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1、场效应管分类与特点 主讲人 王宇浩 1 什么是场效应管 场效应晶体管 FieldEffectTransistor缩写 FET 简称场效应管 由多数载流子参与导电 也称为单极型晶体管 它属于电压控制型半导体器件 具有输入电阻高 107 1015 噪声小 功耗低 动态范围大 易于集成 没有二次击穿现象 安全工作区域宽等优点 2 目录 1 场效应管的作用2 场效应管的分类3 场效应管的工作原理3 1PN结3 2结型场效应管3 3绝缘栅场效应管 g栅极 d漏极 S源极 3 场效应管的作用 1 场效应管可应用于放大 2 场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换 3 场效应管可以用作可变电阻 4 场效应管
2、可以方便地用作恒流源 5 场效应管可以用作电子开关 4 场效应管的分类 按沟道材料分N沟道和P沟道两种 按导电方式 耗尽型与增强型 结型场效应管均为耗尽型 绝缘栅型场效应管既有耗尽型的 也有增强型的 场效应管 结型场效应管 绝缘栅型场效应管 P沟道结型场效应管 N沟道结型场效应管 N沟道耗尽型 P沟道耗尽型 N沟道增强型 P沟道增强型 5 PN结 掺入少量杂质硼元素 或铟元素 的硅晶体 或锗晶体 掺入少量杂质磷元素 或锑元素 的硅晶体 或锗晶体 多子扩散 少子漂移 多空穴 多电子 6 结型场效应管 基本结构及符号 如图 a 所示 在一块N型硅半导体两侧制作两个P型区域 形成两个PN结 把两个P
3、型区相连后引出一个电极 称为栅极 用字母G 或g 表示 a 结构 b N沟道结型场效应管符号 c P沟道结型场效应管符号 7 工作原理 在栅极和源极之间加上反向电压UGS 使PN结反向偏置 则可以通过改变UGS的大小来改变耗尽层的宽度 当反向电压的值UGS变大时 耗尽层将变宽 于是导电沟道的宽度相应地减小 使沟道本身的电阻值增大 于是 漏极电流ID将减少 所以 通过改变UGS的大小 即可控制漏极电流ID的值 8 VGS 0 VDS 0 ID 0 9 0 VGS VP VGS 耗尽层变宽VP为夹断电压 10 VGS VP 导电沟道被全夹断 11 VDS 0但VGS VDS VP VDS增加 d端
4、电位高 s端电位低 导电沟道内存在电位梯度 所以耗尽层上端变宽 12 VGS VDS VP 沟道被夹断 13 特性曲线 场效应管的特性曲线分为转移特性曲线和输出特性曲线 1 转移特性 在uDS一定时 漏极电流iD与栅源电压uGS之间的关系称为转移特性 即在UGS off uGS 0的范围内 漏极电流iD与栅极电压uGS的关系为 14 特性曲线 2 输出特性 输出特性是指栅源电压uGS一定 漏极电流iD与漏极电压uDS之间的关系 即 15 增强型绝缘栅型场效应管 基本结构及符号 a N沟道结构图 b N沟道符号 c P沟道符号 b 16 增强型绝缘栅型场效应管原理 VGS 0 g吸引电子 反型层
5、 导电沟道VGS 反型层变厚 VDS ID 17 特性曲线 N沟道增强型绝缘栅场效应管的转移特性曲线如图a所示 在uGS UGS th 时 iD与uGS的关系可用下式表示 其中ID0是uGS 2UGS th 时的iD值 N沟道增强型绝缘栅场效应管的输出特性曲线如图所示 a 转移特性 b 输出特性 18 耗尽型绝缘栅场效应管 图为N沟道耗尽型场效应管的结构图 其结构与增强型场效应管的结构相似 不同的是这种管子在制造时 就在二氧化硅绝缘层中掺入了大量的正离子 耗尽型MOS管结构及符号图 a N沟道结构图 b N沟道符号 c P沟道符号 19 特性曲线 在uGS UGS off 时 iD与uGS的关系可用下式表示 N沟道耗尽型场效应管特性曲线 a 转移特性 b 输出特性 20 谢谢观看 21
