2-1结型场效应晶体管的工作原理
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
绝缘栅场效应管IGFET
2
结型场效应管JFET的结构
D Drain 漏极
Gate栅极 N
G
P
型 沟
P
道
D
G S
S Source源极
(a)N沟道JFET
3
箭头方向表示栅源 间PN结正向偏置时 栅极电流的方向。
D
P
G
N
型 沟
N
道
D
G S
S
(b)P沟道JFET
4
结型场效应管的工作原理
（1）栅源电压UGS对沟道的控制作用 在栅源间加负电压UGS ，令UDS =0 ①当UGS=0时，为平衡PN结，导电沟道最宽。 ②当│UGS│↑时，PN结反偏，形成耗尽 层，导电沟道变窄，沟道电阻增大。 ③当│UGS│到一定值时 ，沟道会完全合 拢。
5
10
截止区
15
20 u DS/V
2. 可变电阻区：预夹断前。JFET看成受uGS控制的
可变电阻。
可变电阻区的等效直流电阻和交流电阻都很小，
UDS较小, 输出d和s端可以近似为短路。
14
iD/mA
4 3
可 变
uDS＝ uGS－UGSoff
UGS＝0V
电 阻
恒
－0.5V
区
流
－1V
2
பைடு நூலகம்
区
－1.5V
1
－2V
uGS /V
分析：UDS增大，多子形成的漂移电流增大，
ID增加，转移特性曲线上移。
9
输出特性曲线：iD f (uDS ) UGS 常数
预夹断前， UDS↑→ID ↑。 预夹断后， UDS↑→ID 几乎不变。
/ mi DA
可 变
u DS ＝ uGS－UGSoff
电 4阻
UGS ＝0V
区 3
恒
－0.5V
iD
I DSS (1
uGS UGSoff
)2
式中：IDSS——饱和电流，表示uGS=0时的iD值；
UGSoff——夹断电压，表示uGS=UGSoff时iD为零。
13
iD/mA
4 3
可 变
uDS＝ uGS－UGSoff
UGS＝0V
电 阻
恒
－0.5V
击 穿
区 2
流
－1V
区
－1.5V
区
1
－2V
0
UGSoff
0
5
10 15 20
截止区
击 穿 区
UGSoff u DS/V
3. 截止区。UGS<UGS(off) ，截止区的输出电 流iD几乎为零，输出端可以近似为开路。
4. 击穿区。
15
流
－1V
2
区
－1.5V
1
－2V
0
5
10截止区15
20
10
击 穿 区
UGSoff uDS /V
结型场效应管的大信号分析(2)
南京邮电大学 电子科学与工程学院
iD/mA
4 3
可 变
uDS＝ uGS－UGSoff
UGS＝0V
电 阻
恒
－0.5V
区
流
－1V
2
区
－1.5V
1
－2V
0
5
10 15 20
截止区
击 穿 区
夹断电压UGS(off)——使导电沟道完全合 拢（消失）所需要的栅源电压UGS。
5
（2）漏源电压UDS对沟道的控制作用
在漏源间加电压UDS ，令UGS =0。 由于UGS =0，所以导电沟道最宽。 ①当UDS=0时， ID=0。 ②UDS↑→ID ↑ → 靠近漏极处的耗尽层加
宽，沟道变窄，呈楔形分布。 ③当UDS ↑，使UGD=UG S- UDS=UGS（off）
UGSoff u DS/V
1. 恒流区： 预夹断后。iD几乎不受uDS的影响,体现 为一个恒流源的特性，且恒流源的电流受输入电压
uGS的控制。 因此，场效应管是一个电压控制器件。
特点： ID / UGS ≈常数= gm
12
(a) 输出特性曲线
(b) 转移特性曲线
恒流区的iD与uGS关系符合
转移特性曲线：
iD f uGS uDS C
输出特性曲线：
iD f uDS uGS C
8
结型场效应管的大信号分析（特性曲线）
（1）转移特性曲线 iD f (uGS ) uDS C
I DSS
D
iD /mA 5
4
3
UDS
P
P
2
1
UGS UGSoff－3 －2 －1 0
S 问题：若UDS增大，转移特性曲线如何变化？
时，在靠漏极处夹断——预夹断。 ④UDS再↑，预夹断点下移。
6
结型场效应管的工作原理(2)
南京邮电大学 电子科学与工程学院
结型场效应管的大信号分析（特性曲线）
特性曲线是描述场效应管各极电流与极间电压关系的曲线。在JFET工作 时，通常将UGS、IG作为输入电压、电流，而UDS和ID看作输出电压和电流。
第2章 场效应晶体管及其放大电路 2.1 场效应晶体管
南京邮电大学 电子科学与工程学院
场效应晶体管（Field Effect Transistor ）在工作时，只有 一种载流子（多数载流子）起运载电流的作用，因此又称为单 极性晶体管（区别于第三章的双极型晶体管），也称为场效应 管。
结型场效应管JFET 场效应管FET
2
结型场效应管JFET的结构
D Drain 漏极
Gate栅极 N
G
P
型 沟
P
道
D
G S
S Source源极
(a)N沟道JFET
3
箭头方向表示栅源 间PN结正向偏置时 栅极电流的方向。
D
P
G
N
型 沟
N
道
D
G S
S
(b)P沟道JFET
4
结型场效应管的工作原理
（1）栅源电压UGS对沟道的控制作用 在栅源间加负电压UGS ，令UDS =0 ①当UGS=0时，为平衡PN结，导电沟道最宽。 ②当│UGS│↑时，PN结反偏，形成耗尽 层，导电沟道变窄，沟道电阻增大。 ③当│UGS│到一定值时 ，沟道会完全合 拢。
5
10
截止区
15
20 u DS/V
2. 可变电阻区：预夹断前。JFET看成受uGS控制的
可变电阻。
可变电阻区的等效直流电阻和交流电阻都很小，
UDS较小, 输出d和s端可以近似为短路。
14
iD/mA
4 3
可 变
uDS＝ uGS－UGSoff
UGS＝0V
电 阻
恒
－0.5V
区
流
－1V
2
பைடு நூலகம்
区
－1.5V
1
－2V
uGS /V
分析：UDS增大，多子形成的漂移电流增大，
ID增加，转移特性曲线上移。
9
输出特性曲线：iD f (uDS ) UGS 常数
预夹断前， UDS↑→ID ↑。 预夹断后， UDS↑→ID 几乎不变。
/ mi DA
可 变
u DS ＝ uGS－UGSoff
电 4阻
UGS ＝0V
区 3
恒
－0.5V
iD
I DSS (1
uGS UGSoff
)2
式中：IDSS——饱和电流，表示uGS=0时的iD值；
UGSoff——夹断电压，表示uGS=UGSoff时iD为零。
13
iD/mA
4 3
可 变
uDS＝ uGS－UGSoff
UGS＝0V
电 阻
恒
－0.5V
击 穿
区 2
流
－1V
区
－1.5V
区
1
－2V
0
UGSoff
0
5
10 15 20
截止区
击 穿 区
UGSoff u DS/V
3. 截止区。UGS<UGS(off) ，截止区的输出电 流iD几乎为零，输出端可以近似为开路。
4. 击穿区。
15
流
－1V
2
区
－1.5V
1
－2V
0
5
10截止区15
20
10
击 穿 区
UGSoff uDS /V
结型场效应管的大信号分析(2)
南京邮电大学 电子科学与工程学院
iD/mA
4 3
可 变
uDS＝ uGS－UGSoff
UGS＝0V
电 阻
恒
－0.5V
区
流
－1V
2
区
－1.5V
1
－2V
0
5
10 15 20
截止区
击 穿 区
夹断电压UGS(off)——使导电沟道完全合 拢（消失）所需要的栅源电压UGS。
5
（2）漏源电压UDS对沟道的控制作用
在漏源间加电压UDS ，令UGS =0。 由于UGS =0，所以导电沟道最宽。 ①当UDS=0时， ID=0。 ②UDS↑→ID ↑ → 靠近漏极处的耗尽层加
宽，沟道变窄，呈楔形分布。 ③当UDS ↑，使UGD=UG S- UDS=UGS（off）
UGSoff u DS/V
1. 恒流区： 预夹断后。iD几乎不受uDS的影响,体现 为一个恒流源的特性，且恒流源的电流受输入电压
uGS的控制。 因此，场效应管是一个电压控制器件。
特点： ID / UGS ≈常数= gm
12
(a) 输出特性曲线
(b) 转移特性曲线
恒流区的iD与uGS关系符合
转移特性曲线：
iD f uGS uDS C
输出特性曲线：
iD f uDS uGS C
8
结型场效应管的大信号分析（特性曲线）
（1）转移特性曲线 iD f (uGS ) uDS C
I DSS
D
iD /mA 5
4
3
UDS
P
P
2
1
UGS UGSoff－3 －2 －1 0
S 问题：若UDS增大，转移特性曲线如何变化？
时，在靠漏极处夹断——预夹断。 ④UDS再↑，预夹断点下移。
6
结型场效应管的工作原理(2)
南京邮电大学 电子科学与工程学院
结型场效应管的大信号分析（特性曲线）
特性曲线是描述场效应管各极电流与极间电压关系的曲线。在JFET工作 时，通常将UGS、IG作为输入电压、电流，而UDS和ID看作输出电压和电流。
第2章 场效应晶体管及其放大电路 2.1 场效应晶体管
南京邮电大学 电子科学与工程学院
场效应晶体管（Field Effect Transistor ）在工作时，只有 一种载流子（多数载流子）起运载电流的作用，因此又称为单 极性晶体管（区别于第三章的双极型晶体管），也称为场效应 管。
结型场效应管JFET 场效应管FET