模电1-3场效应三极管ppt课件.ppt

1.3半导体场效应管,1.3.1结型场效应管1.3.2绝缘栅场效应管1.3.3场效应管的主要参数及电路模型1.3.4双极型和场效应型三极管的比较,1,场效应三极管仅由一种载流子参与导电单极型器件用输入电压控制输出电流的的半导体器件VCCS从参与导电的载流子来分，有N沟道器件和P沟道器件从场效应三极管的结构来划分，它有两大类,1.结型场效应三极管JFET(JunctiontypeFieldEffectTransistor),2.绝缘栅型场效应三极管IGFET(InsulatedGateFieldEffectTransistor)IGFET也称金属氧化物半导体三极管MOSFET（MetalOxideSemiconductorFET）,2,1.3.1结型场效应管,1.结型场效应三极管的结构,结型场效应三极管的结构(动画2-8）,栅极,源极,漏极,PN结（耗尽层）,沟道,3,(1)栅源电压对沟道的控制作用,（动画2-9）,2.结型场效应三极管的工作原理,A.uGS=0,B.uGSUGS(th),UGS(th)称为开启电压,10,转移特性曲线的斜率gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。gm称为跨导，gm的量纲为mA/V，。gm=ID/UGSuDS=const(单位mS),uGS对漏极电流的控制iD=f(uGS)uDS=const称为转移特性曲线,11,A.当uDS为0或较小时uGDUGS(th)，沟道呈斜线分布,B.当uDS增加到使uGD=UGS(th)时预夹断,C.当uDS增加到uGDUGS(th)时预夹断区域加长，伸向S极iD基本趋于不变饱和,(动画2-5),漏源电压uDS对漏极电流iD的控制作用,uDS=uDGuGS=uGDuGSuGD=uGSuDS,当uGSUGS(th)，且固定为某一值时,12,当uGSUGS(th)，且为某一固定值时，uDS对iD的影响，即iD=f(uDS)uGS=const,漏极输出特性曲线,13,2.N沟道耗尽型MOSFET,在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入大量的金属正离子当uGS=0时，正离子已经感应出反型层，在漏源之间形成了沟道。只要有漏源电压，就有漏极电流存在。,14,A.uGS=0,iD0B.uGS0，iD进一步增加C.uGS0，随着uGS的减小漏极电流逐渐减小，直至iD=0。D.对应iD=0的uGS称为夹断电压，用UGS(off)表示，有时也用UP表示。,15,3.各类场效应三极管的特性曲线,绝缘栅场效应管,N沟道增强型,P沟道增强型,16,绝缘栅场效应管,N沟道耗尽型,P沟道耗尽型,17,结型场效应管,N沟道耗尽型,P沟道耗尽型,18,1.3.3场效应管的主要参数和电路模型,1.场效应三极管的主要参数开启电压UGS(th)(或UT)开启电压是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值,场效应管不能导通。,夹断电压UGS(off)(或UP)夹断电压是耗尽型FET的参数，当uGS=UGS(off)时,漏极电流为零。,饱和漏极电流IDSS耗尽型场效应三极管,当UGS=0时所对应的漏极电流。,19,输入电阻RGS场效应三极管的栅源输入电阻的典型值，对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于107，对于绝缘栅型场效应三极管,RGS约是1091015。,低频跨导gm低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用，这一点与电子管的控制作用相似。gm可以在转移特性曲线上求取，单位是mS(毫西门子)。,最大漏极功耗PDM最大漏极功耗可由PDM=UDSID决定，与双极型三极管的PCM相当。,20,2.电路模型,21,附录场效应三极管的型号,场效应三极管的型号,现行有两种命名方法。一是与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟道。例如,3DJ6D是结型N沟道场效应三极管，3DO6C是绝缘栅型N沟道场效应三极管。,第二种命名方法是CS#，CS代表场效应管，以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规格。例如CS14A、CS45G等。,22,几种常用的场效应三极管的主要参数表,23,半导体三极管图片,24,半导体三极管图片,25,1.3.4双极型和场效应型三极管的比较,双极型三极管场效应三极管结构NPN型结型耗尽型N沟道P沟道PNP型绝缘栅增强型N沟道P沟道绝缘栅耗尽型N沟道P沟道C与E一般不可倒置使用D与S有的型号可倒置使用载流子多子扩散少子漂移多子漂移输入量电流输入电压输入控制电流控制电流源CCCS()电压控制电流源VCCS(gm),26,双极型三极管场效应三极管噪声较大较小温度特性受温度影响较大较小，可有零温度系数点输入电阻几十到几千欧姆