第5章03 半导体器件基础.pptVIP

第 23 讲 5.4　场效应三极管 5.4.4 场效应管与三极管的比较 练习题 * 电路与电子技术 The 20th Lecture 复习 考试 The 21th Lecture The 22th Lecture The 23th Lecture The 24th Lecture The 25th Lecture The 26th Lecture 试验 考试 CH5 CH6 放大电路基础（6学时） 期中考试 半导体器件基础（6学时） 叠加原理 习题课 The 27th Lecture The 28th Lecture The 29th Lecture CH7 集成运算放大电路及其应用（6学时） 　　只有一种载流子参与导电，且利用电场效应来控制电流的三极管，称为场效应管，也称单极型三极管。 特点 单极型器件(一种载流子导电)； 输入电阻高； 工艺简单、易集成、功耗小、体积小、成本低。 N沟道 P沟道 增强型 耗尽型 N沟道 P沟道 （耗尽型） FET 场效应管 JFET 结型 MOSFET 绝缘栅型 (IGFET) 场效应管分类： 增强型 耗尽型 D S G N 符号 5.4.1　结型场效应管Junction Field Effect Transistor 一、结构 图 　N 沟道结型场效应管结构图 N型沟道 N型硅棒 栅极(gate) 源极(source) 漏极(drain) P+ P+ P 型区 耗尽层(PN 结) 　　在漏极和源极之间加上一个正向电压，N 型半导体中多数载流子电子可以导电。 　　导电沟道是 N 型的，称 N 沟道结型场效应管。 P 沟道场效应管 图 　P 沟道结型场效应管结构图 N+ N+ P型沟道 G S D P 沟道场效应管是在 P 型硅棒的两侧做成高掺杂的 N 型区(N+)，导电沟道为 P 型，多数载流子为空穴。 符号 G D S 二、工作原理 N 沟道结型场效应管用改变 UGS 大小来控制漏极电流 ID (VCCS)。 G D S N N型沟道 栅极 源极 漏极 P+ P+ 耗尽层 　　*在栅极和源极之间加反向电压，耗尽层会变宽，导电沟道宽度减小，使沟道本身的电阻值增大，漏极电流 ID 减小，反之，漏极 ID 电流将增加。 *耗尽层的宽度改变主要在沟道区。 　　1. 设UDS = 0 ，在栅源之间加负电源 VGG，改变 VGG 大小。观察耗尽层的变化。 ID = 0 G D S N型沟道 P+ P+ (a) UGS = 0 UGS = 0 时，耗尽层比较窄，导电沟道比较宽 UGS 由零逐渐增大，耗尽层逐渐加宽，导电沟道相应变窄。 当 UGS = UP，耗尽层合拢，导电沟道被夹断，夹断电压 UP 为负值。 ID = 0 G D S P+ P+ N型沟道 (b) UGS 0 VGG ID = 0 G D S P+ P+ (c) UGS = UP VGG 　　2. 在漏源极间加正向 VDD，使 UDS 0，在栅源间加负电源 VGG，观察 UDS 变化时耗尽层和漏极 ID 。 UGS = 0，UGD UP ，ID 较大。 G D S P+ N IS ID P+ P+ VDD VGG UGS 0，UGD UP ，ID 更小。 G D S N IS ID P+ P+ VDD 　　注意：当 UDS 0 时，耗尽层呈现楔形。 (a) (b) 设：UGD = UGS -UDS G D S P+ N IS ID P+ P+ VDD VGG UGS 0,UGD = UP, 预夹断 UGS 0 ,UGD UP, 夹断,ID 基本不变。 G D S IS ID P+ VDD VGG P+ P+ (1) 改变 UGS ，改变了 PN 结中电场，控制了 ID ，故称场效应管； (2)结型场效应管栅源之间加反向偏置电压，使 PN 反偏，栅极基本不取电流，因此，场效应管输入电阻很高。 (c) (d) 三、特性曲线 转移特性 (transfer characteristics)以N 沟道结型场效应管为例 O UGS ID IDSS UP 图 　转移特性 UGS = 0 ，ID 最大；UGS 越负，ID 越小；UGS = UP，ID ? 0。 两个重要参数 饱和漏极电流 IDSS(UGS = 0 时的 ID) 夹断电压pinch off voltage UP (ID = 0 时的 UGS) UDS ID VDD VGG D S G V ? + V ? + UGS 图　特性曲线测试电路 + ? mA 转移特性公式 O uGS/V ID/mA IDSS UP 图 　转移特性 2. 漏极(输出)特性 (output ch