场效应管放大器PPT课件

5.1场效应晶体管，1。特征：(1)具有电压控制导电性的半导体器件。(2)仅通过多数载流子导电，也称为单极晶体管。(3)体积小、功耗低、使用寿命长等优点，(4)输入电阻高、热稳定性好、抗辐射能力强、噪声低、制造工艺简单、易于集成等特点。(5)广泛用于大规模和超大规模集成电路。n通道，p通道，增强模式，耗尽模式，n通道，p通道，n通道，p通道，n通道，(耗尽模式)，2。fet分类：n，衬底：n型半导体，两侧是p区，g栅，s源，d漏，结构：导电沟道，PN结，5.1.1结fet :p沟道结fet，n沟道结fet，符号：二，工作原理(以n沟道为例)。当UDS=0V:*如果增加ugs0，pn结将反向偏置，耗尽层将变得更厚。*如果UGS=0，通道将变宽，通道电阻将变小，通道将变窄，通道电阻将增加。*如果UGS=VP(夹断电压)，通道将夹断，通道电阻将很大。|UGS|越大，耗尽区越宽，导电沟道越窄。然而，当|UGS|很小时，耗尽区具有有限的宽度，并且存在导电沟道。DS相当于线性电阻。当沟道被夹断(夹断电压VP)时，耗尽区聚在一起，DS被夹断。此时，即使UDS0V，漏极电流ID=0A。UGS的加入缩小了渠道。这种类型的效应管被称为耗尽型。漏源电压VDS对电流密度的影响。当VDS继续增加时，预夹断区向震源方向延伸。*电压VGS施加在栅极和源极之间，电压VDS施加在漏极和源极之间。因为在漏极和源极之间存在电势梯度vDS，所以上端(漏极端)VGD=VGS-VDS，即|VGD|=|VGS| |VDS|，下端(源极端)VGD=VGS，沟道是楔形的，施加到耗尽层的上端和下端的反向偏置电压是不同的，并且在沟道被箝位之前，iD和VDS近似是线性的。当VDS增加到使VGD=VGS-VDS=VP时，紧挨着漏极出现一个预收缩断点。VDS增加得越多，不均匀性变得越明显。电阻增加，VDS增加不能增加漏极，漏极电流iD趋于饱和。4.1.2伏安特性曲线和参数，特性：(1)当vGS为固定值时，管的漏极-源极呈现线性电阻，其电阻由vGS控制，(iD为vDS的线性函数)。(2)管压降vDS非常小。用途：压控线性电阻和非接触式闭合电子开关。(1)可变电阻区，(1)输出特性曲线，(动画2-6)，可用作放大器和恒流源。(2)恒流区：(也称为饱和区或放大区)，(2)恒流：输出电流iD基本不受输出电压vDS的影响。特性：(1)可控性：输入电压vGS控制输出电流，(3)夹断面积：目的：制造无接触、开态电子开关。(4)细分区域。当漏极-源极电压增加时，雪崩击穿将发生在漏极PN结，导致iD急剧增加。其值通常在(20-50)伏之间。由于VGD=vGS-VDS，负vGS越多，相应的VP越小。管道无法在故障区域工作。特性：2，传输特性曲线，输入电压VGS对输出漏极电流的控制，结型场效应晶体管特性总结，5.1金属氧化物半导体场效应晶体管，绝缘栅场效应晶体管，n沟道p沟道增强，n沟道p沟道耗尽，增强(n沟道，p沟道)，VGS=0时无导电沟道，iD=0，耗尽(n沟道，p沟道)，VGS=0时导电沟道已经存在。类型及其符号：5.1.1N沟道增强型绝缘栅场效应晶体管NMOS，漏极D，1，结构，栅极G，源极S，金属栅等电极与硅片绝缘，称为绝缘栅场效应晶体管。因为栅极是绝缘的，所以栅极电流几乎为零，输入电阻非常高，最高可达1014。目前，二氧化硅通常被用作绝缘层，因此也被称为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS场效应晶体管)。2、N沟道增强型金属氧化物半导体场效应晶体管的工作原理，(1)。当VGS=0V时，栅极-源极电压VGS的控制效应，因为漏极和源极被两个背对背的PN分开当0 vgs vt时，衬底中的电子被进一步吸引到栅极下方的p型衬底的表面层，使得衬底表面层中的自由电子的数量大于空穴的数量。薄层被转换成称为反型层的n型半导体。形成n个源区到n个漏区，ID、2，2。漏极-源极电压VDS对沟道电导率的影响，a .当vgs vt并固定到一定值时，加上正电压VDS，形成漏极电流ID。当id从ds流过通道时，沿途会出现电压降，导致沿通道长度方向栅极和通道之间的电压分布不均匀。s端电压最大(VGS)，感应通道最宽；由最小D端电压(VGD=VGS-VDS)引起的沟道很窄；这些通道呈圆锥形分布。当VGD=VT，即VGS-VDS=VT时，漏极沟道消失，并且出现预收缩断点。当VDS为0或更小时，vgd vt，那么VDS基本上均匀地落在通道中，并且通道是对角分布的。当VDS增加到VGD=VT时，预夹断。当VDS增加到VGDVT时，预夹点延伸到源极端子，进入一个小的夹断区域。随着阻力的增加，VDS增加的部分基本上落在夹断区，ID基本上不随VDS的增加而变化。MOSFET特性曲线，1。漏极输出特性曲线，伏安特性表达式不要求，2。转移特性曲线VGS控制特性曲线，转移特性曲线的斜率gm反映栅源电压控制对漏电流的影响。其尺寸为毫安/伏，gm称为跨导。id=f (vgs) VDS=常数，GM=id/vgsq (ms)，增强型金属氧化物半导体管特性总结，耗尽型金属氧化物半导体场效应晶体管，N沟道耗尽型金属氧化物半导体管，它是在二氧化硅绝缘层的栅极下掺杂了大量金属正离子，在管制造过程中，这些正离子在漏极和源极之间的衬底表面上诱导了一个反向层，形成了一个导电沟道。因此，使用时无需施加开启电压(VGS=0)。只要施加漏源电压，就会有漏电流。当vgs 0时，ID将进一步增加。当VGS小于0时，内径随着vgs的减小而逐渐减小，直到内径=0。对应于ID=0的VGS值是夹断电压VP。耗尽型MOSFET绝缘栅场效应晶体管的特性n沟道耗尽型p沟道耗尽型场效应晶体管参数和模型1。场效应晶体管参数1。导通电压VT导通电压是MOS增强型晶体管的参数，栅源电压小于导通电压的绝对值，场效应晶体管不能导通。2。夹断电压VP夹断电压是耗尽型场效应晶体管的一个参数，当VGS=VP时，漏极电流为零。3。饱和漏极电流IDSS耗尽场效应三极管，当VGS=0时对应漏极电流。4。输入电阻RGS，结型场效应三极管，反向偏置时RGS大于107；绝缘栅场效应三极管的RGS约为109 1015。5。低频跨导gm低频跨导反映栅极电压对漏极电流的控制效果，gm可在传输特性曲线上计算，单位为mS(毫西门子)。6。最大漏极功耗PDM的最大漏极功耗可以通过PDM=VDSID来确定，这相当于双极性三极管的PCM。场效应晶体管和晶体管的比较，NPN和PNPN沟道类型，P沟道，放大参数，耗尽型，(2)部分电压偏置电路，DC通道，by: VG=VDDRg2/(Rg1 Rg2)和VS=-Idr，2。静态工作点的确定：4.4.2小信号模型分析，低