22-23学时：第5章场效应管及其放大电路课件.pptVIP

* 5.1 金属-氧化物-半导体场效应管（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET,） * 5.3 结型场效应管 (Junction Field Effect Transistor, JFET） *5.4 砷化镓金属-半导体场效应管(MESFET) * 5.5 各种放大器件电路性能比较 5.2 MOSFET放大电路 5.1 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管 5.1.1 N沟道增强型MOSFET 5.1.5 MOSFET的主要参数 5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET 5.1.3 P沟道MOSFET 5.1.4 沟道长度调制效应 P沟道 耗尽型 P沟道 P沟道 N沟道 增强型 N沟道 N沟道 （耗尽型） FET 场效应管 JFET 结型 MOSFET 绝缘栅型 (IGFET) 耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在 增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道 场效应管的分类： 5.1.1 N沟道增强型MOSFET 1. 结构（N沟道） L ：沟道长度 W ：沟道宽度 tox ：绝缘层厚度 通常 W L 1、掺杂浓度低、电阻率高。 2、扩散的方法，掺杂浓度高 3 4 5.1.1 N沟道增强型MOSFET 剖面图 1. 结构（N沟道） 符号 漏极d: Drain 栅极g: Gate 源极s: source 5.1.1 N沟道增强型MOSFET 2. 工作原理 （1）栅源电压vGS对沟道的控制作用 VT 称为开启电压 2. 工作原理 （2）vDS对沟道的控制作用 2. 工作原理 （2）vDS对沟道的控制作用 ?靠近漏极d处的电位升高 ?电场强度减小 ?沟道变薄 当vGS一定（vGS VT ）时， vDS? ? iD? ?沟道电位梯度? 整个沟道呈楔形分布 当vGS一定（vGS VT ）时， vDS? ? iD? ?沟道电位梯度? 当vDS增加到使vGD=VT 时，在紧靠漏极处出现预夹断。 2. 工作原理 （2）vDS对沟道的控制作用 在预夹断处：vGD=vGS-vDS =VT 预夹断后，vDS? ?夹断区延长 ?沟道电阻? ? iD基本不变 2. 工作原理 （2）vDS对沟道的控制作用 2. 工作原理 （3） vDS和vGS同时作用时 vDS一定，vGS变化时 给定一个vGS ，就有一条不同的 iD – vDS 曲线。 3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程 ① 截止区 当vGS＜VT时，导电沟道尚未形成，iD＝0，为截止工作状态。 3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程 ② 可变电阻区 vDS≤（vGS－VT） 由于vDS较小，可近似为 rdso是一个受vGS控制的可变电阻 3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程 ② 可变电阻区 其中 ?n ：反型层中电子迁移率 Cox ：栅极（与衬底间）氧化层单位面积电容 本征电导因子 Kn为电导常数，单位：mA/V2 3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性及大信号特性方程 ③ 饱和区 （恒流区又称放大区） vGS VT ，且vDS≥（vGS－VT） 是vGS＝2VT时的iD V-I 特性： 3. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （2）转移特性 5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET 1. 结构和工作原理简述（N沟道） 当vgs=0时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。于是，只要有漏源电压，就有漏极电流存在。当vgs＞0时，将使id进一步增加。vgs＜0时，随着vgs的减小,漏极电流逐渐减小，直至id=0。对应id=0的vgs称为夹断电压，用符号VP表示。 5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET 2. V-I 特性曲线及大信号特性方程 （N沟道增强型） 饱和漏电流 5.1.3 P沟道MOSFET 5.1.4 沟道长度调制效应 实际上饱和区的曲线并不是平坦的 L的单位为?m 当不考虑沟道调制效应时，?＝0，曲线是平坦的。 修正后 5.1.5 MOSFET的主要参数 一、直流参数 NMOS增强型 1. 开启电压VT （增强型参数） 2. 夹断电压VP （耗尽型参数） 3. 饱和漏电流IDSS （耗尽型参数） 4. 直流输入电阻RGS （109Ω～1015Ω ） 二、交流参数 1. 输出电阻rds 当不考虑沟道调制效应时，?＝0，rds→∞ 5.1.5 MOSFET的主要参数 2. 低频互导gm 二、交流参数 考虑到 则 其中 5.1.5 MOSFET的主要