第四章-场效应管要点课件.ppt
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1、场效应管,第四章,4.1 结型场效应管原理及其伏安特性4.2 绝缘栅型场效应管原理及伏安特性4.3 主要参数4.4 场效应管的基本放大电路,场效应管是利用电场效应来控制电流大小,与双极型晶体管不同,它是多子导电,输入阻抗高,温度稳定性好、噪声低。,结型场效应管JFET.,绝缘栅型场效应管MOS;,场效应管有两种:,引言:,HOME,场效应管的分类,1.结构及符号,4.1 结型场效应管,HOME,S源极,N沟道结型场效应管,HOME,S源极,P沟道结型场效应管,HOME,HOME,HOME,N,G,S,D,UDS,UGS=0,UGS=0且UDS0时耗尽区的形状,越靠近漏端,PN结反压越大,ID,
2、(2)、VGS=0,D、S加正电压:,HOME,HOME,HOME,HOME,HOME,3.特性曲线,转移特性曲线一定UDS下的ID-UGS曲线,HOME,输出特性曲线,UDS,0,ID,IDSS,VGS,off,饱和漏极电流,夹断电压,某一VGS下,HOME,UGS=0V,恒流区,输出特性曲线,HOME,P沟道结型场效应管的特性曲线,转移特性曲线,HOME,输出特性曲线,P沟道结型场效应管的特性曲线,ID,U DS,恒流区,0,HOME,结型场效应管的缺点:,1.栅源极间的电阻虽然可达107以上,但在某些场合仍嫌不够高。,3.栅源极间的PN结加正向电压时,将出现较大的栅极电流。,绝缘栅场效应
3、管可以很好地解决这些问题。,2.在高温下,PN结的反向电流增大,栅源极间的电阻会显著下降。,HOME,4.2 绝缘栅型场效应管的结构和符号,一.增强型MOS管结构和电路符号,P型基底,两个N区,SiO2绝缘层,导电沟道,金属铝,N沟道增强型,HOME,P 沟道增强型,HOME,N 沟道耗尽型,予埋了导电沟道,二、耗尽型MOS管结构与电路符号,HOME,P 沟道耗尽型,予埋了导电沟道,HOME,三、MOS管的工作原理,UGS=0时,对应截止区,HOME,UGS0时,感应出电子(反型层),VGS(Th)称为阈值电压,HOME,UGS较小时,导电沟道相当于电阻将D-S连接起来,UGS越大此电阻越小。
4、,HOME,当UDS不太大时,导电沟道在两个N区间是均匀的。,当UDS较大时,靠近D区的导电沟道变窄。,HOME,UDS增加,UGD=VGS(Th)时,靠近D端的沟道被夹断,称为予夹断。,HOME,预夹断后,夹断点向源极方向移动,沟道的长度略有减小,相应的沟道电阻略有减小,结果漏极电路稍有增大沟道长度调制效应,HOME,伏安特性,NMOS输出特性曲线,非饱和区,饱和区,截止区,1.增强型特性曲线,HOME,NMOS转移特性曲线,HOME,耗尽型 MOS管,耗尽型MOS管在 uGS0、uGS 0、uGS 0时均可导通,且与结型场效应管不同,由于SiO2绝缘层的存在,在uGS0时仍保持g-s间电阻
5、非常大的特点。,加正离子,小到一定值才夹断,uGS=0时就存在导电沟道,在集成电路中,许多MOS管都制作在同一衬底上,为了保证衬底与源、漏区之间的PN结反偏,衬底必须接在电路的最低电位上。,衬底效应,若某些MOS管的源极不能处在电路的最低电位上,则其源极与衬底极不能相连,其间就会作用着负值的电压VUS,在负值衬底电压VUS作用下,P型硅衬底中的空间电荷区将向衬底底部扩展,空间电荷区中的负离子数增多。,可见,VUS和VGS一样,也具有对ID的控制作用,故又称衬底电极为背栅极,不过它的控制作用远比VGS小。实际上,VUS对ID的影响集中反映在对VGS(th)的影响上。VUS向负值方向增大,VGS(
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