《结型场效应管》PPT课件.ppt

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1、,N,g(栅极),N沟道结型场效应管结构,基底：N型半导体,两边是P区,导电沟道,5.3 结型场效应管,P,g(栅极),P沟道结型场效应管结构,基底：P型半导体,两边是N区,导电沟道,N,g,s,d,vDS,vGS,P,iD,P,正常工作条件vDS为正值，vGS为负值。,一、NJFET工作原理,-,+,+,-,（2）vGS越负则耗尽区越宽，导电沟道越窄,电阻越大，iD越小。,vGS对沟道导电能力的影响,（1）当vGS较小时，耗尽区宽度有限，存在导电沟道。ds间相当于线性电阻。,NJFET工作原理,N,g,s,d,vDS,P,iD,P,-,+,+,-,vGS,vGS对沟道导电能力的影响,（3）v

2、GS达到一定值时（夹断电压VP）,耗尽区碰到一起，ds间被夹断，这时，即使vDS 0V，漏极电流iD=0A。,VP:夹断电压两侧阻挡层相遇，沟道消失，iD0时的电压,NJFET工作原理,vDS对沟道导电能力的控制,N,g,s,d,vDS,vGS,iD,-,+,+,-,源极：反偏电压vGS最小沟道最宽,漏极：反偏电压vGDvGS vDS最大，沟道最窄,（1）vGDVP即vDSvGS-VP时，导电沟道不均匀,vDS增大则被夹断区向下延伸。,N,g,s,d,vDS,vGS,iD,-,+,+,-,P,P,NJFET工作原理,vDS对沟道导电能力的控制,（2）vGD=VP 即vDS=vGS-VP时，漏端

3、的沟道被夹断，称为预夹断,（3）此时，电流iD由未被夹断区域中的载流子形成，基本不随vDS的增加而增加，呈恒流特性。,iD/mA,V DS/V,0 5 10 15 20 25,iD同时受vGS和vDS的控制,饱和区,击穿区,二、NJFET输出特性曲线,VP=-2V,iD/mA,vDS/V,0 5 10 15 20 25,-2-1 0 1 2,V DS=10V,一定vDS下的iD-vGS曲线,IDSS,饱和漏极电流,夹断电压,NJFET转移特性曲线,VP=5V,iD/mA,vDS/V,0 5 10 15 20 25,三、PJFET,（输出特性）,（转移特性）,（符号）,1、结构2、工作原理3、转

4、移特性4、输出特性,结型场效应管演示,一、偏置电路及静态分析,1、自偏压电路（用于耗尽型）,2）图解法 输入回路直流负载线 输出回路直流负载线,1）估算法,JFET放大电路分析（1）,2、分压式自偏压电路,对于增强型,VGS可正可负可零。,对于耗尽型,JFET放大电路分析（2）,JFET放大电路分析（3）,二、动态分析,场效应管电路符号,NDMOS,NEMOS,NJFET,PDMOS,PEMOS,PJFET,箭头方向指向沟道，为NFET,沟道线是虚线，为增强型FET,沟道线是实线，为耗尽型FET,箭头由沟道指出，为PFET,增强型MOS,耗尽型MOS,结型,N沟道场效应管,VDS0,vGS0,

5、vGS0,vGS0,vGSVT或VP,放大：vDSvGS-VT(或VP),增强型MOS,耗尽型MOS,结型,P沟道场效应管,vGS,iD,vGS0,vGS0,vGS0,vDS0,vGSVT或VP,放大：vDSvGS-VT（或VP）,场效应管与三极管的比较,1、场效应管是电压控制器，而三极管是电流控制器件，场效应管输入电阻高，IGFET为10101015，JFET为1081012，三极管输入电阻在若干千欧 以下。2、场效应管只有多子参与导电，三极管多子、少子 都参与导电，少子易受温度、辐射等影响，所以 FET比三极管抗辐射能力强。3、IGFET比三极管噪声低，JFET比IGFET还要低。,IGF

6、ET：绝缘栅型场效应管（MOSFET概念上属于IGFET）,4、耗尽型IGFET的 vGS可正可负，有的场效应管 d、s可以互换，所以FET的电路设计的灵活性更大。5、FET的输入电压动态范围较大（可达几伏），三极管一般小于几百毫伏，但三极管的输出电压动态范围较大，因为它的饱和压降仅零点几伏，而FET上升区转入恒流区的转折点处的电压约有几伏的缘故。6、MOSFET制造工艺简单，芯片面积很小，功耗很小，便于大规模集成。,场效应管的使用注意事项,1、电源极性按规定接入，注意不能超过极限 参数的规定数值。2、对JFET要注意栅源电压极性不要接反，以免PN结正偏过流而烧坏管子。3、MOSFET管的衬底

7、和源极常连在一起，若需分开，则衬源电压使衬源的PN结反偏。4、对于IGFET要特别注意栅极感应电压过高所造成的击穿问题,IGFET 有很高的输入电阻，栅极处于绝缘状态，因此若人体或其它物体在栅极上感应生成的电荷很难被泄放掉，电荷在栅极的积累造成栅压的升高，由于一般的 FET的极间电容很小，因此数量不多的电荷就会引起较高的电压，如果感应电压过大，就会把二氧化硅绝缘层击穿，使管子在未经焊接和使用情况下就失效或损坏了。为了避免上述事故，关键要减小外界感应的影响，避免栅极的悬空，在保存IGFET 时，可选用导线将三个电极绕在一起等到已经形成栅极直流通路后再解开缠绕的导线，还应使用外壳接地良好的电烙铁，最好是焊接时不加交流电，利用电烙铁余热（外壳仍接地）更为安全。在测量及使用中，仔细检查仪器、仪表的漏电及接地情况。MOSFET只能用测试仪，不能用万用表。,思考,对图中的各电路，决定场效应管的（1）沟道类型、（2）电源极性、（3）耗尽型还是增强型、（4）结型管还是MOS管。,例：设：,试确定Q点？,解：由于IG=0,在静态时无电流流过Rg3,VG的大小仅取决于Rg2、Rg1对VDD的分压，而与Rg3无关，因此有,假设JFET工作在饱和区,则有,所以,ID不应该大于IDSS，由此可得：,计算结果表明：,JFET工作在饱和区，假设成立,作业：,