文档介绍：第四章场效应管放大器
●导电沟通:
从参与导电的载流子来划分,它有自由电子导电的N沟道器件和空穴导电的P沟道器件。
●场效应管:
场效应晶体三极管是由一种载流子(多子)导电的、用输入电压控制输出电流的半导体器件,具有输入阻抗高,温度稳定性好的特点。
●分类:
按照场效应三极管的结构划分,有结型场效应管和绝缘栅型场效应管两大类。
●器件外形:
N
基底:N型半导体
P
P
两边是P区
G栅极
S源极
D漏极
一、结构
导电沟道
PN结(耗尽层)
结型场效应管:
结构和工作原理
P
N
N
G(栅极)
S源极
D漏极
P沟道结型场效应管
D
G
S
N沟道结型场效应管
N
P
P
G栅极
S源极
D漏极
D
G
S
符号:
二、工作原理(以N沟道为例)
当 UDS= 0 V时:
UGS
D
G
S
N
P
P
* 若加入UGS <0,PN结反偏,耗尽层变厚
* 若UGS = 0,沟道较宽,沟道电阻小
沟道变窄,沟道电阻增大
* 若UGS = VP (夹断电压)时
沟道夹断,沟道电阻很大
|UGS|越大,则耗尽区越宽,导电沟道越窄。
但当|UGS|较小时,耗尽区宽度有限,存在导电沟道。DS间相当于线性电阻。
沟道夹断时(夹断电压VP),耗尽区碰到一起,DS间被夹断,这时,即使UDS 0V,漏极电流ID=0A。
加入UGS使沟道变窄,该类型效应管称为耗尽型
漏源电压VDS对iD的影响
随VDS增大,这种不均匀性越明显。当VDS增加到使VGD=VGS-VDS =VP 时,在紧靠漏极处出现预夹断点。
当VDS继续增加时,预夹断区向源极方向伸长。电阻增大,使VDS增加不能使漏极也增大,漏极电流 iD 趋于饱和。
* 在栅源间加电压VGS,漏源间加电压VDS。
由于漏源间有一电位梯度VDS
漏端耗尽层所受的反偏电压为VGD=VGS-VDS
源端耗尽层所受的反偏电压为VGD=VGS
使靠近漏端的耗尽层比源端厚,沟道比源端窄,故VDS对沟道的影响是不均匀的,使沟道呈楔形,沟道夹断前,iD 与 vDS 近似呈线性关系。
伏安特性曲线及参数
特点: (1)当vGS 为定值时, 管子的漏源间呈线性电阻,且其阻值受 vGS 控制,( iD 是 vDS 的线性函数)。
(2)管压降vDS 很小。
用途:做压控线性电阻和无触点的、闭合状态的电子开关。
条件:
源端与漏端沟道都不夹断
(1)可变电阻区
1、输出特性曲线:
(动画2-6)
用途: 可做放大器和恒流源。
(2)恒流区:(又称饱和区或放大区)
条件: (1)源端沟道未夹断
(2)漏端沟道予夹断
(2) 恒流性:输出电流 iD 基本上不受输出电压 vDS 的影响。
特点:
(1) 受控性: 输入电压 vGS 控制输出电流
(3)夹断区:
用途:做无触点的、接通状态的电子开关。
条件:整个沟道都夹断
(4)击穿区
当漏源电压增大到时,漏端PN结发生雪崩击穿,使iD 剧增的区域。其值一般为(20— 50)V之间。由于VGD=VGS-VDS, 故vGS越负,对应的VP就越小。管子不能在击穿区工作。
特点:
2、转移特性曲线
输入电压VGS对输出漏极电流ID的控制
结型场效应管的特性小结
结型场效应管
N
沟
道
耗
尽
型
P
沟
道
耗
尽
型