结型场效应管介绍

1、结型场效应管介绍第1页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二场效应管是一种利用电场效应来控制其电流大小的半导体器件。特点：输入电阻高、噪声低、热稳定性能好、抗辐射能力强。主要用于大规模和超大规模集成电路中。单极型晶体管常用于数字集成电路第2页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二N沟道P沟道增强型耗尽型N沟道P沟道N沟道P沟道（耗尽型）FET场效应管JFET结型MOSFET绝缘栅型(IGFET)场效应管分类：第3页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二4.1 结型场效应管 结构 工作原理 输出特性 转移特性 主要参数 JFET的结构和工作原

2、理 JFET的特性曲线及参数 (Junction type Field Effect Transisstor)第4页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二 源极，用S或s表示N型导电沟道漏极，用D或d表示 P型区P型区栅极，用G或g表示栅极，用G或g表示符号符号4.1.1 JFET的结构和工作原理4.1 结型场效应管1. 结构 # 符号中的箭头方向表示什么？第5页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二2.工作原理（以N沟道为例）vDS=0V时NGSDvDSVGSNNPPiDPN结反偏，VGS越负,则耗尽区越宽，导电沟道越窄。 VGS对沟道的控制作用第6页，共

3、46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二VDSNGSDVGSPPiDVGS达到一定值时耗尽区碰到一起，DS间的导电沟道被夹断。 当沟道夹断时，对应的栅源电压VGS称为夹断电压VP （ 或VGS(off) ）。 VGS继续减小对于N沟道的JFET，VP 0。第7页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二NGSDVDSVGSNNiDVDS=0V时PP VDS对沟道的控制作用当VGS=0时，VDSiD G、D间PN结的反向电压增加，使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从上至下呈楔形分布。第8页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二NGSDVDSVGSPP

4、越靠近漏端，PN结反压越大iD 当VDS增加到使VGD=VP 时，在紧靠漏极处出现预夹断。此时VDS 夹断区延长沟道电阻ID基本不变第9页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二GSDVDSVGSPPiDN VGS和VDS同时作用时VGS越小耗尽区越宽，沟道越窄，电阻越大。iD 减小。当VP VGS0时VGS足够大时（VGSVT）感应出足够多电子，这里出现以电子导电为主的N型导电沟道。感应出电子VT称为阈值电或开启电压：在VDS 作用下开始导电的VGS 。第23页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二VGS较小时，导电沟道相当于电阻将D-S连接起来，VGS越大

5、此电阻越小。PNNGSDVDSVGSVDS0时iD第24页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二PNNGSDVDSVGS当VDS不太大时，导电沟道在两个N区间是均匀的。当VDS较大时，靠近D区的导电沟道变窄。（2）VDS改变iD第25页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二PNNGSDVDSVGS夹断后，即使VDS 继续增加，iD仍呈恒流特性。iDVDS增加，VGD=VT 时，靠近D端的沟道被夹断，称为予夹断。第26页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二（1）输出特性曲线iDV DS0VGS03.增强型N沟道MOS管的特性曲线可变电阻区恒

6、流区击穿区第27页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二3.增强型N沟道MOS管的特性曲线(2)转移特性曲线0iDvGSVTvDS=10V(3)计算公式第28页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二NPPgsdgsdP 沟道增强型栅源端加负电压 漏源端加负电压第29页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二1.N 沟道耗尽型予埋了导电沟道 （正离子），在P型衬底表面形成反型层（N型）。在vGS 0时，就有感生沟道，当V DS 0时，则有iD通过。 gsdNgsdPNeee 耗尽型MOSFET第30页，共46页，2022年，5月20日，18点5

7、2分，星期二2.P 沟道耗尽型NPPgsdgsd予埋了导电沟道（负离子） 第31页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二3.耗尽型N沟道MOS管的特性曲线耗尽型的N沟道MOS管VGS=0时就有导电沟道，加反向电压才能夹断。转移特性曲线0iDVGSVP第32页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二输出特性曲线iDvDS0vGS=0vGS04.3.3各种FET的特性比较及使用注意事项。（见P173P175）栅源电压可正可负。第33页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二4.4 场效应管放大电路 直流偏置电路 静态工作点 FET小信号模型 动态指

8、标分析 三种基本放大电路的性能比较 FET的直流偏置及静态分析 FET放大电路的小信号模型分析法 第34页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二1. 直流偏置电路4.4.1 FET的直流偏置电路及静态分析（1）自偏压电路（2）分压式自偏压电路vGSvGSvGSvGSvGSVGS =- IDR第35页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二4.4 结型场效应管2. 静态工作点Q点：VGS 、ID 、VDSVGS =VDS =已知VP ，由VDD- ID (Rd + R )- IDR可解出Q点的VGS 、 ID 、 VDS 如知道FET的特性曲线，也可采用图解法。

9、第36页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二4.4 结型场效应管4.4.2 FET放大电路的小信号模型分析法1. FET小信号模型 （1）低频模型第37页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二4.4 结型场效应管（2）高频模型第38页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二4.4 结型场效应管2. 动态指标分析 （1）中频小信号模型第39页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二4.4 结型场效应管2. 动态指标分析 （2）中频电压增益（3）输入电阻（4）输出电阻忽略 rd由输入输出回路得则通常则输出电压与输入电压反相。第4

10、0页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二 例4.4.2 共漏极放大电路如图示。试求中频电压增益、输入电阻和输出电阻。（2）中频电压增益（3）输入电阻得 解：（1）中频小信号模型由例题第41页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二（4）输出电阻所以由图有例题第42页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二3. 三种基本放大电路的性能比较组态对应关系：4.4 结型场效应管CEBJTFETCSCCCDCBCGBJTFET电压增益：CE：CC：CB：CS：CD：CG：第43页，共46页，2022年，5月20日，18点52分，星期二输出电阻：3. 三种基本放大电路的性能比较4.4 结型场效应管BJTFET输入电阻：CE：CC：CB：CS：CD：CG：CE：CC：CB：CS：CD：CG：第4