模拟电子技术 5.3 场效应管FET.ppt

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1、第第5章章 场效应管场效应管(FET)参见：参见：模拟部分模拟部分 5.3节、节、5.1节节应用电场效应工作的电子器件。应用电场效应工作的电子器件。单极型晶体管。单极型晶体管。电压控制电流器件。电压控制电流器件。功耗小，输入阻抗高、抗干扰能力强。功耗小，输入阻抗高、抗干扰能力强。广泛应用于大规模集成电路中。广泛应用于大规模集成电路中。FET是是1增强型增强型耗尽型耗尽型N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道（耗尽型）（耗尽型）FET场效应管场效应管JFET结结 型型MOSFET金属金属-氧化物氧化物-半导体型半导体型(绝缘栅型绝缘栅型)分类：分类：耗尽型耗尽型：场效应管没

2、有加偏置电压时，就有导电沟道存在：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在增强型增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道2 源极源极用用S或或s表示表示N型导电沟道型导电沟道漏极漏极用用D或或d表示表示 P型区型区P型区型区栅极栅极，用，用G或或g表示表示栅极栅极用用G或或g表示表示符号符号符号符号1.结构结构5.3 结型场效应管结型场效应管(以以N型型沟道为例沟道为例)符号中箭头方向符号中箭头方向g结正向偏置时，结正向偏置时，g极电流方向极电流方向。32.工作原理工作原理（正常工作正常工作vGS 0)设设 vDS=0V).若若vGS=0V PN

3、结耗尽层只占结耗尽层只占N型本体很小部分型本体很小部分导电沟道很宽导电沟道很宽).若若|vGS|PN结耗尽层加宽结耗尽层加宽导电沟道变窄导电沟道变窄).若若|vGS|到到vGS=Vp(Vp夹断电压夹断电压)PN结耗尽层合拢结耗尽层合拢导导电沟道夹断电沟道夹断结论结论:vGS负压可以控制导电沟道宽度负压可以控制导电沟道宽度1)vGS对对iD的控制作用的控制作用4 vDS加一定正压加一定正压电子从电子从sd在电场作用下运动在电场作用下运动 iD(漏极电流漏极电流)即即vGS=0V RDS 最小 iD=IDSS(栅源短路饱和漏极电流栅源短路饱和漏极电流)沟沟道道电电阻阻而而沟道沟道长度长度沟道横截面

4、积沟道横截面积|vGS|RDS iD vGS Vp iD 0（夹断）（夹断）vGS对对iD有控制作用。有控制作用。5vDS 对对iD的影响的影响:vDS0,从漏极到源极呈从漏极到源极呈现电位梯度现电位梯度导电沟道呈楔型导电沟道呈楔型vDS较小时，近较小时，近D端端导电沟道仍很宽导电沟道仍很宽iD随随vDS 而而vDS 进一步进一步至至 vGD=vGS-vDS=VP 即即vDS=vGS-VP VP0近近D端导电沟道预夹断端导电沟道预夹断此后此后vDS对电子吸引力对电子吸引力予夹断长度予夹断长度达到动态平衡达到动态平衡 iD不随不随vDS而而VP vGS 0的情况的情况漏极电流饱和漏极电流饱和6v

5、GS=-1V时，输出特性曲线时，输出特性曲线怎样画？怎样画？7 vDS很小很小,沟道没有预夹断，沟道没有预夹断，iD随随vDS 而而 且且vGS越负越负iD越缓慢越缓慢3.JFET的特性曲线的特性曲线(1)输出特性输出特性).可变电阻区可变电阻区(vDS很小时很小时)管子可视为受管子可视为受vGS负压控制的负压控制的 可变电阻可变电阻特点：特点：为随为随vGS不同而不同不同而不同的的一族曲线一族曲线。分四个区域：分四个区域：8).饱和区饱和区(线性放大区、恒线性放大区、恒流区流区).击穿区击穿区iD不再随不再随vDS而而-恒流特性恒流特性 vDS 在靠近在靠近d 极处发生极处发生予夹断予夹断v

6、DS过大使得过大使得g、d间间PN结反向击穿结反向击穿 iD急剧急剧 且且vGS负压对负压对iD有控制作用有控制作用,体现为一族平行线。体现为一族平行线。)夹断区夹断区（vGS VP)应使应使 vGD=vGS-vDS VBR9VP(2).转移特性曲线转移特性曲线由于由于JFET栅源反偏，几乎没有栅流栅源反偏，几乎没有栅流，研究输入特性无意义，研究输入特性无意义转移特性曲线：研究转移特性曲线：研究vGS对对iD的控制作用的控制作用。转移特性可以直接从输出特性用作图法得出。转移特性可以直接从输出特性用作图法得出。VDS=10V10沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电，所沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电，所以场效应管也称为以场效应管也称为单极型晶体管单极型晶体管。vGS对对iD有控制作用，有控制作用，JFET是是电压控制电流器件电压控制电流器件 栅极栅极g、源极、源极s之间之间反偏反偏 g极几乎不取电流极几乎不取电流iG 0，Ri很高达很高达109综上分析综上分析(JFET)vGS负压越大，负压越大，iD越小。越小。11由于由于VGS 0，栅、源间，栅、源间PN结反偏，结反偏，想得到更小的想得到更小的IG，更大的，更大的 Ri对于对于JFETIG 很小，很小，Ri 很大很大（109）绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管MOSFET12