2.7场效应管放大电路0

1、 半导体三极管有两大类型一是双极型半导体三极管(BJT)二是场效应半导体三极管(FET)双极型半导体三极管是由两种载 流子参与导电的半导体器件，它由两 个 PN 结组合而成，是一种CCCS器件。场效应型半导体三极管仅由一种 载流子参与导电，是一种VCCS器件。BJT是一种电流控制元件(iB iC)，工作时，多数载流子和少 数载流子都参与运行，所以被称为双极型器件。场效应管（Field Effect Transistor简称FET）是一种电压控 制器件(uGS iD) ，工作时，只有一种载流子参与导电，因此它 是单极型器件。FET因其制造工艺简单，功耗小，温度特性好，输入电阻极高 等优点，得到了广泛应用。2.7 场效应管 场效应管的特点 1）压控器件：输入电压控制输出电流的半导体器件。3）抗辐射能力强：因为是单极型器件（由一种载流子参与导电的半导体器件）2）输入阻抗高4）结构简单，便于集成1）结型场效应三极管JFET(Junction type Field Effect Transister) 2）绝缘栅型场效应三极管IGFET( Insulated Gate Field Effect

2、Transister)IGFET也称金属氧化物半导体三极管MOSFET（Metal Oxide Semiconductor FET） 场效应管的分类及符号绝缘栅型场效应三极管（MOSFET）分为增强型 N沟道、P沟道耗尽型 N沟道、P沟道结型场效应三极管JFET又分为N沟道、P沟道FET 绝缘栅场效应管 (MOSFET)结型场效应管 (JFET) 增强型耗尽型N沟道 P沟道 N沟道 P沟道N沟道 P沟道2.7.1 结型场效应管一、 结构与符号两个PN结夹着一个N型沟道 。三个电极：g：栅极d：漏极s：源极 符号：-p+p漏极d(Drain)源极s(Source)栅极g(Gate)NN沟道P沟道二、工作原理v UGS0，以形成漏电流iD正常放大时外加偏置电压的要求1、栅源电压对沟道的控制作用在栅源间加负电压uGS ，令uDS =0当uGS=0时，导电沟道最宽。当uGS时，PN结反偏，耗尽层 变宽，导电沟道变窄，沟道电阻 增大。当uGS到一定值时 ，沟道会完 全合拢。定义：夹断电压UP（UGS（off）使导电沟道完全合拢（消失）所需要的栅 源电压uGS。 二、工作原理对于N沟道的JFET，

3、UP 0v UDS0UDS0UGS0(1). uGS=0 , uDS0PN+SGN+iD=0D+ +当UGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的二极管， 在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。1、栅源电压uGS的控制作用PN+SGN+iD=0D+(2). uGS 0 ,uDS =0产生垂直向下的电场1、栅源电压uGS的控制作用PN+SGN+iD=0D+电场排斥空穴吸引电子形成耗 尽层当0UGSUT时，SiO2中产生一垂直于表面的电场，P型表 面上感应出现许多电子，但电子数量有限，不能形成沟道。1、栅源电压uGS的控制作用PN+SGN+iD=0D+当uGS =UT时出现反型层， 形成导电沟道N 沟 道UT：门限电压N沟道增强 型MOS管， 简称NMOS1、栅源电压uGS的控制作用当uGS0V时纵向电场将靠近栅极下方的空穴向 下排斥耗尽层。当uGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的 二极管，在 d、s之间加上电压也不会形成电流，即管子截止。再增加uGS纵向电场将P区少子电子聚集到P区表面形成导电沟道， 如果此时加有漏源电压， 就可以形成漏极电流id。动画2-41、栅源电压uGS的控制作

4、用定义：开启电压 UT (UGS(th)刚刚产生沟道所需的栅源电压UGS。N沟道增强型MOS管的基本特性：uGS UT，管子截止，uGS UT，管子导通。uGS 越大，沟道越宽，在相同的漏源电压uDS作用下，漏极电流iD越大。PN+SGN+iD0D+uDS(d)沟道反型 层呈楔形(b) 沿沟道有电位梯度(c) 绝缘 层内不同 点的电场 强度不同 ,左高右 低(a) 漏极电流iD0 uDS增大，iD增大当UGSUT时，由于此时栅压较强，P型半导体表层中将聚 集较多的电子，可以形成沟道，将漏极和源极连通。如果 此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流iD。当uGSUT，且固定为某一值时，来分析漏源电压uDS对漏 极电流ID的影响。2、漏源电压uDS的控制作用PN+SGN+iD0D+ uDS升高uDS反型层变窄 即 沟道变窄当UDS继续增加时，由于沟道电阻的存在，沟道上将产生压 降，使得电位从源极到漏极逐渐增大，从而使得SiO2层上 的有效栅压从源极到漏极减小，反型层中的电子也将从源 极到漏极逐渐减少。 2、漏源电压uDS的控制作用PN+SGN+iD0D+ 当uGD=UT时uDS沟道 在漏极端夹

5、断(b) 管子 预夹断(a) iD达到最大值即uGS-uDS=UT时,当UDS大于一定值后， SiO2层上的有效栅压小于形成反型层 所需的门限电压，则靠近漏端的反型层厚度减为零，出现沟 道夹断， iD将不再随UDS的增大而增大，趋于一饱和值。 2、漏源电压uDS的控制作用PN+SGN+iD0D+ 当uDS进一步增大(a) iD达到 最 大值且恒定uDS 沟道夹断区 延长 场效应管是利用栅极与 源极之间的电压控制漏 源电流的元件。栅极通过氧化物或绝缘体与沟道隔离， 栅极与衬底之间没有电流，即iG=02、漏源电压uDS的控制作用2、漏源电压uDS的控制作用当uGSUT，且固定为某一值时，漏源电压uDS对漏极电流ID的 影响。（a）uds=0时， id=0。（b）uds id；同时沟道靠漏区变窄。（c）当uds增加到使ugd=UT时， 沟道靠漏区夹断，称为预夹断。（d）uds再增加，预夹断区 加长， uds增加的部分基本降 落在随之加长的夹断沟道上， id基本不变。动画2-5GSD电路符号虚线表示沟道在施加外电压后才形成增强型 箭头朝里表示N沟道；三、增强型MOS场效应管的伏安特性四个区：（

6、a）可变电阻区（预夹断前）。 1、输出特性曲线：iD=f(uDS)uGS=consti(V)(mA)DDSuGS=6Vuu=5VGS=4VuGSu=3VGS（b）恒流区也称饱和区（预夹断 后）。 （c）夹断区（截止区）。 （d）击穿区。可变电阻区恒流区夹断区击穿区三、增强型MOS场效应管的伏安特性四个区：（a）可变电阻区（预夹断前）。 1、输出特性曲线：iD=f(uDS)uGS=consti(V)(mA)DDSuGS=6Vuu=5VGS=4VuGSu=3VGS（b）恒流区也称饱和区（预夹断 后）。 （c）夹断区（截止区）。 （d）击穿区。可变电阻区恒流区夹断区击穿区与JFET相比，两者结 构不同，产生沟道的 方式不同。但都是利 用沟道导电，且外特 性都表现为栅源电压 控制漏极电流。2、转移特性曲线： iD=f(uGS)uDS=const可根据输出特性曲线作出转移特性曲线。例：作uDS=10V的一条转移特性曲线：i(mA)DGS=6Vuu=5VGS=4VuGSu=3VGS uDS(V)Di(mA)10V12341432(V)uGS246UGS(th)（当UGSUGS(th)时）其中IDO

7、为当uGS=2UGS(th)时的iD值一个重要参数跨导gm：gm=iD/uGS uDS=const (单位mS)gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。 在转移特性曲线上， gm为的曲线的斜率。在输出特性曲线上也可求出gm。1(mA)DSu=6V=3VuuGS(V)1D624i43 =5V(mA)243iDGS210V(V)uGSiDGSuiDN沟道增强型MOS场效应管正常放大时各电极电压极性g、s间为正偏压（g为高电位、s为低电位）d、s间为正偏压（d为高电位、s为低电位）P沟道增强型MOS场效应管正常放大时各电极电压极性g、s间为反偏压（g为低电位、s为高电位）d、s间为反偏压（d为低电位、s为高电位）四、耗尽型MOS场效应管特点：当uGS=0时，就有沟道， 加入uDS，就有iD。当uGS0时，沟道增宽 ，iD进一步增加。当uGS0时，沟道变窄 ，iD减小。在栅极下方的SiO2层中掺入了大量的金属正离子。所以当 uGS=0时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。定义：夹断电压（ UP）沟道刚刚消失所需的栅源电压uGS。N沟道耗尽型MOSFET的特性曲线输出特性曲线转移特性

8、曲线1GSu 01D(V)-12-2(mA)432i 42vu310V=+2V1DSGSD(mA)i= -1VuGSGSGS=0V=+1Vuu(V)= -2VUPGSuUP其中IDSS为当UGS=0时的iD值N沟道耗尽型MOSFET正常放大时各电极电压极性g、s间为任意偏压d、s间为正偏压（d为高电位、s为低电位）P沟道耗尽型MOSFET正常放大时各电极电压极性g、s间为任意偏压d、s间为反偏压（d为低电位、s为高电位）P型MOS管也分增强型和耗尽型。其余均与NMOS相同，UDS和UT为 负值。实际电流方向为流出漏极。1.4.3、场效应管的主要参数(1) 开启电压UTUT 是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值, 场效应管不 能导通。 （2）夹断电压UPUP 是MOS耗尽型和结型FET的参数，当uGS=UP时,漏极电流为零。（3）饱和漏极电流IDSSMOS耗尽型和结型FET, 当uGS=0时所对应的漏极电流。（4）输入电阻RGS结型场效应管，RGS大于107，MOS场效应管, RGS可达1091015。（5） 低频跨导gm gm反映了栅压对漏极电流的控制作用，单位是mS(毫西门子)。结型场效应管:增强型MOS管:（6） 最大漏极功耗PDMPDM= UDS ID，与双极型三极管的PCM相当。1.4.4 各种场效应管特性的比较各种管子的输出特性形状是一样的，只是控制电压UGS不同各种场效应管的转移特性各种场效应管的输出特性对比双极型三极管 场效应三极管 结构 NPN型 结型耗尽型 N沟道 P沟道 PNP型 绝缘栅增强型 N沟道 P沟道绝缘栅耗尽型 N沟道 P沟道C与E一般不可倒置使用 D与S有的型号可倒置使用载流子 多子扩散少子漂移 多子漂移 输入量 电流输入 电压输入 控制 电流控制电流源CCCS() 电压控制电流源VCCS(gm)双极型和场效应型三极管的比较双极型三极管 场效应三极管噪声 较大 较小 温度特性 受温度影响较大 较小，可有零温度系数点 输入电阻 几十到几千欧姆 几兆欧姆以上 静电影响 不受静电影响 易受静电影响 集成工艺 不易大规模集成 适宜大规模和超大规模集成三个电极的对应情况：BJTFET基极b栅极g集电极c漏 极d发射极e源 极s2. 7 场效应管放大器2.7.

《2.7场效应管放大电路0》由会员豆浆分享，可在线阅读，更多相关《2.7场效应管放大电路0》请在金锄头文库上搜索。