《场效应管及其电路》PPT课件.ppt
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1、第第4章章 场效应管及其电路场效应管及其电路 4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET)4.1.1N沟道增强型场效应管(NMOS管)4.1.2P沟道增强型场效应管(PMOS管)4.2结型场效应管(JFET)4.2.1结型场效应管的结构4.2.2结型场效应管的工作原理4.1.3N沟道耗尽型场效应管 4.1.4P沟道耗尽型场效应管 4.2.3特性曲线4.2.4场效应管的主要参数及使用注意事项第第4章章 场效应管及其电路场效应管及其电路 4.3 场效应管放大电路 4.3.1共源放大电路 4.3.2共漏放大电路 4.3.3复合互补源极跟随器 第第4章章 场效应管及其电路场效应管及其电路【本章难点】MOS管
2、的原理和转移特性及主要参数 场效应管的微变等效电路法【本章要点】MOS管的原理、特性和主要参数 结型场效应管原理、特性及主要参数 场效应管放大电路的组成与原理第第4章章 场效应管及其电路场效应管及其电路 场效应管(FET)是一种电压控制器件,它是利用输入电压产生电场效应来控制输出电流的。它具有输入电阻高、噪声低、热稳定性好、耗电省等优点,目前已被广泛应用于各种电子电路中。场效应管按其结构不同分为结型(JFET)和绝缘栅型(IGFET)两种,其中绝缘栅型场效应管由于其制造工艺简单,便于大规模集成,因此应用更为广泛。4.1 绝缘栅场效应管(MOSFET)第第4章章 场效应管及其电路场效应管及其电路
3、 绝缘栅型场效应管简称MOS管,由于其内部由金属氧化物半导体三种材料制成,可分为增强型和耗尽型两大类,每类中又有N沟道和P沟道之分。4.1.1 N沟道增强型场效应管沟道增强型场效应管(NMOS管管)1结构 如图4-1(a)所示,在一块掺杂浓度较低的P型硅片上,通过扩散工艺形成两个高掺杂的区,通过金属铝引出两个电极分别作为源极S和漏极D,再在半导体表面覆盖一层二氧化硅绝缘层,在源漏极之间的绝缘层上制作一铝电极,作为栅极G。4.1绝缘栅场效应管(MOSFET)第第4章章 场效应管及其电路场效应管及其电路 (a)结构示意图(b)电路符号图4-1N沟道增强型MOS管4.1绝缘栅场效应管(MOSFET)
4、第第4章章 场效应管及其电路场效应管及其电路2工作原理(1)栅源电压时的情况 如图4-2所示,漏源之间为一条由半导体N-P-N组成的两个反向串联的PN结,因此即使加入漏源电压,因无导电沟道形成,漏极电流。图4-2时的情况4.1绝缘栅场效应管(MOSFET)第第4章章 场效应管及其电路场效应管及其电路2工作原理 如图4-3所示,由P型半导体转化成的N型薄层,被称为反型层。反型层使漏源之间形成一条由半导体N-N-N组成的导电沟道。若此时加入漏源电压,就会有漏极电流产生。(2)栅源电压,漏源电压时的情况栅源电压,漏源电压时的情况 图4-34.1绝缘栅场效应管(MOSFET)第第4章章 场效应管及其电
5、路场效应管及其电路3特性曲线(1)转移特性曲线 转移特性曲线是指增强型NMOS管在漏源电压一定时,输出电流 与输入电压 的关系曲线,即转移特性曲线的表达式为 是 时的 值,为开启电压。图4-4转移特性曲线(4-1)4.1绝缘栅场效应管(MOSFET)第第4章章 场效应管及其电路场效应管及其电路(2)输出特性曲线输出特性是指增强型NMOS管在栅源电压一定时,输出电流与漏源电压的关系曲线,如图4-5所示,其函数关系式为图4-5输出特性曲线4.1绝缘栅场效应管(MOSFET)第第4章章 场效应管及其电路场效应管及其电路4.1.2 P沟道增强型场效应管沟道增强型场效应管(PMOS管管)P沟道增强型MO
6、S管和N沟道增强型MOS管的主要区别在于作为衬底的半导体材料的类型不同,P沟道增强型MOS管以N型硅作为衬底,另外,漏极和源极是从引出,反型层为P型,对应的导电沟道也为P型结构,其符号如图4-6所示。实际应用中,常常将P沟道增强型MOS管和N沟道增强型MOS管结合起来使用,称为CMOS,也可称为互补MOS。图4-6P沟道增强型MOS管电路符号4.1绝缘栅场效应管(MOSFET)第第4章章 场效应管及其电路场效应管及其电路4.1.3 N沟道耗尽型场效应管沟道耗尽型场效应管 N沟道耗尽型MOS管在制造时,在二氧化硅绝缘层中预先掺入了大量的正离子。因而使,P衬底表面也可感应出较多的自由电子,形成反型
7、层,建立起导电沟道,其结构如图4-7(a)所示。将时有导电沟道存在的场效应管通称为耗尽型场效应管,符号中导电沟道用实线表示。4.1绝缘栅场效应管(MOSFET)第第4章章 场效应管及其电路场效应管及其电路 (a)结构示意图(b)电路符号 N沟道耗尽型MOS管其漏极电流和栅源电压之间的关系表达式为图4-7N沟道耗尽型MOS管(4-2)4.1绝缘栅场效应管(MOSFET)第第4章章 场效应管及其电路场效应管及其电路4.1.4 P沟道耗尽型场效应管沟道耗尽型场效应管 P沟道耗尽型MOS管除了漏极、源极和衬底的半导体材料类型与N沟道耗尽型MOS管的对偶外,还有一个明显的区别就是在二氧化硅绝缘层中掺入的
8、是负离子,其符号如图4-8所示。图4-8P沟道耗尽型MOS管电路符号4.2结型场效应管(JFET)第第4章章 场效应管及其电路场效应管及其电路 结型场效应管的结构结型场效应管的结构 结型场效应管其内部结构如图4-9所示,与绝缘栅型场效应管不同的是漏极D和源极S通常可以对调使用。结型场效应管也可分为N沟道和P沟道两种。图4-9 结型场效应管 4.2结型场效应管(JFET)第第4章章 场效应管及其电路场效应管及其电路4.2.2 结型场效应管的工作原理结型场效应管的工作原理 图4-10时,对导电沟道的影响 4.2结型场效应管(JFET)第第4章章 场效应管及其电路场效应管及其电路 如图4-10(a)
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