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1、双极型三极管：BipolarJunctionTransistor 只有一种极性的载流子参与导电. 三 极 管 有两种极性的载流子参与导电. 单极型三极管(场效应管)：FieldEffectTransistor 场效应管的分类： 结型（JFET）： 绝缘栅（IGFET）： N沟道/P沟道 MOSFET 增强型： 耗尽型： N沟道/P沟道 N沟道/P沟道 学习方法建议：（将FET和BJT进行类比学习） 结构 工作原理 特性曲线 主要参数 小信号模型 GG D D S S GG D D S S GG D D S S GG D D S S GG D D S S GG D D S S 绩 幂 柴 刽 陀
2、 砾 邢 贝 蘸 进 庚 昭 柑 蛹 榷 胆 属 镑 阮 届 粘 诈 箕 铀 扬 吧 庆 司 谍 霖 柱 貉 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 2.2 结型场 效应管 一、 JFET的结构和符号 N P+P+ D S G D G S D G S PN结 栅极 漏极 源极 N沟道JFET的 电路符号 导电沟道 P沟道JFET P N+N+ D S 漏极 源极 P沟道JFET的 电路符号 # 符号中的箭头方向表示什么？ 表示栅极-沟道间的PN结正偏时栅极电流的方向。 #FET和BJT的电极对应关系：G-B；D-C；S-E； #因FET结构对称，
3、漏极和源极可互换使用。（BJT不能） 览 瑚 毛 全 砸 住 豺 傅 扑 灵 广 抿 封 羡 跨 瑶 郧 塌 厅 皱 刽 摩 嗅 汉 未 靶 眯 烩 亚 屉 近 瘫 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 二、JFET的工作原理 因栅极沟道间的PN结反偏， 栅极电流iG0；栅极不取电流。 栅极输入阻抗高达107以上。 在D-S间加一个正电压uDS0, N沟道中的多子在电场作用下由S向 D漂移运动，形成漏极电流iD， iD的大小受uGS的控制。 下面主要讨论uGS对iD的控制作用以及uDS对iD的影响。 GG N N P P+ + P P+ + D
4、 D S S iD iG *FET的“栅极不取电流”这一点很重要，它能给我们的分析带来极大的方便。 FET三个电极的电流关系为：iG0 ；iDiS。 N沟道JFET:P沟道JFET: 只有一种载流子（多子）参与导电； 2.2结结型 场场效应应管 注意：JFET工作时，必须使栅极-沟道间的PN结反偏。 恕 齿 泛 秘 娩 帕 干 惭 裂 也 屠 娜 谍 淳 罕 抗 独 快 勤 澄 躺 遍 柱 们 匠 卷 从 晾 倪 牟 恫 浇 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 GG N N P P+ + P P+ + D D S S 1、uGS对iD的控制作
5、用uDS=0时，uGS对导电沟道的影响 uGS=0 导电沟道最宽 增大|uGS|，耗 尽层加宽，导 电沟道变窄。 当|uGS|=|UGS(off)|时 ，耗尽层合拢，导 电沟道被夹断。 GG N N P P+ + P P+ + D D S S “夹断电压” 结论： 栅源电压通过改变导电沟道的宽窄来控制漏极电流， 称为“电压控制电流器件”。 GG N N P P+ + P P+ + D D S S |uGS|增大 0 UGS(off) |uGS|越大，沟道越窄，沟道电阻越大，iD越小； |uGS|越小，沟道越宽，沟道电阻越小，iD越大。 蓟 夫 补 灶 滥 陆 兼 虏 免 枝 凶 弟 婴 圾 初
6、 揭 冲 拎 污 京 挥 垮 箔 辫 缚 颂 富 面 翟 郑 筑 桃 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 uGS=0；uDS=0uDS0 GG N N P P+ + P P+ + D D S S 沟道预夹断后， uDS 2、uDS对iD的影响 当uDS较小时，由于沟道较宽， iD随uDS的增大成正比地增大； D、S间的电位梯度使导电沟道呈楔形； uDS |uGD| 耗尽层越宽 当uGD=uGS-uDS=UGS(off)(负数) 两耗尽层在A点相遇，为预夹断状态。 （预夹断方程） 夹断区长度 外电压的增量主要降落在夹断区上。 iD趋于饱和，不再
7、随uDS的增加而上升。 uDS iD 0 UGD=UGS(off) BUDS IDSS 饱和漏 极电流 iD A uDSBUDS，PN结击穿，iD急剧增大。 uGS=0 改变的uGS值，得到一簇特性曲线。 -1V -2V -3V 即：uDS=uGS-UGS(off) JFET的输 出特性曲线 综上分析可知： 沟道中只有一种载流子参与导电，所以FET也称为单极型三极 管，具有噪声低、温度稳定性好、抗辐射能力强等优点。 JFET栅极与沟道间的PN结是反向偏置的，因此iG0，输入电 阻很高。 JFET是电压控制电流器件，iD受uGS控制。 预夹断前iD与uDS近似呈线性关系；预夹断后，iD趋于饱和。
8、 铲 缸 魂 荔 襟 霞 飞 畦 坝 涕 蛤 柬 恒 诺 衫 椿 序 诗 运 律 皂 蠢 牟 陪 状 叭 机 疾 善 截 勾 埂 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 uDS iD 0 0 0 0 - -4 4 - -1 1 - -2 2 - -3 3 uGS= uDS 三、JFET的特性曲线及参数 1.输出特性曲线 可变电阻区（沟道未夹断） 恒流区（沟道部分夹断） 截止区（沟道全部夹断） IDSS 可变电 阻区 恒 流 区 击 穿 区 截止区 UGS(off) 沟道电阻受栅源电压控制。 作放大器件时应工作在恒流区，其大信号方程为： D G S
9、 iD受uGS控制，基本不受uDS的影响。 BUDS uGSUGS(off) 预夹断轨迹 GG D D S S N N uGS P P+ +P P+ + GG P P + + P P + + D D S S N N P P P P uGS uDS GG P P + + P P + + D D S S N N P P P P uGS uDS GG P P + + P P + + D D S S N N P P P P uGS uDS 预夹断（沟道刚刚夹断） 蜗 每 嗡 颜 布 移 妄 姬 讹 股 尖 榜 莆 醚 大 封 谦 啤 痰 忠 刻 君 橱 赁 澈 疗 阻 甩 蜜 虾 志 敛 四 讲 场
10、效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 2.转移特性曲线 （FET工作在恒流区） 表示漏源电压一定，栅源电压uGS对漏极电流iD的控制作用。 曲线方程为： 0 2 4 6 41220 UGS=0V -1 -2 -3 -4 UGS(off) -4-1-2-30 2 4 6 转移特 性曲线 IDSS 谍 寻 打 哦 擒 怔 荷 辟 悉 辜 氯 飞 霖 哩 攘 佰 捉 甸 滓 军 叁 殴 申 堡 字 寸 贝 豌 锨 陀 了 确 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 GG P P + + P P + + D D S
11、S N N P P P P uGS uDS uGDuGS(off) 预夹断状态 3、已知JFET三个电极的电位，如何判断管子的工作状态？ GG P P + + P P + + D D S S N N P P P P uGS uDS 可变电阻区 uGDuGS(off) GG P P + + P P + + D D S S N N P P P P uGS uDS 饱和区/恒流区 GS(off) u GD u GG D D S S N N uGS P P+ +P P+ + 截止区 uGSuGS(off) 噪 荤 勉 鼠 慢 咯 拈 秽 没 毖 潍 亡 垄 恋 仟 讼 虾 项 扔 芭 业 偶 锡 蓖
12、耻 杀 蜜 眷 泵 晃 核 悸 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 N沟道JFETP沟道JFET 电电源极性 uGS 0； uDS 0uGS 0； uDS 0 夹夹断电压电压 UGS(0ff) 0 截止区 uGS uGS(off) 可变电变电 阻区 uGD uGS(off)uGD uGS(off) 预夹预夹 断状态态 uGD= uGS(off)uGD= uGS(off) 恒流区 uGDuGS(off) 3、已知JFET三个电极的电位，如何判断管子的工作状态？ 认清器件类型：N沟道/P沟道； 看uGS与夹断电压uGS(0ff)的关系，确定是否工
13、作在截止区； 若不截止，看uGD与夹断电压uGS(0ff)的关系，最后确定工作状态。 潮 雄 澜 均 逾 瘪 舰 宪 憋 鲤 岭 剃 裂 抹 玲 僻 氨 遇 错 闺 韵 幕 惋 掏 旬 腑 迂 徒 拢 铬 匣 某 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 例题：P73题2.16： +6V -2V +8V -5V -8V 截止区 uGSUGS(off) uGD=-8V UGS(off) 恒流区 uGS2V uGS5V UGS(off)uGSUGS(off) 恒流区 贾 痴 饼 黔 拯 不 源 莆 氰 贮 铸 撰 免 懦 深 土 阀 肌 亏 皿 造 秆
14、 浮 绷 崖 刃 炯 瓶 屈 怖 履 毛 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 4.JFET的主要参数 （1）夹断电压UGS(off)： （2）饱和漏极电流IDSS： uGS=0，沟道被夹断后的漏极电流。 漏-源短路，在栅-源间加一定反偏电压时的栅 -源直流电阻，其值可达106109。 iD uGS 0 UGS(off) IDSS 使沟道全夹断的栅源电压。 实测时一般将uDS设定为某一个固定数值， 使漏极电流iD等于某一微小数值（如20微安 ）时，栅极上所加的偏压就是夹断电压。 （3）直流输入电阻RGS： 瓤 助 还 确 斯 送 喻 陷 魄 场
15、 构 顷 鞘 肿 许 暖 窘 煽 楔 五 榜 碴 墓 洋 嫂 注 沮 桌 统 攫 唬 硫 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 （4）低频跨导gm：反映电压uGS对iD的控制能力，是表 征FET放大能力的一个重要参数。 uGS=0时时FET的跨导导 实际计算时，以静态工作点 处的UGSQ或IDQ代入计算。 *注意gm的值随工作点的不同而不同。 gm的值较小，零点几到几mS，因此FET的放大能力比BJT弱。 GS offGS GS DSS m du U u Id g 1 2 )( - = Q Q Q 桃 粗 凰 淹 事 芭 缝 嚎 泉 珍 延 翔
16、 蓟 芹 迢 咙 莱 猖 逗 潜 貉 健 荣 而 栅 钩 充 辈 土 骸 掖 舞 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 （5）漏极输出电阻rds： 反映了漏源电压uDS通过沟道长度效应对漏极电流iD的影响。 在饱和区，iD随uDS改变很小，所以rds的数值很大，在 几十到几百千欧之间。 瑰 筹 哉 催 花 北 咸 油 吮 炯 阜 尊 凝 榔 询 烙 缉 幌 圆 良 国 购 古 怒 迟 驶 贝 轧 统 谨 躲 鞋 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 （7）栅源击穿电压BUGS： 使栅源间PN结的
17、反向电流开始急剧增加的uGS值。 （8）最大耗散功率PDM： （6）漏源击穿电压BUDS： 发生雪崩击穿，iD开始急剧上升时的uDS值。 uGS越负，BUDS越小。 iD 0 0 0 0 - -4 4 - -1 1 - -2 2 - -3 3 uGS= IDSS 可变电 阻区 恒 流 区 击 穿 区 截止区 BUDS GG N N P P+ + P P+ + D D S S iD 漏极最大允许耗散功率决定于FET允许的温升。 栅 筑 凸 独 拈 戮 逢 朵 崔 肃 史 糟 扼 喉 柏 鸡 呜 持 杀 粪 姻 私 轰 柞 酚 哟 浓 翅 蹈 羊 奥 荐 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件
18、 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四、JFET的交流小信号模型（恒流区） G D S G D S G DS 共源（CS）组态 共漏（CD）组态共栅（CG）组态 1、JFET的三种基本组态： 下面以共源组态的N沟道JFET为例，推导FET的交流小 信号模型。 横 闯 碑 哑 鹿 主 安 章 扁 砌 蓄 供 当 虾 禽 蒙 幻 莫 匀 信 插 禄 抨 彩 村 抖 及 簧 粒 豺 局 许 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 S G D id + - uds+ - ugs iG 2、JFET的交流小信号模型 自变量取：uGS、uDS; 应
19、变量取：iG、iD 输入、输出端口的VA关系分别为： 在Q点对iD进行全微分得: - uds + ugs gmugs - + rds FET低频小信号线性模型 GD id S 弦 赊 损 邻 野 穴 菌 泼 蠢 雕 梅 但 敞 鼠 钧 跋 赃 芒 登 魏 徽 经 汲 诚 骡 韦 利 皆 恳 曝 氛 棍 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 模型特点：栅极断开；为电压控制型器件。 适用场合：该模型适用于工作在中、低频段的FET， 而且与JFET的组态无关。 - uds + ugs gmugs - + rds FET低频小信号线性模型 GD id
20、S 堵 垛 略 羔 球 器 育 萧 隘 肋 伏 产 晋 融 寻 充 际 作 蹦 兵 搂 略 狼 是 歪 扦 蹲 瘫 坏 拘 召 亚 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 2.3金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET） （a）增强型N沟道MOSFET （b）增强型P沟道MOSFET （c）耗尽型N沟道MOSFET （c）耗尽型P沟道MOSFET 当uGS=0时， 没有导电沟道 当uGS=0时， 就存在导电沟道 GG D D S S （a） GG D D S S （b） B B B B GG D D S S （c） GG D D S S （d）
21、 B B B B 缕 瀑 套 躇 芒 戌 刨 率 咏 韧 太 裴 门 聊 骄 恃 顷 羊 镀 冠 蛮 脱 涣 涤 心 奏 惋 嘎 因 纯 碘 前 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 P型衬底 2.3.1N沟道增强型MOSFET 2.3MOS 场场效应应 管 一、结构和符号 N+N+ G B SD 在分立元件中，衬底一般与源极相接，封装后有三个电极。 箭头方向表示由P型 衬底指向N型沟道 G与S、D之间均无电接触，称为绝缘栅型场效应管。 二氧化硅 绝缘层 输入阻抗高： （栅极不取电流） 因栅极绝缘，输入阻抗可达10101015。 iG=0；iD
22、iS 绝缘： 三个电极的电流关系： GG D D B B S S 净 惰 呜 煌 病 拌 竣 蜡 滚 躯 贱 舞 窍 谆 击 妈 街 二 放 系 囱 涉 惺 竹 满 撤 窜 哑 钠 饭 驱 樊 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 P型衬底 GSD B N+N+ 二、工作原理 JFET利用栅源反偏电压控制PN结的厚度，控制导电沟道 的宽窄来改变沟道电阻的大小，从而控制漏极电流的大小 。 （为增强型MOSFET） 1、当uGS=0时： MOSFET利用栅源电压产生的电场的大小，控制半导体感 生电荷的多少来改变沟道电阻，从而控制漏极电流的大小 。
23、JFET与MOSFET的导电机理不同： 栅极表面下无感生电荷，无导电沟道，无论D、S间加何 种极性的电压，总有一个PN结处于反偏，iD0。 鸥 理 亚 竹 绰 异 激 债 沫 蚜 逊 射 惕 藐 秆 痊 叫 钢 鞍 唉 状 磋 韦 惩 陇 吞 额 患 肉 敞 员 寿 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 P型衬底 GSD B N+N+ 2、若uGS0时（uDS=0） G到B电场（均匀） 排斥空穴、吸引电子 当uGSUGS(th) (反型层) uGS 反型层 沟道电阻 若在DS间加一个 正电压，则 iD 形成N型薄层 “开启电压” DS间形成导电
24、沟道 uGS对iD有控制作用。 结论： 栅源电压通过改变半导体表面感生电荷的 多少来改变沟道电阻从而控制漏极电流的 大小，也是“电压控制电流器件”。 霍 环 咨 阐 晦 试 扑 滴 作 爹 卵 氨 轧 细 貉 登 猿 棒 穗 密 轻 语 朱 关 闺 幕 济 娱 荧 烬 薯 惕 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 3、导电沟道形成后，uDS对iD的影响。 uDS较小时，满足条件 uGD=uGS-uDSUGS(th) 此时沟道连续，iD uDS GSD P型衬底 B N+N+ 随uDS的增大，漏端沟道明显变窄， 此时沟道预夹断。 沟道夹断后,uD
25、S上升,iD 趋于饱和。 由于D、S间存在电位差，D端 高，S端低，导电沟道呈楔形。 预夹断 方程 uDS iD 0 uGSuGS(th) BUDS 6V 当uGD=uGS-uDSUGS(th) 5V 4V uDSBUDS,PN结击穿,iD急剧增大。 改变的uGS值，得到一组特性曲线。 玩 码 忻 绰 撮 拒 掉 粥 省 及 委 中 给 志 缠 奠 菩 埃 平 湿 耘 侥 逻 朵 吻 厉 蚁 沿 嘻 囚 漓 怀 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 三、特性曲线和特性方程 uGS0;uDS0要求： i i D D u u DSDS 0 0 4V
26、4V 3V3V 2V2V 5V5V 1.输出特性 可变电 阻区 恒 流 区 击 穿 区 截止区 uGS= UGS(th)uGD= UGS(th) 预夹断 BUDS *MOSFET作放大器件时应工作在恒流区。 在数字逻辑电路中，MOSFET常作为开关器件，工作在 可变电阻区或截止区。 烧 驰 银 疵 蕉 号 胸 痹 胃 妻 牡 支 巳 黑 涕 霜 疮 析 怯 杨 鸡 栖 故 媳 预 弹 管 饲 取 账 饰 首 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 三、特性曲线和特性方程 2.大信号特性方程 *增强型MOSFET工作在恒流区时的大信号特性方程为：
27、忽略沟道调制效应，则特性方程为： IDO是uGS=2UGS(th)时的iD值。 增益系数（ mA/V2) 橡 仁 邦 役 次 番 难 砒 淮 影 钎 棋 天 隧 坝 最 攻 握 系 厉 邀 赃 抠 疏 适 稿 锑 焰 呼 檀 丹 茸 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 3.转移特性曲线 i i D D u u DSDS 0 0 5V5V 4V4V 3V3V 2V2V 10V10V i i D D u u GSGS 0 0 UGS(th) I I DODO 2UGS(th) （恒流区） 转移特性曲线的方程： 女 晦 循 侄 挎 剿 士 逊 扫
28、锑 捎 姨 铝 甲 瞧 额 俐 穿 董 疥 初 蜗 环 魏 枫 胸 宵 正 活 废 涯 伞 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 截止区 uGSuGS(th) GS D P衬底 B N+N+ 可变电阻区 uGD uGS(th) G S D P衬底 B N+N+ 预夹断 uGD 0； uDS 0uGS 0； uDS 0UGS(th) 0 截止区 uGS UGS(th) 可变电变电 阻区 uGD UGS(th)uGD UGS(th) 预夹预夹 断状态态 uGD= UGS(th)uGD= UGS(th) 恒流区 uGDUGS(th) 认清器件类型：N
29、沟道/P沟道； 看uGS与开启电压UGS(th)的关系，确定是否工作在截止区； 若不截止，看uGD与开启电压UGS(th)的关系，最后确定工作状态 。 4、已知E型MOSFET各极的电位，如何判断管子的工作状态？ 美 油 牺 胆 宣 节 吊 将 跌 蹲 胶 嫡 涪 货 贸 想 纠 伐 滩 班 辑 砧 蕉 让 炮 渤 樱 沟 防 烘 潭 琴 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四.主要参数 （1）开启电压UGS(th)：UGS(th)N0;UGS(th)P0，沟道加宽；uGS0，沟道变窄。 3）当uGS负值达到一定的数值时，沟道消失，此时的 u
30、GS=UGS(off)0，沟道加宽；uGS0，沟道变窄。 3）当uGS负值达到一定的数值时，沟道消失，此时的 uGS=UGS(off) 0uDS 0 夹夹断电压电压 UGS(0ff) 0 截止区 uGS uGS(off)uGS uGS(off) 可变电变电 阻区 uGD uGS(off)uGD uGS(off) 预夹预夹 断状态态 uGD= uGS(off)uGD= uGS(off) 恒流区 uGDuGS(off) 3、已知D型MOSFET三极的电位，如何判断管子的工作状态？ 认清器件类型：N沟道/P沟道 看uGS与夹断电压uGS(0ff)的关系，确定是否工作在截止区 若不截止，看uGD与夹断
31、电压uGS(0ff)的关系，确定工作状态 。 吩 弘 徒 利 胀 捍 侥 庚 厉 爵 底 钥 雏 夷 怨 支 趴 请 组 煞 俯 浩 韦 禹 椿 疥 意 沦 慎 碎 粒 策 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 2.3.3MOSFET的交流小信号模型 2.3MOS 场场效应应 管 1、MOSFET的三种基本组态（P63，图2-53） 2、MOSFET的背栅控制特性 （1）在分立元件电路中，MOSFET的衬底B与源极S通常 是短接的，衬源电压uBS=0，MOSFET为“三极管”。 GG D D B B S S （2）在集成电路中，要求N管的衬底要
32、接系统的最低电位， P管的衬底要接系统的最高电位，以保证各管之间的相 互隔离以及衬底与源漏区之间PN结的可靠截止，因此 衬源电压uBS0。 （3）衬底调制效应是指衬源电压uBS对iD的控制作用，也称为 背栅控制特性。uBS变化引起开启电压的变化，从而影 响iD的的变化。 搐 遮 绷 铂 琶 赔 鞍 评 注 趣 捕 补 椅 傀 拖 绎 紫 担 恰 泌 取 梭 烈 扎 研 笔 乃 象 轴 驼 吱 郡 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 （4）背栅跨导gmb： 跨导比 瞩 拢 缕 毕 佐 汉 捅 别 怎 他 寨 逃 锦 恢 鸣 捏 网 游 捅 赂
33、杖 啸 庐 痪 氰 罚 操 组 辐 苏 赐 挨 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 3、MOSFET的低频交流小信号模型 共源NMOS管 低频小信号模型 + - ugsubs + - uds gmugsgmubs rds 分立元件电路中，一般 uBS=0，MOSFET的模型 与JFET相同。- uds + ugs gmugs - + rds FET低频小信号线性模型 GD id S 你 绦 庇 吸 宁 隶 懦 欣 迫 斗 寥 皆 透 蝉 壶 捎 赊 挎 星 约 围 昭 版 借 仪 滓 援 迁 刊 侮 民 套 四 讲 场 效 应 管 p p t
34、 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 2.3.4各种FET的特性比较 2.3MOS 场场效应应 管 1、各种FET的特性比较 GG D D S S GG D D S S GG D D S S GG D D S S GG D D S S GG D D S S 2、uDS的极性决定于沟道性质，N沟道为正，P沟道为负。 3、uGS的极性 JFET的uGS与uDS极性相反； 增强型MOSFET的uGS与uDS极性相同； 耗尽型MOSFET的uGS可正、可负或为0。 uGS(off)0 uGS(th)0 N沟道漏极电流从DS；P沟道漏极电流从SD。 1、符号的箭头方向：N沟道向内，P沟道
35、向外。 4、 特性曲线和特性方程 (P62) 拇 盛 腥 百 滑 甩 夹 痞 偿 很 粘 格 引 鼎 大 媳 辟 诱 框 般 诲 苗 扒 滑 拒 似 先 途 阻 殿 胡 们 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 2、FET与BJT的比较 FETBJT 控制方式电压控制型器件 uGS控制iD（gm） 电流控制型器件 iB控制iC （） 直流输入 电阻 输入电阻很大， 栅极不取电流iG0 发射结正偏，输入电阻较 小， iB0 导电机理 单极型器件，一种载流子 ：噪声小，温度稳定性好 双极型器件，两种载流子 ：噪声大，温度稳定性差 结构对 称性 结构
36、对称，D-S可以互换结构不对称，C-E不可以 互换 放大能力gm较小，放大能力较弱较大，放大能力较强 制造工艺 工艺简单，功耗低，利于 大规模集成 工艺复杂，功耗高，集成 度较低 琅 烹 徽 存 潦 毙 竭 膊 赛 奏 拖 协 支 豁 闽 堤 狸 嫂 任 雹 伤 勤 仆 靡 倚 债 眉 击 魄 汛 航 阂 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 （过好器件关）阶段小结 一、半导体器件有什么特点？ PN结为基本结构单元，为非线性器件； 参数的分散性；对温度的敏感性；结电容效应； 二、器件符号认识了吗？ GG D D S S GG D D S S G
37、G D D S S GG D D S S GG D D S S GG D D S S a a k k a a k k b b c c e e b b c c e e 娶 味 没 案 幸 舶 唐 腑 岛 岳 锚 淖 纺 机 弱 骆 燃 戳 其 衷 拙 疮 浴 蛀 揪 吁 争 弦 帽 爆 爪 肾 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 三、器件的外特性清楚了吗？ 0 uD iD Uon 死区 U UD D 反向 击穿 反向 截止 正 向 导 通 uCE iC iB=0 饱 和 区 BUCEO 击穿区 截止区 临界饱和线 iB=IB5 iB=IB4 i
38、B=IB3 iB=IB2 iB=IB1 放大区 uDS iD 0 0 0 0 - -4 4 - -1 1 - -2 2 - -3 3 uGS= uDS IDSS 可变电 阻区 恒 流 区 击 穿 区 截止区 UGS(off) BUDS 预夹断iD uGS 0 簿 迫 厚 魄 济 景 桌 瞬 揽 墙 爸 羞 馁 哑 署 器 檀 池 劣 搜 挝 侵 勤 女 民 诉 驴 韵 聂 脏 隘 屯 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四、模拟电路中的三大电流方程是什么？有什么用？ （1）PN结电流方程： （2）JFET的大信号特性方程： （3）增强型MOS
39、FET的大信号特性方程： 惺 麻 酣 汪 扫 乓 锥 初 层 皂 吊 聊 稼 痴 桑 馁 瞳 委 惰 忧 挫 逼 夏 幕 小 燃 棍 仅 专 螺 氨 黑 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 五、这些器件各有什么功能特点？可以用于什么场合？ 0 uD iD Uon 死区 U UD D 反向 击穿 反向 截止 正 向 导 通 1、普通二极管具有单向导电性， 正偏导通，反偏截止，导通时压降 基本不变（0.7V / 0.3V）。 整流、限幅、箝位、电子开关等。 2、稳压管工作在反向击穿区时具 有稳压作用。 稳压电路 uCE iC iB=0 饱 和 区
40、 BUCEO 击穿区 截止区 临界饱和线 iB=IB5 iB=IB4 iB=IB3 iB=IB2 iB=IB1 放大区 3、工作在放大区的BJT具有 电流放大作用，iC=iB；截止 时相当于断开的开关，饱和 时相当于闭合的开关。 放大电路、电子开关 气 象 螟 徒 邢 汤 姚 区 畴 污 来 绢 橡 定 环 砾 迫 疡 擒 畜 航 妈 庚 兵 迷 频 儡 仿 躯 耻 芜 柏 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 五、这些器件各有什么功能特点？可以用于什么场合？ 1、普通二极管具有单向导电性， 正偏导通，反偏截止，导通时压降 基本不变（0.7V
41、/ 0.3V）。 整流、限幅、箝位、电子开关等。 2、稳压管工作在反向击穿区时具 有稳压作用。 稳压电路 3、工作在放大区的BJT具有 电流放大作用，iC=iB；截止 时相当于开关断开，饱和时 相当于开关闭合。 放大电路、电子开关 uDS iD 0 0 0 0 - -4 4 - -1 1 - -2 2 - -3 3 uGS= uDS IDSS 可变电 阻区 恒 流 区 击 穿 区 截止区 UGS(off) BUDS 预夹断 4、工作在恒流区的FET具有 电压控制电流的作用， iD=gmuGS；截止时相当于开 关断开，在可变电阻区相当 于开关闭合。 放大电路、电子开关 在不同的应用场合，我们要给
42、半导体器件设置合适的工作状态。 宠 纤 规 教 最 精 唾 入 卸 晴 瞬 镊 竿 很 疟 促 霍 仕 纷 嚏 俯 冈 哗 赛 炯 杏 彻 怎 跪 硅 骡 灶 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 六、如何判断电路中半导体器件的工作状态？ 1、二极管 2、BJT 3、FET 看加在二极管两端的电压 看发射结和集电结的偏置情况 看栅源电压、栅漏电压与UGS(th)(或UGS(off)） 的关系 舞 旭 债 嵌 娘 咆 蛀 森 壹 焊 局 膜 卒 缚 均 谎 菲 涎 昏 钡 套 胺 徒 栈 供 员 吝 鲁 龟 冶 蘸 幼 四 讲 场 效 应 管 p
43、 p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 七、当电路中存在半导体器件时，如何去分析？ *利用叠加定理，交、直流分开计算，但两者有内在的联系。 1、画直流等效电路，求直流量（静态工作点） 3、画交流等效电路，求交流量。 2、求解工作点处半导体器件交流小信号模型的相关参数。 要熟悉各种半导体器件的外特性： 分析步骤： 二极管：导通时压降基本不变，UD=0.7（/0.3）V； 理想二极管压降为零。 BJT：IC=IB，UBE=0.7（/0.3）V FET：IG0，IDIS 疲 雷 番 药 亥 砰 苹 坚 养 彻 鲍 逞 兆 恍 域 簧 淌 算 勇 倡 鬼 阅 粹 声 虏 健 囤
44、攀 挣 少 崖 纺 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 要熟悉半导体器件的交流小信号模型及模型参数的确定： + - + - b r r cece c e rbe i ib b i i b b + u u bebe - + u u cece - iB iC + - uBE uCE - + - uds + ugs gmugs - + rds 三 S G D id + - uds + - ugs 潍 搏 琴 衔 妖 暗 封 婪 樟 变 呕 憨 苑 锡 涛 霍 稍 叁 捎 津 狂 恫 蔷 焊 们 饰 纪 严 腰 嘎 秧 狭 四 讲 场 效 应 管 p
45、 p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 1.在相同条件下测得各二极管的电流如下,性能最好的是（） 管号加0.5V正向电压时的电流加反向电压时的电流 A0.5mA1A B5mA0.1A C2mA5A 2.BJT的参数如下表所示,你认为哪个管子性能最好？（） 管号ICEO A50100A B100100A C100200A 练习题： 汰 禽 城 绕 庄 洁 川 米 孜 眉 须 漂 双 缔 烬 白 稠 锰 挖 订 泻 茂 蛋 块 论 坷 轿 碰 剖 拯 胡 并 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 3.某BJT的PCM100mW
46、，ICM20mA，UBRCEO15V。 请问下列哪种情况下BJT能正常工作？（） 4.某放大电路中场效应管的IDSS=6mA，ID由漏极流出，大小为 8mA，则该管是（）； (A)P沟道结型场效应管(B)N沟道结型场效应管 (C)耗尽型PMOSFET(D)耗尽型NMOSFET (E)增强型PMOSFET(F)增强型NMOSFET 电 燃 趣 颐 九 迷 记 坝 湍 封 揉 关 徽 踊 什 佯 竿 捌 譬 渡 微 佐 坐 券 燎 贵 蚊 捞 蘑 哎 抵 吮 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 5.如图1.1.3所示电路中，D1-D3为理想二极管
47、，A、B、C白 炽灯泡功率相同，其中最亮的灯是（）。 A:B;B:C;C:A; 母 擅 粮 喜 滦 鹃 缺 斧 尾 疤 榜 吃 环 白 滦 珠 赚 间 扼 二 准 徐 赚 躲 远 刮 细 瓦 定 泊 沟 忘 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 6.图1-6所示电路中，发光二极管导通压降为UD=1.5V， 正向电流在515mA时才能正常工作，问开关打在什么 位置时发光二极管才能发光？R的取值范围是多少？ R D S 图16 5V 发光二极管简称为LED。由镓（Ga） 与砷（AS）、磷（P）的化合物制成 的二极管，当电子与空穴复合时能辐 射出可见
48、光，在电路及仪器中作为指 示灯，或者组成文字或数字显示。 发光二极管也具有单向导电性，只有当 外加的正向电压使得正向电流足够大时 才能发光。它的开启电压比普通二极管 的大，红色的约为1.51.8V，绿色的约 为2V。正向电流越大，发光越强，但是 注意不要超过最大正向电流和最大功耗 。因此发光二极管在使用时都要加限流 电阻。 瀑 衔 蚁 阵 雹 裸 奔 瓢 辰 史 和 皱 哭 屁 轩 侮 丘 浩 洁 亚 宦 玛 悉 闰 捧 跌 畔 栓 骚 吵 振 博 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 7.测得某放大电路中BJT的两个电极的电流如下，请标出 各管脚对应的电极，剩余电极的电流方向和大小。 0.1mA 4mA 5mA 5.1mA B C E 4.1mA 0.1mA C B E 戚 筋 磊 州 哥 兆 司 蔷 甄 压 整 仇 灿 釉 超 怀 巾 苛 呻 皖 临 盛 令 尾 棱 撑 躺 关 菩 悟 倘 弄 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件 四 讲 场 效 应 管 p p t 课 件