最新模电课件第五章

3. V-I 特性曲线及大信号特性方程
第5章 场效应管放大电路
(2) 转移特性(直接由作图法获得)
iD f(vGS) vDScon s t.
a. 讨论输入特性无意义 b. 当 VT vGS 时，iD和vGS的关系是：
iD IDO(vVGTS1)2
IDOKnVT2 是vGS＝2VT时的iD
第5章 场效应管放大电路
VGS>0，排斥空穴， 吸引电子到半导体 表面
VGS到VGS>VGS(th)， 半导体表面形成N导 电沟道，将源区和漏 区连起来。
VGS(th)：开启电压
2. 工作原理
(2)vDS对沟道的控制作用
VDD s VGG g
iD 迅 速 增 d大
N+
N+
N型(感生)沟道
P
加上VDS VGS>VT
第5章 场效应管放大电路
Kn为电导常数，单位：mA/V2
rdso
dvDS diD
1 vGS常数 2Kn(vGSVT)
rdso是一个受vGS控制的可变电阻
③ 饱和区（恒流区又称放大区）
vGS >VT ，且vDS≥(vGS－VT)
iDKn(vG SV T)2ID O(v V G T S1)2
IDOKnVT2 是vGS＝2VT时的iD
第5章 场效应管放大电路
实际上饱和区的曲线并不是平坦的
修正后 iD K n (v G S V T )2(1v D)S IDO (vVG TS1)2(1vDS)
0.1 V1 L
L的单位为m
当不考虑沟道调制效应时，＝0，曲线是平坦的。
5.1.5 MOSFET的主要参数
第5章 场效应管放大电路
一、直流参数
当vGS一定（vGS >VT ）时， vDS ID 沟道电位梯度 靠近漏极d处的电位升高 电场强度减小沟道变薄
整个沟道呈楔形分布
第5章 场效应管放大电路
2. 工作原理
(2)vDS对沟道的控制作用
VDD
s VGG g
iD 饱 d和
第5章 场效应管放大电路
当vGS一定（vGS >VT ）时， vDS底间PN结
P
亦是反偏。
图5.1.2(a)vGS=0时，没有导电沟道
无沟道， iD=0，
5.1.1 N沟道增强型MOSFET
2. 工作原理 (1)vGS对沟道的控制作用
VDD
s VGG g
d
N+
N+
N型(感生)沟道
P
图5.1.2(b)vGS≥VT时，出现N型沟道
第5章 场效应管放大电路
1、开启电压VT夹断电压VP
VT是增强型MOS管的参数。当vDS为某一固定值（例如10V），使iD等 于一个微小的电流（例如50A）时，栅源之间所加的电压。
VP是耗尽型MOS管的参数。令vDS为某一固定值（例如10V），使iD等 于一个微小的电流（例如20A）时，栅源之间所加的电压。
模电课件第五章
第5章 场效应管放大电路
§5 场效应管放大电路
✓5.1 金属-氧化物-半导体(MOS)场效应管 ✓5.2 MOSFET放大电路 ✓5.3 结型场效应管(JFET) *5.4 砷化镓金属-半导体场效应管
5.5 各种放大器件电路性能比较
第5章 场效应管放大电路
第5章 场效应管放大电路
(a)输出特性曲线
(b)vDS>(vGS-VP)时的转移特性
图5.1.5 N沟道耗尽型MOSFET
iD IDS(S1vVGPS)2
IDSS KnVP2
iD IDO(vVGTS1)2 （N沟道增强型）
IDOKnVT2 是vGS＝2VT时的iD
5.1.3 P沟道MOSFET
第5章 场效应管放大电路
5.1.4 沟道长度调制效应
5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET 2. 工作原理（N沟道）
VGS
沟道
iD
0
存在
有VDS就有iD
>0 变宽
<0 变窄
第5章 场效应管放大电路
s
g
d
++++++
N+
N+
N型沟道
P
衬底引线
N沟道耗尽型MOS管
3. V-I 特性曲线
第5章 场效应管放大电路
夹断电压 （截止电压）
VGS(off)
vDS 10V
2. 工作原理
(2)vDS对沟道的控制作用
VDS并不能控制iD。 要增大iD，须增大VGS， 使沟道加宽；
要减小iD，须减小VGS， 使沟道变窄；
第5章 场效应管放大电路
VDD
s VGG g
d
N+
N+
N型(感生)沟道
P
这体现了VGS对iD的控制。 N沟道增强型绝缘栅场效应管
2. 工作原理
(3) vDS和vGS同时作用时 vDS一定，vGS变化时 给定一个vGS ，就有一条不同的
归纳： VGS>VT ，在半导体表面形成感生沟道， 并控制它。 VGS 沟道 iD 这就是VGS对iD的控制 VGS 沟道 iD
5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET
1. 结构符号（N沟道）
第5章 场效应管放大电路
(a)结构图
(b)耗尽型的电路符号
二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子 可以在正或负的栅源电压下工作，而且基本上无栅流
第5章 场效应管放大电路
第5章 场效应管放大电路
第5章 场效应管放大电路
第5章 场效应管放大电路
第5章 场效应管放大电路
5.1.1 N沟道增强型MOSFET
2. 工作原理
(1)vGS对沟道的控制作用
VGS=0，即使加VDS，
VDS
VDD
s
d
衬底
二氧
s
g d 铝 总有一个PN结反偏；
化硅
此时若s与衬底连，
iD – vDS 曲线。
第5章 场效应管放大电路
3. V-I 特性曲线及大信号特性方程
(1)输出特性
iD f(vDS) vG Scon s t.
第5章 场效应管放大电路
①截止区
当 vGS ＜ VT 时 ， 导 电 沟 道 尚 未 形 成，iD＝0，为截止工作状态。
②可变电阻区
iD2 K n(v G S V T )v DS
VDS=0 iD=0
VDS iD 沟道成楔形 （VGS –VDS > VT ）见图(c)
VDS 靠d端被夹断 （VGS –VDS = VT ）
图5.1.2(c)vGS>VT时，vDS较小时，iD迅速增大
VDS 夹断区iD饱和 （VGS –VDS < VT ）见图(d)
2. 工作原理
(2)vDS对沟道的控制作用
N+
N+
当vDS增加到使vGD=VT 时，
夹断区
在紧靠漏极处出现预夹断。
P
在预夹断处：vGD=vGS-vDS =VT
图5.1.2(d)vGS>VT，vDS较大出现夹断时，iD趋于饱和
2. 工作原理
(2)vDS对沟道的控制作用
预夹断后，vDS 夹断区延长 沟道电阻 ID基本不变，
达到饱和
第5章 场效应管放大电路