ch5場(chǎng)效應(yīng)管課件

第5章場(chǎng)效應(yīng)管及其基本放大電路5.1結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管JFET5.2絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET5.3場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)及等效模型5.4場(chǎng)效應(yīng)管的基本應(yīng)用內(nèi)容模擬電路基礎(chǔ)

N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管

P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管

5.1結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）5.1.1.JFET的結(jié)構(gòu)JFET分為N溝道和P溝道兩種類型。漏極D/源極S/柵極G。如果在漏—源極間加上正向電壓，漏極電流ID。由于導(dǎo)電溝道是N型的，故稱為N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管。

圖5.1?1N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)示意圖圖5.1?3JFET與(NPN)BJT的符號(hào)比較

圖5.1?2N溝道JFET的簡(jiǎn)化截面圖2.VGS對(duì)ID的影響1）VDS=0,VGS<0，VGS可變當(dāng)VGS的絕對(duì)值增大時(shí)，耗盡層展寬，導(dǎo)電溝道變窄，溝道電阻變大。當(dāng)耗盡層展寬到彼此相遇，整個(gè)導(dǎo)電溝道被全部“夾斷”,這時(shí)的VGS稱為夾斷電壓，用VP表示。一般為負(fù)幾伏。顯然，如果在漏源極有電流ID流過(guò)的話，VGS就直接控制著漏極電流ID的大小。圖5.1?5導(dǎo)電溝道被全部“夾斷”時(shí)的N－JFET2）VGS=0,VDS0，且VDS可變?cè)诼┰礃O間加上小的正電源電壓VDS，形成漏極電流ID，方向自D到S，而且與漏源電壓成線性關(guān)系。由于ID流過(guò)具有一定電阻的溝道，沿溝道長(zhǎng)度將有一個(gè)電壓降。源（S）端PN結(jié)為零偏，漏（D）端PN結(jié)為反偏，這樣，漏端耗盡層比源端寬，漏端溝道比源端窄，形成梯形導(dǎo)電溝道。圖5.1?6（a）VGS=0,VDS0且可調(diào)時(shí)的JFET當(dāng)VDS增大到VDS（=-VGD）

=-VP時(shí)，漏端耗盡層剛剛相接，溝道漏端被夾斷。這種情況稱為預(yù)夾斷。VDS繼續(xù)增加，夾斷區(qū)會(huì)加長(zhǎng)，見(jiàn)圖5.1?5(b)。夾斷區(qū)的加長(zhǎng)并不意味著ID將下降，甚至為0。ID基本不隨VDS變化。這時(shí)的電流稱為飽和漏電流IDSS。圖5.1?6（b）VGS=0,VDS0且可調(diào)時(shí)的JFET由以上分析可見(jiàn)：改變加在PN結(jié)兩端的反向偏置電壓，即改變了PN結(jié)中的電場(chǎng)，就可以改變耗盡層的寬度；也就改變了溝道電阻的大小，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)漏極電流ID的控制。所以，場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制器件。由于PN結(jié)處于反向接法，因而可以認(rèn)為柵極基本不取電流，即IG約等于零，所以場(chǎng)效應(yīng)管的輸入電阻很高。5.1.3伏安特性輸出特性轉(zhuǎn)移特性1.輸出特性

圖5.1?9JFET的輸出特性曲線在VDS較小時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管可視為一個(gè)受VGS控制的可變電阻。工作狀態(tài)分為四個(gè)區(qū)：可變電阻區(qū)、恒流區(qū)、擊穿區(qū)、截止區(qū)。預(yù)夾斷點(diǎn)的連線就是可變電阻區(qū)和恒流區(qū)的分界線；擊穿點(diǎn)的連線是恒流區(qū)和擊穿區(qū)的分界線。若要保證器件工作在恒流區(qū)，漏-源極間的總電壓必須滿足5.1.3伏安特性輸出特性轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性曲線與輸出特性曲線之間聯(lián)系

5.1.4主要參數(shù)飽和漏電流IDSS

夾斷電壓Vp

直流輸入電阻RGS1.直流參數(shù)2.交流參數(shù)跨導(dǎo)gm

極間電容低頻噪聲系數(shù)NF5.1.4主要參數(shù)最大漏源電流IDM

最大耗散功率PDM

漏源擊穿電壓V（BR）DS

柵源擊穿電壓V（BR）GS

柵漏擊穿電壓V（BR）GD3.極限參數(shù)5.2.1N溝道增強(qiáng)型MOSFET1.結(jié)構(gòu)圖5.2?1N溝道增強(qiáng)型MOSFET的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)型MOSFET的符號(hào)5.2.1N溝道增強(qiáng)型MOSFET2.工作原理由于是在P型半導(dǎo)體中感應(yīng)產(chǎn)生N型電荷層，故又稱為反型層。這一反型層將D與S的兩個(gè)N+區(qū)相連通形成D-S間的N型導(dǎo)電溝道。這一溝道由感應(yīng)電荷產(chǎn)生，故稱為感生溝道。開(kāi)始形成反型層所需的VGS，稱為開(kāi)啟電壓VTh。2.工作原理楔形溝道預(yù)夾斷2.特性曲線2）轉(zhuǎn)移特性5.2.2N溝道耗盡型MOSFET1.結(jié)構(gòu)與符號(hào)N溝道耗盡型MOS管結(jié)構(gòu)與增強(qiáng)型相同。只是絕緣層SiO2中摻有大量的正離子。2.工作特點(diǎn)與特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線輸出特性曲線5.4場(chǎng)效應(yīng)管的基本應(yīng)用5.4.1模擬開(kāi)關(guān)與邏輯門(mén)“或非”數(shù)字邏輯門(mén)電路N溝道MOSFET模擬開(kāi)關(guān)5.4場(chǎng)效應(yīng)管的基本應(yīng)用5.4.2場(chǎng)效應(yīng)管的直流偏置分壓式自偏壓電路自偏壓電路5.4