電路與模擬電子技術(shù)原理第6章3場效應(yīng)管課件

1、電路與模擬電子技術(shù)原理第六章半導(dǎo)體元器件*1第6章 半導(dǎo)體元器件6.1 從電子管到晶體管6.2 半導(dǎo)體6.3 半導(dǎo)體二極管 6.4 晶體管6.5 場效應(yīng)晶體管*26.5 場效應(yīng)晶體管場效應(yīng)晶體管（FET）是利用電場效應(yīng)來控制半導(dǎo)體中電流的半導(dǎo)體器件。起控制作用的電極稱為柵極基極；漏極集電極源極發(fā)射極。改變施加在場效應(yīng)管柵極上的電壓，就可以控制漏極和源極之間的電流，所以場效應(yīng)管是一種電壓控制型器件；與之對比，晶體管通常被看做電流控制型器件，用基極電流控制集電極電流。 *36.5 場效應(yīng)晶體管場效應(yīng)管比晶體管噪聲更低、熱穩(wěn)定性更好、抗輻射能力更強、輸入阻抗很高。 6.5.1 結(jié)型場效應(yīng)管6.5.2

2、 絕緣柵型場效應(yīng)管6.5.3 場效應(yīng)管的特性6.5.4 場效應(yīng)管的應(yīng)用 *46.5.1 結(jié)型場效應(yīng)管 Junction Field-Effect Transistor，JFET 1結(jié)型場效應(yīng)管的基本結(jié)構(gòu) *51結(jié)型場效應(yīng)管的基本結(jié)構(gòu)場效應(yīng)管電路符號中箭頭的方向與晶體管電路符號中箭頭一樣，都是從P區(qū)指向N區(qū) *62結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理 場效應(yīng)管是依靠多子導(dǎo)電的（晶體管的電流放大作用是依靠少子導(dǎo)電實現(xiàn)的） 使用多子導(dǎo)電的場效應(yīng)管比使用少子導(dǎo)電的晶體管更加穩(wěn)定。 場效應(yīng)管為單極型（Unipolar）器件。晶體管內(nèi)部的既有空穴導(dǎo)電，又有電子導(dǎo)電，稱之為雙極型晶體管（Biplar Junction T

3、ransistor，BJT） *7結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理（續(xù)）*8結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理（續(xù)）*9結(jié)型場效應(yīng)管的工作原理（續(xù)）*103結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線*11結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線（續(xù)）可變電阻區(qū)恒流區(qū)、放大區(qū)或飽和區(qū)夾斷區(qū)擊穿區(qū)恒流區(qū)特性*126.5 場效應(yīng)晶體管6.5.1 結(jié)型場效應(yīng)管6.5.2 絕緣柵型場效應(yīng)管6.5.3 場效應(yīng)管的特性6.5.4 場效應(yīng)管的應(yīng)用 *136.5.2 絕緣柵型場效應(yīng)管絕緣柵型場效應(yīng)管的柵極是“絕緣”的，其柵源間的電阻非常大；低功耗、結(jié)構(gòu)簡單柵極（通常用金屬鋁制作）與半導(dǎo)體之間存在一個二氧化硅薄層，形成“金屬-氧化物-半導(dǎo)體”這樣的結(jié)構(gòu)，所以絕緣柵型場效應(yīng)

4、管通常被稱為MOS場效應(yīng)管（Metal-Oxide-Semiconductor FET）。 *141絕緣柵型場效應(yīng)管的基本結(jié)構(gòu) 根據(jù)導(dǎo)電溝道的不同特性，IGFET分為N溝道P溝道增強型（Enhancement-type）耗盡型（Depletion-type） *15絕緣柵型場效應(yīng)管的基本結(jié)構(gòu)（續(xù)）*164種IGFET的電路符號虛線表示增強型，實線表示耗盡型；箭頭總是從P區(qū)指向N區(qū)，所以箭頭向內(nèi)代表N溝道，箭頭向外代表P溝道。 *172絕緣柵型場效應(yīng)管的工作原理和特性曲線絕緣柵型場效應(yīng)管是一種電壓控制型器件，柵極和源極之間的電壓UGS為控制信號，漏極電流ID為被控制信號。 *18（1）N溝道增強

5、型IGFETIGFET不能像JFET那樣靠改變耗盡層寬度來控制漏極和源極間溝道的導(dǎo)電性能。 *19 UGS對ID的控制作用*20UGS對ID的控制作用（續(xù)）*21 UDS對ID的控制作用（續(xù)）*22 N溝道增強型IGFET的特性曲線 N溝道增強型IGFET在恒流區(qū)的轉(zhuǎn)移特性其中ID(on)稱為通態(tài)漏極電流（On State Drain Current），它是UGS2UGS(th)時的ID值。 *23N溝道增強型IGFET特性曲線（續(xù)）*24（2）N溝道耗盡型IGFET 在恒流區(qū)的轉(zhuǎn)移特性*25N溝道耗盡型IGFET特性曲線*26（3）P溝道IGFET 增強型耗盡型 （分析略）*276.5 場效

6、應(yīng)晶體管6.5.1 結(jié)型場效應(yīng)管6.5.2 絕緣柵型場效應(yīng)管6.5.3 場效應(yīng)管的特性6.5.4 場效應(yīng)管的應(yīng)用 *286.5.3 場效應(yīng)管的特性1場效應(yīng)管的特性曲線2場效應(yīng)管的特性參數(shù) *291場效應(yīng)管的特性曲線 場效應(yīng)管的漏極電流ID既受柵源電壓UGS的控制，又受漏源電壓UDS的控制：漏極輸出特性曲線描述了場效應(yīng)管在不同UGS、UDS作用下的ID值，轉(zhuǎn)移特性曲線則特別描述了場效應(yīng)管工作在放大區(qū)時UGS對ID的控制。 *30場效應(yīng)管的特性曲線（續(xù)）改變UGS將改變導(dǎo)電溝道的寬度，從而改變漏極和源極間的導(dǎo)電性能。當改變UGS使溝道寬度為零時，場效應(yīng)管截止；當溝道寬度不為零，而且UDS較小時，它

7、對溝道的影響可以忽略，場效應(yīng)管工作于（受UGS控制的）可變電阻區(qū)。 *31場效應(yīng)管的特性曲線（續(xù)）增大UDS，它對溝道的影響不能忽略，隨著UDS的增大，溝道將發(fā)生預(yù)夾斷，使場效應(yīng)管進入恒流區(qū)（放大區(qū)）；UDS過大，將使場效應(yīng)管發(fā)生擊穿。當把場效應(yīng)管作為一種電壓控制電流型的放大器件時，UGS為輸入（控制）信號，ID為輸出（被控制）信號。 *322場效應(yīng)管的特性參數(shù) 開啟電壓UGS(th)（或UT） 夾斷電壓UGS(off)（或UP） 飽和漏極電流IDSS 輸入電阻RGS 低頻跨導(dǎo)（互導(dǎo)）gm 最大漏極功耗PDM *336.5.4 場效應(yīng)管的應(yīng)用利用恒流區(qū)“ID基本上只受UGS控制，UGS不變則ID基本不變”的特點，可用場效應(yīng)管實現(xiàn)放大器和恒流源。 利用