中國互聯(lián)網(wǎng)絡發(fā)展狀況統(tǒng)計報告 (2)ppt課件

1、第三章 場效應管 場效應管簡稱FET是利用輸入電壓產(chǎn)生的電場效應來控制輸出電流的，所以又稱之為電壓控制型器件。它任務時只需一種載流子多數(shù)載流子參與導電，故也叫單極型半導體三極管。因它具有很高的輸入電阻，能滿足高內(nèi)阻信號源對放大電路的要求，所以是較理想的前置輸入級器件。它還具有熱穩(wěn)定性好、功耗低、噪聲低、制造工藝簡單、便于集成等優(yōu)點，因此得到了廣泛的運用。 根據(jù)構造不同，場效應管可以分為結型場效應管JFET和絕緣柵型場效應管IGFET或稱MOS型場效應管兩大類。根據(jù)場效應控制造工藝和資料的不同，又可分為N型溝道場效應管和P型溝道場效應管。qq群發(fā) esdqf. 3. 1結型場效應管 1.構造和符

2、號 1構造 結型場效應管JFET構造表示圖如圖3.1a所示。 . 圖3.1 N溝道結型場效應管a構造表示圖;b圖形符號;c外形圖. 圖3.2P 溝道結型場效應管 a構造表示圖;b圖形符號 . 2. 任務原理 現(xiàn)以N溝道結型場效應管為例討論外加電場是如何來控制場效應管的電流的。 如圖3.3所示，場效應管任務時它的兩個PN結一直要加反向電壓。對于N溝道，各極間的外加電壓變?yōu)閁GS0，漏源之間加正向電壓，即UDS0。 當G、S兩極間電壓UGS改動時，溝道兩側(cè)耗盡層的寬度也隨著改動，由于溝道寬度的變化，導致溝道電阻值的改動，從而實現(xiàn)了利用電壓UGS控制電流ID的目的。.圖3.3 場效應管的任務原理.

3、1UGS對導電溝道的影響 當UGS時，場效應管兩側(cè)的PN結均處于零偏置，構成兩個耗盡層,如圖 3.4 所示。此時耗盡層最薄，導電溝道最寬，溝道電阻最小。 當|UGS|值增大時，柵源之間反偏電壓增大，PN結的耗盡層增寬，如圖3.4b所示。導致導電溝道變窄，溝道電阻增大。 當|UGS|值增大到使兩側(cè)耗盡層相遇時，導電溝道全部夾斷，如圖3.4 c所示。溝道電阻趨于無窮大。對應的柵源電壓UGS稱為場效應管的夾斷電壓， 用UGS(off)來表示。. 圖3.4 UGS對導電溝道的影響a導電溝道最寬;b導電溝道變窄;c導電溝道夾斷. 2UDS對導電溝道的影響 設柵源電壓UGS=0,當UDS=0時，ID=0，

4、溝道均勻，如圖3.4a所示。 當UDS添加時，漏極電流ID從零開場添加，ID流過導電溝道時，沿著溝道產(chǎn)生電壓降，使溝道各點電位不再相等，溝道不再均勻。接近源極端的耗盡層最窄，溝道最寬;接近漏極端的電位最高，且與柵極電位差最大，因此耗盡層最寬，溝道最窄。由圖1.35可知，UDS的主要作用是構成漏極電流ID。 . 3UDS和UGS對溝道電阻和漏極電流的影響 設在漏源間加有電壓UDS，當UGS變化時，溝道中的電流ID將隨溝道電阻的變化而變化。 當UGS=0時，溝道電阻最小，電流ID最大。當|UGS|值增大時，耗盡層變寬，溝道變窄，溝道電阻變大，電流ID減小，直至溝道被耗盡層夾斷，ID=0。 當0UG

5、SUGS(off)時，溝道電流ID在零和最大值之間變化。 改動柵源電壓UGS的大小，能引起管內(nèi)耗盡層寬度的變化，從而控制了漏極電流ID的大小。 場效應管和普通三極管一樣，可以看作是受控的電流源，但它是一種電壓控制的電流源。. 3. 結型場效應管的特性曲線 1轉(zhuǎn)移特性曲線 轉(zhuǎn)移特性曲線是指在一定漏源電壓UDS作用下，柵極電壓UGS對漏極電流ID的控制關系曲線，即 圖3.5為特性曲線測試電路。圖3.6為轉(zhuǎn)移特性曲線。從轉(zhuǎn)移特性曲線可知，UGS對ID的控制造用如下：. 圖3.5 場效應管特性測試電路 . 圖3.6 轉(zhuǎn)移特性曲線 . 當UGS=0時，導電溝道最寬、溝道電阻最小。所以當UDS為某一定值時

6、，漏極電流ID最大，稱為飽和漏極電流,用IDSS表示。 當|UGS|值逐漸增大時，PN結上的反向電壓也逐漸增大，耗盡層不斷加寬，溝道電阻逐漸增大，漏極電流ID逐漸減小。 當UGS=UGS(off)時，溝道全部夾斷，ID=0。. 2輸出特性曲線或漏極特性曲線 輸出特性曲線是指在一定柵極電壓UGS作用下，ID與UDS之間的關系曲線，即 圖3.7所示為結型場效應管的輸出特性曲線，可分成以下幾個任務區(qū)。.圖3.7 結型場效應管的輸出特性曲線. 1可變電阻區(qū)。當UGS不變，UDS由零逐漸添加且較小時，ID隨UDS的添加而線性上升，場效應管導電溝道暢通。漏源之間可視為一個線性電阻RDS，這個電阻在UDS較

7、小時，主要由UGS決議，所以此時溝道電阻值近似不變。而對于不同的柵源電壓UGS，那么有不同的電阻值RDS，故稱為可變電阻區(qū)。 2恒流區(qū)或線性放大區(qū)。圖1.29中間部分是恒流區(qū)，在此區(qū)域ID不隨UDS的添加而添加，而是隨著UGS的增大而增大，輸出特性曲線近似平行于UDS軸，ID. 受UGS的控制，表現(xiàn)出場效應管電壓控制電流的放大作用，場效應管組成的放大電路就任務在這個區(qū)域。 3夾斷區(qū)。當UGS0時，柵極與襯底之間產(chǎn)生了一個垂直于半導體外表、由柵極G指向襯底的電場。這個電場的作用是排斥P型襯底中的空穴而吸引電子到外表層，當UGS增大到一定程度時，絕緣體和P型襯底的交界面附近積累了較多的電子，構成了N型薄層，稱為N型反型層。反型層使漏極與源極之間成為一條由電子構成的導電溝道，當加上漏源電壓UGS之后，就會有電流ID流過溝道。通常將剛剛出現(xiàn)漏極電流ID時所對應的柵源電壓稱為開啟電壓，用UGS(th)表示。. 當UGSUGS(th)時，UGS增大、電場加強、溝道變寬、溝道電阻減小、ID增大；反之，UGS減小，溝道變窄，溝道電阻增大，ID減小。所以改動UGS的大小，就可以控制溝道電阻的大小，從而到達控制電流ID的大小，隨著UGS的加強，導電性能也跟著加強，故稱之為加強型。 必需強調(diào)，這種管子當UGSUGS(th)時，反型層導電溝道消逝，ID=0。只需當UGSUGS(th)時，才干