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1、模拟电路第三章模拟电路第三章上页上页首页首页下页下页 复复 习习 巩巩 固固1、场效应管的定义、场效应管的定义2、结型场效应管的电极、分类、结型场效应管的电极、分类3、结型场效应管的工作原理、结型场效应管的工作原理4、结型场效应管的特性曲线、结型场效应管的特性曲线5、结型场效应管跟三极管的比较、结型场效应管跟三极管的比较模拟电路第三章模拟电路第三章上页上页首页首页下页下页双极型三极管双极型三极管 单极型场效应管单极型场效应管载流子载流子多子多子+少子少子多子多子输入量输入量电流输入电流输入电压输入电压输入控制控制电流控制电流源电流控制电流源电压控制电流源电压控制电流源输入电阻输入电阻几十到几千
2、欧几十到几千欧几兆欧以上几兆欧以上噪声噪声较大较大较小较小静电影响静电影响不受静电影响不受静电影响易受静电影响易受静电影响制造工艺制造工艺不宜大规模集成不宜大规模集成适宜大规模和超大适宜大规模和超大规模集成规模集成模拟电路第三章模拟电路第三章上页上页首页首页下页下页FET的的分分 类类:FET分类分类 绝缘场效应管绝缘场效应管型场效应管型场效应管增强型增强型耗尽型耗尽型N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道N沟道沟道P沟道沟道模拟电路第三章模拟电路第三章上页上页首页首页下页下页第二节第二节 绝缘栅场型效应三极管绝缘栅场型效应三极管 绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管(FET)，简称，简称MOS
3、FET。分为：分为：增强型增强型 N沟道、沟道、P沟道沟道 耗尽型耗尽型 N沟道、沟道、P沟道沟道 1.1.N沟道增强型沟道增强型MOS管管（1 1）结构结构 4个电极：漏极个电极：漏极D，源极源极S，栅极，栅极G和和 衬底衬底B。符号：符号：二氧化二氧化硅绝缘硅绝缘层层通常将衬底与通常将衬底与源极接在一起源极接在一起一、基本概念一、基本概念模拟电路第三章模拟电路第三章上页上页首页首页下页下页2、定义：、定义：栅极与漏、源极完全绝缘的场效晶体管，称绝缘栅栅极与漏、源极完全绝缘的场效晶体管，称绝缘栅场效晶体管。场效晶体管。根据绝缘层所用材料之不同，绝缘栅场效应管有多种类型，根据绝缘层所用材料之不
4、同，绝缘栅场效应管有多种类型，目前应用最广泛的一种是以二氧化硅（目前应用最广泛的一种是以二氧化硅（SiO2）为绝缘层的金属一氧化物一）为绝缘层的金属一氧化物一半导体（半导体（Meial-Oxide-Semiconductor）场效应管，简称）场效应管，简称MOS场效应管场效应管（MOSFET）。与结型场效应管相比这种管子输入电阻更高、噪声更小。）。与结型场效应管相比这种管子输入电阻更高、噪声更小。3、电路符号和分类、电路符号和分类N沟道增强型沟道增强型 P沟道增强型沟道增强型 N沟道耗尽型沟道耗尽型 P沟道耗尽型沟道耗尽型模拟电路第三章模拟电路第三章上页上页首页首页下页下页 当当uGS0V时时
5、纵向电场纵向电场将靠近栅极下方的空穴向将靠近栅极下方的空穴向下排斥下排斥耗尽层。耗尽层。二、工作原理二、工作原理 当当uGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的时，漏源之间相当两个背靠背的 二极管，在二极管，在d、s之间加上电压也不会形成电流，即管子截止。之间加上电压也不会形成电流，即管子截止。再增加再增加uGS纵向电场纵向电场将将P区少子电子聚集到区少子电子聚集到P区表面区表面形成导电沟道，形成导电沟道，如果此时加有漏源电压，如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流就可以形成漏极电流id。栅源电压栅源电压uGS的控制作用的控制作用模拟电路第三章模拟电路第三章上页上页首页首页下页下页 定义：定义
6、：开启电压（开启电压（UT）刚刚产生沟道所需的刚刚产生沟道所需的栅源电压栅源电压UGS,也记为也记为UGS(th)。N沟道增强型沟道增强型MOS管的基本特性：管的基本特性：uGS UT，管子截止，管子截止，uGS UT，管子导通。，管子导通。uGS 越大，沟道越宽，在相同的漏源电压越大，沟道越宽，在相同的漏源电压uDS作作用下，漏极电流用下，漏极电流ID越大。越大。模拟电路第三章模拟电路第三章上页上页首页首页下页下页 漏源电压漏源电压uDS对漏极电流对漏极电流id的控制作用的控制作用 当当uGSUT，且固定为某一值时，来分析漏源电，且固定为某一值时，来分析漏源电压压VDS对漏极电流对漏极电流I
7、D的影响。的影响。（设（设UT=2V，uGS=4V）（a）uds=0时，时，id=0。（截止区）（截止区）（b）uds id；同时沟道靠漏区变窄。同时沟道靠漏区变窄。（可变电阻区）（可变电阻区）（c）当）当uds增加到使增加到使ugd=UT时，时，沟道靠漏区夹断，称为沟道靠漏区夹断，称为预夹断预夹断。（d）uds再增加，预夹断区再增加，预夹断区加长，加长，uds增加的部分基本降落增加的部分基本降落在随之在随之加长加长的夹断沟道上，的夹断沟道上，id基本不变。基本不变。（恒流区）（恒流区）模拟电路第三章模拟电路第三章上页上页首页首页下页下页（3 3）特性曲线）特性曲线 四个区：四个区：（a）可变
8、电阻区）可变电阻区（预夹断前）。（预夹断前）。输出特性曲线：输出特性曲线：iD=f(uDS)uGS=const（b）恒流区也称饱和）恒流区也称饱和 区（预夹断区（预夹断 后）。后）。（c）夹断区（截止区）。）夹断区（截止区）。（d）击穿区。）击穿区。可变电阻区可变电阻区恒流区恒流区截止区截止区击穿区击穿区iD受受uGS控制控制模拟电路第三章模拟电路第三章上页上页首页首页下页下页 转移特性曲线转移特性曲线：iD=f(uGS)uDS=const 可根据输出特性曲线作出可根据输出特性曲线作出转移特性曲线转移特性曲线。例：作例：作uDS=10V的一条的一条转移特性曲线：转移特性曲线：UT模拟电路第三章
9、模拟电路第三章上页上页首页首页下页下页 一个重要参数一个重要参数跨导跨导gm：gm=iD/uGS uDS=const (单位单位mS)gm的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。的大小反映了栅源电压对漏极电流的控制作用。在转移特性曲线上，在转移特性曲线上，gm为的曲线的斜率。为的曲线的斜率。在输出特性曲线上也可求出在输出特性曲线上也可求出gm。模拟电路第三章模拟电路第三章上页上页首页首页下页下页 3、P沟道沟道MOSFET P沟道沟道MOSFET的工作原理与的工作原理与N沟道沟道 MOSFET完全相同，只不过导电的载流子完全相同，只不过导电的载流子不同，供电电压极性不同而已。这如同双不同，供
10、电电压极性不同而已。这如同双极型三极管有极型三极管有NPN型和型和PNP型一样型一样。（学（学生自学）生自学）模拟电路第三章模拟电路第三章上页上页首页首页下页下页4.MOS4.MOS管的主要参数管的主要参数（1）开启电压）开启电压UT（2）夹断电压）夹断电压UP（3）跨导）跨导gm：gm=iD/uGS uDS=const（4）直流输入电阻）直流输入电阻RGS 栅源间的等栅源间的等效电阻。由于效电阻。由于MOS管管栅源间有栅源间有sio2绝缘绝缘层，输入电阻可达层，输入电阻可达1091015。模拟电路第三章模拟电路第三章上页上页首页首页下页下页三三 .场效应管的主要参数场效应管的主要参数(1)(
11、1)开启电压开启电压UT UT 是是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电压增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值的绝对值,场效应管不能导通。场效应管不能导通。（2）夹断电压）夹断电压UP UP 是是MOS耗尽型和结型耗尽型和结型FET的参数，当的参数，当uGS=UP时时,漏极电流为零。漏极电流为零。（3）输入电阻）输入电阻RGS 结型场效应管，结型场效应管，RGS大于大于107，MOS场效应管场效应管,RGS可达可达1091015。（4）低频跨导低频跨导gm gm反映了栅压对漏极电流的控制作用，单位是反映了栅压对漏极电流的控制作用，单位是mS(毫西门子毫西门子)。模拟电路第三章模拟电路第三章上页上页首页首页下页下页四四.双极型和场效应型三极管的比较双极型和场效应型三极管的比较模拟电路第三章模拟电路第三章上页上页首页首页下页下页总结分析1,绝缘珊场效应管按沟道可分哪两绝缘珊场效应管按沟道可分哪两类类?2,怎样理解怎样理解N沟道沟道?3,绝缘栅型场效应管有哪几个电极绝缘栅型场效应管有哪几个电极?4,画出画出N沟道增强型沟道增强型MOS管管5，绝缘珊场效应管的输出特性可，绝缘珊场效应管的输出特性可分为哪几个区分为哪几个区