场效应管讲解PPT课件[通用]

1、场效应管与双极型晶体管不同，它只有一种载流子导电（电子或空穴，多子）导电，也称为单极型器件。特点：输入阻抗高，温度稳定性好。结型场效应管JFET绝缘栅型场效应管MOS场效应管有两种:N沟道P沟道耗尽型增强型耗尽型增强型N沟道P沟道5 场效应管放大电路5.1 绝缘栅场效应管(MOS管):PP型基底SiO2绝缘层金属铝+ + + + +- - - - - -电子反型层MOS电容E+ + + + + PP型基底SiO2绝缘层 金属铝- - - - - -电子反型层掺入了大量的碱金属正离子Na+或K+一、结构和电路符号PNNGSDP型基底两个N区SiO2绝缘层导电沟道金属铝GSDN沟道增强型N 沟道耗

2、尽型PNNGSD予埋了导电沟道 GSDNPPGSDGSDP 沟道增强型P 沟道耗尽型NPPGSDGSD予埋了导电沟道 VGS控制沟道宽窄1. 开启沟道增强型MOS管二、MOS管的工作原理以N 沟道增强型为例 2沟道变形VDS控制沟道形状可变电阻区饱和区截止区预夹断临界点轨迹vDS=vGS-VTvGD=vGS-vDS=VT1) 截止区vGSVT, iD=0 输出特性曲线iD=f(vDS)vGS=const可变电阻区饱和区截止区转移特性曲线预夹断临界点轨迹vDS=vGS-VT2) 可变电阻区vDSvGS-VT 3)饱和区vDSvGS-VT电导常数（单位mA/V2） P203 (5.1.3) P20

3、3 (5.1.6)三、耗尽型N沟道MOS管的特性曲线耗尽型的MOS管vGS=0时就有导电沟道，加反向电压才能夹断。转移特性曲线0iDvGSVP输出特性曲线iDvDS0vGS=0vGS0四、说明：（1）MOS管有四种基本类型；（2）增强型的MOS管的vGS必须超过一定的值以使沟道形成； 耗尽型的MOS管使形成沟道的vGS可正可负；（3）MOS管的输入阻抗特别高（4）衡量场效应管的放大能力用跨导 单位：ms五、MOS管的有关问题（2）交流参数低频跨导：极间电容：栅源电容CGS，栅漏电容CGD，漏源电容CDS（3）极限参数 最大漏极电流IDM，最大耗散功率P0M，漏源击穿电压V(BR)DS栅源击穿电

4、压VBR)GS1、主要参数（1）直流参数开启电压VT指增强型的MOS管夹断电压VP指耗尽型的MOS管零栅压漏极电流IDSS直流输入电阻： 通常很大10101015左右五、MOS管的有关问题2、场效应管与三极管的比较五、MOS管的有关问题3、使用注意事项（1）结型场效应管的栅源电压不能接反，但可在开路状态下保存；（2）MOS管在不使用时，须将各个电极短接；（3）焊接时，电烙铁必须有外接地线，最好是断电后再焊接；（4）结型场效应管可用万用表定性检测管子的质量，而MOS管必须用专门的仪器来检测；（5）若用四引线的场效应管，其衬底引线应正确连接；G(栅极)S源极D漏极1、结构5.2 结型场效应管(JF

5、ET)扩散情况：NPNNNPP基底 ：N型半导体两边是P区导电沟道NPP 一、JFET的结构和工作原理NPPG(栅极)S源极D漏极N沟道结型场效应管DGS符号栅极上的箭头表示栅极电流的方向（由P区指向N区）。结型场效应管代表符号中栅极上的箭头方向，可以确认沟道的类型。PNNG(栅极)S源极D漏极P沟道结型场效应管DGS符号2、工作原理（以N沟道为例）vDS=0V时vGSNGSDvDSNNPPiDPN结反偏，vGS越大则耗尽区越宽，导电沟道越窄。vGS0V(1)vGS对导电沟道及iD的控制vDS=0V时NGSDvDSvGSNNiDPPvGS越大耗尽区越宽，沟道越窄，电阻越大。但当vGS较小时，耗

6、尽区宽度有限，存在导电沟道。DS间相当于线性电阻。VDS=0时NGSDVDSVGSPPIDVGS达到一定值时（夹断电压VP）,耗尽区碰到一起，DS间被夹断，这时，即使vDS 0V，漏极电流iD=0A。|vGS|0、|vGD| = |vGS-vDS| |VP |时耗尽区的形状NGSDvDSvGSPPiD越靠近漏端，PN结反压越大6V6V0V2V4V 导电沟道中电位分布情况 (1)vDS对iD的影响NGSDvDSvGSPPiD沟道中仍是电阻特性，但是是非线性电阻。|vGS | |Vp |且vDS较大时vGDVP时耗尽区的形状|vGS | |Vp | ，vGD=VP时vDS增大则被夹断区向下延伸。N

7、GSDvDSvGSPPiD漏端的沟道被夹断，称为予夹断。此时，电流iD由未被夹断区域中的载流子形成，基本不随vDS的增加而增加，呈恒流特性。NGSDvDSvGSPPiD|vGS | |Vp |且vDS较大时vGD0)vDSvGSVP0P沟道管：负极性(vDS0)vDSVGSVPVP(或VT)P沟道管：vGSVP(或VT)FET放大偏置时vDS与vGS应满足的关系 5.3场效应管放大电路(1) 静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区，场效应管的偏置电路相对简单。 (2) 动态：能为交流信号提供通路。组成原则：静态分析：估算法、图解法。动态分析：微变等效电路法。分析方法： 场效应管是电压控

8、制器件。它利用栅源电压来控制漏极电流的变化。它的放大作用以跨导来体现，在场效应管的漏极特性的水平部分，漏极电流iD的值主要取决于vGS，而几乎与vDS无关。1、自偏压电路2、分压式自偏压电路Rg：使g与地的直流电位几乎相同（因上无电流）。R：当IS流过R时产生直流压降ISR，使S对地有一定的电压：VGS=ISR=IDR0一、场效应管的直流偏置电路及静态分析1. 直流偏置电路VDDRdR-Rg+vGSiD-viC1+CSC2-+RLvoVDD=18VRCRg1RdRg3Rg22M47k10M30k2kT+Cb2Cb147u4.7u0.01u例5.2.1 P212(2)带源电阻的共源放大电路例5.

9、2.3 P214 电流源偏置共源放大电路以自偏压电路为例(2) 图解分析法 VGS=0vVdsiD3v1.5v-3v-1.5v由输出回路：VDD=VDS+ID(RD+RS)作出直流负载线+VDDRdRgRSTVoVi在转移特性上作源极负载线点所对应的VDS、VGS、ID； UGSiD-3 1.5 0 1.5 3VDD由输出特性：ID=f(Vds)|VGS由输入回路：VGS=VGVS=IDRS作负载转移特性VDSVGSID（1）根据VDD=Vds+ID（RD+RS）在输出特性上作直流负载线；（2）作负载转移特性；（3）作源极负载线；（4）决定静态工作点；（5）在转移特性和输出特性上求出QVGS=

10、0vVDSiD3v1.5v-3v-1.5vVGSiD-3 1.5 0 1.5 3VDDVDSVGSID步骤：二、 场效应管的微变等效电路GSD跨导：反映了栅源电压对漏极电流的控制能力，相当于转移特性中工作点处的斜率。 漏极输出电阻：（很大，常可以看作开路）；它是输出特性工作点处的切线斜率的倒数。 vGSiDvDS1、参数的导出 很大，可忽略。2、等效电路GSDvGSiDvDSSGDrDSSGDGSDvGSiDvDS3、gm的求法 由得VDD=20VvoRSviCSR1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10k动态分析微变等效电路Ro=RD=10kR2R1RGvi+-sgdRLR

11、LRDvo-+例5.1：典型共源极放大（不带源极电阻）VDD=20VvoRSviR1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10k微变等效电路Ro=RD=10kR2R1RGvi+-sgdRLRLRDvo-+RS典型共源极放大（带源极电阻）vo+VDDRSviC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2G动态分析RiRo RogR2R1RGsdRLRS微变等效电路vivogmvgs共漏极放大器源极输出器输出电阻 Ro加压求流法gd微变等效电路Ro RoR2R1RGsRS例5.2.6（共漏极放大电路）：例5.2.6：CE / CB / CC CS / CG / CDRi CS：Rg1