第08章 场效应管及其放大电路课件.pptVIP

模拟电子技术基础 电子教案 V1.0 陈大钦 主编 华中科技大学电信系 邹韬平 8 场效应管及其放大电路 8.2 结型场效应管 8.1 金属-氧化物-半导体(MOS)场效应管 8.3 场效应管放大电路及模拟集成电路基础 8.4 各种放大器件及电路性能比较 8.1 金属-氧化物-半导体(MOS)场效应管 8.1.1 N沟道增强型MOS场效应管 8.1.2 N沟道耗尽型MOS场效应管 8.1.3 P沟道MOS场效应管 8.1.4 MOS场效应管的主要参数 8.1.1 N沟道增强型MOS场效应管 8.1 金属-氧化物-半导体(MOS)场效应管 BJT三极管 场效应管 电流控制电流型器件 电压控制电流型器件 双极型器件 单极型器件 场效应管按基本结构分类: 金属一氧化物-半导体场效应管（MOSFET） 结型场效应管（JFET） N沟道（电子型） P沟道（空穴型） 增强型 耗尽型 重点讨论N沟道增强型MOS管 1. 结构 2. 工作原理 3. 特性曲线与特性方程 4. 沟道长度调制效应 1. 结构 8.1.1 N沟道增强型MOS场效应管 (a) 结构图 (b) 结构剖面图 (c) 电路符号 图8.1.1 N沟道增强型MOSFET结构及符号 2. 工作原理 8.1.1 N沟道增强型MOS场效应管 （1）vGS对iD的控制作用 ① vGS＝0，没有导电沟道 ② vGS≥VT时，出现N型沟道 （2）vDS对iD的影响 ① vDS较小时，iD迅速增大 ② vDS较大出现夹断时，iD趋于饱和 2. 工作原理 （1）vGS对iD的控制作用 （a） （b） 8.1.1 N沟道增强型MOS场效应管 图8.1.2 ① vGS＝0，没有导电沟道 ② vGS≥VT时，出现N型沟道 在vGS作用下，产生了一个电场，排斥空穴而吸引电子。P型衬底中的电子被吸引到栅极下的衬底表面。 源区、衬底和漏区之间就形成两个背靠背的PN结，无论vDS的极性如何，总有一个PN结反偏，因此，iD＝0。 当正vGS到达一定数值(开启电压)时，这些电子在栅极附近的P型硅表面便形成了一个N型薄层，称之为反型层(导电沟道)。(增强型) vGS愈大，导电沟道愈厚，沟道电阻的阻值将愈小(场效应－电压控制)。 2. 工作原理 8.1.1 N沟道增强型MOS场效应管 （d） （c） 图8.1.2 ① vDS较小时，iD迅速增大 ② vDS较大出现夹断时，iD趋于饱和 （2）vDS对iD的影响 导电沟道形成后加上vDS，将产生iD。在vGS和vDS共同作用下的综合电位梯度，使得沟道厚度不均匀，靠近漏极一端的沟道最薄。 当vDS较小时，沟道厚度不均匀现象对沟道影响较小。 当vDS?到使vGD=vGS?vDS =VT时，漏极一端的沟道厚度为零，这种情况称为预夹断。 当vDS继续?，使vGS?vDS VT时，形成一夹断区。vDS?部分主要降落在夹断区，形成较强的电场，电子仍能克服夹断区阻力到达漏极。但导电沟道的电场基本上不随vDS?而?，iD趋于饱和，仅取决于vGS。 2. 工作原理 8.1.1 N沟道增强型MOS场效应管 图8.1.2 N沟道增强型MOSFET的基本工作原理示意图 ① 当vGS＜VT 时，没有导电沟道，iD＝0。 ② 当vGS≥VT，导电沟道形成，iD ? 0。 ? vDS较小，导电沟道预夹断前，iD与vDS成线性关系。 ? 当vDS?到预夹断出现后，iD趋于饱和。 ③ 漏极电流iD受栅源电压vGS控制，因此场效应管是电压控制电流器件。 由上述分析可知： 3. 特性曲线与特性方程 8.1.1 N沟道增强型MOS场效应管 (1) 输出特性及特性方程 (2) 转移特性 (1) 输入特性曲线 (2) 输出特性曲线 (1) 输出特性及特性方程 3. 特性曲线与特性方程 8.1.1 N沟道增强型MOS场效应管 图8.1.3 N沟道增强型MOS管输出特性 ① 截止区 ② 可变电阻区 ③ 饱和区（恒流区、放大区） vGS VT ，没有导电沟道 ， iD＝0。 vGS＞VT，有沟道；但vDS≤ (vGS ? VT ) ，导电沟道未预夹断。 漏源之间可以看成受vGS控制的可变电阻 vDS≥ (vGS ? VT ) ，导电沟道预夹断后。 (2) 转移特性 3. 特性曲线与特性方程 8.1.1 N沟道增强型MOS场效应管 图8.1.4