模電課件-模電3.ppt

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1、3.1絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管3.2場(chǎng)效應(yīng)管放大電路第三章場(chǎng)效應(yīng)管及其放大電路第三章場(chǎng)效應(yīng)管放大電路內(nèi)容：1.介紹場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、工作原理、伏安特性及主要參數(shù)。2.介紹基本放大電路。教學(xué)基本要求：1.了解場(chǎng)效應(yīng)管的基本結(jié)構(gòu)，熟練掌握?qǐng)鲂?yīng)管的伏安特性及主要參數(shù)。2.掌握?qǐng)鲂?yīng)管與雙極型三極管的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。3.理解放大電路的工作原理及放大電路的分析方法。一、場(chǎng)效應(yīng)管的分類(lèi)場(chǎng)效應(yīng)管(FET)增強(qiáng)型絕緣柵型(MOSFET)N溝道P溝道結(jié)型(JFET)N溝道P溝道耗盡型N溝道P溝道耗盡型概述場(chǎng)效應(yīng)管是一種利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制電流大小的半

2、導(dǎo)體器件。二、MOSFET與JFET的主要區(qū)別JFET：利用外加電場(chǎng)來(lái)控制半導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)效應(yīng)。通過(guò)改變PN結(jié)耗盡層的寬度，改變導(dǎo)電溝道的寬窄來(lái)控制輸出電流。MOSFET：利用外加電場(chǎng)來(lái)控制半導(dǎo)體表面的電場(chǎng)效應(yīng)。通過(guò)改變感生溝道的寬窄來(lái)控制輸出電流。耗盡型與增強(qiáng)型的主要區(qū)別耗盡型：場(chǎng)效應(yīng)管沒(méi)有外加?xùn)艠O電壓時(shí)，已存在導(dǎo)電溝道。增強(qiáng)型：場(chǎng)效應(yīng)管在外加?xùn)艠O電壓超過(guò)一定時(shí)，才有導(dǎo)電溝道。三、場(chǎng)效應(yīng)管與三極管的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)管是一種利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制電流大小的半導(dǎo)體器件。*三極管利用多數(shù)載流子和少數(shù)載流子工作，起著導(dǎo)電作用，屬于

3、雙極型器件。*場(chǎng)效應(yīng)管只利用多數(shù)載流子的工作，起著導(dǎo)電作用，屬于單極型器件。通過(guò)本章節(jié)的分析討論，了解并掌握?qǐng)鲂?yīng)管的控制特性、基本放大電路及電路特點(diǎn)。1.基本結(jié)構(gòu)圖3.1.1N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管(a)基本結(jié)構(gòu)(b)表示符號(hào)3.1.1N溝道增強(qiáng)型絕緣場(chǎng)效應(yīng)管3.1絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管DBGS(b)分析：主要討論uGS對(duì)iD的控制作用。(1)導(dǎo)電溝道的建立圖3.1.2N溝道增強(qiáng)型導(dǎo)MOS管導(dǎo)電溝道的建立2.工作原理3.1.1N溝道增強(qiáng)型絕緣場(chǎng)效應(yīng)管(2)uDS對(duì)iD的影響圖3.1.3uDS對(duì)導(dǎo)電溝道和iD的影響(a)uDS

4、較小(b)uDS=uGS-UT(c)uDS>uGS-UT3.1.1N溝道增強(qiáng)型絕緣場(chǎng)效應(yīng)管2.工作原理uGD=uGS-uDS當(dāng)uDS↑→uGD=uGS-uDS=UT(3)uGS對(duì)iD的控制作用MOS管在正常工作情況下，uDS、UT是確定的，式中：IDO為uGS=2UT時(shí)的iD值在滿(mǎn)足上式的情況下，只要改變uGS的值，就有一個(gè)確定的iD與之對(duì)應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)uGS對(duì)iD的控制。故稱(chēng)MOS管為電壓控制元件。且：uDS>uGS-UT3.1.1N溝道增強(qiáng)型絕緣場(chǎng)效應(yīng)管2.工作原理3.特性曲線(1)轉(zhuǎn)移特性表述：當(dāng)漏源電壓uDS為某一固

5、定值時(shí)，柵源電壓uGS和漏極電流iD之間的關(guān)系曲線，稱(chēng)為轉(zhuǎn)移特性。也就是柵源電壓uGS對(duì)漏極電流iD的控制特性。表達(dá)式：(a)轉(zhuǎn)移特性圖3.1.4(a)N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線3.1.1N溝道增強(qiáng)型絕緣場(chǎng)效應(yīng)管(2)輸出特性表述：當(dāng)柵源電壓uGS一定的情況下，漏極電流iD與漏源電壓uDS之間的關(guān)系曲線，稱(chēng)為輸出特性。表達(dá)式：(b)輸出特性圖3.1.4(b)N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線Ⅲ區(qū)Ⅰ區(qū)Ⅱ區(qū)Ⅳ區(qū)3.特性曲線3.1.1N溝道增強(qiáng)型絕緣場(chǎng)效應(yīng)管1.基本結(jié)構(gòu)圖3.1.5是N溝道耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示

6、意圖。制造時(shí)在二氧化硅絕緣層中滲入大量的正離子，在它的作用下，即使uGS=0時(shí)，在兩個(gè)N型區(qū)之間形成原始N型導(dǎo)電溝道。圖3.1.5N溝道耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管(a)結(jié)構(gòu)示意圖(b)表示符號(hào)3.1.2N溝道耗盡型絕緣場(chǎng)效應(yīng)管2.工作原理分析：在uDS為常數(shù)，1)當(dāng)uGS=0時(shí)，漏源極間已導(dǎo)通，iD≠0；2)uGS＞0時(shí)，溝道變寬，iD↑；3)uGS＜0時(shí)，溝道變窄，iD↓；4)當(dāng)uGS達(dá)到一定負(fù)值時(shí)，溝道被夾斷，iD≈0；MOS管截止，uGS=UP值稱(chēng)為夾斷電壓3.1.2N溝道耗盡型絕緣場(chǎng)效應(yīng)管3.特性曲線圖3.1.6N溝道耗

7、盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性3.1.2N溝道耗盡型絕緣場(chǎng)效應(yīng)管3.1.3場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)1.直流參數(shù)(1)開(kāi)啟電壓UT定義：當(dāng)漏源電壓uDS為某一常數(shù)時(shí)，使管由截止變?yōu)閷?dǎo)通時(shí)的臨界柵源電壓uGS，稱(chēng)為開(kāi)啟電壓UT。(2)夾斷電壓UP定義：當(dāng)漏源電壓uDS為某一常數(shù)時(shí)，使管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)的臨界柵源電壓uGS，稱(chēng)為夾斷電壓UP。(3)飽和漏極電流IDSS表述：當(dāng)uGS=0時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管處于預(yù)夾斷狀態(tài)的漏源電壓(即│uDS│≥│UP│)時(shí)的漏極電流，稱(chēng)為飽和漏極電流IDSS。3.1.3場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)2.交流參數(shù)(

8、1)互導(dǎo)gm定義：當(dāng)漏源電壓uDS為某一常數(shù)時(shí)，漏極電流iD與柵源電壓uGS的變化量之比，稱(chēng)為互導(dǎo)gm。表達(dá)式：(2)極間電容是指場(chǎng)效應(yīng)管三個(gè)極間的電容，即CGS、CGD、CDS。3.2場(chǎng)效應(yīng)管放大電路(1)靜態(tài)：適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)，使場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)(放大區(qū))，場(chǎng)效應(yīng)管的偏置電路相對(duì)簡(jiǎn)單。(2)動(dòng)態(tài)