1第四节场效应三极管知识讲解

ID/mA
可变电阻区：
可变
ID 与UDS 基本上线性关系，IDSS 电阻区
但不同的UGS 其斜率不同。
恒流区：又称饱和区，
预夹断轨迹 |UDS-UGS|= |UP|
UGS=0 -2
恒流区 -4 -6
击穿区
ID 几乎与UDS 无关， ID 的值受UGS 控制。 击穿区：
-8
O
|UGS(off)| 8V
mA ID
G
D
VDD
V
S
V
场效应管特性曲线测试电路
饱和漏极电流
UGS(off)
O UGS/V
Ｎ沟道结型场效应管转 移特性
栅源间加反向电压 UGS < 0 利用场效应管输入电阻高的优点。
IDIDS(S1U UG PS)2
(当 U PU G S0时）
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第四节 场效应三极管
⑵. 输出特性
ID=f（UDS）|UGS=常数
可变 电阻区
预夹断轨迹
恒流区
IDO
O UT 2UT UGS/V
O
截止区
转移特性曲线可近似用一下公式表示：
iD IDO(UuGGSS(th) )2 当UGS ≥ UGS(th)时。
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UDS/V
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2. N沟道耗尽型MOS场效应管
第四节 场效应三极管
D
动画
预先在二氧化硅中掺入大 量的正离子，
VDD
G
P+
P+
VDD
N
N
S
IS
UGS=0，UDG< |UGS(off)| 沟道较宽，ID 较大。
VGG
S
IS
UGS < 0，UDG< | UGS(off)|
沟道变窄， ID 较小。
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D
ID
动画
第四节 场效应三极管
D
ID
G
P+
P+
N
G
VDD
P+
P+
VDD
VGG
S IS
VGG
S IS
第四节 场效应三极管
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
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第四节 场效应三极管
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。
结型场效应管 分类：
N沟道 P沟道
增强型
绝缘栅场效应管
耗尽型
2
N沟道
P沟道 N沟道 P沟道
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夹断电压
UDS/V
N沟道结型场效应管的漏极特性
反向偏置的PN结被击穿， ID 电流突然增大。
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二、绝缘栅场效应管
第四节 场效应三极管
D
1. N沟道增强型MOS场效应管 G
⑴. 结构
P衬底杂质浓度较低， S
Gபைடு நூலகம்
引出电极用B表示。
N+
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，
UGS < 0，UDG= |UGS(off)|， ID更小， 导电沟道预夹断。
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UGS ≤ UP ，UDG > | UGS(off)| ， ID ≈ 0， 导电沟道夹断。
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3. 特性曲线 ⑴. 转移特性 ID = f（UGS）|UDS=常数
ID/mA IDSS
VGG
第四节 场效应三极管
当UDS 增大到UDS =UGS - UGS(th) 即UGD = UGS - UDS = UGS(th)时， 沟道被预夹断， ID 饱和。
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第四节 场效应三极管
VDD
VGG
S
ID
G
D
N+
N+
N型沟道
P型衬底
B
UDS对导电沟道的 影响
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⑶. 特性曲线
ID/mA
第四节 场效应三极管
ID/mA
预夹断轨迹 +2
恒流区 +1
IDSS
IDSS
UGS=0 -1
UP O
UGS/V
O
截止区
耗尽型： UGS = 0 时有导电沟道。
增强型： UGS = 0 时无导电沟道。
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-2 UDS/V
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三、 场效应管的主要参数
第四节 场效应三极管
1. 直流参数 ⑴. 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。 ⑵. 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。
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第四节 场效应三极管
⑶. 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。 ⑷. 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。
使UGS = 0 时， 产生N型导电沟道。
当UGS < 0 时，沟道变窄， 达到某一负值时被夹断，
G
B
S
S
G
D
++++++
N+
N+
N型沟道
ID ≈ 0，称为夹断电压。 UGS > 0 时，沟道变宽， ID 增大。
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P型衬底
B
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特性曲线
ID/mA
第四节 场效应三极管
ID/mA
可变 电阻区
一、结型场效应管
D 1. 结构
G
栅 极
N
型
P+
沟
道
第四节 场效应三极管
漏极
耗 尽 层
P+
D
G
S
源
S
极
N沟道结型场效应管的结构和符号
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第四节 场效应三极管
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第四节 场效应三极管
⑵. 当UDS ＞ 0 时， UGS 对耗尽层和 ID 的影响。
D ID
IS = ID D
ID
G
P+
P+
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第四节 场效应三极管
3. 极限参数 ⑴. 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。 ⑵. 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 。 ⑶. 栅源击穿电压U（BR）GS
结型场效应管的RGS一般在107Ω以上， 绝缘栅场效应管的RGS更高，一般大于109Ω。
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第四节 场效应三极管
2. 交流参数
⑴. 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。
gm
iD uGS
uDS常数
⑵. 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。
形成一个N型导电沟道。
又称之为反型层
B
开启电压，用UGS(th)表示 导电沟道随UGS 增大而增宽。
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UGS > UGS(th)时 形成导电沟道
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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， 使导电沟道发生变化。
P型衬底
B S
D SiO2
N+
通常将衬底与源极在管子内部连接。 B 铝
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第四节 场效应三极管
⑵. 工作原理
导电沟道的形成
VGG
S
假设UDS = 0 ，同时UGS > 0
靠近二氧化硅的一侧产生耗尽层， N+
G
D
N+
若增大UGS ，则耗尽层变宽。
N型沟道
当UGS 增大到一定值时，
P型衬底