模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3課件

場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其電路分析

第一篇電子器件基礎(chǔ)1.3.1場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)特性與參數(shù)

1、絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管(IGEFT)NMOS增強(qiáng)型結(jié)構(gòu)示意圖與電路符號(hào)（2）三個(gè)集：源集，柵（門(mén)）集，漏集（1）二個(gè)PN結(jié)：襯源，襯漏工藝特點(diǎn)：源漏高摻雜柵絕緣電阻大NMOS結(jié)構(gòu)1、絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管(IGEFT)（續(xù)）PMOS增強(qiáng)型結(jié)構(gòu)示意圖與電路符號(hào)（2）三個(gè)集：源集，柵（門(mén)）集，漏集（1）二個(gè)PN結(jié)：襯源，襯漏工藝特點(diǎn)：源漏高摻雜柵絕緣電阻大2、NMOS增強(qiáng)型工作原理（續(xù)1）（2）加入VDS形成漏源電流

2、NMOS增強(qiáng)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(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制型器件****場(chǎng)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12、NMOS增強(qiáng)型工作原理（續(xù)3）（4）繼續(xù)加大VDS，ID適當(dāng)增加，源-漏電位逐步升高，溝道預(yù)夾斷3、N溝道耗盡型MOSFET（1）SIO2中預(yù)埋正離子（3）υGS負(fù)到VGS(off)(VP示)，溝道消失（2）VGS=0時(shí)就存在內(nèi)建電場(chǎng)，形成溝道4、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(JFET)（1）N溝道和P溝道JFET結(jié)構(gòu)與符號(hào)**JFET正常工作時(shí)，兩個(gè)PN結(jié)必須反偏****NJFET****PJFET**（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**（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**5、場(chǎng)效應(yīng)管類(lèi)型（1）絕緣柵型（InsulatedGateType）

FETN溝道（Channel）增強(qiáng)（Enhancement）型MOSN溝道耗盡（Depletion）型MOSP溝道增強(qiáng)型MOSP溝道耗盡型

MOS（2）結(jié)型（JunctionType）JFETN溝道(耗盡Depletion)型JFETP溝道(耗盡Depletion)型JFET場(chǎng)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(gè)回路場(chǎng)效應(yīng)管的主要半導(dǎo)體機(jī)理

——電壓控制電流源作用（2）增強(qiáng)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(qiáng)型NMOS場(chǎng)效應(yīng)管伏安特性（續(xù)1）**IDSS，VGS=0時(shí)漏極電流**2、耗盡型MOS場(chǎng)效應(yīng)管和結(jié)型FET伏安特性**轉(zhuǎn)移特性****輸出特性**3、場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)

(1)直流參數(shù)

增強(qiáng)型管開(kāi)啟電壓VGS(th)(VT)耗盡型管夾斷電壓VGS(off)(VP)耗盡型管在VGS=0時(shí)的飽和區(qū)漏極電流IDSSVDS=0時(shí)，柵源電壓VGS與柵極電流IG之比----直流輸入電阻RGS(DC)

3、場(chǎng)效應(yīng)管工作狀態(tài)估算例1:VDD=18V,Rs=1KΩ，Rd=3KΩ，Rg=3MΩ，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(diǎn)

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=5kΩ,Rs=2.5kΩ,R1=200kΩ，R2=300kΩ，Rg=10MΩ，負(fù)載電阻RL=5kΩ，并設(shè)電容C1、C2和Cs足夠大。已知場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線(xiàn)試用圖解法分析靜態(tài)工作點(diǎn)Q，估算Q點(diǎn)上場(chǎng)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

例5：分析圖示VGS=2/4/6/8/10V/12V時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管工作區(qū)

(1)由圖可知VT=4V,當(dāng)VGS<VT工作在截止區(qū)VGS=2/4V工作在截止區(qū).(3)**恒流區(qū)內(nèi)ID近似只受VGS控制例6：N溝道結(jié)型場(chǎng)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)***常見(jiàn)達(dá)林頓管組合（1）等效復(fù)合管的管型取決于第一只管子的類(lèi)型

（2）等效復(fù)合管的β≈β1β2（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(chǎng)效應(yīng)管或多個(gè)晶體管組合

**等效復(fù)合管的特性2.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(gè)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

（1）常作為門(mén)電路的輸入級(jí)電路***多發(fā)射極極管

3.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(shí)間（飽和—放大—截止）較長(zhǎng)****開(kāi)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(gè)肖特基勢(shì)壘二極管(SBD)**（2）肖特基二極管SBD特點(diǎn)**沒(méi)有電荷存儲(chǔ)效應(yīng)，開(kāi)關(guān)時(shí)間短**1.2.