模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3（行業(yè)知識）

1、場效應(yīng)晶體管及其電路分析 第一篇 電子器件基礎(chǔ)1向陽書屋u1.3.1場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)特性與參數(shù) 1、絕緣柵場效應(yīng)管(IGEFT) NMOS增強型結(jié)構(gòu)示意圖與電路符號（2）三個集：源集，柵（門）集，漏集（1）二個PN結(jié)：襯源，襯漏工藝特點：源漏高摻雜柵絕緣電阻大NMOS結(jié)構(gòu)2向陽書屋u1、絕緣柵場效應(yīng)管(IGEFT)（續(xù)） PMOS增強型結(jié)構(gòu)示意圖與電路符號（2）三個集：源集，柵（門）集，漏集（1）二個PN結(jié)：襯源，襯漏工藝特點：源漏高摻雜柵絕緣電阻大3向陽書屋u2、NMOS增強型工作原理（1）VGS增加形成反型層，大于VT產(chǎn)生溝道，漏源之間形成導(dǎo)電通路 *襯源和 襯漏之間加反向偏置*4向陽書屋

2、u2、NMOS增強型工作原理（續(xù)1）（2）加入VDS形成漏源電流 5向陽書屋u2、NMOS增強型工作原理（續(xù)2）（3）繼續(xù)加大VGS， 溝道變寬，溝道R變小，ID增加*場效應(yīng)管是電壓控制型器件*場效應(yīng)管導(dǎo)電由N+的多子形成，單極型器件，T特性好*NMOS工作原理16向陽書屋u2、NMOS增強型工作原理（續(xù)3）（4）繼續(xù)加大VDS， ID適當增加，源-漏電位逐步升高，溝道預(yù)夾斷7向陽書屋u2、NMOS增強型工作原理（續(xù)4）（5）預(yù)夾斷后繼續(xù)加大VDS，溝道夾斷，ID恒定*漏源增加的電壓降在夾斷區(qū)*NMOS工作原理28向陽書屋u3、N溝道耗盡型MOSFET （1）SIO2中預(yù)埋正離子（3）GS負到

3、V GS(off)(VP示)，溝道消失（2）VGS=0時就存在內(nèi)建電場，形成溝道9向陽書屋u4、結(jié)型場效應(yīng)管(JFET) （1）N溝道和P溝道JFET結(jié)構(gòu)與符號*JFET正常工作時，兩個PN結(jié)必須反偏 *NJFET *PJFET *10向陽書屋u（2）N溝道JFET的工作原理*VDD=0，溝道寬度隨VGG增而窄，溝道R增，ID降，耗盡型*11向陽書屋u（2）N溝道JFET的工作原理（續(xù)1） *VGG不變，VDD增加，溝道上窄下寬ID線性增，直至預(yù)夾斷*初始溝道寬度由VGG決定*12向陽書屋u（2）N溝道JFET的工作原理（續(xù)2） *VGG不變，預(yù)夾斷后VDD增加，增加的電壓降在溝道上，ID不變

4、*13向陽書屋u5、場效應(yīng)管類型（1）絕緣柵型（Insulated Gate Type） FET N溝道（Channel）增強（Enhancement）型MOSN溝道耗盡（Depletion）型MOSP溝道增強型MOSP溝道耗盡型 MOS（2）結(jié)型（Junction Type）JFET N溝道(耗盡Depletion)型JFETP溝道(耗盡Depletion)型JFET14向陽書屋u場效應(yīng)管的典型應(yīng)用輸出回路電流由輸入電壓控制輸入回路產(chǎn)生電壓VGS三端器件構(gòu)成2個回路場效應(yīng)管的主要半導(dǎo)體機理 電壓控制電流源作用15向陽書屋u1、增強型NMOS場效應(yīng)管伏安特性（1）增強型NMOS管轉(zhuǎn)移特性 *場

5、效應(yīng)管是電壓控制型器件*場效應(yīng)晶體管特性參數(shù) * IDO漏極電流當VGS =2VT *16向陽書屋u（2）增強型NMOS管輸出特性 (a)截止區(qū)：(b)可變電阻區(qū)(?)：*VDS較小，溝道未夾斷ID受其影響*(c)放大區(qū)：*VDS足夠大溝道夾斷，ID不隨VDS變化*1、增強型NMOS場效應(yīng)管伏安特性（續(xù)1）17向陽書屋u*IDSS，VGS=0時漏極電流*2、耗盡型MOS場效應(yīng)管和結(jié)型FET伏安特性*轉(zhuǎn)移特性*輸出特性*18向陽書屋u3、場效應(yīng)管的主要參數(shù) (1)直流參數(shù) 增強型管開啟電壓V GS(th)(VT) 耗盡型管夾斷電壓V GS(off)(VP) 耗盡型管在VGS=0時的飽和區(qū)漏極電流

6、IDSS VDS=0時，柵源電壓VGS與柵極電流IG之比-直流輸入電阻R GS(DC) 19向陽書屋u(2)交流參數(shù) 低頻跨導(dǎo)(互導(dǎo))gm交流輸出電阻rds (3)極限參數(shù) 最大漏源電壓V(BR)DS：漏極附近發(fā)生雪崩擊穿時的VDS 最大柵源電壓V(BR)GS：柵極與源極間PN結(jié)的反向擊穿電壓 最大耗散功率P 20向陽書屋u3、場效應(yīng)管工作狀態(tài)估算例1:VDD=18V,Rs=1K，Rd=3K，Rg=3M，耗盡型MOS管的VP=-5V,IDSS=10mA。試用估算法求電路的靜態(tài)工作點 21向陽書屋u例2:分壓式自偏壓共源放大電路中，已知轉(zhuǎn)移特性，VDD=15V,Rd=5k,Rs=2.5k,R1=

7、200k，R2=300k，Rg=10M，負載電阻RL=5k，并設(shè)電容C1、C2和Cs足夠大。已知場效應(yīng)管的特性曲線試用圖解法分析靜態(tài)工作點Q，估算Q點上場效應(yīng)管的跨導(dǎo)gm （1）輸入回路方程 VGSQ=3.5VIDQ=1mA（2）輸出回路方程 22向陽書屋u例5：分析圖示VGS=2/4/6/8/10V/12V時，場效應(yīng)管工作區(qū) (1)由圖可知VT=4V, 當VGSVT工作在截止區(qū) VGS=2/4V工作在截止區(qū).23向陽書屋u(2) VGSVT(4V)工作在放大區(qū)或可變電阻區(qū) *顯然4 VGS10V可變電阻區(qū) 24向陽書屋u(3)*恒流區(qū)內(nèi)ID近似只受VGS控制 25向陽書屋u例6：N溝道結(jié)型場

8、效應(yīng)管和 PNP雙極型三極管組成的恒流源電路。估算恒流值.(設(shè)IDSS=2mA,夾斷電壓VP=-4V) *假定在恒流區(qū) 26向陽書屋u集成電路分類 *二極管、三極管、場效應(yīng)管、電阻、電容，連線* 集成電路-同一塊硅片制作特殊功能電路 *SSI ，MSI，LSI，VLSI，模擬/數(shù)字，各種功能IC* 1.2.6 集成電路中的電子器件 *器件之間通過SiO2， PN結(jié)隔離* 27向陽書屋u1.復(fù)合管 （達林頓管，Darlington ）*兩只或以上的三極管(場效應(yīng)管)按一定方式連接*28向陽書屋u*常見達林頓管組合29向陽書屋u（1）等效復(fù)合管的管型取決于第一只管子的類型 （2）等效復(fù)合管的12 （3）等效復(fù)合管的輸入電流可大大減小，第1只管可采用小功率管 （4）復(fù)合管也可由晶體管和場效應(yīng)管或多個晶體管組合 *等效復(fù)合管的特性30向陽書屋u2.多集電極管和多發(fā)射極管 （1）集電極電流與集電區(qū)面積成正比 （2）制作多個具有比較穩(wěn)定電流關(guān)系的電流源 *比例關(guān)系可做得很精確*多集電極管 31向陽書屋u（1）常作為門電路的輸入級電路*多發(fā)射極極管 32向陽書屋u3.肖特基三極管 （1）肖特基三極管結(jié)構(gòu)*普通三極管由飽和轉(zhuǎn)入截止時間（飽和放大截止）較長*開啟電壓僅0.3V，正向壓降0.4V*普通三極管集電結(jié)并接一個肖特基勢壘二極管(SBD)*（2）肖特基二極管SBD特點