场效应管教程

1、1.4.1 结型场效应管1.4.3 场效应管的主要参数1.4.4 场效应管与晶体管的比较 1.4.2 绝缘栅型场效应管 场效应半导体三极管是仅由一种载流子参与导电的半导体器件，是一种用输入电压控制输出电流的的半导体器件。从参与导电的载流子来划分，它有电子作为载流子的N沟道器件和空穴作为载流子的P沟道器件。 从场效应三极管的结构来划分，它有两大类。 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 Transister) IGFET也称金属氧

2、化物半导体三极管MOSFET （Metal Oxide Semiconductor FET）N沟道沟道P沟道沟道增强型增强型耗尽型耗尽型N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道（耗尽型）（耗尽型）FET场效应管场效应管JFET结型结型MOSFET绝缘栅型绝缘栅型(IGFET)分类：分类：1.4 结型场效应管 结构 工作原理 输出特性 转移特性 主要参数 一、 JFET的结构和工作原理 二、 JFET的特性曲线及参数 1.4.1 1.4.1 结型场效应三极管结型场效应三极管结构 它是在N型半导体硅片的两侧扩散高浓度P离子区，形成两个PN结夹着一个N型沟道的结构。 P区即为栅极，N型硅的一端是漏极

3、，另一端是源极。 导电沟道： 漏源之间的非耗尽层区域。 源极，用用S或或s表示表示N型导电沟道型导电沟道漏极，用用D或或d表示表示 P型区型区P型区型区栅极栅极，用用G或或g表示表示栅极栅极，用用G或或g表示表示符号符号符号符号 JFET的结构和工作原理结构： 一、结型场效应三极管的工作原理一、结型场效应三极管的工作原理 根据结型场效应三极管的结构，只能工作在反偏的条件下， N沟道结型场效应三极管只能工作在负栅压（uGS0，实现栅源电压对漏极电流的控制。现以N沟道为例说明其工作原理。1、栅源电压对沟道的控制作用、栅源电压对沟道的控制作用 uDS=0，uGS对导电沟道的控制：uGS=0，导电沟道

4、宽；uGS0，漏、源间将形成多子的漂移运动，产生漏 极电流iD，（负值）uGD=uGS-uDS将随之变化（减小）。 靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，从左至右呈楔形 分布，如图所示。当uDS增加，uGD反偏电压增加，沟道电阻取决于（栅源电压一定）uGS，iD随uDS线性增大，漏源间呈电阻特性。（负值）uGD=（负值）U GS(off)时，靠漏极处出现预夹断，如图 (b)所示。当uDS继续增加，漏极处的夹断继续向源极方向生长延长。（负值）uGD （负值）U GS(off)时，沟道夹断使iD减小；漏源间电场使iD增大。 则uDS变化iD几乎不变，只与uGS有关。恒流特性。 VGS对沟道的控制作用当

5、当VGS0时时（以N沟道JFET为例） 当沟道夹断时，对应当沟道夹断时，对应的栅源电压的栅源电压VGS称为称为夹断夹断电压电压VP （ 或或VGS(off) ）。）。对于对于N沟道的沟道的JFET，VP 0。PN结反偏结反偏耗尽层加厚耗尽层加厚沟道变窄。沟道变窄。 VGS继续减小，沟道继续减小，沟道继续变窄继续变窄当当VGS=0时，时，VDS ID G、D间间PN结的反向结的反向电压增加，使靠近漏极处电压增加，使靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，的耗尽层加宽，沟道变窄，从上至下呈楔形分布。从上至下呈楔形分布。 当当VDS增加到使增加到使VGD=VP 时，在紧靠漏极处出现预时，在紧靠漏极处出现预

6、夹断。夹断。此时此时VDS 夹断区延长夹断区延长沟道电阻沟道电阻 ID基本不变基本不变3、uGS和uDS同时作用时当当uGDU GS(off)时，时， uGS对iD的影响： 导电沟道夹断，漏导电沟道夹断，漏电流对应栅源电压。实电流对应栅源电压。实现电压控制电流。现电压控制电流。 对于同样的对于同样的uDS ， iD的值随的值随uGS减小而减小减小而减小。 对应电流放大系数对应电流放大系数是是低频跨导低频跨导gm。uGD=uGS- -uDS U GS(off) 综上分析可知 沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电， 所以场效应管也称为单极型三极管。 JFETJFET是电压控制电流器件，i iD

7、D受u uGSGS控制 预夹断前i iD D与u uDSDS呈近似线性关系；预夹断后，i iD D趋于饱和。 JFET JFET栅极与沟道间的PNPN结是反向偏置的，因 此i iG G 0 0，输入电阻很高。 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， MOSFET的栅压可正、可负， 结型场效应三极管的栅压只能是P沟道的为正或N沟道的为负。二、 JFET的特性曲线及参数二、 JFET的特性曲线及参数const.DSDGS)(Uufi2. 转移特性 const.GSDDS)(Uufi)0()1 (GSGS(off)2GS(off)GSDSS

8、DuUUuIi1. 输出特性 可变电阻区：预夹断轨迹、近似直线、斜率的倒数为等 效电阻、栅源电压控制漏电流。恒流区：放大区、近似一组平行线、栅源电压控制 漏电流、沟道调制效应。夹断区：靠近横轴、漏电流对应某一微小电流。击穿区：漏源电压过大。 输出特性曲线可对应画出转移特性曲线。 源极，用用S或或s表示表示N型导电沟道型导电沟道漏极，用用D或或d表示表示 P型区型区P型区型区栅极栅极，用用G或或g表示表示栅极栅极，用用G或或g表示表示符号符号符号符号 JFET的结构和工作原理结构： 综上分析可知 沟道中只有一种类型的多数载流子参与导电， 所以场效应管也称为单极型三极管。 JFETJFET是电压控制电流器件，i iD D受u uGSGS控制 预夹断前i iD D与u uDSDS呈近似线性关系；预夹断后，i iD D趋于饱和。 JFET JFET栅极与沟道间的PNPN结是反向偏置的，因 此i iG G 0 0，