第3章场效应管及其应用电路.ppt
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1、,第3章 场效应管与特殊三极管基本应用电路,3.1 结型场效应管, 结构, 工作原理, 输出特性, 转移特性, 主要参数,3.1.1 JFET的结构和工作原理,3.1.2 JFET的特性曲线及参数,N,基底 :N型半导体,两边是P区,G(栅极),S源极,D漏极,3.1.1结型场效应管结构,导电沟道,N沟道结型场效应管,P沟道结型场效应管,3.1.2 工作原理,UDS=0U时,PN结反偏,UGS越大则耗尽区越宽,导电沟道越窄。,1.以P沟道,ID,UDS=0U时,UGS越大耗尽区越宽,沟道越窄,电阻越大。,但当UGS较小时,耗尽区宽度有限,存在导电沟道。DS间相当于线性电阻。,P,G,S,D,U
2、DS,UGS,UDS=0时,UGS达到一定值时(夹断电压UP),耗尽区碰到一起,DS间被夹断,这时,即使UDS 0U,漏极电流ID=0A。,ID,UGS0、UGDUP时耗尽区的形状,越靠近漏端,PN结反压越大,ID,UGSUp且UDS较大时UGDUP时耗尽区的形状,沟道中仍是电阻特性,但是是非线性电阻。,ID,UGSUp UGD=UP时,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,UGSUp UGD=UP时,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。,ID,2 N沟道JFET工作原理, UGS对沟道的控制作用,当UGS0时,当
3、沟道夹断时,对应的栅源电压UGS称为夹断电压UP ( 或UGS(off) )。,对于N沟道的JFET,UP 0。,PN结反偏,耗尽层加厚,沟道变窄。,UGS继续减小,沟道继续变窄, UDS对沟道的控制作用,当UGS=0时,,UDS,ID ,G、D间PN结的反向电压增加,使靠近漏极处的耗尽层加宽,沟道变窄,从上至下呈楔形分布。,当UDS增加到使UGD=UP 时,在紧靠漏极处出现预夹断。,此时UDS ,夹断区延长,沟道电阻,ID基本不变, UGS和UDS同时作用时,当UP UGS0 时,,导电沟道更容易夹断,,对于同样的UDS , ID的值比UGS=0时的值要小。,在预夹断处,UGD=UGS-UD
4、S =UP,3.1.3特性曲线,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.P沟道,ID,U DS,恒流区,输出特性曲线,0,转移特性曲线,输出特性曲线,N沟道JFET, 夹断电压UP (或UGS(off):, 饱和漏极电流IDSS:, 低频跨导gm:,或,漏极电流约为零时的UGS值 。,UGS=0时对应的漏极电流。,低频跨导反映了UGS对iD的控制作用。gm可以在转移特性曲线上求得,单位是mS(毫西门子)。, 输出电阻rd:,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
5、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。,MOSFET管是FET的一种(另一种是JFET),可以被制造成增强型或耗尽型,P沟道或N沟道,因此MOSFET有N沟道和P沟道之分,而且每一类又分为增强型和耗尽型两种,共4种类型。,3.2 绝缘栅场效应管,3.2.1 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,N 沟道耗尽型,予埋了导电沟道,P 沟道增强型,P 沟道耗尽型,予埋了导电沟道,3.2.2MOS管的工作原理,以N 沟道增强型为例,UGS=0时,对应截止区,UGS0时,感应出电子,
6、UT称为阈值电压,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。,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。,UDS增加,UGD=UT 时,靠近D端的沟道被夹断,称为予夹断。,绝缘栅型场效应管特性曲线,1)增强型MOS管,2)耗尽型MOS管,夹断电压,开启电压,各种场效应管所加偏压极性小结,1.直流参数 场效应管直流参数主要是保证其工作在合适的电路状态即可变电阻区、夹断区、恒流区。 1)饱和漏极电流IDSS :耗尽型和结型场效应管的一个重要参数, 它的定义是当栅源之间的电压UGS等于零,而漏、源之间的电压UDS大于夹断电
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- 场效应 及其 应用 电路
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