半导体基础知识课题.ppt

1.4.1、 结型场效应管 1.4.2、 绝缘栅型场效应管 五、主要参数 直流参数： 、 、ICBO、 ICEO c-e间击穿电压 最大集电极电流 最大集电极耗散功率，PCM＝iCuCE 安全工作区 交流参数：β、α 极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO 1.4 场效应管 场效应管（FET）利用输入电压来控制输出电流。 仅靠半导体中的多数载流子导电，又称单极型晶体管。 优点：输入电阻大（107 Ω ～1012Ω）、噪音低、热稳定性好、抗辐射能力强、可以在比较低的电源下工作等等。 类型 ①结型场效应管（JFET） ②绝缘栅型场效应管（MOS管） 增强型 N沟道 P沟道 耗尽型 N沟道 P沟道 N沟道 P沟道 场效应管 1.4.1、结型场效应管 1、JFET的结构与工作原理 结构 ① N沟道管 ② P沟道管 类型 N沟道结型场效应管的基本结构 N s N区与P区交界面形成两个耗尽层 由N区引出源极s 由N区引出漏极d 将两个高掺杂的P区连接在一起引出栅极g g d P+ P+ 导 电 沟 道 符号 外部条件 ①栅—源间加负向电压 ②漏—源间加正向电压 工作原理 + Rg Rd VDD VGG _ vDS vGS + _ iD （1）栅-源电压uGS对导电沟道宽度的控制作用 uGS＝0V VP uGS 0V uGS≤ VP 夹断电压Vp 沟道最宽 沟道变窄 沟道消失 （2）当uGS一定时（VpuGS≤0），漏-源电压uDS对漏极电流iD的影响 uGD VP uGD = VP 预夹断 预夹断前： d - s间呈电阻特性 uDS iD增大 iD与uDS无关，几乎只由uGS决定 恒流特性 预夹断后： uGD VP 导电沟道电阻增大 抵消 iD不变 （3）当uGDVp时, uGS对iD的控制作用 在uGDVp，即uDS uGS-Vp时, 当uDS为一常量时，对应于确定的uGS，就有确定的iD。 可以通过改变uGS来控制iD的大小。 漏极电流受栅-源电压的控制 电压控制元件 总结 1、场效应管是电压控制元件。 2、当uDS增加，使uDS = uGS - Vp时，d—s间预夹断。 3、预夹断前， uDS uGS - Vp ，对应于不同的uDS ，d—s间等效成不同阻值的电阻。 4、预夹断后，uDS uGS - Vp ，iD几乎只取决于uGS，与uDS无关，d—s间可视为受uGS控制的电流源。 问题 为什么栅-源之间必须加负电压？ 2、JFET的特性曲线 输出特性曲线 （一族曲线） uGD = Vp （或uDS = uGS – Vp ） 漏极饱和电流IDSS 夹断电压VP 外部条件 可变电阻区 A）Vp uGS ≤ 0 B） uDS uGS – Vp 特点：iD∝uDS （uGS一定） （或 uGD Vp ） 恒流区 外部条件 A）Vp uGS ≤ 0 B） uDS uGS – Vp 特点： iD变化 B）uDS变化 iD 几乎不变 （ 或 uGD Vp ） A） uGS变化 夹断区（截止区） 外部条件：uGSVp 特点：iD≈0 转移特性曲线 VP 电流方程 ( VpuGS≤0 ， uDSuGS-Vp ) 注意 P沟道管 VP 3、JFET的主要参数 直流参数 夹断电压VP 漏极饱和电流IDSS 直流输入电阻RGS （结型管：RGS107Ω） 交流参数 低频跨导gm 恒流区时 说明 （1）gm是转移特性曲线上静态工作点处切线的斜率。 VP 输出电阻rd （2）gm是反映FET放大能力的一个重要参数。 rd反映了uDS对iD的影响。 极限参数 最大允许耗散功率： PDM 最大漏-源电压： V(BR)DS 最大栅-源电压： V(BR)GS 【例】场效应管各级电位如图所示，问JFET各工作在什么区？ d g s 6V (b) Vp= -5V -2V d g s 8V (a) Vp= -3V -5V 夹断区 恒流区 特点：输入电阻高（Ri1012Ω）、温度稳定好、易集成化 MOS管的类型 增强型 N沟道 P沟道 耗尽型 N沟道 P沟道 1.4.2、 绝缘栅型场效应管 又称：MOS管 1、 增强型MOS管 结构 N沟道增强型MOS管的基本结构 N+ N+ 以P型硅为衬底 B d g s 二氧化硅绝缘保护层 两端扩散出两个高浓度的N区 N区与P型衬底之间形成两个PN结 由衬底引出电极B 由高浓度的N区引出的源极s 由另一高浓度N区引出的漏极d 由二氧化硅层表面直接引出栅极g