低频电子线路课件绝对珍藏11.ppt

低频电子线路低频电子线路 山东大学 信息科学与工程学院 刘志军1低频电子线路上节课回顾静态工作点稳态电路Q点不稳定的因素基极分压式射极电阻共射放大电路晶体管放大器的三种组态2低频电子线路本节课内容场效应晶体管结型场效应管（JFET）绝缘栅场效应管（IGFET）3低频电子线路 1.4 场效应晶体管场效应晶体管(Field Effect Transistor)简称FET4低频电子线路1.4.1 场效应管简介场效应管是一种不同于前述双极型晶体管（BJT）的一种半导体器件。5低频电子线路两者工作机理不同双极型晶体管（BJT）有两种载流子（多子、少子）场效应管（FET）有一种载流子（多子）6低频电子线路控制方式的不同双极型晶体管（BJT）电流控制方式场效应管（FET）电压控制方式7低频电子线路场效应管分类分为两大类：结型场效应管（JFET）绝缘栅场效应管（IGFET）8低频电子线路MOS场效应管（MOSFET）在绝缘栅场效应管（IGFET）结构的器件中，最常见为金属氧化物半导体结构（MetalOxideSemiconductor），故称为MOSFET，简称MOS器件。9低频电子线路JFET器件JFET分为两类:N沟道JFET P沟道JFET10低频电子线路MOSFETMOSFET 分为:N沟道MOSFET P沟道MOSFET 11低频电子线路N沟道MOSN沟道MOS又分为N沟道增强型（Enhancement）-ENMOSFETN沟道耗尽型（Depletion）-DNMOSFET12低频电子线路P沟道MOSP沟道MOS又分为P沟道增强型（Enhancement）-E PMOSFETP沟道耗尽型（Depletion）-D PMOSFET13低频电子线路1.4.2 结型场效应管（JFET）是一种利用PN结原理但与BJT截然不同的常见的FET。14低频电子线路1.符号和结构注意场效应管的结构、原理和符号都不同于BJT。以下注意看结型场效应管（JFET）的情况。15低频电子线路JFET（图）16低频电子线路2NJFET工作原理以下以N沟道为例分析JFET工作原理。17低频电子线路外加偏置管子工作要求外加电源保证静态设置：VDS 漏极直流电压-加正向电压 VGS 栅极直流电压-加反向电压18低频电子线路 VGS 栅极直流电压的作用（图）19低频电子线路看VGS的作用（不加VDS）横向电场作用 VGS PN结耗尽层宽度 沟道宽度 20低频电子线路VDS 漏极直流电压的作用（图）21低频电子线路看VDS的作用（不加VGS）纵向电场作用在沟道造成楔型结构（上宽下窄）22低频电子线路 VGS和VDS的综合作用仍为楔型结构（图）23低频电子线路楔型结构 a点（顶端封闭）预夹断 b点（底端封闭）全夹断（夹断）24低频电子线路说明随沟道宽窄变化，使通过的载流子数量发生变化，即iD变化。VGS对iD的控制作用。25低频电子线路3特性曲线有两种特性：转移特性（思考为何不叫输入特性？）输出特性26低频电子线路转移特性分析转移特性27低频电子线路iD函数表达式28低频电子线路转移特性（图）N沟道JFET转移特性曲线其中：IDSS为饱和电流VGS（off)为夹断电压VGSID0IDSSVGS（off)29低频电子线路输出特性 30低频电子线路输出特性（图）31低频电子线路1.4.3 MOS场效应管MOS场效应管是绝缘栅场效应管的一种主要形式，应用十分广泛。32低频电子线路MOSFET（图）33低频电子线路1.N沟道增强型（E型）MOSFET以N沟道增强型MOSFET为例介绍MOS管的工作原理。34低频电子线路（1）结构与符号介绍N沟道增强型（E型）MOSFET的结构与符号35低频电子线路结构与符号（图）36低频电子线路外加偏置VGS ：所加栅源电压垂直电场作用（注意为“”）VDS ：所加漏源电压横向电场作用（注意也为“”）37低频电子线路工作原理分析两种电场的作用：垂直电场作用横向电场作用38低频电子线路1.VGS垂直电场作用（向下）VGS 垂直电场作用（向下）吸引P衬底中自由电子向上运动形成反型层（在P封底出现N型层）从而连通两个N+区（形成沟道）39低频电子线路2.VDS横向电场作用使沟道成楔型（左宽右窄）VGSVGS(th)-iD0其中 VGS(th)为开启电压。40低频电子线路iD表达式41低频电子线路iD表达式其中符号含义COX-单位面积栅极电容n-沟道电子的迁移率 W -沟道宽度 L -沟道长度 W/L -MOS管宽长比42低频电子线路（2）特性曲线特性曲线也是两种：转移特性输出特性43低频电子线路转移特性（图）44低频电子线路输出特性（图）45低频电子线路2.N沟道耗尽型MOSFET以下分析N沟道耗尽型MOSFET结构原理46低频电子线路（1）结构和符号请注意管子的结构特点和管子符号47低频电子线路管子结构（图）48低频电子线路结构特点SiO2中掺有钠离子，可以形成正电场，从P衬底中吸引电子向上运动，形成反型层（原始就有）。加VGS（可正可负）后，可改变沟道宽窄，VDS压降使沟道形成楔形。49低频电子线路管子符号（图）见以下页面50低频电子线路（2）特性曲线有两种特性曲线转移特性曲线输出特性曲线51低频电子线路特性曲线（图）52低频电子线路1.4.4 场效应管主要参数特性参数可分直流参数和交流参数。53低频电子线路1.直流参数直流参数与管子的工作条件有关夹断电压开启电压漏极饱和电流直流输入电阻54低频电子线路（1）夹断电压VGS(OFF)适用于JFET和MOSFET 当VGS=VGS(OFF)时 ，iD=0 55低频电子线路（2）开启电压VGS(TH)适用于增强型MOSFET 当VGSVGS(th)时 ，iD056低频电子线路（3）漏极饱和电流IDSS当VGS=0时（VDSVGS(off)），ID=IDSS适用于耗尽型MOSFET和JFET 57低频电子线路（4）直流输入电阻rGS对JFET ：rGS 大约 108109 对MOSFET：rGS大约 10111012 通常认为rGS 58低频电子线路2.极限参数极限参数值是不允许超过的参数。漏极击穿电压栅源击穿电压最大功耗59低频电子线路漏源击穿电压V(BR)DS指对管子漏源间所允许加的最大电压。60低频电子线路栅源击穿电压V(BR)GS指对管子栅源间所允许加的最大电压。61低频电子线路最大功耗PDM 管子的最大耗散功率 PDM=IDMVDS62低频电子线路3.交流参数交流参数与管子的工作目标（信号）有关。跨导输出电阻极间电容63低频电子线路（1）跨导gm跨导gm的表达式（ms）gm反映VGS对ID的控制能力。64低频电子线路跨导gm（图）见图是转移特性曲线上Q点的斜率值（与Q点有关）65低频电子线路分析对于JFET和MOSFET（耗尽层）66低频电子线路分析对应工作点Q的gm为 式中IDQ 为直流工作点电流，增大IDQ可提高gm67低频电子线路分析对于增强型MOSFET68低频电子线路分析对应工作点Q的gm为可见增大场效应管的宽长比和工作电流可提高gm 69低频电子线路（2）输出电阻表达式输出电阻rds反映了VDS对iD的影响。是共源输出特性曲线某一点切线斜率的倒数。70低频电子线路恒流特性在恒流区iD几乎不随VDS变（恒流特性）71低频电子线路厄利电压（图）见图72低频电子线路（3）极间电容栅源电容CGS 由势垒和沟道电容组成（约0.11PF）栅漏电容CGD 由势垒和沟道电容组成（约0.11PF）漏源电容CDS 由封装和引线电容组成（约110PF）73低频电子线路各种FET管子符号74低频电子线路3.各种场效应管特性曲线比较见P40 表1.4.275低频电子线路1.4.5 场效应管和双极型晶体管比较这两种晶体管有很大的不同，应用时请注意它们的特点。76低频电子线路BJT导电机构：多子、少子（双极型）工作控制方式：流控输入阻抗：102103放大能力：大工艺：复杂使用：CE不可置换辐射光照温度特性：不好抗干扰能力：差77低频电子线路 FET导电机构：多子（单极型）工作控制方式：压控输入阻抗：1081012放大能力：gm 小工艺：简单，易集成使用：DS 可置换辐射光照温度特性：好抗干扰能力：好.78低频电子线路比较的结果 两者各有特点，现在还不能互相取代。79低频电子线路使用FET的几点注意事项：保存测量焊接80低频电子线路保存：注意将几个管脚短路（用金属丝捆绑）81低频电子线路 测量：1.一般不可测（MOS）。（为什么？）2.JFET用万用表测试要小心谨慎。82低频电子线路 焊接：各电极焊接顺序为：SDG断电焊接。电烙铁要有中线。83低频电子线路作业：1.211.22 84低频电子线路下节课预习场效应管放大器85低频电子线路本小节结束（186）谢谢！86低频电子线路87低频电子线路