绝缘珊场效应管

绝缘珊场效应管第1页，共15页，2023年，2月20日，星期四

2.2场效应管

BJT是一种电流控制元件(iB~iC)，工作时，多数载流子和少数载流子都参与运行，所以被称为双极型器件。

场效应管（简称FET）是一种电压控制器件(uGS~iD)，工作时，只有一种载流子参与导电，因此它是单极型器件。

FET因其制造工艺简单，功耗小，温度特性好，输入电阻极高等优点，得到了广泛应用。第2页，共15页，2023年，2月20日，星期四FET的分类:FET分类：

绝缘栅场效应管结型场效应管增强型耗尽型N沟道P沟道N沟道P沟道N沟道P沟道第3页，共15页，2023年，2月20日，星期四二.绝缘栅场效应三极管

绝缘栅型场效应管(FET)，简称MOSFET。分为：

增强型N沟道、P沟道耗尽型N沟道、P沟道

1.N沟道增强型MOS管

（1）结构

4个电极：漏极D，源极S，栅极G和衬底B。符号：二氧化硅绝缘层通常将衬底与源极接在一起第4页，共15页，2023年，2月20日，星期四

当uGS＞0V时→纵向电场→将靠近栅极下方的空穴向下排斥→耗尽层。（2）工作原理

当uGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的二极管，在d、s之间加上电压也不会形成电流，即管子截止。

再增加uGS→纵向电场↑→将P区少子电子聚集到P区表面→形成导电沟道，如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流id。①栅源电压uGS的控制作用第5页，共15页，2023年，2月20日，星期四

定义：开启电压（UT）——刚刚产生沟道所需的栅源电压UGS,也记为UGS(th)。

N沟道增强型MOS管的基本特性：

uGS

＜UT，管子截止，

uGS

＞UT，管子导通。

uGS

越大，沟道越宽，在相同的漏源电压uDS作用下，漏极电流ID越大。第6页，共15页，2023年，2月20日，星期四

②漏源电压uDS对漏极电流id的控制作用

当uGS＞UT，且固定为某一值时，来分析漏源电压VDS对漏极电流ID的影响。（设UT=2V，uGS=4V）

（a）uds=0时，id=0。

（截止区）（b）uds↑→id↑；同时沟道靠漏区变窄。

（可变电阻区）（c）当uds增加到使ugd=UT时，沟道靠漏区夹断，称为预夹断。（d）uds再增加，预夹断区加长，uds增加的部分基本降落在随之加长的夹断沟道上，id基本不变。（恒流区）第7页，共15页，2023年，2月20日，星期四（3）特性曲线

四个区：（a）可变电阻区（预夹断前）。

①输出特性曲线：iD=f(uDS)uGS=const（b）恒流区也称饱和区（预夹断后）。

（c）夹断区（截止区）。

（d）击穿区。可变电阻区恒流区截止区击穿区iD受uGS控制第8页，共15页，2023年，2月20日，星期四

②转移特性曲线：iD=f(uGS)uDS=const

可根据输出特性曲线作出转移特性曲线。例：作uDS=10V的一条转移特性曲线：UT第9页，共15页，2023年，2月20日，星期四

一个重要参数——跨导gm：

gm=iD/uGS

uDS=const(单位mS)

gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。

在转移特性曲线上，gm为的曲线的斜率。在输出特性曲线上也可求出gm。第10页，共15页，2023年，2月20日，星期四

3、P沟道MOSFET

P沟道MOSFET的工作原理与N沟道

MOSFET完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有NPN型和PNP型一样。（请大家自学）第11页，共15页，2023年，2月20日，星期四4.MOS管的主要参数（1）开启电压UT（2）夹断电压UP（3）跨导gm

：gm=iD/uGSuDS=const

（4）直流输入电阻RGS

——栅源间的等效电阻。由于MOS管栅源间有sio2绝缘层，输入电阻可达109～1015。

第12页，共15页，2023年，2月20日，星期四三.场效应管的主要参数(1)

开启电压UT

UT

是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值,场效应管不能导通。

（2）夹断电压UP

UP

是MOS耗尽型和结型FET的参数，当uGS=UP时,漏极电流为零。

（3）输入电阻RGS

结型场效应管，RGS大于107Ω，MOS场效应管,RGS可达109～1015Ω。（4）低频跨导gm

gm反映了栅压对漏极电流的控制作用，单位是mS(毫西门子)。第13页，共15页，2023年，2月20日，星期四四.双极型和场效应型三极管的比较双极型三极管单极型场效应管载流子多子+少子多子输入量电流输入电压输入控制电流控制电流源电压控制电流源输入电阻几十到几千欧几兆欧以上噪声较大较小静电影响不受静电影响易受静电影响制造工艺不宜大规模集成适宜大规模和超大规模集成第14页，共15