电子技术基础 课件 模电 3.1 绝缘栅型场效应管.ppt

第3章场效应晶体管及其放大电路1.晶体管的主要特点（a）电流控制型器件（b）输入电流大，输入电阻小（c）两种极型的载流子都参与导电，又称为双极型晶体管,简称BJT（BipolarJunctionTransistor)3.1绝缘栅型场效应管2.场效应管(FieldEffectTransistor，简称FET)(b)输入电阻高，可达107~1015W(c)起导电作用的是多数（一种）载流子，又称为单极型晶体管(d)体积小、重量轻、耗电省、寿命长(e)噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强和制造工艺简单(f)在大规模集成电路制造中得到了广泛的应用(1)场效应管的主要特点(a)电压控制型器件3.1绝缘栅型场效应管(a)结型场效应管，简称JFET(JunctionFieldEffectTransistor)场效应管按结构可分为：（2）场效应管的类型(b)绝缘栅型场效应管，简称IGFET(IsolatedGateFieldEffectTransistor)3.1绝缘栅型场效应管N沟道IGFET耗尽型增强型P沟道N沟道P沟道绝缘栅型场效应管（IGFET）的类型3.1绝缘栅型场效应管结构示意图3.1.1增强型IGFET管1.结构和类型3.1绝缘栅型场效应管gsdN+N+SiO2保护层AlbPPN+sgdN+以P型半导体作衬底形成两个PN结SiO2保护层从衬底引出电极Al3.1绝缘栅型场效应管PN+sgdN+Al故又称为MOS管管子组成：a.金属（Metal)b.氧化物(Oxide)c.半导体(Semiconductor)3.1绝缘栅型场效应管增强型IGFET电路符号GSDSGDN沟道P沟道3.1绝缘栅型场效应管（1）uGS=0,uDS≠0源极和漏极之间始终有一个PN结反偏，iD=0PN+sgdN+–++–2.工作原理3.1绝缘栅型场效应管PN+sgN+iD=0d–++–(2)uGS0,uDS=0产生垂直向下的电场3.1绝缘栅型场效应管PN+sgN+iD=0g–++–电场排斥空穴吸引电子形成耗尽层3.1绝缘栅型场效应管PN+sgN+iD=0d–++–形成导电沟道当uGS=UGS(th)时出现反型层3.1绝缘栅型场效应管PN+sgN+iD=0d–++–UGS(th)——开启电压N沟道增强型MOS管，简称NMOSN沟道3.1绝缘栅型场效应管PN+SGN+iD0D–++–uDS(d)沟道呈楔形(b)沿沟道有电位梯度（3）当uGSUGS(th）,uDS0时(c)绝缘层内的电场强度不同,是左高右低(a)漏极电流iD≠03.1绝缘栅型场效应管PN+SGN+iD0D–++–a.uDS升高uDS反型层变薄（4）uGSUGS(th）3.1绝缘栅型场效应管PN+SGN+iD0D–++–b.当uGD=uGS–uDS=UGS(th）时uDS沟道在漏极端产生预夹断3.1绝缘栅型场效应管PN+SGN+D–++–c.当uDS进一步增大PN+SGN+iD0D–++–uDSuDS沟道夹断区延长电子仍可在电压uDS的作用下越过耗尽层，从源极流向漏极。说明：3.1绝缘栅型场效应管随着预夹断区变宽，其电阻增大，沟道电阻的增大的速率与了电压uDS增加的速率相同，使iD在沟道出现预夹断后，几乎不再随uDS的增加而改变。PN+SGN+D–++–PN+SGN+iD0D–++–uDSuDS3.1绝缘栅型场效应管(1)输出特性3.伏安特性可变电阻区放大区截止区24061020输出特性曲线3.1绝缘栅型场效应管1)可变电阻区(a)uDS较小，导电沟道尚未夹断(b)uDS＜uGS–UGS(th)(c)管子相当于受uGS控制的电阻各区的特点:24061020或uGD=uGS–uDSUGS(th)可变电阻区3.1绝缘栅型场效应管240610202)放大区(饱和区、恒流区)