场效应管放大器.ppt

文档介绍：场效应管放大器
第1页，本讲稿共36页
场效应管
1. 特点:
(1)导电能力由电压控制的半导体器件。
(2) 仅靠多数载流子导电,又称单极型晶体管。
(3) 体积小、耗电少、寿命长等优点，
(4) 输入电阻高
N沟道增强型绝缘栅场效应管NMOS
漏极D
金属电极
1、结构
栅极G
源极S
SiO2绝缘层
P型硅衬底
高掺杂N区
金属 栅极和其它电极及硅片之间是绝缘的，称绝缘栅型场效应管。
由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，输入电阻很高，最高可达1014 。
绝缘层目前常用二氧化硅，故又称金属-氧化物-半导体场效应管，简称MOS场效应管。
第14页，本讲稿共36页
2、N沟道增强型MOS场效应管的工作原理
（1）. 栅源电压VGS的控制作用
当VGS=0V时，因为漏源之间被两个背靠背的 PN结隔离，因此，即使在D、S之间加上电压, 在D、S间也不可能形成电流。
当 0＜VGS＜VT (开启电压)时，
通过栅极和衬底间的电容作用，将栅极下方P型衬底表层的空穴向下排斥，同时，使两个N区和衬底中的自由电子吸向衬底表层，并与空穴复合而消失，结果在衬底表面形成一薄层负离子的耗尽层。漏源间仍无载流子的通道。管子仍不能导通，处于截止状态。
第15页，本讲稿共36页
N沟道增强型场效应管的工作原理
的N型沟道。把开始形成反型层的VGS值称为该管的开启电压VT。这时，若在漏源间加电压 VDS，就能产生漏极电流 I D，即管子开启。 VGS值越大，沟道内自由电子越多，沟道电阻越小，在同样 VDS 电压作用下， I D 越大。这样，就实现了输入电压 VGS 对输出电流 I D 的控制。
当VGS＞VT时，衬底中的电子进一步被吸至栅极下方的P型衬底表层，使衬底表层中的自由电子数量大于空穴数量，该薄层转换为N型半导体，称为反型层。形成N源区到N漏区
I D
第16页，本讲稿共36页
2 .漏源电压VDS对沟道导电能力的影响
A
当VGS＞VT且固定为某值的情况下：
加正电压VDS，则形成漏极电流ID
●当ID从D  S流过沟道时，沿途会产生压降，进而导致沿着沟道长度上栅极与沟道间的电压分布不均匀。
●S端电压最大(为VGS )，感生的沟道最宽；D端电压最小（为VGD=VGS-VDS）感生的沟道窄；沟道呈锥形分布。
●当VGD=VT，即VGS-VDS=VT时，则漏端沟道消失，出现预夹断点。
第17页，本讲稿共36页
当VDS为0或较小时，VGD＞VT，此时VDS 基本均匀降落在沟道中，沟道呈斜线分布。
当VDS增加到使VGD=VT时，预夹断。
当VDS增加到使VGDVT时，预夹断点向源极端延伸成小的夹断区。电阻增大，VDS增加的部分基本上降落在该夹断区内，ID基本不随VDS增加而变化。
第18页，本讲稿共36页
MOSFET的特性曲线

V-I特性表达式不做要求
第19页，本讲稿共36页
— VGS对ID的控制特性
转移特性曲线的斜率 gm 的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。 其量纲为mA/V，称gm为跨导。
ID=f(VGS)VDS=常数
gm=ID/VGSQ （mS)
第20页，本讲稿共36页
增强型MOS管特性小结
绝缘栅场效应管
N
沟
道
增
强
型
P
沟
道
增
强
型
第21页，本讲稿共36页
耗尽型MOSFET
N沟道耗尽型MOS管，它是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量的金属正离子，在管子制造过程中，这些正离子已经在漏源之间的衬底表面感应出反型层，形成了导电沟道。 因此，使用时无须加开启电压（VGS=0），只要加漏源电压，就会有漏极电流。当VGS＞0 时，将使ID进一步增加。VGS＜0时，随着VGS 的减小ID 逐渐减小，直至 ID=0。对应ID=0 的 VGS 值为夹断电压 VP 。
第22页，本讲稿共36页
耗尽型MOSFET的特性曲线
绝缘栅场效应管
N
沟
道
耗
尽
型
P
沟
道
耗
尽
型
第23页，本讲稿共36页
场效应三极管的参数和型号
一、 场效应三极管的参数
1. 开启电压VT
开启电压是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值, 场效应管不能导通。
2. 夹断电压VP
夹断电压是耗尽型FET的参数，当VGS=VP时,漏极 电流为零。
3. 饱和漏极电流IDSS
耗尽型场效应三极管, 当VGS=0时所对应的漏极电流。
第24页，本讲稿共36页
4. 输入电阻RGS
结型场