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1、场效应管,6.4,6.4.1 绝缘栅极型场效应管 6.4.2 场效应管的伏安特性主要参数 6.4.3 结型场效应管,场效应管是利用电场效应来控制电流大小，与双极型晶体管不同，它是多子导电，输入阻抗高，温度稳定性好、噪声低。,结型场效应管JFET.,绝缘栅型场效应管MOS;,场效应管有两种:,引言：,HOME,6.4.1 绝缘栅型场效应管的结构和符号,一.增强型MOS管结构和电路符号,P型基底,两个N区,SiO2绝缘层,导电沟道,金属铝,N沟道增强型,HOME,P 沟道增强型,HOME,5,N 沟道耗尽型,予埋了导电沟道,二、 耗尽型MOS管结构与电路符号,HOME,P 沟道耗尽型,予埋了导电沟
2、道,HOME,三、MOS管的工作原理,UGS=0时,对应截止区,HOME,UGS0时,感应出电子,VT称为阈值电压,HOME,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。,HOME,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。,HOME,UDS增加，UGD=VGS(Th) 时，靠近D端的沟道被夹断，称为予夹断。,HOME,预夹断后，夹断点向源极方向移动，沟道的长度略有减小，相应的沟道电阻略有减小，结果漏极电路稍有增大。,HOME,14,在集成电路中，许多MOS管都制作在同一衬底上，为了保证衬底与源、漏区之间的PN结反偏，
3、衬底必须接在电路的最低电位上。,衬底效应,若某些MOS管的源极不能处在电路的最低电位上，则其源极与衬底极不能相连，其间就会作用着负值的电压VUS,在负值衬底电压VUS作用下，P型硅衬底中的空间电荷区将向衬底底部扩展，空间电荷区中的负离子数增多。,可见， VUS和VGS一样，也具有对ID的控制作用，故又称衬底电极为背栅极，不过它的控制作用远比VGS小。 实际上， VUS对ID的影响集中反映在对VGS(th)的影响上。 VUS向负值方向增大， VGS(th)也就相应增大。因而，在VGS一定时， ID就减小。,但是由于VGS不变，即栅极上的正电荷量不变，因而反型层中的自由电子数就必然减小，从而引起沟
4、道电阻增大，ID减小。,HOME,6.4.2 场效应管的伏安特性及主要参数,NMOS输出特性曲线,非饱和区,饱和区,截止区,1.增强型特性曲线,HOME,NMOS转移特性曲线,HOME,2.耗尽型特性曲线：,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,HOME,输出特性曲线,UGS=0,UGS0,UGS0,HOME,（1）直流参数,（2）交流参数,（3）极限参数,二.主要参数,HOME,1.结构及符号,6.4.3 结型场效应管,HOME,22,S源极,N沟道结型场效应管,HOME,S源极,P沟道结型场效应管,HOME,HOME,HOME,N,G,S,D,UDS
5、,UGS=0,UGS=0且UDS0时耗尽区的形状,越靠近漏端，PN结反压越大,ID,(2)、VGS=0，D、S加正电压：,HOME,HOME,HOME,HOME,HOME,32,3.特性曲线,转移特性曲线 一定UDS下的ID-UGS曲线,HOME,输出特性曲线,UDS,0,ID,IDSS,VP,饱和漏极电流,夹断电压,某一VGS下,HOME,UGS=0V,恒流区,输出特性曲线,HOME,非饱和区：,是VGS=0时， VGD= VGS(off)的漏极电流,当VDS很小时，相当于一个线性电阻,HOME,37,饱和区：,截止区和击穿区的特性与mos管的特性相同,等效电路与mos的电路相同,HOME,
6、P沟道结型场效应管的特性曲线,转移特性曲线,HOME,40,输出特性曲线,P沟道结型场效应管的特性曲线,ID,U DS,恒流区,0,HOME,4.主要参数：,1、夹断电压VP： 2、饱和漏极电流IDSS: 3、直流输入电阻RGS（DC）：栅压除栅流 4、低频跨导gm: 5、输出电阻rd: 6、最大漏极电流IDM: 7、最大耗散功率PDM: 8、击穿电压：V（BR）DS、V（BR）GS,HOME,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
7、，PN结的反向电流增大，栅源极间的电阻会显著下降。,HOME,场效应管,三极管,电压控制元件栅流基本为0,电流控制元件,多子导电、单极型,多子和少子导电，双极型,温度特性好、噪音小,易受温度影响，噪声较大,输出电阻极高（测量放大器输入级）,使用灵活（漏源互换，栅压可正、可负）,对 应 关 系,S,e,G,D,b,c,6.4.4 场效应管与三极管的比较,受外界影响小,HOME,1.半导体有光敏、热敏和掺杂特性。 2.PN结具有单向导电性，PN导通，PN截止。 3.二极管的内部就是一个PN结，正向偏置导通，反向偏置截止。 4.三极管内部有二个PN结，三极管放大的实质是以很小的基极电流控制较大的集电极电流。发射结正偏，集电结反偏，三极管工作在放大状态，在放大状态时 ICIB IEIBIC（1）IB 5.场效应管是以很小的栅源电压控制较大的漏极电流。 场效应管是电压控制元件，三极管是电流控制元件。,本章小结,