《電子電路分析與實踐》課件-場效應管

電子電路分析與實踐場效應管張家口職業(yè)技術學院《電子電路分析與實踐》教學團隊目錄CONTENTS01場效應管場效應管分類02場效應晶體三極管是由一種載流子導電的、用輸入電壓控制輸出電流的半導體器件從參與導電的載流子來劃分，它有自由電子導電的N溝道器件和空穴導電的P溝道器件。按照場效應三極管的結構劃分，有結型場效應管和絕緣柵型場效應管兩大類。

場效應管1.結構結型場效應管2.工作原理N溝道場效應管工作時，在柵極與源極之間加負電壓，柵極與溝道之間的PN結為反偏。在漏極、源極之間加一定正電壓，使N溝道中的多數(shù)載流子(電子)由源極向漏極漂移，形成iD。iD的大小受VGS的控制。P溝道場效應管工作時，極性相反，溝道中的多子為空穴。

N溝道PN結結型場效應管①柵源電壓VGS對iD的控制作用當VGS＜0時，PN結反偏，耗盡層變厚，溝道變窄，溝道電阻變大，ID減小；VGS更負，溝道更窄，ID更小；直至溝道被耗盡層全部覆蓋，溝道被夾斷，ID≈0。這時所對應的柵源電壓VGS稱為夾斷電壓VP。結型場效應管②漏源電壓VDS對iD的影響

在柵源間加電壓VGS＞VP，漏源間加電壓VDS。VGD=VGS-VDS，比源端耗盡層所受的反偏電壓VGS大,(如:VGS=-2V,VDS=3V,VP=-9V,則漏端耗盡層受反)。

當VDS繼續(xù)增加時，預夾斷點向源極方向伸長為預夾斷區(qū)。由于預夾斷區(qū)電阻很大，能把未夾斷區(qū)漂移到其邊界上的載流子都掃至漏極，形成漏極飽和電流。當VDS增加到使VGD=VGS-VDS=VP

時，在緊靠漏極處出現(xiàn)預夾斷點結型場效應管(3)伏安特性曲線①輸出特性曲線恒流區(qū)：(又稱飽和區(qū)或放大區(qū)）特點:(1)受控性：輸入電壓vGS控制輸出電流(2)恒流性：輸出電流iD

基本上不受輸出電壓vDS的影響。用途:可做放大器和恒流源。條件:(1)源端溝道未夾斷

(2)源端溝道予夾斷結型場效應管特點:(1)當VGS

為定值時,iD

是VDS

的線性函數(shù),其阻值受VGS

控制。（2）管壓降vDS很小。用途：做壓控線性電阻和無觸點的、閉合狀態(tài)的電子開關。條件：源端與漏端溝道都不夾斷

可變電阻區(qū)用途：做無觸點的、接通狀態(tài)的電子開關。條件：整個溝道都夾斷特點：夾斷區(qū)當漏源電壓增大到時，漏端PN結發(fā)生雪崩擊穿，其值一般為（20—50）V之間。由于VGD=VGS-VDS,故VGS越負，對應的VP就越小。管子不能在擊穿區(qū)工作。擊穿區(qū)可變電阻區(qū)②轉移特性曲線輸入電壓VGS對輸出漏極電流ID的控制可變電阻區(qū)結型場效應管N溝道耗盡型P溝道耗盡型結型場效應管的特性小結

絕緣柵型場效應管MetalOxideSemiconductor——MOSFET

分為增強型

N溝道、P溝道耗盡型N溝道、P溝道增強型：沒有導電溝道，耗盡型：存在導電溝道，N溝道P溝道

增強型N溝道P溝道

耗盡型金屬-氧化物-半導體場效應管（1）柵源電壓VGS的控制作用

當VGS=0V時，

在D、S間也不可能形成電流。

當0＜VGS＜VT(開啟電壓)時，在襯底表面形成一薄層負離子的耗盡層。漏源間仍無載流子的通道。管子仍不能導通，處于截止狀態(tài)。N溝道增強型場效應管的工作原理

當VGS＞VT時，襯底表層中的自由電子數(shù)量大于空穴數(shù)量，該薄層轉換為N型半導體，稱此為反型層。形成N源區(qū)到N漏區(qū)的N型溝道。

1.柵源電壓VGS的控制作用實現(xiàn)了輸入電壓VGS對輸出電流ID的控制把開始形成反型層的VGS值稱為該管的開啟電壓VT。在漏源間加電壓VDS，就能產生漏極電流

iD即管子開啟當VGS＞VT自由電子將沿著溝道漂移到漏區(qū)，形成漏極電流ID；當ID從D

S流過溝道時，源極端電壓最大，為VGS，由此感生的溝道最深；漏極端，柵漏間電壓最小，其值為：

VGD=VGS-VDS

,由此感生的溝道也最淺?？梢?，在VDS作用下導電溝道的深度是不均勻的，溝道呈錐形分布。若VDS進一步增大，直至VGD=VT，即VGS-VDS=VT或VDS=VGS-VT

時，則漏端溝道消失，出現(xiàn)預夾斷點。2.漏源電壓VDS對溝道導電能力的影響當VDS為0或較小時，VGD＞VT，此時VDS

基本均勻降落在溝道中，溝道呈斜線分布。當VDS增加到使VGD=VT時，漏極處溝道將縮減到剛剛開啟的情況，稱為預夾斷。形成漏極電流。當VDS增加到使VGD

VT時，預夾斷點向源極端延伸成小的夾斷區(qū)。從漏端溝道出現(xiàn)預夾斷點開始，ID基本不隨VDS增加而變化。2.漏源電壓VDS對溝道導電能力的影響1.漏極輸出特性曲線MOSFET的特性曲線2.轉移特性曲線—VGS對ID的控制特性轉移特性曲線的斜率

gm

的大小反映了柵源電壓對漏極電流的控制作用。其量綱為mA/V，稱gm為跨導。

gm=

ID/

VGS

Q

（mS)

ID=f(VGS)

VDS=常數(shù)MOSFET的特性曲線絕緣柵場效應管N溝道增強型P溝道增強型增強型MOS管特性小結

N溝道耗盡型MOS管，它是在柵極下方的SiO2絕緣層中摻入了大量的金屬正離子，形成了導電溝道。

因此，使用時無須加開啟電壓（VGS=0），只要加漏源電壓，就會有漏極電流。當VGS＞0時，將使ID進一步增加。VGS＜0時，隨著VGS的減小ID逐漸減小，直至ID=0。對應ID=0的VGS值為夾斷電壓VP

。耗盡型MOSFET2.夾斷電壓VP夾斷電壓是耗盡型FET的參數(shù)，當VGS=VP時,漏極電流為零。3.飽和漏極電流IDSS

耗盡型場效應三極管,當VGS=0時所對應的漏極電流。一、場效應三極管的參數(shù)1.開啟電壓VT

開啟電壓是MOS增強型管的參數(shù)，柵源電壓小于開啟電壓的絕對值,場效應管不能導通。場效應三極管的參數(shù)和型號常用場效應三極管的主要參數(shù)雙極型三極管場效應三極管結構與分類NPN型PNP型C與E一般不可倒置使用

結型N溝道P溝道絕緣柵增強型N溝道P溝道絕緣柵耗盡型N溝道P溝道D與S有的型號可倒置使用載流子多子擴散少子漂移多子漂移輸入量電流輸入電壓輸入控制電流控制