1、(1-1)第5章 場效應晶體管場效應管與雙極型晶體管不同，它是多子導電，即只有一種極性的載流子參與工作，又稱單極型晶體管。屬于電壓控制型元件.特點：輸入阻抗高，溫度穩(wěn)定性好。結型場效應管JFET絕緣柵型場效應管MOS場效應管有兩種:(1-2)N基底 ：N型半導體PP兩邊是P區(qū)G(柵極)S源極D漏極一、結構 結型場效應管:導電溝道(1-3)NPPG(柵極)S源極D漏極N溝道結型場效應管DGS(1-4)PNNG(柵極)S源極D漏極P溝道結型場效應管DGS(1-5)二、工作原理（以P溝道為例）UDS=0V時PN結反偏，UGS越大則耗盡區(qū)越寬，導電溝道越窄。PGSDUDSUGSNNNNID(1-6)P

2、GSDUDSUGSNNUDS=0時UGS達到一定值時（夾斷電壓VP）,耗盡區(qū)碰到一起，DS間被夾斷，這時，即使UDS 0V，漏極電流ID=0A。ID(1-7)PGSDUDSUGSUGS0、UGDVP時耗盡區(qū)的形狀NN越靠近漏端，PN結反壓越大ID(1-8) 特性曲線 1.輸出特性曲線 圖 N溝道結型場效應管的輸出特性 (1-9) 根據(jù)工作情況, 輸出特性可劃分為4個區(qū)域, 即: 可變電阻區(qū)、 恒流區(qū)、擊穿區(qū)和截止區(qū)。 (1-10)2. 轉移特性曲線 圖 N溝道結型場效應管的轉移特性曲線 (1-11) 結型場效應管的缺點：1. 柵源極間的電阻雖然可達107以上，但在某些場合仍嫌不夠高。3. 柵源

3、極間的PN結加正向電壓時，將出現(xiàn)較大的柵極電流。絕緣柵場效應管可以很好地解決這些問題。2. 在高溫下，PN結的反向電流增大，柵源極間的電阻會顯著下降。(1-12) 絕緣柵場效應管 一、 N溝道增強型MOS場效應管1. 結構 圖 N溝道增強型MOS場效應管的結構示意圖(1-13)2. 工作原理 圖 UGSUT時形成導電溝道 (1-14)3. 特性曲線 圖 N溝道增強型MOS場效應管的特性曲線 (1-15)二、 N溝道耗盡型MOS場效應管 圖 N溝道耗盡型MOS管的結構示意圖(1-16)圖 N溝道耗盡型MOS場效應管的特性曲線 (1-17)圖 MOS場效應管電路符號 (1-18)表 各種場效應管的

4、符號和特性曲線 類型符號和極性轉移特性輸出特性uGSOIDSSiDUPuGSOIDSSiDUPi uDSOuGS0 V1 VD2 V3 VuGSUP4 VuDSOuGS0 V1 ViD2 V3 VuGSUP4 VuDSOuGS5 ViD3 VuGSUT2 V4 VuGSiDOUTGSD+iD+GSD+iD+GSD+iD+BJFETP溝道JFETN溝道增強型N MOS(1-19)uGSOiDUPIDSSiDOUTuGSuGSOIDSSiDUPuDSOuGS0 ViD2 VuGSUP4 V2 ViD5 VuGSUT3 VO uDS4 VuGS6 V iD2 VuGSUP4 VO uDS2 VuGS

5、0 VGSD+iDB+GSD+iD+BGSD+iDB+耗盡型N MOS增強型P MOS耗盡型P MOS表續(xù)表(1-20) 場效應管的主要參數(shù) 1. 飽和漏極電流IDSS IDSS是耗盡型和結型場效應管的一個重要參數(shù), 它的定義是當柵源之間的電壓UGS等于零, 而漏、源之間的電壓UDS大于夾斷電壓UP時對應的漏極電流。 2. 夾斷電壓UP UP也是耗盡型和結型場效應管的重要參數(shù), 其定義為當UDS一定時,使ID減小到某一個微小電流(如1A, 50A)時所需的UGS值。 (1-21) 3. 開啟電壓UT UT是增強型場效應管的重要參數(shù), 它的定義是當UDS一定時, 漏極電流ID達到某一數(shù)值(例如1

6、0A)時所需加的UGS值。 4. 直流輸入電阻RGS RGS是柵、源之間所加電壓與產生的柵極電流之比。由于柵極幾乎不索取電流, 因此輸入電阻很高。 結型為106 以上, MOS管可達1010以上。 (1-22)5. 低頻跨導gm 跨導gm的單位是mA/V。它的值可由轉移特性或輸出特性求得。 (1-23) 場效應管的特點 (1) 場效應管是一種電壓控制器件, 即通過UGS來控制ID。 (2) 場效應管輸入端幾乎沒有電流, 所以其直流輸入電阻和交流輸入電阻都非常高。 (3) 由于場效應管是利用多數(shù)載流子導電的, 因此, 與雙極性三極管相比, 具有噪聲小、受幅射的影響小、熱穩(wěn)定性較好而且存在零溫度系

7、數(shù)工作點等特性。 (1-24) (4) 由于場效應管的結構對稱, 有時漏極和源極可以互換使用, 而各項指標基本上不受影響, 因此應用時比較方便、 靈活。 (5) 場效應管的制造工藝簡單, 有利于大規(guī)模集成。 (6) 由于MOS場效應管的輸入電阻可高達1015, 因此, 由外界靜電感應所產生的電荷不易泄漏, 而柵極上的SiO2絕緣層又很薄, 這將在柵極上產生很高的電場強度, 以致引起絕緣層擊穿而損壞管子。 (7) 場效應管的跨導較小, 當組成放大電路時, 在相同的負載電阻下, 電壓放大倍數(shù)比雙極型三極管低。 (1-25)圖 柵極過壓保護電路 (1-26)5 .雙極型和場效應型三極管的比較雙極型三

8、極管 單極型場效應管載流子多子擴散少子漂移 多子漂移輸入量電流輸入電壓輸入控制電流控制電流源電壓控制電流源輸入電阻幾十到幾千歐幾兆歐以上噪聲較大較小靜電影響不受靜電影響易受靜電影響制造工藝不宜大規(guī)模集成適宜大規(guī)模和超大規(guī)模集成(1-27)一. 直流偏置電路 保證管子工作在飽和區(qū)，輸出信號不失真 場效應管放大電路僅討論輸入電阻1.自偏壓電路UGS =- IDR 注意：該電路產生負的柵源電壓，所以只能用于需要負柵源電壓的電路。計算Q點：UGS 、 ID 、UDS已知UP ，由UGS =- IDR可解出Q點的UGS 、 IDUDS =VDD- ID (Rd + R )再求：ID (1-28)2.分壓

9、式自偏壓電路可解出Q點的UGS 、 ID 計算Q點：已知UP ，由該電路產生的柵源電壓可正可負，所以適用于所有的場效應管電路。UDS =VDD- ID (Rd + R )再求：(1-29)二. 場效應管的交流小信號模型 與雙極型晶體管一樣，場效應管也是一種非線性器件，在交流小信號情況下，也可以由它的線性等效電路交流小信號模型來代替。 其中：gmugs是壓控電流源，它體現(xiàn)了輸入電壓對輸出電流的控制作用。 稱為低頻跨導。 rds為輸出電阻，類似于雙極型晶體管的rce。(1-30)三. 場效應管放大電路1.共源放大電路(1-31)分析：（1）畫出共源放大電路的交流小信號等效電路。 （2）求電壓放大倍數(shù)（3）求輸入電阻（4）求輸出電阻則(1-32)（2）電壓放大倍數(shù)（3）輸入電阻得 分析：（1）畫交流小信號等效電路。 由2.共漏放大電路(1-33)（4）輸出電阻所以由圖有(1-34)本章小結 1FET分為JFET和MOSFET兩種，工作時只有一種載流子參與導電，因此稱為單極性型晶體管。FET是一種