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1、第四节 场效应三极管,结型场效应管,绝缘栅场效应管,场效应管的主要参数,下页,总目录,场效应三极管中参与导电的只有一种极性的载流子（多数载流子），故称为单极型三极管。,分类：,结型场效应管,绝缘栅场效应管,增强型,耗尽型,N沟道,P沟道,N沟道,N沟道,P沟道,P沟道,下页,上页,首页,一、结型场效应管,1.结构,N型沟道,N沟道结型场效应管的结构和符号,栅极,漏极,源极,下页,上页,首页,2.工作原理,UGS=0,UGS 0,UGS=UGS(off),当UDS=0 时，UGS 对耗尽层和导电沟道的影响。,ID=0,ID=0,下页,上页,首页,IS=ID,ID,IS,ID,IS,UGS=0，U
2、DG|UGS(off)|,UGS 0，UDG|UGS(off)|,.当UDS 0 时，UGS 对耗尽层和 ID 的影响。,沟道较宽，ID 较大。,沟道变窄，ID 较小。,下页,上页,首页,UGS 0，UDG=|UGS(off)|，,UGS UP，UDG|UGS(off)|，,ID 0，导电沟道夹断。,ID更小，导电沟道预夹断。,下页,上页,首页,动画,D,D,G,G,S,S,3.特性曲线,.转移特性,ID=f（UGS）|UDS=常数,沟道结型场效应管转移特性,IDSS,UGS(off),饱和漏极电流,栅源间加反向电压 UGS 0利用场效应管输入电阻高的优点。,下页,上页,首页,.输出特性,ID
3、=f（UDS）|UGS=常数,预夹断轨迹,恒流区,击穿区,|UGS(off)|8V,IDSS,|UDS-UGS|=|UP|,可变电阻区：ID 与UDS 基本上线性关系，但不同的UGS 其斜率不同。,恒流区：又称饱和区，ID 几乎与UDS 无关，ID 的值受UGS 控制。,N沟道结型场效应管的漏极特性,击穿区：反向偏置的PN结被击穿，ID 电流突然增大。,夹断电压,下页,上页,首页,二、绝缘栅场效应管,1.N沟道增强型MOS场效应管,.结构,P型衬底,B,铝,P衬底杂质浓度较低，引出电极用B表示。,N+两个区杂质浓度很高，分别引出源极和漏极。,栅极与其它电极是绝缘的，通常将衬底与源极在管子内部连
4、接。,下页,上页,首页,开启电压，用UGS(th)表示,.工作原理,当UGS 增大到一定值时，形成一个N型导电沟道。,N型沟道,导电沟道的形成,假设UDS=0，同时UGS 0,靠近二氧化硅的一侧产生耗尽层，若增大UGS，则耗尽层变宽。,又称之为反型层,导电沟道随UGS 增大而增宽。,下页,上页,首页,UDS对导电沟道的影响,UGS为某大于UGS(th)的固定值，在漏极和源极之间加正电压，且UGD=UGS-UDS UGS(th)即UDS UGS-UGS(th)则有电流ID 产生，,ID,使导电沟道发生变化。当UDS 增大到UDS=UGS-UGS(th)即UGD=UGS-UDS=UGS(th)时，
5、沟道被预夹断，ID 饱和。,下页,上页,首页,.特性曲线,IDO,UT,2UT,预夹断轨迹,恒流区,当UGS UGS(th)时。,下页,上页,转移特性曲线可近似用一下公式表示：,首页,2.N沟道耗尽型MOS场效应管,预先在二氧化硅中掺入大量的正离子，使UGS=0 时，产生N型导电沟道。当UGS 0 时，沟道变宽，ID 增大。,下页,上页,首页,动画,耗尽型：UGS=0 时有导电沟道。增强型：UGS=0 时无导电沟道。,特性曲线,IDSS,UP,预夹断轨迹,恒流区,IDSS,下页,上页,首页,三、场效应管的主要参数,1.直流参数,.饱和漏极电流 IDSS是耗尽型场效应管的一个重要参数。它的定义是
6、当栅源之间的电压uGS等于零，而漏源之间的电压uDS大于夹断电压时对应的漏极电流。,.夹断电压 UP是耗尽型场效应管的一个重要参数。其定义是当uDS一定时，使iD减小到某一个微小电流时所需的uGS值。,下页,上页,首页,.开启电压 UGS(th)UGS(th)是增强型场效应管的一个重要参数。其定义是当uDS一定时，使漏极电流达到某一数值时所需加的uGS值。,.直流输入电阻 RGS栅源之间所加电压与产生的栅极电流之比。结型场效应管的RGS一般在107以上，绝缘栅场效应管的RGS更高，一般大于109。,下页,上页,首页,2.交流参数.低频跨导gm用以描述栅源之间的电压uGS对漏极电流iD的控制作用。,.极间电容 场效应管三个电极之间的等效电容，包括CGS、CGD和CDS。极间电容愈小，管子的高频性能愈好。一般为几个皮法。,下页,上页,首页,3.极限参数.漏极最大允许耗散功率PDM漏极耗散功率等于漏极电流与漏源之间电压的乘积，即PD=iD uDS。.漏源击穿电压U（BR）DS在场效应管的漏极特性曲线上，当漏极电流iD急剧上升产生雪崩击穿时的uDS。.栅源击穿电压U（BR）GS,下页,上页,首页,上页,首页,课堂练习,
