模拟电子技术基础第1章常用半导体器件14场效应管PPT

25.01.2021
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场效应管的学习方法
• 学习中不要把场效应管与双极型三极管割裂 开来，应注意比较它们的相同点和不同点。
• 场效应管的栅极、漏极、源极分别与双极型 三极管的基极、集电极、发射极对应。
• 场效应管与双极型三极管的工作原理不同,但 作用基本相同。
• 场效应管还可以当作非线性电阻来使用,而双 极型三极管不能。
导电沟道从漏极到源极平行等宽。 最宽
这时导电沟道的电阻记为R1。
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（2） 在UDS =0伏的前提下： │ UGS │从0伏逐渐增加过程中，JFET的工作状态
（2.1）UDS =0伏：│UGS│逐渐增加UGS = -1伏
UGS 给 PN 结 施 加 的 是 一个反偏电压
此时导电沟道从漏极到 源极平行等宽
（3.1 ） UGS =0伏:UDS的值比较小时 UDS 给 PN 结 施 加 的 是 一 个 反偏电压
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导电沟道不再是上下平行等宽，而是上窄下宽。 当UDS 比较小时 ，导电沟道不会被夹断。
在导电沟道没有被夹断之前，可以近似地认为 导电沟道的电阻均为R1，此时导电沟道可以认 为是一个线性电阻。
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当电压源UDS增加时，可以近似认为漏极电流不随UDS 的增加而增加。此时的电流仍然是IDSS，JFET管的状 态称为恒流状态（放大状态、饱和状态）。 此时场效应管可当作电压控制器件用来组成放大电路。
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（3.4) UGS =0伏、UDS继续增加至U（BR）DS
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导电沟道不再是上下平行等宽，
而是上窄下宽。近似地认为导
电
沟道的
电阻均为
R2
，
导电沟 22
道呈现线性电阻的性质。
(4.2)UGS = -1伏、UDS的值增加至某值开始出现预夹断
如 图 所 示 ， 当 UDS 的 值 增 加 至 某 值（此值比│Up│小）时，两边的 PN结在靠近漏极的某点最先相接， 导电沟道被预夹断,在此点有 │ UGS│+UDS =│Up│ 。 JFET 的 状 态对应输出特性曲线中的M点。 M 点 对 应 的 UDS 值 比 A 点 对 应 的 UDS 值 小 ， 因 为 UDS=│Up││UGS│<│Up│。
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场效应管的分类
场效应管 FET
结型
JFET
IGFET ( MOSFET ) 绝缘栅型
N沟道 P沟道 增强型
耗尽型
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N沟道 P沟道 N沟道 P沟道
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第二节 结型场效应管(JFET)的 结构和工作原理
一、结型场效应管的结构
二、结型场效应管的工作原理
三、结型场效应管的特性曲线 及参数
在给出各种情况下的结型场效应管的工作状态时， 同时画出对应的输出特性曲线。
特别注意:电压参考方向和电流参考方向的约定方法。
参考方向可以任意约定,不同的约定方法得到不同样式
的特性曲线.书上的特性曲线是按前面的方法来约定参
考方25.向01.20的21 。
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（1） UDS =0伏、UGS = 0伏时JFET的工作状态
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场效应管出现的历史背景
• 1947年贝尔实验室的科学家发明的双极型三极 管代替了真空管，解决了当时电话信号传输中 的放大问题。但是这种放大电路的输入电阻还 不够大，性能还不够好。因此，贝尔实验室的 科学家继续研究新型的三极管，在1960年发明 了场效应管。场效应管的输入电阻比双极型三 极管要大得多,场效应管的工作原理与双极型三 极管不同。
Up是结型场效应管的一个参数，称 为夹断电压。
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（2.3） UDS =0伏:│UGS│继续增加，结型场效应管进 入击穿状态
UGS 增加使PN结上的反偏电压超过U（BR）DS时， 结型场效应管将进入击穿状态。
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（3） 在UGS =0伏的前提下，分别讨论UDS 由小变大的 过程中JFET的几种工作状态
1.4 场效应管 1.4.1 结型场效应管的结构和工作原理 1.4.2 绝缘栅场效应管的结构和工作原理
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作业
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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第一节 场效应管概述
• 场效应管出现的历史背景 • 场效应管的用途 • 场效应管的学习方法 • 场效应管的分类
一、结型场效应管（JFET)结构
N沟道JFET
D 栅极
N
G
P+ P+
漏极 G
D P沟道JFET
P N+ N+
S
源极
S
导电沟道
二、结型场效应管（JFET)的工作原理
参考方向做如下约定:
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按照如下的思路来讲解：
（1）电压源UGS和电压源UDS都不起作用，电压值均为0； （2）只有电压源UGS起作用，电压源UDS的电压值为0； （3）只有电压源UDS起作用，电压源UGS的电压值为0； （4）电压源UGS和电压源UDS同时起作用。
PN结上的反偏电压超过 某值时，结型场效应管 将进入击穿状态，如图 中的B点所示。此时的 UDS值为最大漏源电压 ， 记为U（BR）DS 。
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(4) 在UGS = -1伏（即│UGS│<│Up│的某个值）的前提 下 ， 当UDS 由小变大时，JFET的状态
(4.1) UGS = -1伏、UDS的值比较小时
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场效应管的用途
• 场效应管又叫做单极型三极管，共有三种用途：
❖一是当作电压控制器件用来组成放大电路； ❖二是在数字电路中用做开关元件。 ❖三是当作压控可变电阻，即非线性电阻来使用；
双极型三极管只有两种用途： 一是当作电流控制器件用来组成放大电路； 二是在数字电路中用做开关元件。
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（3.2) UGS =0伏、UDS的值增加至│Up│时
PN 结 在 靠 近 漏 极 的 一 点 最 先 相
接，导电沟道被预夹断。对应输
出特性曲线中的A点。此时沟道 中的电流为可能的最大的电流， 称为饱和漏极电流，记作IDSS 。
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（3.3) UGS =0伏、UDS继续增加
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这时的导电沟道的电阻 用R2表示。R2要大于R1
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（2.2) UDS =0伏:│UGS│逐渐增加至UGS = Up （夹断电 压）
当 │ UGS│ 逐 渐 增 加 至 UGS = Up 时 （不妨取Up= -3伏），由UGS产生的 PN结左右相接，使导电沟道完全被 夹断。这时的结型场效应管处于截 止状态。