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1、第四节 场效应三极管,结型场效应管,绝缘栅场效应管,场效应管的主要参数,下页,总目录,场效应三极管中参与导电的只有一种极性的载流子（多数载流子），故称为单极型三极管。,分类：,结型场效应管,绝缘栅场效应管,增强型,耗尽型,N沟道,P沟道,N沟道,N沟道,P沟道,P沟道,下页,上页,首页,一、结型场效应管,1. 结构,N型沟道,N沟道结型场效应管的结构和符号,栅极,漏极,源极,下页,上页,首页,2. 工作原理,UGS = 0,UGS 0,UGS = UGS(off), 当UDS = 0 时， UGS 对耗尽层和导电沟道的影响。,ID=0,ID=0,下页,上页,首页,IS = ID,ID,IS,I
2、D,IS,UGS=0，UDG |UGS(off)|,UGS 0，UDG | UGS(off)|,. 当UDS 0 时， UGS 对耗尽层和 ID 的影响。,沟道较宽，ID 较大。,沟道变窄， ID 较小。,下页,上页,首页,UGS 0，UDG= |UGS(off)|，,UGS UP ，UDG | UGS(off)| ，,ID 0， 导电沟道夹断。,ID更小， 导电沟道预夹断。,下页,上页,首页,动画,D,D,G,G,S,S,3. 特性曲线,. 转移特性,ID = f（UGS）|UDS=常数,沟道结型场效应管转移特性,IDSS,UGS(off),饱和漏极电流,栅源间加反向电压 UGS 0 利用场
3、效应管输入电阻高的优点。,下页,上页,首页,. 输出特性,ID=f（UDS）|UGS=常数,预夹断轨迹,恒流区,击穿区,|UGS(off)|8V,IDSS,|UDS-UGS|= |UP|,可变电阻区： ID 与UDS 基本上线性关系， 但不同的UGS 其斜率不同。,恒流区：又称饱和区， ID 几乎与UDS 无关， ID 的值受UGS 控制。,N沟道结型场效应管的漏极特性,击穿区： 反向偏置的PN结被击穿， ID 电流突然增大。,夹断电压,下页,上页,首页,二、绝缘栅场效应管,1. N沟道增强型MOS场效应管,. 结构,P型衬底,B,铝,P衬底杂质浓度较低， 引出电极用B表示。,N+两个区杂质浓
4、度很高， 分别引出源极和漏极。,栅极与其它电极是绝缘的， 通常将衬底与源极在管子内部连接。,下页,上页,首页,开启电压，用UGS(th)表示,. 工作原理,当UGS 增大到一定值时， 形成一个N型导电沟道。,N型沟道,导电沟道的形成,假设UDS = 0 ，同时UGS 0,靠近二氧化硅的一侧产生耗尽层， 若增大UGS ，则耗尽层变宽。,又称之为反型层,导电沟道随UGS 增大而增宽。,下页,上页,首页,UDS对导电沟道的影响,UGS为某大于UGS(th)的固定值， 在漏极和源极之间加正电压， 且UGD = UGS - UDS UGS(th) 即UDS UGS - UGS(th) 则有电流ID 产生
5、，,ID,使导电沟道发生变化。 当UDS 增大到UDS =UGS - UGS(th) 即UGD = UGS - UDS = UGS(th)时， 沟道被预夹断， ID 饱和。,下页,上页,首页,. 特性曲线,IDO,UT,2UT,预夹断轨迹,恒流区,当UGS UGS(th)时。,下页,上页,转移特性曲线可近似用一下公式表示：,首页,2. N沟道耗尽型MOS场效应管,预先在二氧化硅中掺入大量的正离子， 使UGS = 0 时， 产生N型导电沟道。 当UGS 0 时，沟道变宽， ID 增大。,下页,上页,首页,动画,耗尽型： UGS = 0 时有导电沟道。 增强型： UGS = 0 时无导电沟道。,特
6、性曲线,IDSS,UP,预夹断轨迹,恒流区,IDSS,下页,上页,首页,三、 场效应管的主要参数,1. 直流参数,. 饱和漏极电流 IDSS 是耗尽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大于夹断电压时对应的漏极电流。,. 夹断电压 UP 是耗尽型场效应管的一个重要参数。 其定义是当uDS一定时， 使iD减小到某一个微小电流时所需的uGS值。,下页,上页,首页,. 开启电压 UGS(th) UGS(th)是增强型场效应管的一个重要参数。 其定义是当uDS一定时， 使漏极电流达到某一数值时所需加的uGS值。,. 直流输入电阻 RGS 栅源之间所
7、加电压与产生的栅极电流之比。 结型场效应管的RGS一般在107以上， 绝缘栅场效应管的RGS更高，一般大于109。,下页,上页,首页,2. 交流参数 . 低频跨导gm 用以描述栅源之间的电压uGS对漏极电流iD的控制作用。,. 极间电容 场效应管三个电极之间的等效电容， 包括CGS 、 CGD和CDS 。 极间电容愈小，管子的高频性能愈好。一般为几个皮法。,下页,上页,首页,3. 极限参数 . 漏极最大允许耗散功率PDM 漏极耗散功率等于漏极电流与漏源之间电压的乘积， 即PD= iD uDS。 . 漏源击穿电压U（BR）DS 在场效应管的漏极特性曲线上， 当漏极电流iD急剧上升产生雪崩击穿时的uDS 。 . 栅源击穿电压U（BR）GS,下页,上页,首页,上页,首页,课堂练习,
