结型场效应管.ppt

PNNg(栅极栅极)s源极源极d漏极漏极P沟道结型场效应管结构沟道结型场效应管结构基底基底：P型半导体型半导体两边是两边是N区区导电沟道导电沟道dgsNgsdvDSvGSNNPiDP正常工作条件正常工作条件vDS为正值，为正值，vGS为负值。为负值。一、一、NJFET工作原理工作原理-+-（2）vGS越负则越负则耗尽区越宽，导耗尽区越宽，导电沟道越窄电沟道越窄,电阻电阻越大，越大，iD越小。越小。vGS对沟道导电能力对沟道导电能力的影响的影响（1）当当vGS较小较小时，耗尽区宽时，耗尽区宽度有限，存在度有限，存在导电沟道。导电沟道。ds间相当于线性间相当于线性电阻电阻。NJFET工作原理工作原理NgsdvDSNNPiDP-+-vGSvGS对沟道导电能力对沟道导电能力的影响的影响（3）vGS达到一定值时达到一定值时（夹断电压夹断电压VP）,耗尽耗尽区碰到一起，区碰到一起，ds间被夹间被夹断，断，这时，即使这时，即使vDS 0V，漏极电流漏极电流iD=0A。VP:夹断电压夹断电压两侧阻挡层相遇，沟道两侧阻挡层相遇，沟道消失，消失，iD0时的电压时的电压NJFET工作原理工作原理vDS对沟道导电能力对沟道导电能力的控制的控制NgsdvDSvGSNNiD-+-PP源极：反偏电压源极：反偏电压vGS最小沟道最宽最小沟道最宽漏极：漏极：反偏电压反偏电压vGDvGS vDS最大，沟道最窄最大，沟道最窄（1）vGDVP即即vDS0vGS0vGS0vGSVT或或VP放大：放大：vDS vGS-VT(或或VP)gsd增强型增强型MOSgsd耗尽型耗尽型MOS结型结型P沟道场效应管沟道场效应管dgsvGSiDvGSiDiDvGSvGS0vGS0vGS0vDS0vGSVT或或VPiD-v DSiD-v DSiD-v DS放大：放大：vDSvGS-VT（或（或VP）场效应管与三极管的比较场效应管与三极管的比较1、场效应管是电压控制器，而三极管是电流、场效应管是电压控制器，而三极管是电流控制器件，场效应管输入电阻高，控制器件，场效应管输入电阻高，IGFET为为1010 1015 ，JFET为为108 1012 ，三极管输入电阻在若干千欧三极管输入电阻在若干千欧 以下。以下。2、场效应管只有多子参与导电，三极管多子、场效应管只有多子参与导电，三极管多子、少子少子 都参与导电，少子易受温度、辐射等都参与导电，少子易受温度、辐射等影响，所以影响，所以 FET比三极管抗辐射能力强。比三极管抗辐射能力强。3、IGFET比三极管噪声低，比三极管噪声低，JFET比比IGFET还要低。还要低。IGFET：绝缘栅型场效应管（绝缘栅型场效应管（MOSFET概念上概念上属于属于IGFET）4、耗尽型、耗尽型IGFET的的 vGS可正可负，有的场效应可正可负，有的场效应管管 d、s可以互换，所以可以互换，所以FET的电路设计的灵的电路设计的灵活性更大。活性更大。5、FET的的输输入入电电压压动动态态范范围围较较大大（可可达达几几伏伏），三三极极管管一一般般小小于于几几百百毫毫伏伏，但但三三极极管管的的输输出出电电压压动动态态范范围围较较大大，因因为为它它的的饱饱和和压压降降仅仅零零点点几几伏伏，而而FET上上升升区区转转入入恒恒流流区区的的转转折折点点 处处 的的 电电 压压 约约 有有 几几 伏伏 的的 缘缘 故故。6、MOSFET制造工艺简单，芯片面积很小，制造工艺简单，芯片面积很小，功耗很小，便于大规模集成。功耗很小，便于大规模集成。场效应管的使用注意事项场效应管的使用注意事项 1、电源极性按规定接入，注意不能超过极限、电源极性按规定接入，注意不能超过极限 参数的规定数值。参数的规定数值。2、对、对JFET要注意栅源电压极性不要接反，要注意栅源电压极性不要接反，以免以免PN结正偏过流而烧坏管子。结正偏过流而烧坏管子。3、MOSFET管的衬底和源极常连在一起，管的衬底和源极常连在一起，若需分开，则衬源电压使衬源的若需分开，则衬源电压使衬源的PN结反偏。结反偏。4、对于、对于IGFET要特别注意栅极感应电压过高要特别注意栅极感应电压过高所造成的击穿问题所造成的击穿问题 IGFET 有很高的输入电阻，栅极处于绝缘状有很高的输入电阻，栅极处于绝缘状态，因此若人体或其它物体在栅极上感应生成的电态，因此若人体或其它物体在栅极上感应生成的电荷很难被泄放掉，电荷在栅极的积累造成栅压的升荷很难被泄放掉，电荷在栅极的积累造成栅压的升高，由于一般的高，由于一般的 FET的极间电容很小，因此数量不的极间电容很小，因此数量不多的电荷就会引起较高的电压，如果感应电压过大，多的电荷就会引起较高的电压，如果感应电压过大，就会把二氧化硅绝缘层击穿，使管子在未经焊接和就会把二氧化硅绝缘层击穿，使管子在未经焊接和使用情况下就失效或损坏了。使用情况下就失效或损坏了。为了避免上述事故，关键要减小外界感应的影为了避免上述事故，关键要减小外界感应的影响，避免栅极的悬空，在保存响，避免栅极的悬空，在保存IGFET 时，可选用时，可选用导线将三个电极绕在一起等到已经形成栅极直流通导线将三个电极绕在一起等到已经形成栅极直流通路后再解开缠绕的导线，还应使用外壳接地良好的路后再解开缠绕的导线，还应使用外壳接地良好的电烙铁，最好是焊接时不加交流电，利用电烙铁余电烙铁，最好是焊接时不加交流电，利用电烙铁余热（外壳仍接地）更为安全。在测量及使用中，仔热（外壳仍接地）更为安全。在测量及使用中，仔细检查仪器、仪表的漏电及接地情况。细检查仪器、仪表的漏电及接地情况。MOSFET只只能用测试仪，不能用万用表。能用测试仪，不能用万用表。思考思考对图中的各电路，对图中的各电路，决定场效应管的决定场效应管的（1）沟道类型沟道类型、（2）电源极性电源极性、（3）耗尽型还是耗尽型还是增强型增强型、（4）结型管还是结型管还是MOS管管。例例5.3.1：设：设：试确定试确定Q点？点？解：由于解：由于IG=0,在静态时无电流流过在静态时无电流流过Rg3,VG的大小仅取决于的大小仅取决于Rg2、Rg1对对VDD的分压，而与的分压，而与Rg3无关，因此有无关，因此有假设假设JFET工作在饱和区工作在饱和区,则有则有所以所以ID不应该大于不应该大于IDSS，由此可得：，由此可得：计算结果表明：计算结果表明：JFET工作在饱和区，假设成立工作在饱和区，假设成立作业：作业：5.3.3 5.3.8