电工电子技术课件：第二十九讲 场效应晶体管

1、第二十九讲 场效应晶体管,1.6.1 N沟道增强型绝缘栅场效应管,1.6 绝缘栅场效应管,1. 结构和符号,第1章 1.6,结构示意图,耗尽层,S,G,D,D与S之间是两个 PN结反向串联， 无论D与S之间加 什么极性的电压， 漏极电流均接近 于零。,2. 工作原理,(1) UGS =0,第1章 1.6,P型硅衬底,N,+,+,B,S,G,D,。,耗尽层,ID = 0,(2) 0 UGS UGS(th),由柵极指向衬底方 向的电场使空穴向 下移动,电子向上移 动,在P 型硅衬底的 上表面形成耗尽层。 仍然没有漏极电流。,UGS,N+,N+,第1章 1.6,UDS,P型硅衬底,N,+,+,B,S

2、,G,D,。,耗尽层,栅极下P型半导 体表面形成N型导电 沟道，当D、S加上 正向电压后可产生 漏极电流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,增强型 NMOS 管的特性曲线,0,1,2,3,2,4,6,UGS / V,3. 特性曲线,UGs(th),输出特性,转移特性,UDS / V,第1章 1.6,ID /mA,结构示意图,1.6.2 N沟道耗尽型绝缘栅场效应管,P型硅衬底,源极S,漏极D,栅极G,衬底引线B,耗尽层,1. 结构特点和工作原理,N

3、+,N+,SiO2,制造时,在二氧化硅绝缘层中掺入大量的正离子。,第1章 1.6,4,3,2,1,0,4,8,12,UGS =1V,2V,3V,输出特性,转移特性,耗尽型NMOS管的特性曲线,1,2,3,0V,1,0,1,2,1,2,3,UGS / V,2. 特性曲线,ID,UGS,UGs(off),UDS / V,UDS =10V,第1章 1.6,ID /mA,ID /mA,N型硅衬底,N,+,+,B,S,G,D,。,耗尽层,PMOS管结构示意图,P沟道,1.6.3 P沟道绝缘栅场效应管（PMOS）,PMOS管与NMOS管 互为对偶关系，使用 时UGS 、UDS的极性 也与NMOS管相反。,

4、P+,P+,第1章 1.6,UGS,UDS,ID,1. P沟道增强型绝缘栅场效应管,开启电压UGS(th)为 负值，UGS UGS(th) 时导通。,2. P沟道耗尽型绝缘栅场效应管,夹断电压UGS(off)为 正值， UGS UGS(off) 时关断。,第1章 1.6,在UDS =0时，栅源电压与栅极电流的比值，其值很高。,1.6.4 绝缘栅场效应管的主要参数,1. 开启电压UGS(th),指在一定的UDS下，开始出现漏极电流所需的栅源电 压。它是增强型MOS管的参数，NMOS为正，PMOS为负。,2. 夹断电压 UGS(off),指在一定的UDS下，使漏极电流近似等于零时所需的 栅源电压。

5、是耗尽型MOS管的参数，NMOS管是负值， PMOS管是正值。,3. 直流输入电阻 RGS（DC）,4. 低频跨导 gm,UDS为常数时，漏极电流的微变量与引起这个变化的 栅源电压的微变量之比称为跨导,即,第1章 1.6,另外，漏源极间的击穿电压U(BR)DS、栅源极间的击 穿电压U(BR)GS以及漏极最大耗散功率PDM是管子的极限 参数，使用时不可超过。,跨导是衡量场效应管栅源电压对漏极电流控制能力的一个重要参数。,第1章 1.6,场效应管放大电路,2.8.1 场效应管共源极放大电路,分压式自偏压共源极放大电路,+VDD,RD,C1,C2,RL,RG2,RS,+,CS,+,+,ui,RG1,

6、RG,S,G,D,1. 静态分析,UGS = VG VS,当VG UGS时,UDS = VDD ID ( RD + RS ),第2章 2.8,2. 动态分析,(1) 场效应管的小信号简化模型,由场效应管的特性曲线可知， 当信号幅度较小时，跨导gm 可视为常数,因而可用一个线 性的电压控制电流源来等效 代替场效应管,即是场效应管 的小信号简化模型。,第2章 2.8,画出分压式自偏压共源极放大电路的微变等效电路,RD,RL,RG1,RG2,G,D,S,RG,(2) 电压放大倍数,ri =RG + RG1 / RG2,(3) 输入电阻,(4) 输出电阻,第2章 2.8,2.8.2 场效应管源极输出器,+VDD,C1,RL,RG2,RS,+,ui,RG1,RG,S,G,D,+,C2,它是一个共漏极放大电路，静态值的估算方法与共源极放大电路相同。,动态分析：,第2章