场效应管及其基本放大电路.ppt

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3 场效应管及其基本放大电路
场效应管(Field Effect Transistor简称FET)是一种电压控制器件,工作时,只有一种载流子参与导电,因此它是单极型器件。
FET分类:
增强型
耗尽型
N沟道
P沟道
N沟道
P沟道
N沟道
P沟道
耗尽型:场效应管没有加偏置电压时,就有导电沟道存在
增强型:场效应管没有加偏置电压时,没有导电沟道
MOSFET
绝缘栅型场效应管
结型场效应管
JFET
§ 场效应管
§ 场效应管

一、金属氧化物-半导体(MOS)场效应管
G
N+
N+
P型衬底
B
S
D
源极
漏极
栅极
SiO2绝缘层
符号
由于栅极与源极、漏极均无电接触,故称绝缘栅极。
符号中箭头的方向表示由P(衬底)指向N(沟道),三条垂直短线表示在未加适当栅压前漏极与源极之间无导电沟道。
D(Drain):漏极,相当c G(Gate):栅极,相当b S(Source):源极,相当e
B(Substrate):衬底
1)结构
(N沟道)
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1)结构(N沟道)
L :沟道长度
W :沟道宽度
tox :绝缘层厚度
通常 W > L
§ 场效应管

一、金属氧化物-半导体(MOS)场效应管
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2)工作原理
N沟道增强型MOSFET
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2)工作原理
(1)栅源电压vGS的控制作用
≤0时
无导电沟道, d、s间加电压时,也无电流产生。
<vGS <VT 时
产生电场,但未形成导电沟道(感生沟道),d、s间加电压后,没有电流产生。
>VT 时
ID
VDD
-
-
-
-
-
-
VGG
反型层,也叫感生沟道。
VT 称为开启电压:刚刚产生沟道所需的栅源电压vGS。vGS越大,反型层越宽,导电沟道电阻越小。
N沟道增强型MOSFET
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iD(mA)
vDS/V
2)工作原理
(1)栅源电压vGS的控制作用
控制导电沟道电阻。
(2)vDS对沟道的控制作用
当vGS一定(vGS >VT )时,
靠近漏极d处的电位升高
电场强度减小
沟道变薄
vDS
iD
沟道电位梯度
整个沟道呈楔形分布
当vDS增加到使vGD=VT 时,在紧靠漏极处出现预夹断。
在预夹断处:vGD=vGS-vDS =VT
预夹断后,vDS
夹断区延长
沟道电阻
ID基本不变
预夹断点:vGD=vT
N沟道增强型MOSFET
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(3) vDS和vGS同时作用时
vDS一定,vGS变化时
给定一个vGS ,就有一条不同的 iD – vDS 曲线。
2)工作原理
vGS=3V
vGS=5V
vDS/V
iD(mA)
vGS=7V
N沟道增强型MOSFET
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3) V-I 特性曲线及大信号特性方程
(1)输出特性
①截止区
当vGS<VT时,导电沟道尚未形成,iD=0,为截止工作状态。
②可变电阻区
vDS≤(vGS-VT)
③饱和区
(恒流区又称放大区)
+
-
VGG
Kn电导常数
单位:mA/V2
N沟道增强型MOSFET
IDO是vGS=2VT时的iD
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(2)转移特性
4
3
2
1
0
5
10
15
VGS =5V
6V
4V
3V
2V
VDS =10V
VT
转移特性
VDS / V
ID /mA
ID /mA
0
1
2
3
2
4
6
VGS / V
3. V-I 特性曲线及大信号特性方程
N沟道增强型MOSFET
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1) 结构和工作原理(N沟道)
二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子
可以在正或负的栅源电压下工作,而且基本上无栅流