模拟电子技术 -范立南 第3章 场效应管及其放大电路分析.pptVIP

模拟电子技术第3章 场效应管及其放大电路分析 范立南 恩莉 代红艳 李雪飞 中国水利水电出版社 1．结构 N沟道结型场效应管的结构示意图及符号如图所示： N沟道结型场效应管是在一块掺杂浓度较低的N型半导体 上，制作两个高浓度的P型区（称为 型区），从而形成两 个PN结。 将两个 型区连接在一起，引出一个电极，称为 栅极（用g表示）；在N型半导体的两端各引出一个电极，分 别称为漏极（用d表示）和源极（用s表示）。 两个PN结中间的N型区是漏极和源极之间的电流沟道，称为 导电沟道。由于导电沟道是N型区，其多子是自由电子，故 称为N沟道结型场效应管； 其符号箭头方向是从栅极指向沟道，即从P区指向N区。 P沟道结型场效应管的结构示意图及符号如图所示： 2．工作原理 （1） ， 情况 当N沟道JFET的栅-源和漏-源之间均未加电压时，耗尽层很 窄，导电沟道很宽，沟道电阻很小。 当栅-源之间加反向电压，漏-源之间不加电压时，由于栅-源 之间加反向电压，耗尽层加宽，导电沟道变窄，沟道电阻增 大，且随着外加反向电压的增大，耗尽层进一步加宽，导电 沟道随之变窄，沟道电阻随之增大。 当外加反向电压增大至某一数值时，两侧的耗尽层相遇，整 个沟道被夹断，沟道电阻趋于无穷大。此时所对应的栅-源 电压称为夹断电压。 （2） ， 情况 当栅-源之间加反向电压，漏-源之间加正向电压时，由于栅- 源之间加反向电压，耗尽层加宽，导电沟道变窄，沟道电阻 增大； 设栅-源之间所加反向电压为范围内的某一固定值。此时由 于漏-源之间加正向电压，就有从漏极到源极的漏极电流产 生。由于漏极电流在流经导电沟道时会产生电压降，使得沟 道上各点与栅极之间的电压不再相等，从而导致沟道中耗尽 层的宽度进一步变得不等宽。 由于漏极电流在流经导电沟道时产生的电压降从漏极到源极 逐渐增大，沟道上各点的电位从漏极到源极逐渐减小，即漏 极处的电位最大；源极处的电位最小为零，所以沟道上各点 与栅极之间的电压从漏极到源极逐渐减小，使得漏极处的耗 尽层最宽，从漏极到源极耗尽层宽度逐渐减小，从而沟道宽 度从漏极到源极逐渐增大，沟道电阻从漏极到源极逐渐减 小。 随着的进一步增大，沟道在漏极处发生预夹断，即漏极处两 侧的耗尽层相遇，如图示。此后继续增大，只是夹断区沿沟 道进一步加长，漏极电流不再增加，达到饱和。 3．特性曲线 转移特性曲线是用于描述漏-源电压一定情况下，漏极电流 与栅-源电压之间关系的曲线，即 。 N沟道JFET的转移特性曲线如图所示。 输出特性曲线是用于描述栅-源电压一定情况下，漏极电流 与漏-源电压之间关系的曲线，即 。 N沟道JFET的输出特性曲线如图所示。 4．主要参数 （1）直流参数 ①夹断电压：是指漏-源电压为某定值时，使漏极电流为0或某一微小数值（如10）时的栅-源电压值。 ②饱和漏电流：是指栅-源电压 时，管子发生预夹断时所对应的漏极电流值。 ③直流输入电阻：是指在漏-源之间短路时，栅-源电压与栅极电流的比值。一般 。 （2）交流参数 ①低频跨导：是指漏-源电压为某定值时，漏极电流的变化量与对应栅-源电压的变化量的比值，单位为S。 ②极间电容：场效应管的三个电极间存在着极间电容，即栅源电容、栅漏电容和漏源电容。 ③输出电阻：是指在恒流区内，当栅-源电压为某定值时，漏-源电压的变化量与漏极电流的变化量的比值。是用于反映漏-源电压对漏极电流的影响的参数，体现在输出特性曲线上，即是曲线上某点切线斜率的倒数。 （3）极限参数 ①最大漏电流：是指管子正常工作时所允许通过的漏极电流的最大值。 ②最大耗散功率：是决定管子温升的参数，超过此值时，管子会因过热而被烧坏。 ③漏源击穿电压：是指随着漏-源电压的增加，使得漏极电流急剧增加是的漏-源电压值。正常工作时，若超过此值，管子将会被击穿。 ④栅源击穿电压：是指栅源间所能承受的最大电压。正常工作时，若超过此值，栅极和沟道间的PN结将会被击穿。 3.1.2 绝缘栅型场效应管 MOS管按照制造工艺和材料不同，可分为N沟道和P沟道； MOS管按照工作方式不同，又可分为增强型和耗尽型； 因此MOS管可分为N沟道增强型、P沟道增强型、 N沟道