電子技術(shù)教學(xué)文稿課件

電子技術(shù)1、結(jié)型場效應(yīng)管JFETjunctiontype2、絕緣柵型場效應(yīng)管MOSFET

metaloxidesemiconductortypeFET場效應(yīng)管根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同分為兩種:MOSN溝道(NMOS)P溝道(PMOS)增強(qiáng)型enhancementmodeMOSFET耗盡型depletionmodeMOSFET耗盡型增強(qiáng)型(1-2)N基底：N型半導(dǎo)體兩邊是P區(qū)G(柵極)S源極D漏極一、結(jié)構(gòu)7.2結(jié)型場效應(yīng)管(JFET):導(dǎo)電溝道PPPN結(jié)drainGate,gridsource(1-3)NPPG(柵極)S源極D漏極N溝道結(jié)型場效應(yīng)管DGS(1-4)二、工作原理（以N溝道為例）NGSDUGSNNPPIDPN結(jié)反偏，UGS越負(fù),則耗盡區(qū)越寬，導(dǎo)電溝道越窄。UDS=0V時(shí)PP即使UDS0V，漏極電流ID=0A。此時(shí)的UGS就稱夾斷電壓VP(1-5)0iDuGSVP夾斷電壓不管UDS的值如何iD～uGSDGSiD轉(zhuǎn)移特性曲線：沒夾斷UDS又不為零？ID(1-6)NGSDUDSUGSUGS<Vp且UDS>0、UGD<VP時(shí)耗盡區(qū)的形狀PP越靠近漏端，PN結(jié)反壓越大ID(1-7)PGSDUDSUGSUGS<Vp且UDS較大時(shí)UGD<VP時(shí)耗盡區(qū)的形狀PP溝道中仍是電阻特性，但是是非線性電阻。IDN(1-8)GSDUDSUGSUGS<VpUGD=VP時(shí)NN漏端的溝道被夾斷，稱為予夾斷。UDS增大則被夾斷區(qū)向下延伸。ID(1-9)GSDUDSUGSUGS<VpUGD=VP時(shí)Pp此時(shí)，電流ID由未被夾斷區(qū)域中的載流子形成，基本不隨UDS的增加而增加，呈恒流特性。IDN(1-10)N溝道結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線uGS0iDIDSSVP夾斷電壓飽和漏極電流(1-11)輸出特性曲線IDUDS0UGS=0V-1V-3V-4V-5VN溝道結(jié)型場效應(yīng)管的輸出特性曲線-2V可變電阻區(qū)夾斷區(qū)恒流區(qū)予夾斷曲線(1-12)PNNG(柵極)S源極D漏極P溝道結(jié)型場效應(yīng)管DGSDGS7.2.2P溝道結(jié)型場效應(yīng)管(1-13)特性曲線UGS0IDIDSSVP飽和漏極電流夾斷電壓轉(zhuǎn)移特性曲線一定UDS下的ID-UGS曲線(1-14)予夾斷曲線IDUDS2VUGS=0V1V3V4V5V可變電阻區(qū)夾斷區(qū)恒流區(qū)輸出特性曲線0(1-15)結(jié)型場效應(yīng)管的缺點(diǎn)：1.柵源極間的電阻雖然可達(dá)107以上，但在某些場合仍嫌不夠高。3.柵源極間的PN結(jié)加正向電壓時(shí)，將出現(xiàn)較大的柵極電流。絕緣柵場效應(yīng)管可以很好地解決這些問題。2.在高溫下，PN結(jié)的反向電流增大，柵源極間的電阻會顯著下降。(1-16)7.3絕緣柵場效應(yīng)管(MOS):7.3.1、N溝道增強(qiáng)型FET的結(jié)構(gòu)和電路符號PNNGSDP型基底兩個(gè)N區(qū)SiO2絕緣層金屬鋁GSD(1-17)7.3.2、MOS管的工作原理以N溝道增強(qiáng)型(NMOS)為例PNNGSDUDSUGSUGS=0時(shí)D-S間相當(dāng)于兩個(gè)反接的PN結(jié)ID=0對應(yīng)截止區(qū)(1-18)PNNGSDUDSUGSUGS>0時(shí)UGS足夠大時(shí)（UGS>VT）感應(yīng)出足夠多電子，這里出現(xiàn)以電子導(dǎo)電為主的N型導(dǎo)電溝道。感應(yīng)出電子VT稱為閾值電壓(1-19)UGS較小時(shí)，導(dǎo)電溝道相當(dāng)于電阻將D-S連接起來，UGS越大此電阻越小。PNNGSDUDSUGS(1-20)PNNGSDUDSUGS當(dāng)UDS不太大時(shí)，導(dǎo)電溝道在兩個(gè)N區(qū)間是均勻的。當(dāng)UDS較大時(shí)，靠近D區(qū)的導(dǎo)電溝道變窄。(1-21)PNNGSDUDSUGS夾斷后，即使UDS繼續(xù)增加，ID仍呈恒流特性。IDUDS增加，UGD=VT時(shí)，靠近D端的溝道被夾斷，稱為予夾斷。(1-22)增強(qiáng)型N溝道MOS管的特性曲線轉(zhuǎn)移特性曲線0iDuGSVT(1-23)輸出特性曲線iDuDS0UGS>0(1-24)NPPGSDGSDP溝道增強(qiáng)型(1-25)N溝道耗盡型予埋了導(dǎo)電溝道GSDNGSDPNeee7.3.4

N溝道耗盡型FET(NMOS)(1-26)P溝道耗盡型NPPGSDGSD予埋了導(dǎo)電溝道(1-27)耗盡型N溝道MOS管的特性曲線耗盡型的MOS管UGS=0時(shí)就有導(dǎo)電溝道，加反向電壓才能夾斷。轉(zhuǎn)移特性曲線0iDuGSVth(1-28)輸出特性曲線iDuDS0UGS=0UGS<0UGS>0(1-29)7.4MOS門電路7.4..1MOS反相器0uDSiD負(fù)載線ui=“1”ui=“0”uo=“0”uo=“1”UCCuiuo(1-30)？實(shí)際結(jié)構(gòu)UCCuiuo等效結(jié)構(gòu)UCCuiuo(1-31)7.4.2CMOS反相器NMOS管PMOS管CMOS電路UCCST2DT1uiuo工作原理：ui=0時(shí)：

ugs2=UCC，T2導(dǎo)通、T1截止，uo=“１”；ui=1時(shí)：T1導(dǎo)通、T2截止，uo=“0”。(1-32)UCCAFB(1-33)AUCCFB(1-34)AUCCFB(1-35)ABUCCFCMOS(1-36)ABFVDD101001101100(1-37)CCVDDVO/ViVi/VOCCTGCCCMOS傳輸門(1-38)CVDDVOViCCMOS傳輸過程10ViVO(1-39)CVDDVOViCCMOS傳輸過程10ViVO(1-40)ViVDDVORGRG1RG2RDRS試求:靜態(tài)工作點(diǎn),電壓放大倍數(shù)(1-41)ViRG1=200KRG2=51KRG=1mVDD=20VRD=10kVDDVORGRG1RG2RDRSRS=10KIDSS=0.9mAVP=-4VGm=–1.5mA/V(1-42)Gm?VGSSGDIDRGRG1RG2RDRLVOVi(1-43)ViVDDVORGRG1RDRS試求