電工電子技術(shù)課件：第二十九講 場效應(yīng)晶體管

1、第二十九講 場效應(yīng)晶體管,1.6.1 N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場效應(yīng)管,1.6 絕緣柵場效應(yīng)管,1. 結(jié)構(gòu)和符號,第1章 1.6,結(jié)構(gòu)示意圖,耗盡層,S,G,D,D與S之間是兩個(gè) PN結(jié)反向串聯(lián)， 無論D與S之間加 什么極性的電壓， 漏極電流均接近 于零。,2. 工作原理,(1) UGS =0,第1章 1.6,P型硅襯底,N,+,+,B,S,G,D,。,耗盡層,ID = 0,(2) 0 UGS UGS(th),由柵極指向襯底方 向的電場使空穴向 下移動,電子向上移 動,在P 型硅襯底的 上表面形成耗盡層。 仍然沒有漏極電流。,UGS,N+,N+,第1章 1.6,UDS,P型硅襯底,N,+,+,B,S

2、,G,D,。,耗盡層,柵極下P型半導(dǎo) 體表面形成N型導(dǎo)電 溝道，當(dāng)D、S加上 正向電壓后可產(chǎn)生 漏極電流ID 。,(3) UGS UGS(th),N+,N+,第1章 1.6,UGS,4,3,2,1,0,5,10,15,UGS =5V,6V,4V,3V,2V,ID /mA,UDS =10V,增強(qiáng)型 NMOS 管的特性曲線,0,1,2,3,2,4,6,UGS / V,3. 特性曲線,UGs(th),輸出特性,轉(zhuǎn)移特性,UDS / V,第1章 1.6,ID /mA,結(jié)構(gòu)示意圖,1.6.2 N溝道耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管,P型硅襯底,源極S,漏極D,柵極G,襯底引線B,耗盡層,1. 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理,N

3、+,N+,SiO2,制造時(shí),在二氧化硅絕緣層中摻入大量的正離子。,第1章 1.6,4,3,2,1,0,4,8,12,UGS =1V,2V,3V,輸出特性,轉(zhuǎn)移特性,耗盡型NMOS管的特性曲線,1,2,3,0V,1,0,1,2,1,2,3,UGS / V,2. 特性曲線,ID,UGS,UGs(off),UDS / V,UDS =10V,第1章 1.6,ID /mA,ID /mA,N型硅襯底,N,+,+,B,S,G,D,。,耗盡層,PMOS管結(jié)構(gòu)示意圖,P溝道,1.6.3 P溝道絕緣柵場效應(yīng)管（PMOS）,PMOS管與NMOS管 互為對偶關(guān)系，使用 時(shí)UGS 、UDS的極性 也與NMOS管相反。,

4、P+,P+,第1章 1.6,UGS,UDS,ID,1. P溝道增強(qiáng)型絕緣柵場效應(yīng)管,開啟電壓UGS(th)為 負(fù)值，UGS UGS(th) 時(shí)導(dǎo)通。,2. P溝道耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管,夾斷電壓UGS(off)為 正值， UGS UGS(off) 時(shí)關(guān)斷。,第1章 1.6,在UDS =0時(shí)，柵源電壓與柵極電流的比值，其值很高。,1.6.4 絕緣柵場效應(yīng)管的主要參數(shù),1. 開啟電壓UGS(th),指在一定的UDS下，開始出現(xiàn)漏極電流所需的柵源電 壓。它是增強(qiáng)型MOS管的參數(shù)，NMOS為正，PMOS為負(fù)。,2. 夾斷電壓 UGS(off),指在一定的UDS下，使漏極電流近似等于零時(shí)所需的 柵源電壓。

5、是耗盡型MOS管的參數(shù)，NMOS管是負(fù)值， PMOS管是正值。,3. 直流輸入電阻 RGS（DC）,4. 低頻跨導(dǎo) gm,UDS為常數(shù)時(shí)，漏極電流的微變量與引起這個(gè)變化的 柵源電壓的微變量之比稱為跨導(dǎo),即,第1章 1.6,另外，漏源極間的擊穿電壓U(BR)DS、柵源極間的擊 穿電壓U(BR)GS以及漏極最大耗散功率PDM是管子的極限 參數(shù)，使用時(shí)不可超過。,跨導(dǎo)是衡量場效應(yīng)管柵源電壓對漏極電流控制能力的一個(gè)重要參數(shù)。,第1章 1.6,場效應(yīng)管放大電路,2.8.1 場效應(yīng)管共源極放大電路,分壓式自偏壓共源極放大電路,+VDD,RD,C1,C2,RL,RG2,RS,+,CS,+,+,ui,RG1,

6、RG,S,G,D,1. 靜態(tài)分析,UGS = VG VS,當(dāng)VG UGS時(shí),UDS = VDD ID ( RD + RS ),第2章 2.8,2. 動態(tài)分析,(1) 場效應(yīng)管的小信號簡化模型,由場效應(yīng)管的特性曲線可知， 當(dāng)信號幅度較小時(shí)，跨導(dǎo)gm 可視為常數(shù),因而可用一個(gè)線 性的電壓控制電流源來等效 代替場效應(yīng)管,即是場效應(yīng)管 的小信號簡化模型。,第2章 2.8,畫出分壓式自偏壓共源極放大電路的微變等效電路,RD,RL,RG1,RG2,G,D,S,RG,(2) 電壓放大倍數(shù),ri =RG + RG1 / RG2,(3) 輸入電阻,(4) 輸出電阻,第2章 2.8,2.8.2 場效應(yīng)管源極輸出器,+VDD,C1,RL,RG2,RS,+,ui,RG1,RG,S,G,D,+,C2,它是一個(gè)共漏極放大電路，靜態(tài)值的估算方法與共源極放大電路相同。,動態(tài)分析：,第2章