模拟电子技术基础.ppt

集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ场效应晶体管及其电路分析场效应晶体管及其电路分析 第一篇第一篇 电子器件基础电子器件基础集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ1.3.1场效应晶体管结构特性与参数场效应晶体管结构特性与参数 1、绝缘栅场效应管(IGEFT) vNMOS增强型结构示意图与电路符号（2）三个集：源集，栅（门）集，漏集（1）二个PN结：衬源，衬漏工艺特点：§源漏高掺杂§栅绝缘电阻大NMOS结构集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ1、绝缘栅场效应管(IGEFT)（续） vPMOS增强型结构示意图与电路符号（2）三个集：源集，栅（门）集，漏集（1）二个PN结：衬源，衬漏工艺特点：§源漏高掺杂§栅绝缘电阻大集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ2、NMOS增强型工作原理（1）VGS增加形成反型层，大于VT产生沟道，漏源之间形成导电通路 **衬源和 衬漏之间加反向偏置**集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ2、NMOS增强型工作原理（续1）（2）加入VDS形成漏源电流 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ2、NMOS增强型工作原理（续2）（3）继续加大VGS， 沟道变宽，沟道R变小，ID增加**场效应管是电压控制型器件****场效应管导电由N+的多子形成，单极型器件，T特性好**NMOS工作原理1集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ2、NMOS增强型工作原理（续3）（4）继续加大VDS， ID适当增加，源-漏电位逐步升高，沟道预夹断集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ2、NMOS增强型工作原理（续4）（5）预夹断后继续加大VDS，沟道夹断，ID恒定**漏源增加的电压降在夹断区**NMOS工作原理2集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ3、N沟道耗尽型MOSFET （1）SIO2中预埋正离子（3）υGS负到V GS(off)(VP示)，沟道消失（2）VGS=0时就存在内建电场，形成沟道集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ4、结型场效应管(JFET) （1）N沟道和P沟道JFET结构与符号**JFET正常工作时，两个PN结必须反偏 ****NJFET ****PJFET **集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ（2）N沟道JFET的工作原理**VDD=0，沟道宽度随VGG增而窄，沟道R增，ID降，耗尽型**集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ（2）N沟道JFET的工作原理（续1） **VGG不变，VDD增加，沟道上窄下宽ID线性增，直至预夹断****初始沟道宽度由VGG决定**集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ（2）N沟道JFET的工作原理（续2） **VGG不变，预夹断后VDD增加，增加的电压降在沟道上，ID不变**集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ5、场效应管类型（1）绝缘栅型（Insulated Gate Type） FET üN沟道（Channel）增强（Enhancement）型MOSüN沟道耗尽（Depletion）型MOSüP沟道增强型MOSüP沟道耗尽型 MOS（2）结型（Junction Type）JFET üN沟道(耗尽Depletion)型JFETüP沟道(耗尽Depletion)型JFET集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQv场效应管的典型应用ü输出回路电流由输入电压控制ü输入回路产生电压VGSü三端器件构成2个回路场效应管的主要半导体机理 ——电压控制电流源作用集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ1、增强型NMOS场效应管伏安特性（1）增强型NMOS管转移特性 **场效应管是电压控制型器件***n场效应晶体管特性参数场效应晶体管特性参数 ** IDO漏极电流当VGS =2VT ***集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ（2）增强型NMOS管输出特性 (a)截止区：(b)可变电阻区(?)：**VDS较小，沟道未夹断ID受其影响**(c)放大区：**VDS足够大沟道夹断，ID不随VDS变化**1、增强型NMOS场效应管伏安特性（续1）集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ**IDSS，VGS=0时漏极电流**2、耗尽型MOS场效应管和结型FET伏安特性**转移特性****输出特性**集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ3、场效应管的主要参数 (1)直流参数 ü增强型管开启电压V GS(th)(VT) ü耗尽型管夹断电压V GS(off)(VP) ü耗尽型管在VGS=0时的饱和区漏极电流IDSS üVDS=0时，栅源电压VGS与栅极电流IG之比----直流输入电阻R GS(DC) 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ(2)交流参数 ü低频跨导(互导)gmü交流输出电阻rds (3)极限参数 ü最大漏源电压V(BR)DS：漏极附近发生雪崩击穿时的VDS ü最大栅源电压V(BR)GS：栅极与源极间PN结的反向击穿电压 ü最大耗散功率P 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ3、场效应管工作状态估算例1:VDD=18V,Rs=1KΩ，Rd=3KΩ，Rg=3MΩ，耗尽型MOS管的VP=-5V,IDSS=10mA。

试用估算法求电路的静态工作点 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ例2:分压式自偏压共源放大电路中，已知转移特性，VDD=15V,Rd=5kΩ,Rs=2.5kΩ,R1=200kΩ，R2=300kΩ，Rg=10MΩ，负载电阻RL=5kΩ，并设电容C1、C2和Cs足够大已知场效应管的特性曲线试用图解法分析静态工作点Q，估算Q点上场效应管的跨导gm （1）输入回路方程 VGSQ=3.5VIDQ=1mA（2）输出回路方程 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ例5：分析图示VGS=2/4/6/8/10V/12V时，场效应管工作区 (1)由图可知VT=4V, 当VGS10V可变电阻区 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ(3)**恒流区内ID近似只受VGS控制 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ例6：N沟道结型场效应管和 PNP双极型三极管组成的恒流源电路。

估算恒流值.(设IDSS=2mA,夹断电压VP=-4V) **假定在恒流区 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQü集成电路分类 **二极管、三极管、场效应管、电阻、电容，连线** ü集成电路--同一块硅片制作特殊功能电路 **SSI ，MSI，LSI，VLSI，模拟/数字，各种功能IC** 1.2.6 1.2.6 集成电路中的电子器件集成电路中的电子器件 **器件之间通过SiO2， PN结隔离** 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ1.1.复合管复合管 （（达林顿管，Darlington ）**两只或以上的三极管(场效应管)按一定方式连接**集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ******常见常见达林顿管组合集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ（1）等效复合管的管型取决于第一只管子的类型 （2）等效复合管的β≈β1β2 （3）等效复合管的输入电流可大大减小，第1只管可采用小功率管 （4）复合管也可由晶体管和场效应管或多个晶体管组合 ****等效复合管的特性等效复合管的特性集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ2.2.多集电极管和多发射极管多集电极管和多发射极管 （1）集电极电流与集电区面积成正比 （2）制作多个具有比较稳定电流关系的电流源 **比例关系可做得很精确*****多集电极管 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ（1）常作为门电路的输入级电路***多发射极极管 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ3.3.肖特基三极管肖特基三极管 （1）肖特基三极管结构**普通三极管由饱和转入截止时间（饱和—放大—截止）较长****开启电压仅0.3V，正向压降0.4V****普通三极管集电结并接一个肖特基势垒二极管(SBD)**（2）肖特基二极管SBD特点**没有电荷存储效应，开关时间短**集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ1.2.7半导体器件的制造工艺简介半导体器件的制造工艺简介 1.半导体二极管/三极管/FET2.电阻(1)用三极管基区或发射区扩散形成的体电阻 (2)阻值1千欧,很不经济 3.电容结反偏时的结电容,小于百皮法 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程CJQ***半导体器件的封装工艺。