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1、2.2 场效应管场效应管2.2.1 结型场效应管结型场效应管2.2.2 绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管2.2.3 场效应管的主要参数和特点场效应管的主要参数和特点场效应晶体管的特点优秀课件2.2 场效应管场效应管 场场效效应应管管：是是利利用用输输入入电电压压产产生生的的电电场场效效应应控控制制输输出电流的电压控制型器件。出电流的电压控制型器件。特点：特点：管子内部只有一种载流子参与导电，称为单管子内部只有一种载流子参与导电，称为单极型晶体三极管。极型晶体三极管。场效应晶体管的特点优秀课件 特特点点：由由两两个个PN结结和和一一个个导导电电沟沟道道所所组组成成。三三个个电电极极分分别为源极别为源
2、极S、漏极、漏极D和栅极和栅极G。漏极和源极具有互换性。漏极和源极具有互换性。2.2.1 结型场效应管结型场效应管一、结构和符号一、结构和符号 N沟道结型场效应管的结构、符号如图沟道结型场效应管的结构、符号如图2.2.1所示；所示；P沟道沟道结型场效应管如图结型场效应管如图2.2.2所示。所示。工作条件：工作条件：两个两个PN结加反向电压。结加反向电压。图图2.2.1 .N沟道结型场效应管沟道结型场效应管图图2.2.2 P沟道结型场效应管沟道结型场效应管场效应晶体管的特点优秀课件二、工作原理二、工作原理 以以N 沟道结型场效应管为例，原理电路如图所示。沟道结型场效应管为例，原理电路如图所示。动
3、画动画12 结型场效应管的工作原理结型场效应管的工作原理场效应晶体管的特点优秀课件 1 1结结型型场场效效应应管管是是一一个个电电压压控控制制电电流流的的电电压压控控制制型器件。型器件。 2. 2. 所以输入电阻很大。一般可达所以输入电阻很大。一般可达10107 710108 8。 结论：结论： ； 。在漏源电压 不变条件下，改变栅源电压 ，通过PN结的变化，控制沟道宽窄，即沟道电阻的大小，从而控制漏极电流 。工作原理如下：工作原理如下：场效应晶体管的特点优秀课件三、结型场效应管的特性曲线和跨导三、结型场效应管的特性曲线和跨导1. 1. 转移特性曲线转移特性曲线 反映栅源电压反映栅源电压 对漏
4、极电流对漏极电流 的控制作用。如图的控制作用。如图2. .2. .5所示，若漏源电压一定：所示，若漏源电压一定： 当栅源电压当栅源电压 向负值方向变化时，漏极电流向负值方向变化时，漏极电流 逐渐减小；逐渐减小； 当栅源电压当栅源电压 时，漏极电流时，漏极电流 ， 称为饱称为饱和漏极电流；和漏极电流； 当当栅栅源源电电压压 时时，漏漏极极电电流流 ， 称称为为夹夹断断电压。电压。 图图2. .2. .5 结型场效应管的转移特性曲线结型场效应管的转移特性曲线 场效应晶体管的特点优秀课件 结结论论：在在区区中中，场场效效应应管管可可看看作作一一个个受受栅栅源源电电压压控控制制的可变电阻。的可变电阻。
5、图图2. .2. .6 结型场效应管的输出特性曲线结型场效应管的输出特性曲线2. 输出特性曲线输出特性曲线 表示在栅源电压一定条件下，漏极电流与漏源电压之间表示在栅源电压一定条件下，漏极电流与漏源电压之间的关系。如图的关系。如图2.2.6所示。所示。（1）可调电阻区（图中）可调电阻区（图中区）区） 不变时，不变时， 随随 作线性变化，漏源间呈现电阻性；作线性变化，漏源间呈现电阻性；栅源电压栅源电压 越负，输出特性越陡，漏源间的电阻越大。越负，输出特性越陡，漏源间的电阻越大。场效应晶体管的特点优秀课件图图2. .2. .6 结型场效应管的输出特性曲线结型场效应管的输出特性曲线结论：在结论：在区中
6、，场效应管具有线性放大作用。区中，场效应管具有线性放大作用。（2）饱和区（图中）饱和区（图中区）区） 当当 不变时，不变时， 不随不随 变化，基本上维持恒定值，变化，基本上维持恒定值，即即 对对 呈饱和状态。呈饱和状态。 一定时，一定时， 的少量变化引起的少量变化引起 较大变化，即较大变化，即 受受 控制。控制。场效应晶体管的特点优秀课件图图2. .2. .6 结型场效应管的输出特性曲线结型场效应管的输出特性曲线（3）击穿区（图中）击穿区（图中区）区）3. 跨导（跨导（gm） 当当 增至一定数值后，增至一定数值后， 剧增，出现电击穿。如果对剧增，出现电击穿。如果对此不加限制，将损坏管子。因此，
7、管子不允许工作在这个此不加限制，将损坏管子。因此，管子不允许工作在这个区域。区域。反映在线性放大区反映在线性放大区 对对 的控制能力。单位是的控制能力。单位是 。 (2.2.1)场效应晶体管的特点优秀课件2.2.2 绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管 绝缘栅场效应管是一种栅极与源极、漏极之间有绝缘层绝缘栅场效应管是一种栅极与源极、漏极之间有绝缘层的场效应管，的场效应管，简称简称MOS管。管。分类：分类：有有P沟道和沟道和N沟道两种类型；每种类型又分为增强沟道两种类型；每种类型又分为增强 型和耗尽型两种。型和耗尽型两种。一、结构和工作原理一、结构和工作原理1.1.N N沟道增强型绝缘栅场效应管沟道增强
8、型绝缘栅场效应管特点：特点：输入电阻高，噪声小。输入电阻高，噪声小。图图2. .2. .7 N沟道增强型绝缘栅场效应管沟道增强型绝缘栅场效应管 场效应晶体管的特点优秀课件工作原理如图工作原理如图2.2.8所示：所示： （1）当 ，在漏、源极间加一正向电压 时，漏源极之间的电流 。 （2）当 ，在绝缘层和衬底之间感应出一个反型层，使漏极和源极之间产生导电沟道。在漏、源极间加一正向电压 时，将产生电流ID 。开启电压开启电压 ：增强型：增强型MOS管开始形成反型层的栅源电压。管开始形成反型层的栅源电压。图图2. .2. .8 N沟道增强型绝缘栅场效应管工作原理沟道增强型绝缘栅场效应管工作原理 场效
9、应晶体管的特点优秀课件（3）在）在 时：时：若若 ，反型层消失，无导电沟道，反型层消失，无导电沟道， ；若若 逐逐渐渐增增大大，导导电电沟沟道道变变宽宽， 也也随随之之逐逐渐渐增增大大，即即 控制控制 的变化。的变化。 若若 ，出现反型层即，出现反型层即(导电沟道导电沟道)，D、S之间之间有电流有电流 流过；流过；图图2. .2. .8 N沟道增强型绝缘栅场效应管工作原理沟道增强型绝缘栅场效应管工作原理 场效应晶体管的特点优秀课件夹断电压：夹断电压：使使ID=0时的栅源电压。时的栅源电压。 2. N沟道耗尽型绝缘栅场效应管沟道耗尽型绝缘栅场效应管结构及符号如图结构及符号如图2. .2. .9所
10、示。所示。特点：特点：管子本身已形成导电沟道。管子本身已形成导电沟道。图图2. .2. .9 N沟道耗尽型绝缘栅场效应管沟道耗尽型绝缘栅场效应管场效应晶体管的特点优秀课件工作原理：在工作原理：在 时，时，当当 ，导电沟道有电流，导电沟道有电流 ；当当 ，并逐渐增大时，导致沟道变宽，使，并逐渐增大时，导致沟道变宽，使 增大；增大； 当当 ，并逐渐增大此负电压，导致沟道变窄，使，并逐渐增大此负电压，导致沟道变窄，使 。实现。实现 对对 的控制作用。的控制作用。夹断电压夹断电压 ：使：使 时的栅源电压时的栅源电压 。 图图2. .2. .9 N沟道耗尽型绝缘栅场效应管沟道耗尽型绝缘栅场效应管场效应晶
11、体管的特点优秀课件二、绝缘栅场效应管的特性曲线和跨导二、绝缘栅场效应管的特性曲线和跨导以以N沟道沟道MOS管为例。管为例。 1. 转移特性曲线转移特性曲线 N沟道沟道MOS管的转移特性曲线如图管的转移特性曲线如图2.2.10所示。所示。增强型：当增强型：当 时，时， ；当；当 时，时， 。 耗尽型：当耗尽型：当 时，时， ；当；当 为负电压时为负电压时 减小；当减小；当 时，时， 。 图图2.2.10 N沟道沟道MOS管转移特性曲线管转移特性曲线场效应晶体管的特点优秀课件2. 输出特性曲线输出特性曲线3. 3. 跨导跨导可调电阻区可调电阻区饱和区饱和区击击穿区穿区三个区三个区其含义与结型管输出
12、特性其含义与结型管输出特性曲线曲线三个区相同。三个区相同。场效应晶体管的特点优秀课件三、绝缘栅场效应管的图形符号三、绝缘栅场效应管的图形符号注意注意N、P沟沟道的区别在道的区别在于图中箭头于图中箭头的指向相反。的指向相反。图图2.2.12 MOS管的图形符号管的图形符号 场效应晶体管的特点优秀课件 场场效效应应管管输输入入电电阻阻很很高高，结结型型管管一一般般在在107以以上上；绝缘栅管则更高，一般在绝缘栅管则更高，一般在109以上。以上。 2.2.3 场效应管的主要参数和特点场效应管的主要参数和特点一、主要参数一、主要参数1. 1. 直流参数直流参数 （1）开启电压）开启电压VT 在在VDS
13、 为定值的条件下，增强型场效应管开始导通（为定值的条件下，增强型场效应管开始导通（ ID 达达到某一定值，如到某一定值，如10A）时，所需加）时，所需加VGS的值。的值。（2）夹断电压）夹断电压VP 在在VDS 为定值的条件下，耗尽型场效应管为定值的条件下，耗尽型场效应管ID减小到近于零减小到近于零时时VGS 的值。的值。 （3）饱和漏极电流）饱和漏极电流IDSS 耗尽型场效应管工作在饱和区且耗尽型场效应管工作在饱和区且 时，所对应的时，所对应的漏极电流。漏极电流。 （4）直流输入电阻）直流输入电阻RGS 栅源电压栅源电压VGS与对应的栅极电流与对应的栅极电流 IG 之比。之比。场效应晶体管的
14、特点优秀课件2. 交流参数交流参数 （2）极间电容 场效应管三个电极之间的等效电容CGS、CGD、CDS，一般为几个皮法，结电容小的管子，高频性能好。 （1）跨导gm 一定时，漏极电流变化量 和引起这个变化的栅源电压变化量 之比。它表示了栅源电压对漏极电流的控制能力。场效应晶体管的特点优秀课件（2）漏极击穿电压）漏极击穿电压V(BR)DS 漏极电流漏极电流ID 开始剧增时所加的漏源间的电压。开始剧增时所加的漏源间的电压。3. 极限参数极限参数（1）漏极最大允许耗散功率）漏极最大允许耗散功率PDM ID与与VDS 的乘积不应超过的极限值。的乘积不应超过的极限值。场效应晶体管的特点优秀课件二、场效应管的特点二、场效应管的特点 表表2.2.1 场效应管与普通三极管比较表场效应管与普通三极管比较表项目项目器件名称器件名称晶体三极管晶体三极管场效应管场效应管极型特点极型特点双极型双极型单极型单极型控制方式控制方式电流控制电流控制电压控制电压控制类型类型PNP型、型、NPN型型N沟道、沟道、P沟道沟道放大参数放大参数 = 50200gm=10005000m mA/VA/V输入电阻输入电阻102104W W1071015W W噪声噪声较大较大较小较小热稳定性热稳定性差差好好抗辐射能力抗辐射能力差差强强制造工艺制造工艺较复杂较复杂简单、成本低简单、成本低场效应晶体管的特点优秀课件
