ch5場效應管課件

第5章場效應管及其基本放大電路5.1結型場效應管JFET5.2絕緣柵場效應管MOSFET5.3場效應管的特點及等效模型5.4場效應管的基本應用內容模擬電路基礎

N溝道結型場效應管

P溝道結型場效應管

5.1結型場效應管（JFET）5.1.1.JFET的結構JFET分為N溝道和P溝道兩種類型。漏極D/源極S/柵極G。如果在漏—源極間加上正向電壓，漏極電流ID。由于導電溝道是N型的，故稱為N溝道結型場效應管。

圖5.1?1N溝道結型場效應管結構示意圖圖5.1?3JFET與(NPN)BJT的符號比較

圖5.1?2N溝道JFET的簡化截面圖2.VGS對ID的影響1）VDS=0,VGS<0，VGS可變當VGS的絕對值增大時，耗盡層展寬，導電溝道變窄，溝道電阻變大。當耗盡層展寬到彼此相遇，整個導電溝道被全部“夾斷”,這時的VGS稱為夾斷電壓，用VP表示。一般為負幾伏。顯然，如果在漏源極有電流ID流過的話，VGS就直接控制著漏極電流ID的大小。圖5.1?5導電溝道被全部“夾斷”時的N－JFET2）VGS=0,VDS0，且VDS可變在漏源極間加上小的正電源電壓VDS，形成漏極電流ID，方向自D到S，而且與漏源電壓成線性關系。由于ID流過具有一定電阻的溝道，沿溝道長度將有一個電壓降。源（S）端PN結為零偏，漏（D）端PN結為反偏，這樣，漏端耗盡層比源端寬，漏端溝道比源端窄，形成梯形導電溝道。圖5.1?6（a）VGS=0,VDS0且可調時的JFET當VDS增大到VDS（=-VGD）

=-VP時，漏端耗盡層剛剛相接，溝道漏端被夾斷。這種情況稱為預夾斷。VDS繼續(xù)增加，夾斷區(qū)會加長，見圖5.1?5(b)。夾斷區(qū)的加長并不意味著ID將下降，甚至為0。ID基本不隨VDS變化。這時的電流稱為飽和漏電流IDSS。圖5.1?6（b）VGS=0,VDS0且可調時的JFET由以上分析可見：改變加在PN結兩端的反向偏置電壓，即改變了PN結中的電場，就可以改變耗盡層的寬度；也就改變了溝道電阻的大小，從而實現(xiàn)對漏極電流ID的控制。所以，場效應管是電壓控制器件。由于PN結處于反向接法，因而可以認為柵極基本不取電流，即IG約等于零，所以場效應管的輸入電阻很高。5.1.3伏安特性輸出特性轉移特性1.輸出特性

圖5.1?9JFET的輸出特性曲線在VDS較小時，場效應管可視為一個受VGS控制的可變電阻。工作狀態(tài)分為四個區(qū)：可變電阻區(qū)、恒流區(qū)、擊穿區(qū)、截止區(qū)。預夾斷點的連線就是可變電阻區(qū)和恒流區(qū)的分界線；擊穿點的連線是恒流區(qū)和擊穿區(qū)的分界線。若要保證器件工作在恒流區(qū)，漏-源極間的總電壓必須滿足5.1.3伏安特性輸出特性轉移特性轉移特性曲線與輸出特性曲線之間聯(lián)系

5.1.4主要參數飽和漏電流IDSS

夾斷電壓Vp

直流輸入電阻RGS1.直流參數2.交流參數跨導gm

極間電容低頻噪聲系數NF5.1.4主要參數最大漏源電流IDM

最大耗散功率PDM

漏源擊穿電壓V（BR）DS

柵源擊穿電壓V（BR）GS

柵漏擊穿電壓V（BR）GD3.極限參數5.2.1N溝道增強型MOSFET1.結構圖5.2?1N溝道增強型MOSFET的結構增強型MOSFET的符號5.2.1N溝道增強型MOSFET2.工作原理由于是在P型半導體中感應產生N型電荷層，故又稱為反型層。這一反型層將D與S的兩個N+區(qū)相連通形成D-S間的N型導電溝道。這一溝道由感應電荷產生，故稱為感生溝道。開始形成反型層所需的VGS，稱為開啟電壓VTh。2.工作原理楔形溝道預夾斷2.特性曲線2）轉移特性5.2.2N溝道耗盡型MOSFET1.結構與符號N溝道耗盡型MOS管結構與增強型相同。只是絕緣層SiO2中摻有大量的正離子。2.工作特點與特性曲線轉移特性曲線輸出特性曲線5.4場效應管的基本應用5.4.1模擬開關與邏輯門“或非”數字邏輯門電路N溝道MOSFET模擬開關5.4場效應管的基本應用5.4.2場效應管的直流偏置分壓式自偏壓電路自偏壓電路5.4