场效应管是依靠电场效应控制半导体中多(精).ppt

《场效应管是依靠电场效应控制半导体中多(精).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《场效应管是依靠电场效应控制半导体中多(精).ppt（23页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、2.2 Field Effect Transistors场效应管是依靠电场效应控制半导体中多场效应管是依靠电场效应控制半导体中多数载流子的半导体器件。数载流子的半导体器件。BJTB BE EC Crbe几百几百至几至几K D DS SG GIGFET104 M漏极漏极源极源极栅极栅极衬底衬底栅极栅极漏极漏极G GD DS S10 MJFET源极源极DSN N型型硅硅棒棒外电场外电场u uDSDS内电阻内电阻 耗尽层上厚下薄导耗尽层上厚下薄导 电沟道成楔形电沟道成楔形GDSN N沟道沟道JFETJFET本体材料为本体材料为P P型半导型半导体，则构成体，则构成P P 电沟电沟道道JFETJFET

2、。D DG GS S2.2.1.JFETuGSP P型型P P型型G+-uDS+-iDN N沟沟道道uGS 耗尽层耗尽层 R R iD-2-2V V-1-1V V-3-3V V-4-4V V输出特性输出特性输出特性输出特性u uDSDS(V(V)i iD DU UGS GS=0V=0V 0 5 0 5 10 15 20 2510 15 20 25D DGGS Su uGSGS(-)(-)5 4 3 2 15 4 3 2 1I IDSSDSS转移特性转移特性转移特性转移特性在在在在P P P P沟道沟道沟道沟道JFETJFETJFETJFET中，空穴参与导电，中，空穴参与导电，中，空穴参与导电，

3、中，空穴参与导电，u uDSDSDSDS接负电压，接负电压，接负电压，接负电压，u uGSGSGSGS接正电压。接正电压。接正电压。接正电压。JFET CharacteristicsUGS(off)输出特性划分为三个区域输出特性划分为三个区域截止区可变电阻区截止区U UGSGS=0V=0Vu uDSDS(V(V)-2-2V V-1-1V V-3-3V V-4-4V Vi iD D 0 5 0 5 10 15 20 2510 15 20 25可变电阻区饱和区（恒流区，放大区）饱和区（恒流区，放大区）D DGGS S0 0V V2 2V V1212V V Example ExampleD DGGS

4、 S0 0V V1 1V V3 3V V放大区放大区可变电阻区放放大大区区2.2.2.IGFET(MOSFET)S G DS G D+P型硅衬底+U UGSGS=0=0，无导电沟道，无导电沟道，I ID D=0=0。栅栅极加正电压会形成极加正电压会形成N N型沟道型沟道(反反型层型层)。U UGSGS=0=0，存在导电沟道，漏存在导电沟道，漏极电流极电流I ID D00。栅极加上某负电栅极加上某负电压消失导电沟道。压消失导电沟道。S G DS G DP型硅衬底 SiO SiO2 2绝缘层绝缘层+N N沟道增强型沟道增强型DSG衬底衬底N N沟道耗尽型沟道耗尽型DSG衬底衬底 1.Constru

5、ction2 2、工作原理、工作原理 Operation（开启电压开启电压)反型层反型层(Inversion layer)VGS控制控制沟道宽窄沟道宽窄(1)、开启、开启(turn on)沟道沟道0V+宽宽窄窄VGS=VT增强型MOS管(2)2)沟道变形沟道变形预夹断预夹断楔形楔形沟道沟道0+电位梯度电位梯度VDS控制控制沟道形状沟道形状 3.MOSFET Current-Voltage Characteristics1、转移特性曲线转移特性曲线 Transfer Characteristics ID=f(VGS)VDS=const2、输出特性曲线输出特性曲线 Drain Characteri

6、stics ID=f(VDS)VGS=constVCCS！另：另：N沟道耗尽型沟道耗尽型MOSFET(a)结构和符号结构和符号 (b)转移特性曲线转移特性曲线P沟道沟道 N沟道沟道PNP NPN 16 12 8 4 0 3 6 9 12 uDS/V 2V UGS=0V 放放 大大 区区 iD/mA(b)漏极特性曲线漏极特性曲线 4 2 0 2 4 uGS/V iD/mA UGS(off)16 12 8 4 IDSS(a)转移特性曲线转移特性曲线 可变电阻区可变电阻区 2V UDS=常数常数 n-Channel Depletion-Mode 增强型增强型增强型增强型 死区不开启；自偏不可行死区不

7、开启；自偏不可行死区不开启；自偏不可行死区不开启；自偏不可行 耗尽型耗尽型耗尽型耗尽型 结型不过零；过零绝缘栅结型不过零；过零绝缘栅结型不过零；过零绝缘栅结型不过零；过零绝缘栅I IDSSDSS0 0U UGS(thGS(th)u uGSGSi iD D U UT TU UGSTGSTU UGS(off)GS(off)DGSGDS N型型 P型型DSGDSGDSGDSGI IDSSDSS2.2.3 Main Parameters栅源夹断电压栅源夹断电压UGS(off)或开启电压或开启电压UT T U UDS DS=10V=10V，I ID D=50uA50uA时的时的U UGSGS漏极饱和电流

8、漏极饱和电流I IDSSDSS U UDS DS=10V=10V，U UGS GS=0 0时的时的I ID D击穿电压击穿电压U UDS(DS(BRBR)、U UGS(GS(BRBR)最大耗散功率最大耗散功率P PDM DM 跨导跨导直流输入电阻直流输入电阻R RGSGS Small-signal Equivalent Circuig+-Ugsssd+-gm可以在转可以在转 移特性曲线上求取，移特性曲线上求取，即曲线的斜率即曲线的斜率2.2.4 Characteristics and Notices 1.通过通过UGS控制控制ID2.输入电阻高输入电阻高3.利用多数载流子导电，温度稳定性好利用

9、多数载流子导电，温度稳定性好4.它组成的放大电路的放大系数小于它组成的放大电路的放大系数小于BJT5.抗辐射能力强抗辐射能力强6.MOS管体积小，工艺简单，便于集成管体积小，工艺简单，便于集成a.栅源电压不能接反，必须反偏。栅源电压不能接反，必须反偏。b.保存时，栅极不能悬空，将保存时，栅极不能悬空，将3个电极短路。个电极短路。Notices结结型型场场效效应应管管 N沟沟道道耗耗尽尽型型P沟沟道道耗耗尽尽型型各类场效应三极管的特性曲线的比较各类场效应三极管的特性曲线的比较绝绝缘缘栅栅场场效效应应管管N沟沟道道增增强强型型P沟沟道道增增强强型型绝绝缘缘栅栅场场效效应应管管 N沟沟道道耗耗尽尽型

10、型P 沟沟道道耗耗尽尽型型 现行现行两种两种命名方法：命名方法：一、与三极管相同一、与三极管相同 第三位字母第三位字母J代表代表JFET，O代表代表IGFET；第二位字母代表材料：第二位字母代表材料：D是是P型硅型硅N沟道；沟道；C是是N型硅型硅P沟道沟道 例如例如,3DJ6D是结型是结型N沟道场效应三极管，沟道场效应三极管，3DO6C是绝缘栅型是绝缘栅型N沟道场效应三极管。沟道场效应三极管。二、二、CS#CS代表场效应管，代表场效应管，以数字代以数字代表型号的序号，表型号的序号，#用字母代表同一型号中的不同规用字母代表同一型号中的不同规格。例如格。例如CS14A、CS45G等。等。型号型号(

11、type)(type)几种常用的场效应三极管的主要参数见下表几种常用的场效应三极管的主要参数见下表 场效应三极管的参数场效应三极管的参数双极型三极管双极型三极管场效应管场效应管(单极型三极管单极型三极管)结构结构NPN型型PNP型型C与与E一般不可倒一般不可倒置使用置使用结型耗尽型结型耗尽型 N沟道沟道 P沟道沟道绝缘栅增强型绝缘栅增强型 N沟道沟道 P沟道沟道绝缘栅耗尽型绝缘栅耗尽型 N沟道沟道 P沟道沟道D与与S有的型号可倒置使用有的型号可倒置使用载流子载流子多子扩散少子漂移多子扩散少子漂移 多子漂移多子漂移输入量输入量电流输入电流输入电压输入电压输入控制控制CCCS()电流控制电流控制电

12、流源电流源电压控制电流源电压控制电流源VCCS(gm)双极型和场效应型三极管的比较双极型和场效应型三极管的比较 双极型三极管 场效应三极管噪声噪声 较大较大 较小较小温度特性温度特性 受温度影响较大受温度影响较大 较小，可有零温度系数点较小，可有零温度系数点输入电阻输入电阻 几十到几千欧姆几十到几千欧姆 几兆欧姆以上几兆欧姆以上静电影响静电影响 不受静电影响不受静电影响 易受静电影响易受静电影响集成工艺集成工艺 不易大规模集成不易大规模集成 适宜大规模和超大规模集成适宜大规模和超大规模集成 Basic Applications of TransistorsApplicationsSwitchuIuO负载+Ucc晶体管在截止晶体管在截止晶体管在截止晶体管在截止和饱和间转唤和饱和间转唤和饱和间转唤和饱和间转唤uI1uI2uOuO1或或非非逻辑电电路路AmplificationDigital Logic作业：P32 2.8 2.9 2.11补充习题：网上自测20题