模拟电子技术基础3ppt课件

.,场效应晶体管及其电路分析,第一篇电子器件基础,.,1.3.1场效应晶体管结构特性与参数,1、绝缘栅场效应管(IGEFT),NMOS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,.,1、绝缘栅场效应管(IGEFT)（续）,PMOS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,.,2、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*,.,2、NMOS增强型工作原理（续1）,（2）加入VDS形成漏源电流,.,2、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,.,2、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,.,2、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,.,3、N沟道耗尽型MOSFET,（1）SIO2中预埋正离子,（3）GS负到VGS(off)(VP示)，沟道消失,（2）VGS=0时就存在内建电场，形成沟道,.,4、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*,.,（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*,.,（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*,.,（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*,.,5、场效应管类型,（1）绝缘栅型（InsulatedGateType）FET,N沟道（Channel）增强（Enhancement）型MOS,N沟道耗尽（Depletion）型MOS,P沟道增强型MOS,P沟道耗尽型MOS,（2）结型（JunctionType）JFET,N沟道(耗尽Depletion)型JFET,P沟道(耗尽Depletion)型JFET,.,场效应管的典型应用,输出回路电流由输入电压控制,输入回路产生电压VGS,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,.,1、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*,场效应晶体管特性参数,*IDO漏极电流当VGS=2VT*,.,（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）,.,*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*,.,3、场效应管的主要参数,(1)直流参数,增强型管开启电压VGS(th)(VT),耗尽型管夹断电压VGS(off)(VP),耗尽型管在VGS=0时的饱和区漏极电流IDSS,VDS=0时，栅源电压VGS与栅极电流IG之比-直流输入电阻RGS(DC),.,(2)交流参数,低频跨导(互导)gm,交流输出电阻rds,(3)极限参数,最大漏源电压V(BR)DS：漏极附近发生雪崩击穿时的VDS,最大栅源电压V(BR)GS：栅极与源极间PN结的反向击穿电压,最大耗散功率P,.,3、场效应管工作状态估算,例1:VDD=18V,Rs=1K，Rd=3K，Rg=3M，耗尽型MOS管的VP=-5V,IDSS=10mA。试用估算法求电路的静态工作点,.,例2:分压式自偏压共源放大电路中，已知转移特性，VDD=15V,Rd=5k,Rs=2.5k,R1=200k，R2=300k，Rg=10M，负载电阻RL=5k，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,.,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VGSVT工作在截止区,VGS=2/4V工作在截止区.,.,(2)VGSVT(4V)工作在放大区或可变电阻区,*显然410V可变电阻区,.,(3),*恒流区内ID近似只受VGS控制,.,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,.,集成电路分类,*二极管、三极管、场效应管、电阻、电容，连线*,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集成电路中的电子器件,*器件之间通过SiO2，PN结隔离*,.,1.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*,.,*常见达林顿管组合,.,（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12,（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,.,2.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,.,（1）常作为门电路的输入级电路,*多发射极极管,.,3.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