結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管課件

4.1結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管4.2金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管4.3場(chǎng)效應(yīng)管放大電路4.4各種放大器件電路性能比較4場(chǎng)效應(yīng)管放大電路4.1結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管4.2金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管4.14.1結(jié)型

場(chǎng)效應(yīng)管4場(chǎng)效應(yīng)管放大電路4.1結(jié)型

場(chǎng)效應(yīng)管4場(chǎng)效應(yīng)管放大電路24.1結(jié)型

場(chǎng)效應(yīng)管N溝道P溝道增強(qiáng)型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道（耗盡型）FET場(chǎng)效應(yīng)管JFET結(jié)型MOSFET絕緣柵型(IGFET)分類(lèi)：4場(chǎng)效應(yīng)管放大電路4.1結(jié)型

場(chǎng)效應(yīng)管N溝道P溝道增強(qiáng)型耗盡型N溝道P溝道N溝34.1結(jié)型

場(chǎng)效應(yīng)管

結(jié)構(gòu)工作原理

輸出特性轉(zhuǎn)移特性主要參數(shù)

一、

JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理

二、

JFET的特性曲線及參數(shù)

4.1結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管4.1結(jié)型

場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)工作原理輸出特性44.1結(jié)型

場(chǎng)效應(yīng)管

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖及其表示符號(hào)

(a)N溝道JFET；(b)P溝道JFET1.結(jié)構(gòu)：

N溝道管：電子電導(dǎo)，導(dǎo)電溝道為N型半導(dǎo)體

P溝道管：空穴導(dǎo)電，導(dǎo)電溝道為P型半導(dǎo)體

一、JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理4.1結(jié)型

場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖及其表54.1結(jié)型

場(chǎng)效應(yīng)管2.工作原理①VGS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)VGS＜0時(shí)（以N溝道JFET為例）

當(dāng)溝道夾斷時(shí)，對(duì)應(yīng)的柵源電壓VGS稱(chēng)為夾斷電壓VP

（或VGS(off)）。對(duì)于N溝道的JFET，VP<0。PN結(jié)反偏耗盡層加厚溝道變窄。VGS繼續(xù)減小，溝道繼續(xù)變窄4.1結(jié)型

場(chǎng)效應(yīng)管2.工作原理①VGS對(duì)溝道的控制作用64.1結(jié)型

場(chǎng)效應(yīng)管②VDS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)VGS=0時(shí)，VDSID

當(dāng)VDS增加到使VGD=VP時(shí)，在緊靠漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。G、D間PN結(jié)的反向電壓增加，使靠近漏極處的耗盡層加寬，溝道變窄，從上至下呈楔形分布。此時(shí)VDS夾斷區(qū)延長(zhǎng)溝道電阻ID基本不變③

VGS和VDS同時(shí)作用時(shí)當(dāng)VP<VGS<0時(shí)，

導(dǎo)電溝道更容易夾斷，

對(duì)于同樣的VDS，

ID的值比VGS=0時(shí)的值要小。VGD=VGS-VDS=VP在預(yù)夾斷處（以N溝道JFET為例）2.工作原理4.1結(jié)型

場(chǎng)效應(yīng)管②VDS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)VGS=074.1結(jié)型

場(chǎng)效應(yīng)管綜上分析可知

溝道中只有一種類(lèi)型的多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，

所以場(chǎng)效應(yīng)管也稱(chēng)為單極型三極管。JFET是電壓控制電流器件，iD受vGS控制預(yù)夾斷前iD與vDS呈近似線性關(guān)系；預(yù)夾斷后，iD趨于飽和。JFET柵極與溝道間的PN結(jié)是反向偏置的，因

此iG0，輸入電阻很高。4.1結(jié)型

場(chǎng)效應(yīng)管綜上分析可知溝道中只有一種類(lèi)型的多數(shù)載81.轉(zhuǎn)移特性

VP2.輸出特性

4.1結(jié)型

場(chǎng)效應(yīng)管二、JFET的特性曲線及參數(shù)1.轉(zhuǎn)移特性VP2.輸出特性94.1結(jié)型

場(chǎng)效應(yīng)管1)恒流區(qū)輸出特性

輸出特性曲線表達(dá)以UGS為參變量時(shí)iD與uDS的關(guān)系。根據(jù)特性曲線的各部分特征,分為四個(gè)區(qū)域：

恒流區(qū)相當(dāng)于雙極型晶體管的放大區(qū)。其主要特征為：uGS對(duì)iD的控制能力很強(qiáng)，uDS的變化對(duì)iD影響很小。2）可變電阻區(qū)

與雙極型晶體管不同，在JFET中，柵源電壓uGS對(duì)iD上升的斜率影響較大，隨著|UGS|增大，曲線斜率變小，說(shuō)明JFET的輸出電阻變大。3）截止區(qū)

當(dāng)|UGS|>|UP|時(shí)，溝道被全部夾斷，iD=0，故此區(qū)為截止區(qū)。若利用JFET作為開(kāi)關(guān)，則工作在截止區(qū)，即相當(dāng)于開(kāi)關(guān)打開(kāi)。

4）擊穿區(qū)隨著uDS增大，靠近漏區(qū)的PN結(jié)反偏電壓uDG也隨之增大。4.1結(jié)型

場(chǎng)效應(yīng)管1)恒流區(qū)輸出特性輸出特性曲線10①夾斷電壓VP(或VGS(off))：②飽和漏極電流IDSS：

③

低頻跨導(dǎo)gm：或漏極電流約為零時(shí)的VGS值。VGS=0時(shí)對(duì)應(yīng)的漏極電流。

低頻跨導(dǎo)反映了vGS對(duì)iD的控制作用。gm可以在轉(zhuǎn)移特性曲線上求得，單位是mS(毫西門(mén)子)。④輸出電阻rd：4.1結(jié)型

場(chǎng)效應(yīng)管3.主要參數(shù)①夾斷電壓VP(或VGS(off))：②飽和漏極電流I11網(wǎng)賺

網(wǎng)賺論壇0吺囬圡網(wǎng)賺網(wǎng)賺論壇0吺囬圡123.主要參數(shù)4.1結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管⑤直流輸入電阻RGS：

對(duì)于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管，反偏時(shí)RGS約大于107Ω。⑧最大漏極功耗PDM⑥最大漏源電壓V(BR)DS⑦最大柵源電壓V(BR)GS3.主要參數(shù)4.1結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管⑤直流輸入電阻RGS：134.2

MOSFET

一、增強(qiáng)型MOSFET

二、耗盡型MOSFET

三、各種類(lèi)型MOS管的符號(hào)及特性對(duì)比4.2金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管4.2

MOSFET一、增強(qiáng)型MOSFET二、耗盡型MO144.2

MOSFET

1.N溝道增強(qiáng)型MOSFET結(jié)構(gòu)與工作原理（1）結(jié)構(gòu)：

N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖及符號(hào)一、增強(qiáng)型MOSFET4.2

MOSFET1.N溝道增強(qiáng)型MOSFET結(jié)構(gòu)與工154.2

MOSFET（2）工作原理：

增強(qiáng)型NMOS管在uGS=0時(shí),兩個(gè)重?fù)诫s的N+源區(qū)和漏區(qū)之間被P型襯底所隔開(kāi),就好像兩個(gè)背向連接的二極管。這時(shí)不論漏極、源極間加何種極性電壓,總有一個(gè)PN結(jié)處于反向偏置,所以漏極、源極之間只有很小的反向電流通過(guò),可以認(rèn)為增強(qiáng)型NMOS管處于關(guān)斷狀態(tài)UGS＞UT時(shí)形成導(dǎo)電溝道

1.N溝道增強(qiáng)型MOSFET結(jié)構(gòu)與工作原理4.2

MOSFET（2）工作原理：增強(qiáng)型NM164.2

MOSFET1.N溝道增強(qiáng)型MOSFET結(jié)構(gòu)與工作原理（2）工作原理：

uDS增大時(shí)增強(qiáng)型MOS管溝道的變化過(guò)程(a)uGS>UT出現(xiàn)N型溝道(b)uDS較小時(shí)

iD迅速增大(c)uDS較大出現(xiàn)時(shí)

iD趨于飽和

在正的漏極電源uDS作用下，將有iD產(chǎn)生。把在uDS作用下開(kāi)始導(dǎo)電的uGS叫做開(kāi)啟電壓UT。4.2

MOSFET1.N溝道增強(qiáng)型MOSFET結(jié)構(gòu)與工作174.2

MOSFET(1)轉(zhuǎn)移特性曲線主要特點(diǎn)如下:

當(dāng)0＜uGS≤UT時(shí),iD=0。盡管uGS＞0,但無(wú)柵流。當(dāng)uGS＞UT時(shí),導(dǎo)電溝道形成,iD＞0。2.N溝道增強(qiáng)型MOS管特性曲線4.2

MOSFET(1)轉(zhuǎn)移特性曲線主要特點(diǎn)如下:2.N184.2

MOSFET

分為恒流區(qū)、可變電阻區(qū)、截止區(qū)和擊穿區(qū)。其特點(diǎn)為：（2）輸出特性2.N溝道增強(qiáng)型MOS管特性曲線1)截止區(qū)：UGS≤UT，導(dǎo)電溝道未形成，iD=0。2)恒流區(qū)：曲線間隔均勻，uGS對(duì)iD控制能力強(qiáng)。uDS對(duì)iD的控制能力弱，曲線平坦。3)可變電阻區(qū)：uGS越大，rDS越小，體現(xiàn)了可變電阻4）擊穿區(qū)：隨著uDS增大，靠近漏區(qū)的PN結(jié)反偏電壓uDG也隨之增大。4.2

MOSFET分為恒流區(qū)、可變電阻區(qū)、截194.2

MOSFET

1.N溝道耗盡型MOSFET結(jié)構(gòu)與工作原理（1）結(jié)構(gòu)：

增強(qiáng)型NMOS管在uGS=0時(shí),管內(nèi)沒(méi)有導(dǎo)電溝道。耗盡型則不同,它在uGS=0時(shí)就有導(dǎo)電溝道,它的導(dǎo)電溝道是在制造過(guò)程中就形成了的。N溝道耗盡型MOS管的結(jié)構(gòu)示意圖及符號(hào)二、耗盡型MOSFET4.2

MOSFET1.N溝道耗盡型MOSFET結(jié)構(gòu)與工204.2

MOSFET（2）工作原理：1.N溝道耗盡型MOSFET結(jié)構(gòu)與工作原理

由于uGS=0時(shí)就存在原始溝道，所以只要此時(shí)uDS>0，就有漏極電流。如果uGS>0,指向襯底的電場(chǎng)加強(qiáng)，溝道變寬，漏極電流iD將會(huì)增大。反之，若uGS

<0，則柵壓產(chǎn)生的電場(chǎng)與正離子產(chǎn)生的自建電場(chǎng)方向相反，總電場(chǎng)減弱，溝道變窄，溝道電阻變大，iD減小。當(dāng)uGS繼續(xù)變負(fù)，等于某一閾值電壓時(shí)，溝道將全部消失，iD

=0，管子進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。4.2

MOSFET（2）工作原理：1.N溝道耗盡型MOS214.2

MOSFET2.N溝道耗盡型MOS管特性曲線(1)轉(zhuǎn)移特性曲線（2）輸出特性

N溝道耗盡型MOSFET管的電流方程與增強(qiáng)型管是一樣的，不過(guò)其中的開(kāi)啟電壓應(yīng)換成夾斷電壓UP。經(jīng)簡(jiǎn)單變換，耗盡型NMOSFET的電流方程為4.2

MOSFET2.N溝道耗盡型MOS管特性曲線(1)224.2

MOSFET3.P溝道絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管(PMOS)

PMOS管也有兩種:增強(qiáng)型和耗盡型。增強(qiáng)型PMOS管在工作時(shí)為了在漏源極之間形成P型溝道,柵源極之間電壓uGS必須為負(fù),而且漏源極電壓uDS及漏極電流iD也與NMOS管的相反。4.2

MOSFET3.P溝道絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管(PMOS)234.2

MOSFET1.各種類(lèi)型MOS管符號(hào)對(duì)比三、各