文档介绍：第九讲场效应管及其放大电路
一、场效应管
二、场效应管放大电路静态工作点的设置方法
三、场效应管放大电路的动态分析
四、复合管
场效应三极管
只有一种载流子参与导电,且利用电场效应来控制电流的三极管,称为场效应管,也称单极型三极管。
场效应管分类
结型场效应管
绝缘栅场效应管
特点
单极型器件(一种载流子导电);
输入电阻高;
工艺简单、易集成、功耗小、体积小、成本低。
D
S
G
N
符号
结型场效应管
一、结构
图 N 沟道结型场效应管结构图
N型沟道
N型硅棒
栅极
源极
漏极
P+
P+
P 型区
耗尽层(PN 结)
在漏极和源极之间加上一个正向电压,N 型半导体中多数载流子电子可以导电。
导电沟道是 N 型的,称 N 沟道结型场效应管。
P 沟道场效应管
图 P 沟道结型场效应管结构图
N+
N+
P型沟道
G
S
D
P 沟道场效应管是在 P 型硅棒的两侧做成高掺杂的 N 型区(N+),导电沟道为 P 型,多数载流子为空穴。
符号
G
D
S
二、工作原理
N 沟道结型场效应管用改变 UGS 大小来控制漏极电流 ID 的。
G
D
S
N
N型沟道
栅极
源极
漏极
P+
P+
耗尽层
*在栅极和源极之间加反向电压,耗尽层会变宽,导电沟道宽度减小,使沟道本身的电阻值增大,漏极电流 ID 减小,反之,漏极 ID 电流将增加。
*耗尽层的宽度改变主要在沟道区。
1. 设UDS = 0 ,在栅源之间加负电源 VGG,改变 VGG 大小。观察耗尽层的变化。
ID = 0
G
D
S
N型沟道
P+
P+
(a) UGS = 0
UGS = 0 时,耗尽层比较窄,导电沟比较宽
UGS 由零逐渐增大,耗尽层逐渐加宽,导电沟相应变窄。
当 UGS = UGS(off),耗尽层合拢,导电沟被夹断,夹断电压 UGS(off) 为负值。
ID = 0
G
D
S
P+
P+
N型沟道
(b) UGS < 0
VGG
ID = 0
G
D
S
P+
P+
(c) UGS = UP
VGG
2. 在漏源极间加正向 VDD,使 UDS > 0,在栅源间加负电源 VGG,观察 UGS 变化时耗尽层和漏极 ID 。
UGS = 0,UDG < ,ID 较大。
G
D
S
P+
N
IS
ID
P+
P+
VDD
VGG
UGS < 0,UDG < ,ID 较小。
G
D
S
N
IS
ID
P+
P+
VDD
注意:当 UDS > 0 时,耗尽层呈现楔形。
(a)
(b)
G
D
S
P+
N
IS
ID
P+
P+
VDD
VGG
UGS < 0,UDG = |UGS(off)|, ID更小, 预夹断
UGS ≤UGS(off) ,UDG > |UGS(off)|,ID  0,夹断
G
D
S
IS
ID
P+
VDD
VGG
P+
P+
(1) 改变 UGS ,改变了 PN 结中电场,控制了 ID ,故称场效应管或电压控控元件; (2)结型场效应管栅源之间加反向偏置电压,使 PN 反偏,栅极基本不取电流,因此,场效应管输入电阻很高。
(c)
(d)
三、特性曲线
1. 转移特性(N 沟道结型场效应管为例)
O UGS
ID
IDSS
UGS(off)
图转移特性
UGS = 0 ,ID 最大;UGS 愈负,ID 愈小;UGS = UP,ID  0。
两个重要参数
饱和漏极电流 IDSS(UGS = 0 时的 ID)
夹断电压 UGS(off)(ID = 0 时的 UGS)
UDS
ID
VDD
VGG
D
S
G
V

+
V

+
UGS
图特性曲线测试电路
+

mA
1. 转移特性
O uGS/V
ID/mA
IDSS
UP
图转移特性
2. 漏极特性
当栅源之间的电压 UGS 不变时,漏极电流 ID 与漏源之间电压 UDS 的关系,即
结型场效应管转移特性曲线的近似公式:
≤
≤