最新西安交大模电课件第3章场效应管及其放大电路教学讲义PPT课件
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)。
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
• iD
当uGS =0时，uDS对沟道的控制作用动画演示
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
3．当uDS ≥0时，uGS(≤0）对沟道的控制作用
a. uDS和uGS将一起 改变沟道的宽度
– S–
uDS uGS + G
b.PN结在漏极端的 反偏电压最大。
uDG= uDS-uGS
N
c.当uDG= | UGS(off) | 时， 沟道出现予夹断。此时， uDS=|UGS(off)| + uGS
uDSuGSUGS (off) uGS0V 0.5V 1.0V 1.5V 2.0V
uGSUGS(off)
10
20 uDS / V
b. uDS ＜|UGS(off)| + uGS
c. 管子相当于受uGS控制的压控电阻
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
(2) 放大区 a. 沟道予夹断
b. uDS |UGS(off)| + uGS
N
栅源截止电压
或夹断电压
N型导电沟道
P+
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
当uDS=0时，uGS对沟道的控制作用动画演示
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
2．当uGS =0时，uDS对沟道的控制作用
–
uDS
S
uGS =0 G
P+
+ iD D
N型导电沟道
N
P+
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
a．0<uDS<|UGS(off)|
电路图
D
iG
uDS
G
iD
uDS R D
RG
V GG
uGS
iS
VDD
S
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
1．uDS=0时，uGS对沟道的控制作用
a．当uGS=0时
S
uGS 0 uDS =0
G
D
P+
沟道无变化
N
N型导电沟道
P+
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
b．UGS(off)<uGS<0
uDS =0
c. iD几乎与uDS无关。
iD / mA 6 4 2
uDSuGSUGS (off) uGS0V 0.5V 1.0V
放大区1.5V
2.0V
uGSUGS(off)
0
10
20 uDS / V
d. iD只受uGS的控制。
放大区也称为饱和区、恒流区。
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
(3) 截止区
a. uGS＜UGS(off) b.沟道完全夹断 c. iD≈0
iD / mA 6 4 2
uDSuGSUGS (off) uGS0V 0.5V 1.0V 1.5V 2.0V
uGSUGS(off)
0
10
20 uDS / V
截止区
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
2．转移特性 定义
iDf(uGS)uDS常数
表示场效应管的uGS对iD的控制特性。 转移特性曲线可由输出特性曲线得到
(a) PN结加宽
S – uGS + G
D
(b) PN结主要
PP++
向N区扩展
(c) 导电
沟道变窄
N
N型导电沟道
(c) 导电沟 道电阻增大
P+
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
c． 0> uGS=UGS(off)
uDS =0
(a) PN结合拢
S – uGS + G
D
(b) 导电沟
PP++
道夹断
UGS(off)——
在P沟道JFET中，uGS和UGS（off）均为正值。
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
3.1.3 结型场效应管的伏安特性
iG
u+GS
–
iD
+
uDS
–
•
在正常情况下，iG =0，管子无输入特性。
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
1．输出特性（漏极特性）
iD
iDf(uDS)uG S常 数
iG
iD / mA 6 4 2
uDSuGSUGS (off)
可
uGS0V
变
0.5V
电
1.0V
阻
放大区1.5V
区
2.0V
u+GS
–
特性曲线
+
uDS
–
•
uGSUGS(off)
0
截止区
10
20 uDS / V
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
各区的特点： (1) 可变电阻区
iD / mA 6
可 变4 电 阻2 区
a. uDS较小，沟道尚未夹断 0
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
P沟道JFET 结构示意图
S
符号
dP
g
s
G
D
N+
P型导电沟
道
N+
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
结型场效应管分
N沟道结型场效应管 P沟道结型场效应管
3.1.2 结型场效应管的工作原理
(b) 沟道点夹 断(预夹断)
N
P++
N型导电沟道
+ iD D
•
P+
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
c．uDS>|UGS(off)|
(a) iD达到最大值 几乎不随uDS的增
大而变化
–
uDS
S
uGS =0 G
P+
+ iD D
(b) 沟道夹
N
断区延长
N型导电沟道
P+
上页 下页 后退
模拟源自文库子技术基础
(a) 漏极电流iD≠0 uDS增大，iD增大。
–
S
uGS =0
uDS
G
(b) 沿沟道有电位梯度
P+
+ iD D
(c)沿沟道PN结
反偏电压不同
N
N型导电沟道
uDS
(d)沟道PN 结呈楔形
P+
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
b．uDS=|UGS(off)|
(a) iD达到最大值
–
uDS
S
uGS =0 G
(e) 在大规模集成电路制造中得到了广泛的应用。
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
场效应管的类型： 场效应管按结构可分为： 1. 结型场效应管，简称JFET (Junction Field Effect Transistor)
2. 绝缘栅型场效应管，简称IGFET (Isolated Gate Field Effect Transistor)
西安交大模电课件第3章场 效应管及其放大电路
模拟电子技术基础
场效应管，简称FET(Field Effect Transistor )，其主 要特点： (a) 输入电阻高，可达107 ~1015W。 (b) 起导电作用的是多数（一种）载流子，又称为单极型 晶体管。 (c) 体积小、重量轻、耗电省、寿命长。 (d) 噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强和制造工艺简单。
P+
N型导电沟道
P+
+ iD D
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
uDS 、uGS共同对沟道的控制作用动画演示
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
小结： （1）JFET是利用uGS 所产生的电场变化来改变沟道 电阻的大即小利，用电场效应控制沟道中流通的电流大小， 因而称为场效应管。
（2）场效应管为一个电压控制型的器件。 （3） 在N沟道JFET中，uGS和UGS（off）均为负值。
模拟电子技术基础
• iD
当uGS =0时，uDS对沟道的控制作用动画演示
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
3．当uDS ≥0时，uGS(≤0）对沟道的控制作用
a. uDS和uGS将一起 改变沟道的宽度
– S–
uDS uGS + G
b.PN结在漏极端的 反偏电压最大。
uDG= uDS-uGS
N
c.当uDG= | UGS(off) | 时， 沟道出现予夹断。此时， uDS=|UGS(off)| + uGS
uDSuGSUGS (off) uGS0V 0.5V 1.0V 1.5V 2.0V
uGSUGS(off)
10
20 uDS / V
b. uDS ＜|UGS(off)| + uGS
c. 管子相当于受uGS控制的压控电阻
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
(2) 放大区 a. 沟道予夹断
b. uDS |UGS(off)| + uGS
N
栅源截止电压
或夹断电压
N型导电沟道
P+
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
当uDS=0时，uGS对沟道的控制作用动画演示
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
2．当uGS =0时，uDS对沟道的控制作用
–
uDS
S
uGS =0 G
P+
+ iD D
N型导电沟道
N
P+
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
a．0<uDS<|UGS(off)|
电路图
D
iG
uDS
G
iD
uDS R D
RG
V GG
uGS
iS
VDD
S
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
1．uDS=0时，uGS对沟道的控制作用
a．当uGS=0时
S
uGS 0 uDS =0
G
D
P+
沟道无变化
N
N型导电沟道
P+
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
b．UGS(off)<uGS<0
uDS =0
c. iD几乎与uDS无关。
iD / mA 6 4 2
uDSuGSUGS (off) uGS0V 0.5V 1.0V
放大区1.5V
2.0V
uGSUGS(off)
0
10
20 uDS / V
d. iD只受uGS的控制。
放大区也称为饱和区、恒流区。
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
(3) 截止区
a. uGS＜UGS(off) b.沟道完全夹断 c. iD≈0
iD / mA 6 4 2
uDSuGSUGS (off) uGS0V 0.5V 1.0V 1.5V 2.0V
uGSUGS(off)
0
10
20 uDS / V
截止区
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
2．转移特性 定义
iDf(uGS)uDS常数
表示场效应管的uGS对iD的控制特性。 转移特性曲线可由输出特性曲线得到
(a) PN结加宽
S – uGS + G
D
(b) PN结主要
PP++
向N区扩展
(c) 导电
沟道变窄
N
N型导电沟道
(c) 导电沟 道电阻增大
P+
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
c． 0> uGS=UGS(off)
uDS =0
(a) PN结合拢
S – uGS + G
D
(b) 导电沟
PP++
道夹断
UGS(off)——
在P沟道JFET中，uGS和UGS（off）均为正值。
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
3.1.3 结型场效应管的伏安特性
iG
u+GS
–
iD
+
uDS
–
•
在正常情况下，iG =0，管子无输入特性。
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
1．输出特性（漏极特性）
iD
iDf(uDS)uG S常 数
iG
iD / mA 6 4 2
uDSuGSUGS (off)
可
uGS0V
变
0.5V
电
1.0V
阻
放大区1.5V
区
2.0V
u+GS
–
特性曲线
+
uDS
–
•
uGSUGS(off)
0
截止区
10
20 uDS / V
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
各区的特点： (1) 可变电阻区
iD / mA 6
可 变4 电 阻2 区
a. uDS较小，沟道尚未夹断 0
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
P沟道JFET 结构示意图
S
符号
dP
g
s
G
D
N+
P型导电沟
道
N+
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
结型场效应管分
N沟道结型场效应管 P沟道结型场效应管
3.1.2 结型场效应管的工作原理
(b) 沟道点夹 断(预夹断)
N
P++
N型导电沟道
+ iD D
•
P+
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
c．uDS>|UGS(off)|
(a) iD达到最大值 几乎不随uDS的增
大而变化
–
uDS
S
uGS =0 G
P+
+ iD D
(b) 沟道夹
N
断区延长
N型导电沟道
P+
上页 下页 后退
模拟源自文库子技术基础
(a) 漏极电流iD≠0 uDS增大，iD增大。
–
S
uGS =0
uDS
G
(b) 沿沟道有电位梯度
P+
+ iD D
(c)沿沟道PN结
反偏电压不同
N
N型导电沟道
uDS
(d)沟道PN 结呈楔形
P+
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
b．uDS=|UGS(off)|
(a) iD达到最大值
–
uDS
S
uGS =0 G
(e) 在大规模集成电路制造中得到了广泛的应用。
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
场效应管的类型： 场效应管按结构可分为： 1. 结型场效应管，简称JFET (Junction Field Effect Transistor)
2. 绝缘栅型场效应管，简称IGFET (Isolated Gate Field Effect Transistor)
西安交大模电课件第3章场 效应管及其放大电路
模拟电子技术基础
场效应管，简称FET(Field Effect Transistor )，其主 要特点： (a) 输入电阻高，可达107 ~1015W。 (b) 起导电作用的是多数（一种）载流子，又称为单极型 晶体管。 (c) 体积小、重量轻、耗电省、寿命长。 (d) 噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强和制造工艺简单。
P+
N型导电沟道
P+
+ iD D
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
uDS 、uGS共同对沟道的控制作用动画演示
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
小结： （1）JFET是利用uGS 所产生的电场变化来改变沟道 电阻的大即小利，用电场效应控制沟道中流通的电流大小， 因而称为场效应管。
（2）场效应管为一个电压控制型的器件。 （3） 在N沟道JFET中，uGS和UGS（off）均为负值。