絕緣珊場(chǎng)效應(yīng)管

絕緣珊場(chǎng)效應(yīng)管第1頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.2場(chǎng)效應(yīng)管

BJT是一種電流控制元件(iB~iC)，工作時(shí)，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運(yùn)行，所以被稱(chēng)為雙極型器件。

場(chǎng)效應(yīng)管（簡(jiǎn)稱(chēng)FET）是一種電壓控制器件(uGS~iD)，工作時(shí)，只有一種載流子參與導(dǎo)電，因此它是單極型器件。

FET因其制造工藝簡(jiǎn)單，功耗小，溫度特性好，輸入電阻極高等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。第2頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月FET的分類(lèi):FET分類(lèi)：

絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管增強(qiáng)型耗盡型N溝道P溝道N溝道P溝道N溝道P溝道第3頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二.絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)三極管

絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(FET)，簡(jiǎn)稱(chēng)MOSFET。分為：

增強(qiáng)型

N溝道、P溝道耗盡型N溝道、P溝道

1.N溝道增強(qiáng)型MOS管

（1）結(jié)構(gòu)

4個(gè)電極：漏極D，源極S，柵極G和襯底B。符號(hào)：二氧化硅絕緣層通常將襯底與源極接在一起第4頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

當(dāng)uGS＞0V時(shí)→縱向電場(chǎng)→將靠近柵極下方的空穴向下排斥→耗盡層。（2）工作原理

當(dāng)uGS=0V時(shí)，漏源之間相當(dāng)兩個(gè)背靠背的二極管，在d、s之間加上電壓也不會(huì)形成電流，即管子截止。

再增加uGS→縱向電場(chǎng)↑→將P區(qū)少子電子聚集到P區(qū)表面→形成導(dǎo)電溝道，如果此時(shí)加有漏源電壓，就可以形成漏極電流id。①柵源電壓uGS的控制作用第5頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

定義：開(kāi)啟電壓（UT）——?jiǎng)倓偖a(chǎn)生溝道所需的柵源電壓UGS,也記為UGS(th)。

N溝道增強(qiáng)型MOS管的基本特性：

uGS

＜UT，管子截止，

uGS

＞UT，管子導(dǎo)通。

uGS

越大，溝道越寬，在相同的漏源電壓uDS作用下，漏極電流ID越大。第6頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

②漏源電壓uDS對(duì)漏極電流id的控制作用

當(dāng)uGS＞UT，且固定為某一值時(shí)，來(lái)分析漏源電壓VDS對(duì)漏極電流ID的影響。（設(shè)UT=2V，uGS=4V）

（a）uds=0時(shí)，id=0。

（截止區(qū)）（b）uds↑→id↑；同時(shí)溝道靠漏區(qū)變窄。

（可變電阻區(qū)）（c）當(dāng)uds增加到使ugd=UT時(shí)，溝道靠漏區(qū)夾斷，稱(chēng)為預(yù)夾斷。（d）uds再增加，預(yù)夾斷區(qū)加長(zhǎng)，uds增加的部分基本降落在隨之加長(zhǎng)的夾斷溝道上，id基本不變。（恒流區(qū)）第7頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）特性曲線

四個(gè)區(qū)：（a）可變電阻區(qū)（預(yù)夾斷前）。

①輸出特性曲線：iD=f(uDS)

uGS=const（b）恒流區(qū)也稱(chēng)飽和區(qū)（預(yù)夾斷后）。

（c）夾斷區(qū)（截止區(qū)）。

（d）擊穿區(qū)。可變電阻區(qū)恒流區(qū)截止區(qū)擊穿區(qū)iD受uGS控制第8頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

②轉(zhuǎn)移特性曲線：iD=f(uGS)

uDS=const

可根據(jù)輸出特性曲線作出轉(zhuǎn)移特性曲線。例：作uDS=10V的一條轉(zhuǎn)移特性曲線：UT第9頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

一個(gè)重要參數(shù)——跨導(dǎo)gm：

gm=

iD/

uGS

uDS=const(單位mS)

gm的大小反映了柵源電壓對(duì)漏極電流的控制作用。

在轉(zhuǎn)移特性曲線上，gm為的曲線的斜率。在輸出特性曲線上也可求出gm。第10頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3、P溝道MOSFET

P溝道MOSFET的工作原理與N溝道

MOSFET完全相同，只不過(guò)導(dǎo)電的載流子不同，供電電壓極性不同而已。這如同雙極型三極管有NPN型和PNP型一樣。（請(qǐng)大家自學(xué)）第11頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.MOS管的主要參數(shù)（1）開(kāi)啟電壓UT（2）夾斷電壓UP（3）跨導(dǎo)gm

：gm=

iD/

uGS

uDS=const

（4）直流輸入電阻RGS

——柵源間的等效電阻。由于MOS管柵源間有sio2絕緣層，輸入電阻可達(dá)109～1015。

第12頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三.場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)(1)

開(kāi)啟電壓UT

UT

是MOS增強(qiáng)型管的參數(shù)，柵源電壓小于開(kāi)啟電壓的絕對(duì)值,場(chǎng)效應(yīng)管不能導(dǎo)通。

（2）夾斷電壓UP

UP

是MOS耗盡型和結(jié)型FET的參數(shù)，當(dāng)uGS=UP時(shí),漏極電流為零。

（3）輸入電阻RGS

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，RGS大于107Ω，MOS場(chǎng)效應(yīng)管,RGS可達(dá)109～1015Ω。（4）低頻跨導(dǎo)gm

gm反映了柵壓對(duì)漏極電流的控制作用，單位是mS(毫西門(mén)子)。第13頁(yè)，課件共15頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四.雙極型和場(chǎng)效應(yīng)型三極管的比較雙極型三極管單極型場(chǎng)效應(yīng)管載流子多子+少子多子輸入量電流輸入電壓輸入控制電流控制電流源電壓控制電流源輸入電阻幾十到幾千歐幾兆歐以上噪聲較大較小靜電影響不受靜電影響易受靜電影響制造工藝不宜大規(guī)模集成適宜大規(guī)模和超大規(guī)模集成第14頁(yè)，