場效應(yīng)晶體管的特點1.ppt

1、2.2 場效應(yīng)管,2.2.1 結(jié)型場效應(yīng)管,2.2.2 絕緣柵場效應(yīng)管,2.2.3 場效應(yīng)管的主要參數(shù)和特點,2.2 場效應(yīng)管,場效應(yīng)管：是利用輸入電壓產(chǎn)生的電場效應(yīng)控制輸出電流的電壓控制型器件。,特點：管子內(nèi)部只有一種載流子參與導(dǎo)電，稱為單極型晶體三極管。,特點：由兩個PN結(jié)和一個導(dǎo)電溝道所組成。三個電極分別為源極S、漏極D和柵極G。漏極和源極具有互換性。,2.2.1 結(jié)型場效應(yīng)管,一、結(jié)構(gòu)和符號,N溝道結(jié)型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、符號如圖2.2.1所示；P溝道結(jié)型場效應(yīng)管如圖2.2.2所示。,工作條件：兩個PN結(jié)加反向電壓。,圖2.2.1 .N溝道結(jié)型場效應(yīng)管,圖2.2.2 P溝道結(jié)型場效應(yīng)管,二

2、、工作原理,以N 溝道結(jié)型場效應(yīng)管為例，原理電路如圖所示。,1結(jié)型場效應(yīng)管是一個電壓控制電流的電壓控制型器件。 2. 所以輸入電阻很大。一般可達107108。,結(jié)論：,； 。在漏源電壓 不變條件下，改變柵源電壓 ，通過PN結(jié)的變化，控制溝道寬窄，即溝道電阻的大小，從而控制漏極電流 。,工作原理如下：,三、結(jié)型場效應(yīng)管的特性曲線和跨導(dǎo),1. 轉(zhuǎn)移特性曲線,反映柵源電壓 對漏極電流 的控制作用。如圖2.2.5所示，若漏源電壓一定：,當(dāng)柵源電壓 向負值方向變化時，漏極電流 逐漸減??；,當(dāng)柵源電壓 時，漏極電流 ， 稱為飽和漏極電流；,當(dāng)柵源電壓 時，漏極電流 ， 稱為夾斷電壓。,圖2.2.5 結(jié)型場

3、效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線,結(jié)論：在區(qū)中，場效應(yīng)管可看作一個受柵源電壓控制的可變電阻。,圖2.2.6 結(jié)型場效應(yīng)管的輸出特性曲線,2. 輸出特性曲線,表示在柵源電壓一定條件下，漏極電流與漏源電壓之間的關(guān)系。如圖2.2.6所示。,（1）可調(diào)電阻區(qū)（圖中區(qū)）,不變時， 隨 作線性變化，漏源間呈現(xiàn)電阻性；,柵源電壓 越負，輸出特性越陡，漏源間的電阻越大。,圖2.2.6 結(jié)型場效應(yīng)管的輸出特性曲線,結(jié)論：在區(qū)中，場效應(yīng)管具有線性放大作用。,（2）飽和區(qū)（圖中區(qū)）,當(dāng) 不變時， 不隨 變化，基本上維持恒定值，即 對 呈飽和狀態(tài)。,一定時， 的少量變化引起 較大變化，即 受 控制。,圖2.2.6 結(jié)型場效應(yīng)管的

4、輸出特性曲線,（3）擊穿區(qū)（圖中區(qū)）,3. 跨導(dǎo)（gm）,當(dāng) 增至一定數(shù)值后， 劇增，出現(xiàn)電擊穿。如果對此不加限制，將損壞管子。因此，管子不允許工作在這個區(qū)域。,反映在線性放大區(qū) 對 的控制能力。單位是 。 (2.2.1),2.2.2 絕緣柵場效應(yīng)管,絕緣柵場效應(yīng)管是一種柵極與源極、漏極之間有絕緣層的場效應(yīng)管，簡稱MOS管。,分類：有P溝道和N溝道兩種類型；每種類型又分為增強 型和耗盡型兩種。,一、結(jié)構(gòu)和工作原理,1.N溝道增強型絕緣柵場效應(yīng)管,特點：輸入電阻高，噪聲小。,圖2.2.7 N溝道增強型絕緣柵場效應(yīng)管,工作原理如圖2.2.8所示：,（1）當(dāng) ，在漏、源極間加一正向電壓 時，漏源極之

5、間的電流 。,（2）當(dāng) ，在絕緣層和襯底之間感應(yīng)出一個反型層，使漏極和源極之間產(chǎn)生導(dǎo)電溝道。在漏、源極間加一正向電壓 時，將產(chǎn)生電流ID 。,開啟電壓 ：增強型MOS管開始形成反型層的柵源電壓。,圖2.2.8 N溝道增強型絕緣柵場效應(yīng)管工作原理,（3）在 時：,若 ，反型層消失，無導(dǎo)電溝道， ；,若 逐漸增大，導(dǎo)電溝道變寬， 也隨之逐漸增大，即 控制 的變化。,若 ，出現(xiàn)反型層即(導(dǎo)電溝道)，D、S之間有電流 流過；,圖2.2.8 N溝道增強型絕緣柵場效應(yīng)管工作原理,夾斷電壓：使ID=0時的柵源電壓。,2. N溝道耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管,結(jié)構(gòu)及符號如圖2.2.9所示。,特點：管子本身已形成導(dǎo)電溝

6、道。,圖2.2.9 N溝道耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管,工作原理：在 時，,當(dāng) ，導(dǎo)電溝道有電流 ；,當(dāng) ，并逐漸增大時，導(dǎo)致溝道變寬，使 增大；,當(dāng) ，并逐漸增大此負電壓，導(dǎo)致溝道變窄，使 。實現(xiàn) 對 的控制作用。,夾斷電壓 ：使 時的柵源電壓 。,圖2.2.9 N溝道耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管,二、絕緣柵場效應(yīng)管的特性曲線和跨導(dǎo),以N溝道MOS管為例。,1. 轉(zhuǎn)移特性曲線,N溝道MOS管的轉(zhuǎn)移特性曲線如圖2.2.10所示。,增強型：當(dāng) 時， ；當(dāng) 時， 。,耗盡型：當(dāng) 時， ；當(dāng) 為負電壓時 減小；當(dāng) 時， 。,圖2.2.10 N溝道MOS管轉(zhuǎn)移特性曲線,2. 輸出特性曲線,3. 跨導(dǎo),可調(diào)電阻區(qū),飽和

7、區(qū),擊穿區(qū),三個區(qū)其含義與結(jié)型管輸出特性曲線三個區(qū)相同。,三、絕緣柵場效應(yīng)管的圖形符號,圖2.2.12 MOS管的圖形符號,場效應(yīng)管輸入電阻很高，結(jié)型管一般在107以上；絕緣柵管則更高，一般在109以上。,2.2.3 場效應(yīng)管的主要參數(shù)和特點,一、主要參數(shù),1. 直流參數(shù),（1）開啟電壓VT,在VDS 為定值的條件下，增強型場效應(yīng)管開始導(dǎo)通（ ID 達到某一定值，如10A）時，所需加VGS的值。,（2）夾斷電壓VP,在VDS 為定值的條件下，耗盡型場效應(yīng)管ID減小到近于零時VGS 的值。,（3）飽和漏極電流IDSS,耗盡型場效應(yīng)管工作在飽和區(qū)且 時，所對應(yīng)的漏極電流。,（4）直流輸入電阻RGS,柵源電壓VGS與對應(yīng)的柵極電流 IG 之比。,2. 交流參數(shù),（2）極間電容 場效應(yīng)管三個電極之間的等效電容CGS、CGD、CDS，一般為幾個皮法，結(jié)電容小的管子，高頻性能好。,（1）跨導(dǎo)gm 一定時，漏極電流變化量 和引起這個變化的柵源電壓變化量 之比。它表示了柵源電壓對漏極電流的控制能力