电路基础与集成电子技术-电子教案与习题解答-蔡惟铮 第4章 半导体二极管和晶体管 4.5 场效应半导体晶体管
30页1、第4章 半导体二极管和晶体管 2010.02,4.5 场效应半导体晶体管,4.5.2 绝缘栅场效应晶体管,4.5.1 结型场效应晶体管,4.5.3 场效应晶体管的参数和型号,第4章 半导体二极管和晶体管 2010.02,双极型晶体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,是一种电流控制电流源器件(CCCS)。,晶体管英文称为Transister,在中文中称为晶体管或半导体晶体管。晶体管有两大类型: 一是双极型晶体管(BJT), 二是场效应晶体管(FET)。,场效应型晶体管仅由一种载流子参与导电,是一种电压控制电流源器件(VCCS)。,第4章 半导体二极管和晶体管 2010.02,4.5.1.1 结型场效应晶体管的结构,JFET的结构如图4.5.1所示,它是在N型半导体硅片的两侧各制造一个PN结,形成两个PN结夹着一个N型沟道区,图4.5.1 结型场效应管的结构,PN结,域的结构。两个P区连在一起即为栅极G,N型硅的一端是漏极D,另一端是源极S。,根据结型场效应管的结构,只能工作在反偏条件下,才没有栅流。现以N沟道为例说明其工作原理。,N沟道,右上角出现的是符号。
2、,4.5.1 结型场效应晶体管,第4章 半导体二极管和晶体管 2010.02,1. 栅源电压对沟道的控制作用,4.5.1.2 结型场效应管的工作原理,场效应管是一种电压控制电流源器件,它的漏极电流受栅源电压UGS和漏源电压UDS的双重控制。,图01.04.02 栅源电压的控制作用,在漏、源之间加有一固定 电压时,在漏、源间的N型沟 道中将产生漏极电流。,当UGS继续减小时,N沟 道将变窄,ID将减小,直至为 零。,第4章 半导体二极管和晶体管 2010.02,当UGS=0,加有一定UDS时,形成的漏极电流称为漏极饱和电流IDSS。当UGS0时,PN结反偏,ID将减小。,当uGS0V时,PN结反偏,耗尽层从上下两个方向向中间靠拢,沟道将变窄,沟道电阻加大。随着uGS越来越负,沟道越来越窄,直至上下合拢,发生夹断。,UGS继续减小,沟道继续变 窄,ID直至减小为0。当ID=0时 所对应的栅源电压UGS称为夹断 电压UGS(off)。,IDSS,UGS(off),第4章 半导体二极管和晶体管 2010.02,预加断,预加断,图4.5.3 漏源电压对沟道的控制作用,2. 漏源电压对沟道的控制作
3、用,第4章 半导体二极管和晶体管 2010.02,当UDS增加到使UGD=UGS-UDS=UGS(off)时,在紧靠漏极 处出现预夹断。当UDS继续增加,漏极处的预夹断区继续向 源极方向生长延长,直至漏极电流等于0。,在栅极加上电压,且UGSUGS(off),若漏源电压UDS从 零开始增加,则UGD=UGS-UDS将随之减小(反向电压增加)。 使靠近漏极处的耗尽层加宽,沟道从上至下呈楔形分布, 如图4.5.3所示。,第4章 半导体二极管和晶体管 2010.02,JFET的特性曲线有两条,一是转移特性曲线, 二是输出特性曲线。它与MOSFET的特性曲线基本 相同,只不过MOSFET的栅压可正、可负,而结型 场效应管的栅压只能是P沟道的为正或N沟道的为负, 以使栅源间反偏,没有栅流。JFET的特性曲线如图 4.5.4(a)和图4.5.4(b)所示。,4.5.1.3 结型场效应管的特性曲线,第4章 半导体二极管和晶体管 2010.02,图4.5.4(a) N沟道结型场效应管的 漏极输出特性曲线,1. 漏极输出特性曲线,结型场效应管的漏极特性曲线是在栅源电压等于常数时,漏极电流与漏源电压之间的
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