模拟电子技术基础课件讲义（场效应管）（ppt 精品）

场效应晶体管FET 场效应管与三极管不同，它是利用 多子导电，属于单极型晶体管. 结型场效应管JFET 绝缘栅型场效应管MOSFET 场效应管有两种: N沟道 P沟道 耗尽型 增强型 耗尽型 增强型 绝缘栅场效应管（IGFET） 绝缘栅场效应管的栅极与其他电极绝缘 。它利用栅源间电压所产生的电场效应控制 半导体内载流子的运动。 根据 绝缘 材料 的不 同分 为： 金属氧化物半导体场效应管 （简称MOSFET或MOS管） 金属氮化硅半导体场效应管 （简称MNSFET或MNS管） 金属氧化铝半导体场效应管 （简称MALSFET） N沟道增强型MOSFET 增强型NMOS管的结构示意图(立体图) 简称增强型NMOS管 增强型NMOS的剖面图 源极S 漏极D 栅极 G SiO 2 绝 缘 层 SiO2 SiO2 N+型半导体 耗尽区 利用掺杂浓度较 低的P型硅片作基 片（衬底），并 引出电极衬底B 在两个高掺杂浓 度的N型半导体上 引出两个电极： 源极S、漏极D。 在SiO2绝缘层上 沉积出铝层并引 出栅极G。 P 衬 底 金属 衬底B 由于栅极和源极、漏极、衬底之间相互绝缘 ，故称绝缘栅场效应管。 由于管子是金属氧化物半导体构成， 故简称MOS场效应管。 增强型NMOS管的工作原理 (一) uGS对iD及导电沟道的控制作用 1. uGS=0 MOS管的源极和衬底通常是接在一起的 (大多数管子在出厂前已连接好)。 增强型NMOS管的漏极d和源 极s之间有两个背靠背的PN结 即使加上漏-源电压uDS， 而且不论uDS的极性如何 ，总有一个PN结处于反 偏状态，漏-源极间没有 导电沟道，只有很小的 漂移电流。这时漏极电 流iD0。 2. uGS0 但uGSUT且为一确定值时) 当uDS= 0时，沟道里没有电子的定向运动，iD=0； 当uDS0但较小（uDSUT) ，源漏极两端沟道的厚度不相 等。漏极电流iD沿沟道产生的电 压降使沟道内各点与栅极间的 电压不再相等，靠近源极一端 的电压最大，这里沟道最厚； 而漏极一端电压最小，其值为 因而这里沟道最薄。所以iD随 uDS近似呈线性变化。 图(a) 随着uDS的增大，靠近漏极的沟道越来越薄，当uDS增加到使 uGD=uGS-uDS=UT(或uDS=uGS-UT)时，沟道在漏极一端出现预夹断 ，即只要uDS再增加一点，沟道就被夹断，成为耗尽区。图(b) 再继续增大uDS， (uGD 0,但无栅流 当 uG S UT 时，导电沟 道形成，iD 0。 （ iD 为 10A） 外加正栅压越大，沟道 越宽，沟道电阻越小， iD越大，NMOS管处于 导通状态 开启电 压UT NMOS管的UT为正值，一般在 25V之间 耗尽型NMOS管的结构示意图 N沟道耗尽型MOSFET 耗尽型NMOS管在制造过 程中就形成了导电沟道， 即uGS=0时就有导电沟道 ，所以只要uDS 0，漏极 就有电流。 耗尽型NMOS管的符号 箭头方向从P型沟道指向N区 输出特性曲线：输出特性曲线： 如果在栅极上加上正电 压，指向衬底的电场将 增强，沟道加宽。uGS 越大，沟道越宽，漏极 电流越大。 当uGS UT 0 (开启电压） UGS UT D S 导通 （几百欧） D S 断开 1 MOS 管非门 MOS管截止 2. MOS 管导通（在可变电阻区） 真值表 0 1 1 0 AY +VDD +10V RD 20 k B G D S uI uO 1. + - uGS + - uDS 故 2. CMOS反相器 CMOS电路 Complementary -Symmetry MOS 互补对称式MOS T2(负载管） T1 (驱动管） PMOS管 NMOS管 T1 : ON T2: OFF OFF ON 同一电平: +UDD S D A D S GF 1) 结构 “0” (0V) UGS0 截止 “1” (+UDD) 2) 工作原理 UA=0V “0” (0V) UGS UT UT 0 导通 “1” (+UDD) F UA= UDD 3. CMOS与非门 &A B F F = +UDD A F T2 T1 B T3 T4 S S S S G G 工作原理:结构: 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 A B T1 T2 T3 T4 F 4. CMOS或非门 A B T1 T2 T3 T4 F A B F F = +UDD F A T2 T1 B T3T4 G G S S S 工作原理: 结构: 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 实现线与 电路如右图所示，逻辑关系为: 一、集电极开路的与非门（OC门） （Open Collector) 二 、三态输出与非门（TS门） (Three State) 三种状态 高电平 低电平 高阻状态（禁止状态） 标准与非门 输出状态 &A B F 符号： 功能表： 0 （工作状态） 输出E 接低电平时 为工作状态 1 高阻状态