《模电场效应光课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模电场效应光课件（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.4 场效应管场效应管 图1-1结型场效应管的结构示意图和符号一一. 结构结构 1.4.1 结型结型场效应管场效应管 +二二. 工作原理工作原理 (a) UGS =0，沟道最宽，沟道最宽，ID最大最大1. UGS对导电沟道的影响对导电沟道的影响 图图1-2 UGS 对导电沟道影响示意图对导电沟道影响示意图(b) UGS负压增大，沟道变窄，负压增大，沟道变窄， ID减小；减小；图图1-2 UGS 对导电沟道影响示意图对导电沟道影响示意图(c) UGS负压进一步增大，沟道夹断，负压进一步增大，沟道夹断， ID =0图图1-2 UGS 对导电沟道影响示意图对导电沟道影响示意图UGS=夹断电压夹断电
2、压UP 为了使输入阻抗大为了使输入阻抗大(不允许出不允许出现栅流现栅流iG)，也为了使栅源电压对，也为了使栅源电压对沟道宽度及漏极电流有效地进行沟道宽度及漏极电流有效地进行控制，控制，PN结一定要反偏，所以在结一定要反偏，所以在N沟道沟道JFET中，中，uGS必须为负值。必须为负值。2. UGS =0时时UDS对导电沟道的影响对导电沟道的影响 图图 1-3 UDS对导电沟道和对导电沟道和ID的影响的影响 1. 转移特性曲线转移特性曲线 图图1- 4 N沟道结型场效应管的转移特性曲线沟道结型场效应管的转移特性曲线 三三. 特性曲线特性曲线2. 输出特性曲线输出特性曲线 图图1-5 N沟沟道道结结
3、型型场场效效应应管管的的输输出出特特性性 根据工作情况根据工作情况, 输出特性可划分为输出特性可划分为4个区域个区域, 即即: 可变电阻区、可变电阻区、 恒流区、击穿区和恒流区、击穿区和截止区。截止区。 1. 可变电阻区 当uDS很小，|uDS-uGS|UP|时，即预夹断前(如图所示)，uDS的变化直接影响整个沟道的电场强度，从而影响iD的大小。所以在此区域，随着uDS的增大， iD增大很快。 与双极型晶体管不同，在JFET中，栅源电压uGS对iD上升的斜率影响较大，随着|uGS|增大，曲线斜率变小，说明JFET的输出电阻变大。如图1-5所示 。2.恒流区恒流区相当于双极型晶体管的放大区。其主
4、要特征为：(1)当UPUGS|UP|时，沟道在漏极附近被局部夹断(称为预夹断)，如图所示。此后，uDS再增大，电压主要降到局部夹断区，而对整个沟道的导电能力影响不大。所以uDS的变化对iD影响很小。3.截止区当|UGS|UP|时，沟道被全部夹断，iD=0，故此区为截止区。若利用JFET作为开关，则工作在截止区，即相当于开关打开。4.击穿区随着uDS增大，靠近漏区的PN结反偏电压uDG(=uDS-uGS)也随之增大1.4.2 绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管 一一. N沟道增强型沟道增强型MOS场效应管场效应管1. 结构结构图1-6N沟道增强型MOS场效应管的结构示意图2. 工作原理工作原理 图1-
5、7UGSUT时形成导电沟道ID0是uGS=2UT时的iD3. 特性曲线特性曲线 图图1-8 N沟道增强型沟道增强型MOS场效应管的特性曲线场效应管的特性曲线 二二. N沟道耗尽型沟道耗尽型MOS场效应管场效应管 图图 1-9 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOS管的结构示意图管的结构示意图图图 1-10 N沟道耗尽型沟道耗尽型MOS场效应管的特性曲线场效应管的特性曲线 图图 3-11 MOS场效应管电路符号场效应管电路符号 表表3-1 各种场效应管的符号和特性曲线各种场效应管的符号和特性曲线 表表1-1续表续表1.4.3 场效应管的主要参数场效应管的主要参数 一一. 直流参数直流参数 1. 饱和漏极电
6、流饱和漏极电流IDSS （耗尽型和结型）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UP时对应的漏极电流。 2. 夹断电压夹断电压UP （耗尽型和结型）其定义为当UDS一定时,使ID减小到某一个微小电流(如50A)时所需的UGS值。 3. 开启电压开启电压UT (增强型) UT是增强型场效应管的重要参数,它的定义是当UDS一定时,漏极电流ID达到某一数值(例如10A)时所需加的UGS值。4. 直流输入电阻直流输入电阻RGS RGS是栅、源之间所加电压与产生的栅极电流之比。由于栅极几乎不索取电流,因此输入电阻很高。结型为106以上,MOS管可达1010以上。二二. 交
7、流参数交流参数1. 低频跨导低频跨导gm 跨导跨导gm的单位是的单位是mA/V。它的值可由转移特性或输出特性求得。它的值可由转移特性或输出特性求得。 三三. 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PDmPDm与ID、UDS有如下关系:这部分功率将转化为热能,使管子的温度升高。PDm决定于场效应管允许的最高温升。 2.漏、源间击穿电压漏、源间击穿电压U（BR）DS在场效应管输出特性曲线上,当漏极电流ID急剧上升产生雪崩击穿时的UDS。工作时外加在漏、源之间的电压不得超过此值。3. 栅源间击穿电压栅源间击穿电压U（BR）GS结型场效应管正常工作时,栅、源之间的PN结处于反向
8、偏置状态,若UGS过高,PN结将被击穿。对于MOS场效应管,由于栅极与沟道之间有一层很薄的二氧化硅绝缘层,当UGS过高时,可能将SiO2绝缘层击穿,使栅极与衬底发生短路。这种击穿不同于PN结击穿,而和电容器击穿的情况类似,属于破坏性击穿,即栅、源间发生击穿,MOS管立即被损坏。1.4.4 场效应管的特点场效应管的特点(1)场效应管是一种电压控制器件,即通过UGS来控制ID。(2)场效应管输入端几乎没有电流,所以其直流输入电阻和交流输入电阻都非常高。(3)由于场效应管是利用多数载流子导电的,因此,与双极性三极管相比,具有噪声小、受幅射的影响小、热稳定性较好而且存在零温度系数工作点等特性。(4)由于场效应管的结构对称,有时漏极和源极可以互换使用,而各项指标基本上不受影响,因此应用时比较方便、灵活。(5)场效应管的制造工艺简单,有利于大规模集成。(6)由于MOS场效应管的输入电阻可高达1015,因此,由外界静电感应所产生的电荷不易泄漏,而栅极上的SiO2绝缘层又很薄,这将在栅极上产生很高的电场强度,以致引起绝缘层击穿而损坏管子。(7)场效应管的跨导较小,当组成放大电路时,在相同的负载电阻下,电压放大倍数比双极型三极管低。图3-12栅极过压保护电路
