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1、3.1 结型场效应管,3.1.1 结型场效应管的结构和类型,N沟道JFET结构示意图,P+,P+,形成SiO2保护层,以N型半导体作衬底,漏极d(drain),源极s(source),栅极g(gate),N型导电沟道,符号,称为N沟道JFET,符号,P沟道JFET结构示意图,N沟道结型场效应管,P沟道结型场效应管,3.1.2 结型场效应管的工作原理,电路图,1uDS=0时,uGS对沟道的控制作用,a当uGS=0时,沟道无变化,g,bUGS(off)uGS0,P+,+,(a) PN结加宽,(b) PN结主要向N区扩展,(c) 导电沟道变窄,(c) 导电沟道电阻增大,g,P+,P+,(a) PN结
2、合拢,(b) 导电沟道夹断,c 0 uGS=UGS(off),+,g,当uDS=0时,uGS对沟道的控制作用动画演示,2当uGS =0时,uDS对沟道的控制作用,g,a0uDS|UGS(off)|,(b) 沿沟道有电位梯度,(c)沿沟道PN结反偏电压不同,(a) 漏极电流iD0, uDS增大,iD增大,uDS,(d)沟道PN结呈楔形,g,P+,buDS=|UGS(off)|,(a) iD达到最大值,(b) 沟道点夹断(预夹断),g,cuDS|UGS(off)|,(b) 沟道夹断区延长,g,(a) iD达到最大值,且几乎不随uDS的增大而变化,当uGS =0时,uDS对沟道的控制作用动画演示,3
3、当uDS 0时,uGS(0)对沟道的控制作用,a. uDS和uGS将一起改变沟道的宽度,c.当uDG=|UGS(off) | 时沟道出现预夹断,b.PN结在漏极端的反偏电压最大 uDG= uDSuGS,uDS 、uGS共同对沟道的控制作用动画演示,(1) JFET是利用uGS 所产生的电场变化来改变沟道电阻的大小。,(2) 场效应管为一个电压控制型的器件。,(3) 在N沟道JFET中,uGS和UGS(off)均为负值。,小结,在P沟道JFET中,uGS和UGS(off)均为正值。,即JFET是利用电场效应控制沟道中流通的电流大小,因而称为场效应管。,3.1.3 结型场效应管的伏安特性,在正常工
4、作的情况下,iG =0,管子无输入特性。,1输出特性(漏极特性),可 变 电 阻 区,放大区,截止区,可 变 电 阻 区,(1) 可变电阻区,a. uDS较小,c. uDS |UGS(off)| + uGS,d. 管子相当于受uGS控制的压控电阻,各区的特点,b. 沟道尚未夹断,放大区,(2) 放大区,放大区也称为饱和区、恒流区。,b. uDS |UGS(off)| + uGS,a. 沟道预夹断,c. iD几乎与uDS无关,d. iD只受uGS的控制,截止区,a. uGSUGS(off),(3) 截止区,b.沟道完全夹断,c. iD0,2转移特性,表示场效应管的uGS对iD的控制特性,定义,(
5、1) 对于不同的uDS,对应的转移特性曲线不同。,曲线特点,(2) 当管子工作于恒流区时,转移特性曲线基本重合。,当管子工作于恒流区时,称为零偏漏极电流,3.1.4 结型场效应管的主要电参数,1直流参数,(1) 夹断电压UGS(off),(2) 零偏漏极电流IDSS (也称为漏极饱和电流),(3) 直流输入电阻RGS,2交流参数,(1) 跨导gm 也称为互导。其定义为,当管子工作在放大区时,得管子的跨导,由,可见,gm与IDQ有关。IDQ越大,gm也就越大。,3. 极限参数,(1) 漏极最大允许耗散功率 PDSM,(2) 最大漏极电流IDSM,栅源电容Cgs,栅漏电容Cgd,漏源电容Cds,(3) 栅源击穿电压U(BR)GS,(4) 漏源击穿电压U(BR)DS,例 在图示电路中,已知场效应管的 ;问在下列三种情况下,管子分别工作在那个区?,(b),(c),(a),解 (a) 因为uGSUGS(off) , 管子工作在截止区。,G,D,S,(b) 因,管子工作在放大区,(c) 因,管子工作在可变电阻区,
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