模拟电子技术及应用 教学课件 作者 曹光跃第2章 第2节.pptVIP

* 2.2　场效应管 二、 结型场效晶体管 三、 场效晶体管的主要参数 一、MOS场效应晶体管 第二章　半导体三极管及放大电路基础 （一） N 沟道增强型MOS场效应晶体管 一、MOS场效应晶体管（IGFET） 1. 结构与符号 P 型衬底 (掺杂浓度低) N+ N+ 用扩散的方法 制作两个 N 区 在硅片表面生一层薄 SiO2 绝缘层 S D 用金属铝引出 源极 S 和漏极 D G 在绝缘层上喷金属铝引出栅极 G B 耗尽层 S — 源极 Source G — 栅极 Gate D — 漏极 Drain S G D B 第二章　半导体三极管及放大电路基础 2. 工作原理 （1）uGS 对iD的控制作用 a. 当 uGS = 0 ，D、S 间为两个背对背的 PN 结； b. 当 0 uGS UT(开启电压)时，G、B 间的垂直电 场吸引 P 区中电子形成离子区(耗尽层)； c. 当 uGS ? UT 时，衬底中电子被吸引到表面，形 成导电沟道。 uGS 越大沟道越厚。 反型层 (沟道) 第二章　半导体三极管及放大电路基础 (2) uDS 对 iD的影响(uGS UT) 　　D、S 间的电位差使沟道呈楔形，uDS?，靠近漏极端的沟道厚度变薄。 预夹断(UGD = UT)：漏极附近反型层消失。 预夹断发生之前： uDS? iD?。 预夹断发生之后：uDS? iD 不变。 第二章　半导体三极管及放大电路基础 3. 特性曲线 2 4 6 4 3 2 1 uGS /V iD /mA UDS = 10 V UT 当 uGS UT 时： uGS = 2UT 时的 iD 值 输出特性曲线 可变电阻区 uDS uGS ? UT uDS?? iD ?，直到预夹断 饱和(放大区) uDS?，iD 不变 ?uDS 加在耗尽层上，沟道电阻不变 截止区 uGS ? UT 全夹断 iD = 0 开启电压 iD /mA uDS /V uGS = 2 V 4 V 6 V 8 V 截止区 饱和区 可 变 电 阻 区 放大区 恒流区 O O 转移特性曲线 第二章　半导体三极管及放大电路基础 （二）N 沟道耗尽型 MOS场效应晶体管 S G D B Sio2 绝缘层中掺入正离子在 uGS = 0 时已形成沟道；在 DS 间加正电压时形成 iD， uGS ? UP（夹断电压） 时，全夹断。 输出特性 uGS /V iD /mA 转移特性 IDSS UP 夹断 电压 饱和漏 极电流 当 uGS ? UP 时， uDS /V iD /mA uGS = ? 0.4 V ?0. 2 V 0 V 0.2 V O O 第二章　半导体三极管及放大电路基础 (三)P 沟道 MOSFET 增强型 耗尽型 S G D B S G D B 第二章　半导体三极管及放大电路基础 N 沟道增强型 S G D B iD P 沟道增强型 S G D B iD 2 – 2 O uGS /V iD /mA O uDS /V iD /mA – 2 V – 4 V – 6 V – 8 V uGS = 8 V 6 V 4 V 2 V S G D B iD N 沟道耗尽型 iD S G D B P 沟道耗尽型 IDSS uGS /V iD /mA – 5 O 5 O uDS /V iD /mA 5 V 2 V 0 V –2 V uGS = 2 V 0 V – 2 V – 5 V N 沟道结型 S G D iD S G D iD P 沟道结型 uGS /V iD /mA 5 – 5 O IDSS UP O uDS /V iD /mA 5 V 2 V 0 V uGS = 0 V – 2 V – 5 V FET 符号、特性的比较 UT UP 第二章　半导体三极管及放大电路基础 场效晶体管 FET (Field Effect Transistor) 类型： 结型 JFET (Junction Field Effect Transistor) 绝缘栅型 IGFET(Insulated Gate FET) 特点： 1. 单极性器件(一种载流子导电) 3. 工艺简单、易集成、功耗小、体积小、成本低、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强等优点。 2. 输入电阻高(108 ? 1015 ?，IGFET 可高达 1015 ?) 第二章　半导体三极管及放大电路基础 二、 结型场效晶体管 （一） 结构与符号 N 沟道 JFET P 沟道 JFET 有三个电极：栅极（G）、源极（S）、漏极（D）。 第二章　半导体