场效应管放大电路41结型场效应管11结构结型场效应管.docVIP

第四章 场效应管放大电路 4.1 结型场效应管 4．11 结构 结型场效应管有两种结构形式：N型沟道结型场效应管和P型沟道结型场效应管。如图（1） 图（1）结型场效应管的结构示意图和符号 4．12 工作原理 在D、S间加上电压UDS，则源极和漏极之间形成电流ID，我们通过改变栅极和源极的反向电压UGS，就可以改变两个PN结阻挡层的（耗尽层）的宽度，这样就改变了沟道电阻，因此就改变了漏极电流ID。1. UGS对导电沟道的影响 假设Uds=0： 当Ugs由零向负值增大时，PN结的阻挡层加厚，沟道变厚，电阻增大。如图（2）中（a）（b）所示。 若Ugs的负值再进一步增大，当Ugs=Up时两个PN结的阻挡层相遇，沟道消失，我们称为沟道被“夹断“了，Up称为夹断电压，此时Id=0，如图（2）中（c）所示。 图（2）当UDS=0时UGS对导电沟道的影响示意 2. ID与UDS、UGS之间的关系 假定栅，源电压|Ugs|〈|Up|，如Ugs=-1V，而Up=-4V，当漏，源之间加上电压Uds=2V时，沟道中将所有的电流Id通过。此电流将沿着沟道的方向产生一个电压降，这样沟道上各点的电位就不同，因而沟道内各点的栅极之间的电位差也就各不相等。漏电端与栅极之间的反向电压最高，如Udg=Uds-Ugs=2 -（-1）=3V，沿着沟道向下逐渐降低，使源极端沟道较宽，而靠近漏极端的沟道较窄。如图（3）中（a）。此时，若增大Uds，由于沟道电阻增大较慢，所以Id随之增加。当Uds进一步怎家到使栅，漏间电压Ugd等于Up时，即 Ugd=Ugs-Uds=Up 则在D极附近，两个PN结的阻挡层相遇，如图（3）（b）所示，我们称为预夹断。如果继续升高Uds，就会使夹断区向源极端方向发展，沟道增加。由于沟道电阻的增长速率与Uds的增加速率基本相同，故这一期间Id趋于恒定值，不随Uds的增大而增大，此时，漏极电流的大小仅取决于Ugs的大小。Ugs越负，沟道电阻越大，Id便越小，直到Ugs=Up，沟道被完全夹断，Id=0，如图（3）（c）所示。 图 （3）UDS对导电沟道和ID的影响 4.1.3 特性曲线 1.输出特性曲线 输出特性是指栅源电压uGS一定, 漏极电流iD与漏极电压uDS之间的关系, 即 根据工作情况, 输出特性可划分为4个区域, 即: 可变电阻区、 恒流区、击穿区和截止区。 2．转移特性 在uDS一定时, 漏极电流iD与栅源电压uGS之间的关系称为转移特性。 即 在UGS(off)≤uGS≤0的范围内, 漏极电流iD与栅极电压uGS的关系为 由输出特性画转移特性 4.2 绝缘栅场效应管 1. 增强型绝缘栅场效应管的结构及工作原理 1） 结构及符号 绝缘栅场效应管也有两种结构形式，它们是N沟道型和P沟道型。无论是什麽沟道，它们又分为增强型和耗尽型两种。MOS管结构及符号图 (a) N沟道结构图; (b) N沟道符号; (c) P沟道符号 2) 工作原理 它是利用UGS来控制“感应电荷”的多少，以改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况，然后达到控制漏极电流的目的。3) 特性曲性 （1）N沟道增强型绝缘栅场效应管的转移特性曲线。如图（5）(a)所示。 在uGS≥UGS（th）时, iD与uGS的关系可用下式表示: 4-11 其中ID0是uGS=2UGS（th）时的iD值。 （2） N沟道增强型绝缘栅场效应管的输出特性曲线。如图（5）（b）所示。 图（5）N沟道增强型场效应管特性曲线 （a） 转移特性; （b） 输出特性 2. 耗尽型绝缘栅场效应管的结构及工作原理 图（6）为N沟道耗尽型场效应管的结构图。 其结构与增强型场效应管的结构相似, 不同的是这种管子在制造时, 就在二氧化硅绝缘层中掺入了大量的正离子。 图（6）耗尽型MOS管结构及符号图 (a) N沟道结构图; （b） N沟道符号; （c） P沟道符号 在uGS≥ UGS（off）时, iD与uGS的关系可用下式表示: 4-22 图（7）N沟道耗尽型场效应管特性曲线 （a） 转移特性; （b） 输出特性 图（7）MOS场效应管电路符号 表4-1 各种场效应管的符号和特性曲线 4.3 场效应管的主要参数 4.3.1 直流参数 1. 饱和漏极电流IDSS IDSS是耗尽型和结型场效应管