）。在vGS 0時，就有感生溝道，當V DS 0時，則有iD通過。 gsdNgsdPNeee 耗盡型MOSFET第30頁，共46頁，2022年，5月20日，18點5

7、2分，星期二2.P 溝道耗盡型NPPgsdgsd予埋了導電溝道（負離子） 第31頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二3.耗盡型N溝道MOS管的特性曲線耗盡型的N溝道MOS管VGS=0時就有導電溝道，加反向電壓才能夾斷。轉(zhuǎn)移特性曲線0iDVGSVP第32頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二輸出特性曲線iDvDS0vGS=0vGS04.3.3各種FET的特性比較及使用注意事項。（見P173P175）柵源電壓可正可負。第33頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二4.4 場效應管放大電路 直流偏置電路 靜態(tài)工作點 FET小信號模型 動態(tài)指

8、標分析 三種基本放大電路的性能比較 FET的直流偏置及靜態(tài)分析 FET放大電路的小信號模型分析法 第34頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二1. 直流偏置電路4.4.1 FET的直流偏置電路及靜態(tài)分析（1）自偏壓電路（2）分壓式自偏壓電路vGSvGSvGSvGSvGSVGS =- IDR第35頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二4.4 結(jié)型場效應管2. 靜態(tài)工作點Q點：VGS 、ID 、VDSVGS =VDS =已知VP ，由VDD- ID (Rd + R )- IDR可解出Q點的VGS 、 ID 、 VDS 如知道FET的特性曲線，也可采用圖解法。

9、第36頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二4.4 結(jié)型場效應管4.4.2 FET放大電路的小信號模型分析法1. FET小信號模型 （1）低頻模型第37頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二4.4 結(jié)型場效應管（2）高頻模型第38頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二4.4 結(jié)型場效應管2. 動態(tài)指標分析 （1）中頻小信號模型第39頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二4.4 結(jié)型場效應管2. 動態(tài)指標分析 （2）中頻電壓增益（3）輸入電阻（4）輸出電阻忽略 rd由輸入輸出回路得則通常則輸出電壓與輸入電壓反相。第4

10、0頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二 例4.4.2 共漏極放大電路如圖示。試求中頻電壓增益、輸入電阻和輸出電阻。（2）中頻電壓增益（3）輸入電阻得 解：（1）中頻小信號模型由例題第41頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二（4）輸出電阻所以由圖有例題第42頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二3. 三種基本放大電路的性能比較組態(tài)對應關(guān)系：4.4 結(jié)型場效應管CEBJTFETCSCCCDCBCGBJTFET電壓增益：CE：CC：CB：CS：CD：CG：第43頁，共46頁，2022年，5月20日，18點52分，星期二輸出電阻：3. 三種基本放大電路的性能比較4.4 結(jié)型場效應管BJTFET輸入電阻：CE：CC：CB：CS：CD：CG：CE：CC：CB：CS：CD：CG：第4