电子技术教学文稿课件

电子技术1、结型场效应管JFETjunctiontype2、绝缘栅型场效应管MOSFET

metaloxidesemiconductortypeFET场效应管根据其结构不同分为两种:MOSN沟道(NMOS)P沟道(PMOS)增强型enhancementmodeMOSFET耗尽型depletionmodeMOSFET耗尽型增强型(1-2)N基底：N型半导体两边是P区G(栅极)S源极D漏极一、结构7.2结型场效应管(JFET):导电沟道PPPN结drainGate,gridsource(1-3)NPPG(栅极)S源极D漏极N沟道结型场效应管DGS(1-4)二、工作原理（以N沟道为例）NGSDUGSNNPPIDPN结反偏，UGS越负,则耗尽区越宽，导电沟道越窄。UDS=0V时PP即使UDS0V，漏极电流ID=0A。此时的UGS就称夹断电压VP(1-5)0iDuGSVP夹断电压不管UDS的值如何iD～uGSDGSiD转移特性曲线：没夹断UDS又不为零？ID(1-6)NGSDUDSUGSUGS<Vp且UDS>0、UGD<VP时耗尽区的形状PP越靠近漏端，PN结反压越大ID(1-7)PGSDUDSUGSUGS<Vp且UDS较大时UGD<VP时耗尽区的形状PP沟道中仍是电阻特性，但是是非线性电阻。IDN(1-8)GSDUDSUGSUGS<VpUGD=VP时NN漏端的沟道被夹断，称为予夹断。UDS增大则被夹断区向下延伸。ID(1-9)GSDUDSUGSUGS<VpUGD=VP时Pp此时，电流ID由未被夹断区域中的载流子形成，基本不随UDS的增加而增加，呈恒流特性。IDN(1-10)N沟道结型场效应管的特性曲线转移特性曲线uGS0iDIDSSVP夹断电压饱和漏极电流(1-11)输出特性曲线IDUDS0UGS=0V-1V-3V-4V-5VN沟道结型场效应管的输出特性曲线-2V可变电阻区夹断区恒流区予夹断曲线(1-12)PNNG(栅极)S源极D漏极P沟道结型场效应管DGSDGS7.2.2P沟道结型场效应管(1-13)特性曲线UGS0IDIDSSVP饱和漏极电流夹断电压转移特性曲线一定UDS下的ID-UGS曲线(1-14)予夹断曲线IDUDS2VUGS=0V1V3V4V5V可变电阻区夹断区恒流区输出特性曲线0(1-15)结型场效应管的缺点：1.栅源极间的电阻虽然可达107以上，但在某些场合仍嫌不够高。3.栅源极间的PN结加正向电压时，将出现较大的栅极电流。绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。2.在高温下，PN结的反向电流增大，栅源极间的电阻会显著下降。(1-16)7.3绝缘栅场效应管(MOS):7.3.1、N沟道增强型FET的结构和电路符号PNNGSDP型基底两个N区SiO2绝缘层金属铝GSD(1-17)7.3.2、MOS管的工作原理以N沟道增强型(NMOS)为例PNNGSDUDSUGSUGS=0时D-S间相当于两个反接的PN结ID=0对应截止区(1-18)PNNGSDUDSUGSUGS>0时UGS足够大时（UGS>VT）感应出足够多电子，这里出现以电子导电为主的N型导电沟道。感应出电子VT称为阈值电压(1-19)UGS较小时，导电沟道相当于电阻将D-S连接起来，UGS越大此电阻越小。PNNGSDUDSUGS(1-20)PNNGSDUDSUGS当UDS不太大时，导电沟道在两个N区间是均匀的。当UDS较大时，靠近D区的导电沟道变窄。(1-21)PNNGSDUDSUGS夹断后，即使UDS继续增加，ID仍呈恒流特性。IDUDS增加，UGD=VT时，靠近D端的沟道被夹断，称为予夹断。(1-22)增强型N沟道MOS管的特性曲线转移特性曲线0iDuGSVT(1-23)输出特性曲线iDuDS0UGS>0(1-24)NPPGSDGSDP沟道增强型(1-25)N沟道耗尽型予埋了导电沟道GSDNGSDPNeee7.3.4

N沟道耗尽型FET(NMOS)(1-26)P沟道耗尽型NPPGSDGSD予埋了导电沟道(1-27)耗尽型N沟道MOS管的特性曲线耗尽型的MOS管UGS=0时就有导电沟道，加反向电压才能夹断。转移特性曲线0iDuGSVth(1-28)输出特性曲线iDuDS0UGS=0UGS<0UGS>0(1-29)7.4MOS门电路7.4..1MOS反相器0uDSiD负载线ui=“1”ui=“0”uo=“0”uo=“1”UCCuiuo(1-30)？实际结构UCCuiuo等效结构UCCuiuo(1-31)7.4.2CMOS反相器NMOS管PMOS管CMOS电路UCCST2DT1uiuo工作原理：ui=0时：

ugs2=UCC，T2导通、T1截止，uo=“１”；ui=1时：T1导通、T2截止，uo=“0”。(1-32)UCCAFB(1-33)AUCCFB(1-34)AUCCFB(1-35)ABUCCFCMOS(1-36)ABFVDD101001101100(1-37)CCVDDVO/ViVi/VOCCTGCCCMOS传输门(1-38)CVDDVOViCCMOS传输过程10ViVO(1-39)CVDDVOViCCMOS传输过程10ViVO(1-40)ViVDDVORGRG1RG2RDRS试求:静态工作点,电压放大倍数(1-41)ViRG1=200KRG2=51KRG=1mVDD=20VRD=10kVDDVORGRG1RG2RDRSRS=10KIDSS=0.9mAVP=-4VGm=–1.5mA/V(1-42)Gm•VGSSGDIDRGRG1RG2RDRLVOVi(1-43)ViVDDVORGRG1RDRS试求