場效應晶體管的特點ppt課件

1、2.2 場效應管場效應管2.2.1 結型場效應管結型場效應管2.2.2 絕緣柵場效應管絕緣柵場效應管2.2.3 場效應管的主要參數(shù)和特點場效應管的主要參數(shù)和特點2.2 場效應管場效應管 場效應管：是利用輸入電壓產生的電場效應控制輸場效應管：是利用輸入電壓產生的電場效應控制輸出電流的電壓控制型器件。出電流的電壓控制型器件。特點：管子內部只需一種載流子參與導電，稱為單特點：管子內部只需一種載流子參與導電，稱為單極型晶體三極管。極型晶體三極管。 特點：由兩個特點：由兩個PN結和一個導電溝道所組成。三個電極分結和一個導電溝道所組成。三個電極分別為源極別為源極S、漏極、漏極D和柵極和柵極G。漏極和源極具

2、有互換性。漏極和源極具有互換性。2.2.1 結型場效應管結型場效應管一、構造和符號一、構造和符號 N溝道結型場效應管的構造、符號如圖溝道結型場效應管的構造、符號如圖2.2.1所示；所示；P溝道溝道結型場效應管如圖結型場效應管如圖2.2.2所示。所示。任務條件：兩個任務條件：兩個PN結加反向電壓。結加反向電壓。圖圖2.2.1 .N溝道結型場效應管溝道結型場效應管圖圖2.2.2 P2.2.2 P溝道結型場效應溝道結型場效應管管二、任務原理二、任務原理 以以N 溝道結型場效應管為例，原理電路如下圖。溝道結型場效應管為例，原理電路如下圖。動畫動畫12 結型場效應管的任務原理結型場效應管的任務原理 1

3、1結型場效應管是一個電壓控制電流的電壓控制結型場效應管是一個電壓控制電流的電壓控制型器件。型器件。 2. 2. 所以輸入電阻很大。普通可達所以輸入電阻很大。普通可達107108107108。 結論：結論： ； 。在漏源電壓 不變條件下，改動柵源電壓 ，經(jīng)過PN結的變化，控制溝道寬窄，即溝道電阻的大小，從而控制漏極電流 。0DSV0GSVDSVGSVDI任務原理如下：任務原理如下：三、結型場效應管的特性曲線和跨導三、結型場效應管的特性曲線和跨導1. 1. 轉移特性曲線轉移特性曲線GSVDI 反映柵源電壓反映柵源電壓 對漏極電流對漏極電流 的控制造用。如圖的控制造用。如圖2.2.5所示，假設漏源電

4、壓一定：所示，假設漏源電壓一定： 當柵源電壓當柵源電壓 向負值方向變化時，漏極電流向負值方向變化時，漏極電流 逐漸減??；逐漸減??； DIGSV0GSVDSSI 當柵源電壓當柵源電壓 時，漏極電流時，漏極電流 ， 稱為飽稱為飽和漏極電流；和漏極電流；DSSDII 當柵源電壓當柵源電壓 時，漏極電流時，漏極電流 ， 稱為夾斷稱為夾斷電壓。電壓。 PVPGSVV0DI圖圖2.2.5 2.2.5 結型場效應管的轉移特性曲結型場效應管的轉移特性曲線線 結論：在結論：在區(qū)中，場效應管可看作一個受柵源電壓控制區(qū)中，場效應管可看作一個受柵源電壓控制的可變電阻。的可變電阻。圖圖2.2.6 結型場效應管的輸出特性

5、曲線結型場效應管的輸出特性曲線2. 輸出特性曲線輸出特性曲線 表示在柵源電壓一定條件下，漏極電流與漏源電壓之間表示在柵源電壓一定條件下，漏極電流與漏源電壓之間的關系。如圖的關系。如圖2.2.6所示。所示。1可調電阻區(qū)圖中可調電阻區(qū)圖中區(qū)區(qū) 不變時，不變時， 隨隨 作線性變化，漏源間呈現(xiàn)電阻性；作線性變化，漏源間呈現(xiàn)電阻性；GSVDIDSV柵源電壓柵源電壓 越負，輸出特性越陡，漏源間的電阻越大。越負，輸出特性越陡，漏源間的電阻越大。GSV圖圖2.2.6 結型場效應管的輸出特性曲線結型場效應管的輸出特性曲線結論：在結論：在區(qū)中，場效應管具有線性放大作用。區(qū)中，場效應管具有線性放大作用。2飽和區(qū)圖中

6、飽和區(qū)圖中區(qū)區(qū) 當當 不變時，不變時， 不隨不隨 變化，根本上維持恒定值，變化，根本上維持恒定值，即即 對對 呈飽和形狀。呈飽和形狀。DSVDIGSVDIDSVGSV 一定時，一定時， 的少量變化引起的少量變化引起 較大變化，即較大變化，即 受受 控制?？刂啤SVDSVDIDI圖圖2.2.6 結型場效應管的輸出特性曲線結型場效應管的輸出特性曲線3擊穿區(qū)圖中擊穿區(qū)圖中區(qū)區(qū)3. 跨導跨導gm 當當 增至一定數(shù)值后，增至一定數(shù)值后， 劇增，出現(xiàn)電擊穿。假設對劇增，出現(xiàn)電擊穿。假設對此不加限制，將損壞管子。因此，管子不允許任務在這個此不加限制，將損壞管子。因此，管子不允許任務在這個區(qū)域。區(qū)域。DSV

7、DIGSVDIA/V反映在線性放大區(qū)反映在線性放大區(qū) 對對 的控制才干。單位是的控制才干。單位是 。 (2.2.1)GSDmVIg2.2.2 絕緣柵場效應管絕緣柵場效應管 絕緣柵場效應管是一種柵極與源極、漏極之間有絕緣層絕緣柵場效應管是一種柵極與源極、漏極之間有絕緣層的場效應管，簡稱的場效應管，簡稱MOS管。管。分類：有分類：有P溝道和溝道和N溝道兩種類型；每種類型又分為加強溝道兩種類型；每種類型又分為加強 型和耗盡型兩種。型和耗盡型兩種。一、構造和任務原理一、構造和任務原理1.1. N N溝道加強型絕緣柵場效應管溝道加強型絕緣柵場效應管特點：輸入電阻高，噪聲小。特點：輸入電阻高，噪聲小。圖圖

8、2.2.7 N2.2.7 N溝道加強型絕緣柵場效應管溝道加強型絕緣柵場效應管 任務原理如圖任務原理如圖2.2.8所示：所示：0GSV 1當 ，在漏、源極間加一正向電壓 時，漏源極之間的電流 。0DIDSVDSV0GSV 2當 ，在絕緣層和襯底之間感應出一個反型層，使漏極和源極之間產生導電溝道。在漏、源極間加一正向電壓 時，將產生電流ID 。TV開啟電壓開啟電壓 ：加強型：加強型MOS管開場構成反型層的柵源電壓。管開場構成反型層的柵源電壓。圖圖2.2.8 N2.2.8 N溝道加強型絕緣柵場效應管任務原溝道加強型絕緣柵場效應管任務原理理 3在在 時：時：0DSV假設假設 ，反型層消逝，無導電溝道，

9、反型層消逝，無導電溝道， ；TGSVV0DI假設假設 逐漸增大，導電溝道變寬，逐漸增大，導電溝道變寬， 也隨之逐漸增也隨之逐漸增大，即大，即 控制控制 的變化。的變化。DIGSVDIGSV 假設假設 ，出現(xiàn)反型層即，出現(xiàn)反型層即(導電溝道導電溝道)，D、S之間之間有電流有電流 流過；流過；TGSVVDI圖圖2.2.8 N2.2.8 N溝道加強型絕緣柵場效應管任務原溝道加強型絕緣柵場效應管任務原理理 夾斷電壓：使夾斷電壓：使ID=0ID=0時的柵源電壓。時的柵源電壓。 2. N溝道耗盡型絕緣柵場效應管溝道耗盡型絕緣柵場效應管構造及符號如圖構造及符號如圖2.2.9所示。所示。特點：管子本身已構成導

10、電溝道。特點：管子本身已構成導電溝道。圖圖2.2.9 N溝道耗盡型絕緣柵場效應管溝道耗盡型絕緣柵場效應管0DSV任務原理：在任務原理：在 時，時，DI0GSV當當 ，導電溝道有電流，導電溝道有電流 ；DI0GSV當當 ，并逐漸增大時，導致溝道變寬，使，并逐漸增大時，導致溝道變寬，使 增大；增大；DIGSV0GSV 當當 ，并逐漸增大此負電壓，導致溝道變窄，并逐漸增大此負電壓，導致溝道變窄，使使 。實現(xiàn)。實現(xiàn) 對對 的控制造用。的控制造用。DIPV0DIGSV夾斷電壓夾斷電壓 ：使：使 時的柵源電壓時的柵源電壓 。 圖圖2.2.9 N溝道耗盡型絕緣柵場效應管溝道耗盡型絕緣柵場效應管二、絕緣柵場效

11、應管的特性曲線和跨導二、絕緣柵場效應管的特性曲線和跨導以以N N溝道溝道MOSMOS管為例。管為例。 1. 轉移特性曲線轉移特性曲線 N溝道溝道MOS管的轉移特性曲線如圖管的轉移特性曲線如圖2.2.10所示。所示。加強型：當加強型：當 時，時， ；當；當 時，時， 。 0GSV0DITGSVV0DI 耗盡型：當耗盡型：當 時，時， ；當；當 為為負電壓時負電壓時 減??；當減小；當 時，時， 。 0GSV0DIGSVDIPGSVV0DI圖圖2.2.10 N溝道溝道MOS管轉移特性曲線管轉移特性曲線2. 輸出特性曲線輸出特性曲線3. 3. 跨導跨導GSDmVIg可調電阻區(qū)可調電阻區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)擊穿

12、區(qū)擊穿區(qū)三個區(qū)其含義與結型管輸出特性曲線三個區(qū)一樣。三個區(qū)其含義與結型管輸出特性曲線三個區(qū)一樣。三、絕緣柵場效應管的圖形符號三、絕緣柵場效應管的圖形符號留意留意N N、P P溝溝道的區(qū)別在道的區(qū)別在于圖中箭頭于圖中箭頭的指向相反。的指向相反。圖圖2.2.12 MOS2.2.12 MOS管的圖形符號管的圖形符號 場效應管輸入電阻很高，結型管普通在場效應管輸入電阻很高，結型管普通在107107以上；以上；絕緣柵管那么更高，普通在絕緣柵管那么更高，普通在109109以上。以上。 2.2.3 場效應管的主要參數(shù)和特點場效應管的主要參數(shù)和特點一、主要參數(shù)一、主要參數(shù)1. 1. 直流參數(shù)直流參數(shù) 1開啟電

13、壓開啟電壓VT 在在VDS 為定值的條件下，加強型場效應管開場導通為定值的條件下，加強型場效應管開場導通 ID 到達某一定值，如到達某一定值，如10A時，所需加時，所需加VGS的值。的值。2夾斷電壓夾斷電壓VP 在在VDS 為定值的條件下，耗盡型場效應管為定值的條件下，耗盡型場效應管ID減小到近減小到近于零時于零時VGS 的值。的值。 3飽和漏極電流飽和漏極電流IDSS 0GSV 耗盡型場效應管任務在飽和區(qū)且耗盡型場效應管任務在飽和區(qū)且 時，所對應的時，所對應的漏極電流。漏極電流。 4直流輸入電阻直流輸入電阻RGS 柵源電壓柵源電壓VGS與對應的柵極電流與對應的柵極電流 IG 之比。之比。2.

14、 交流參數(shù)交流參數(shù) 2極間電容 場效應管三個電極之間的等效電容CGS、CGD、CDS，普通為幾個皮法，結電容小的管子，高頻性能好。DSVDIGSV 1跨導gm 一定時，漏極電流變化量 和引起這個變化的柵源電壓變化量 之比。它表示了柵源電壓對漏極電流的控制才干。2漏極擊穿電壓漏極擊穿電壓V(BR)DS 漏極電流漏極電流ID 開場劇增時所加的漏源間的電壓。開場劇增時所加的漏源間的電壓。3. 極限參數(shù)極限參數(shù)1漏極最大允許耗散功率漏極最大允許耗散功率PDM ID與與VDS 的乘積不應超越的極限值。的乘積不應超越的極限值。二、場效應管的特點二、場效應管的特點 表表2.2.1 場效應管與普通三極管比較表場效應管與普通三極管比較表項目項目器件名