文档介绍：场效应半导体晶体管
绝缘栅场效应晶体管
结型场效应晶体管
场效应晶体管的参数和型号
4章半导体二极管和晶体管
双极型晶体管是由两种载流子参与导电的半导体器件,它由两个 PN 结组合而成,CS)。
晶体管英文称为Transister,在中文中称为晶体管或半导体晶体管。晶体管有两大类型:
一是双极型晶体管(BJT),
二是场效应晶体管(FET)。
场效应型晶体管仅由一种载流子参与导电,是一种电压控制电流源器件(VCCS)。
4章半导体二极管和晶体管
结型场效应晶体管的结构
,它是在N型半导体硅片的两侧各制造一个PN结,形成两个PN结夹着一个N型沟道区
结型场效应管的结构
PN结
域的结构。两个P区连在一起即为栅极G,N型硅的一端是漏极D,另一端是源极S。
根据结型场效应管的结构,只能工作在反偏条件下,才没有栅流。现以N沟道为例说明其工作原理。
N沟道
右上角出现的是符号。
结型场效应晶体管
4章半导体二极管和晶体管
1. 栅源电压对沟道的控制作用
结型场效应管的工作原理
场效应管是一种电压控制电流源器件,它的漏极电流受栅源电压UGS和漏源电压UDS的双重控制。
栅源电压的控制作用
在漏、源之间加有一固定
电压时,在漏、源间的N型沟
道中将产生漏极电流。
当UGS继续减小时,N沟
道将变窄,ID将减小,直至为
零。
4章半导体二极管和晶体管
当UGS=0,加有一定UDS时,形成的漏极电流称为漏极饱和电流IDSS。当UGS<0时,PN结反偏,ID将减小。
当uGS<0V时,PN结反偏,耗尽层从上下两个方向向中间靠拢,沟道将变窄,沟道电阻加大。随着uGS越来越负,沟道越来越窄,直至上下合拢,发生夹断。
UGS继续减小,沟道继续变
窄,ID直至减小为0。当ID=0时
所对应的栅源电压UGS称为夹断
电压UGS(off)。
IDSS
UGS(off)
4章半导体二极管和晶体管
预加断
预加断
漏源电压对沟道的控制作用
2. 漏源电压对沟道的控制作用
4章半导体二极管和晶体管
当UDS增加到使UGD=UGS-UDS=UGS(off)时,在紧靠漏极
处出现预夹断。当UDS继续增加,漏极处的预夹断区继续向
源极方向生长延长,直至漏极电流等于0。
在栅极加上电压,且UGS>UGS(off),若漏源电压UDS从
零开始增加,则UGD=UGS-UDS将随之减小(反向电压增加)。
使靠近漏极处的耗尽层加宽,沟道从上至下呈楔形分布,
。
4章半导体二极管和晶体管
JFET的特性曲线有两条,一是转移特性曲线,
二是输出特性曲线。它与MOSFET的特性曲线基本
相同,只不过MOSFET的栅压可正、可负,而结型
场效应管的栅压只能是P沟道的为正或N沟道的为负,
以使栅源间反偏,没有栅流。JFET的特性曲线如图
(a)(b)所示。
结型场效应管的特性曲线
4章半导体二极管和晶体管
(a) N沟道结型场效应管的漏极输出特性曲线
1. 漏极输出特性曲线
结型场效应管的漏极特性曲线是在栅源电压等于常数时,漏极电流与漏源电压之间的关系曲线。即
它分为三个区域:
1. 可变电阻区:在预夹断轨迹线的左侧,该区域随着uDS增加,iD基本线性增加;
2. 恒流区:在预夹断轨迹线的右侧,当uGD=UGS-UDS小于夹断电压时,是一组平行线;
3. 夹断区:导电沟道被夹断,iD0。
预夹断轨迹线
可变电阻区
恒
流
区
夹断区
4章半导体二极管和晶体管
(b) N沟道结型场效应管
的转移特性曲线
2. 转移特性曲线
结型场效应管的转移特性曲线是
因为场效应管无栅流,所以用转移特性曲线可以方便地将uGS与iD和UDS组合在一条特性曲线中。耗尽型管的漏极电流iD可用下式表示
IDSS
UGS(off)
4章半导体二极管和晶体管