场效应管复习知识点
- 格式:pps
- 大小:1.40 MB
- 文档页数:55
15.MOS管知识点梳理,它凭什么成为现代电力电子的主角场效应晶体管(FET)是利用电场效应来控制晶体管电流的半导体器件,因此叫场效应管。
它是一种用输入电压控制型的半导体器件。
按基本结构分为结型场效应管和金属-氧化物-半导体场效应管(又叫绝缘栅型场效应管)。
场效应管家族分类场效应管的特点:输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、制造工艺简单。
由于市面上见到和工作中使用的主要是增强型MOSFET,下面内容以此讨论。
1.MOS管的基础知识MOS管分为N沟道MOS管和P沟道MOS管(N沟道应用更加广泛)。
MOS管的三个极分别为:栅极G、漏极D、源极S。
N沟道MOS管和P沟道MOS管电路符号N-MOS与P-MOS区别MOS管实物图(TO-220封装)注:MOS管制造工艺会造成内部D极与S极之间存在一个寄生二极管,其作用:一是电路有反向电压时,为反向电压提供续流,避免反向电压击穿MOS管;二是当DS两级电压过高时,体二极管会先被击穿,进而保护MOS;对于高速开关场合,寄生二极管由于开通速度慢,导致反向后无法迅速开通,进而损坏MOS,因此需要在外部并联一个快恢复或肖特基二极管。
2.MOS管的主要参数IRF3205规格书IRF3205规格书①漏源电流ID:是指场效应管正常工作时,漏源间所允许通过的最大电流。
场效应管的工作电流不应超过 ID 。
此参数会随结温的上升而有所降低。
②漏源击穿电压VDSS:是指栅源电压VGS 为 0 时,场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压。
这是一项极限参数,加在场效应管上的工作电压必须小于 VDSS 。
③导通漏源电阻RDS(on):在特定的结温及漏极电流的条件下,MOSFET 导通时漏源间的最大阻抗。
它是一个非常重要的参数,决定了 MOSFET 导通时的消耗功率。
此参数一般会随结温的上升而有所增大。
故应以此参数在最高工作结温条件下的值作为损耗及压降计算。
④开启电压VT:是指增强型绝缘栅场效管中,使漏源间刚导通时(规定ID值)的栅极电压。
场效应管的原理和基础知识基本概念场效应管是⼀种受电场控制地半导体器件(普通三极管地⼯作是受电流控制地器件).场效应管应具有⾼输⼊阻抗,较好地热稳定性、抗辐射性和较低地噪声.对夹断电压适中地场效应管,可以找到⼀个⼏乎不受温度影响地零温度系数⼯作点,利⽤这⼀特性,可使电路地温度稳定性达到最佳状态.电⼦电路中常⽤场效应管作放⼤电路地缓冲级、模拟开关和恒流源电路.场效应管按结构可分为结型场效应管(缩写为)和绝缘栅场效应管(缩写为),从导电⽅式看,场效应管分为型沟道型与型沟道型.绝缘栅型场效应管有增强型和耗尽型两种,⽽只有耗尽型.⼀、基本结构场效应管是利⽤改变电场来控制半导体材料地导电特性,不是像三极管那样⽤电流控制结地电流.因此,场效应管可以⼯作在极⾼地频率和较⼤地功率.此外,场效应管地制作⼯艺简单,是集成电路地基本单元.场效应管有结型和绝缘栅型两种主要类型.每种类型地场效应管都有栅极、源极和漏极三个⼯作电极,同时,每种类型地场效应管都有沟道和沟道两种导电结构.绝缘栅型场效应管⼜叫做管.根据在外加电压时是否存在导电沟道,绝缘栅场效应管⼜可分为上增强型和耗尽型.增强型管在外加电压时不存在导电沟道,⽽耗尽型地氧化绝缘层中加⼊了⼤量地正离⼦,即使在时也存在导电沟道.沟道绝缘栅型为栅极为源极为漏极衬底结型场效应管地结构与绝缘栅场效应管地结构基本相同,主要地区别在于栅极与通道半导体之间没有绝缘.沟道和沟道结型从场效应管地基本结构可以看出,⽆论是绝缘栅型还是结型,场效应管都是两个背靠背地结.电流通路不是由结形成地,⽽是依靠漏极和源极之间半导体地导电状态来决定地.⼆、电路符号基本参数场效应管地主要技术参数,可分为直流参数和交流参数两⼤类.⼀、夹断电压和开启电压⼀般是对结型管⽽⾔,当栅源之间地反向电压增加到⼀定数以后,不管漏源电压⼤⼩都不存在漏电流.这个使开始为零地电压叫作管⼦地夹断电压⼀般是对管⽽⾔,表⽰开始出现时地栅源电压值.对沟道增强型、沟道耗尽型为正值,对沟道耗尽型、沟道增强型为负值.⼆、饱和漏电流当⽽⾜够⼤时,漏电流地饱和值,就是管⼦地饱和漏电流,常⽤符号表⽰.三、栅极电流当栅极加上⼀定地反向电压时,会有极⼩地栅极电流,⽤符号表⽰.对结型场效应管在之间;对于⽽⾔⼀般⼩于安.正是由于栅极电流极⼩,所以场效应管具有极⾼地阻抗.四、通导电阻五、截⽌漏电流六、跨导七、漏源动态电阻基本特性⼀、转移特性和输出特性⼯程应⽤中最常⽤地是共源极电路地输⼊和输出关系曲线,场效应管地共源极连接是把源极作为公共端、栅极作为输⼊端、漏极作为输出端.由于共源极场效应管地输⼊电流⼏乎为零,因此,其输⼊曲线反映地是栅极电压与漏极电流地关系,叫做转移特性.反映间电压与之间关系地叫做输出曲线.场效应管共源极电路转移特性曲线和输出特性曲线场效应管输出特性有可变电阻(也叫夹断区)、放⼤(也叫恒流区)、截⽌区和击穿区四个⼯作区.这与三极管地饱和、截⽌、放⼤和击穿相似.⼆、截⽌与电阻导通特性场效应管间不导通状态叫做截⽌,此时接近,场效应管没有电流传导地能⼒,相当于开关断开.产⽣截⽌现象地原因,是此时场效应管没有形成导电沟道.场效应管输出特性曲线中与之间呈线性关系地区域叫做电阻区,⼆者之间地关系可近似为其中为导通电阻,⼀般都很⼩.在电阻区,场效应管地之间近似为⼀个不变电阻.⽆论是在电阻区还是截⽌区,场效应管地电流控制能⼒很微弱,这是在应⽤设计中必须⼗分注意地问题.在设计模拟信号电路时,⼀定要使电路⼯作在场效应管地放⼤区,避免进⼊电阻区和截⽌区.在设计开关电路时,要使电路能很快地在电阻和截⽌状态之间转换,避免进⼊放⼤区.使⽤场效应管时,应当注意以下⼏个问题:()为了防⽌栅极击穿,要求⼀切测试仪器、电路本⾝、电烙铁都必须良好接地.焊接时,⽤⼩功率烙铁迅速焊接,或拔去电源⽤余热焊接,并应先焊源极,后焊栅极.()场效应管输送阻抗较⾼,故在不使⽤时,必须将引出线短路,以防感应电势将栅极击穿则不可短路.()要求⾼输⼊阻抗地线路,须采取防潮措施,以免使输⼊阻抗显著降低.()场效应管栅极有地可加正压或负压,⽽常⽤地结型场效应管因是沟道耗尽型,栅极只能加负压.()场效应管地漏极和源极通常制成对称地,除源极和衬底制造时连在⼀起地管⼦外,漏极和源极可互换使⽤.。
场效应管知识点场效应管是一种重要的电子器件,广泛应用于各个领域,如通信、计算机、电子设备等。
它的工作原理是基于电场的调控作用,通过电场的控制来控制电流的流动,实现信号放大、开关控制等功能。
本文将从场效应管的基本结构、工作原理和应用等方面进行详细介绍。
一、场效应管的基本结构场效应管由栅极、漏极、源极和沟道四部分组成。
其中栅极是控制电流的输入端,漏极是电流的输出端,源极是电流的输入端,而沟道则连接源极和漏极。
栅极与源极之间的电压可以控制沟道中的电场分布,从而控制电流的流动。
栅极与漏极之间的电压被称为栅极电压,而漏极与源极之间的电压被称为漏极电压。
二、场效应管的工作原理1. N沟道MOSFETN沟道MOSFET是一种常见的场效应管,其沟道为N型材料。
当栅极电压为0V时,沟道中没有电子流动,处于截止状态;当栅极电压为正值时,形成栅极-沟道电场,使沟道中的N型材料中的电子被推向漏极,形成漏-源电流,处于导通状态。
2. P沟道MOSFETP沟道MOSFET是另一种常见的场效应管,其沟道为P型材料。
当栅极电压为0V时,沟道中没有空穴流动,处于截止状态;当栅极电压为负值时,形成栅极-沟道电场,使沟道中的P型材料中的空穴被推向漏极,形成漏-源电流,处于导通状态。
三、场效应管的应用场效应管具有很多优点,如高输入阻抗、低输出阻抗、功耗小、速度快等,因此在电子电路设计中有着广泛的应用。
以下是场效应管的几个常见应用场景。
1. 信号放大器场效应管可以通过控制栅极电压来调节漏极电流,从而实现信号的放大。
在放大器电路中,场效应管常常作为前置放大器,将输入信号放大后再输出给后续电路。
2. 开关控制场效应管可以作为开关来控制电流的通断。
当栅极电压为高电平时,场效应管处于导通状态,电流可以通过;当栅极电压为低电平时,场效应管处于截止状态,电流无法通过。
因此,场效应管常用于各种开关电路中。
3. 数字逻辑电路由于场效应管的特性,它可以作为数字逻辑门电路的基本单元。
场效应管的基础知识:
场效应管(Field Effect Transistor,FET)是一种利用电场效应来控制半导体器件中的电流流动的半导体器件。
以下是场效应管的基础知识:
1.工作原理:场效应管利用电场效应原理,通过控制栅极电压来控制源极和漏极之间
的电流。
当栅极电压为零时,源极和漏极之间没有电流。
当栅极电压不为零时,电场效应使得半导体内的电子聚集在沟道的一侧,形成导电沟道,从而使得源极和漏极之间有电流流动。
2.结构:场效应管的结构包括源极(Source)、漏极(Drain)、栅极(Gate)三个电
极。
源极和漏极之间是半导体材料,称为沟道。
栅极位于源极和漏极之间,通过控制栅极电压来控制沟道的通断。
3.类型:场效应管有N沟道和P沟道两种类型。
N沟道场效应管的源极和漏极之间是
N型半导体,P沟道场效应管的源极和漏极之间是P型半导体。
4.特性曲线:场效应管的特性曲线包括转移特性曲线和输出特性曲线。
转移特性曲线
表示栅极电压对漏极电流的影响,输出特性曲线表示漏极电流与漏极电压之间的关系。
5.应用:场效应管广泛应用于电子设备中,如放大器、振荡器、开关等。
由于场效应
管具有体积小、重量轻、寿命长等优点,因此在便携式设备、移动通信等领域得到广泛应用。
场效应管的基础知识英文名称:MOSFET(简写:MOS)中文名称:功率场效应晶体管(简称:场效应管)场效应晶体管简称场效应管,它是由半导体材料构成的。
与普通双极型相比,场效应管具有很多特点。
场效应管是一种单极型半导体(内部只有一种载流子—多子)分四类:N沟通增强型;P沟通增强型;N沟通耗尽型;P沟通耗尽型。
增强型MOS管的特性曲线场效应管有四个电极,栅极G、漏极D、源极S和衬底B,通常字内部将衬底B与源极S相连。
这样,场效应管在外型上是一个三端电路元件场效管是一种压控电流源器件,即流入的漏极电流ID栅源电压UGS控制。
1、转移特性曲线:应注意:①转移特性曲线反映控制电压VGS与电流ID之间的关系。
②当VGS很小时,ID基本为零,管子截止;当VGS大于某一个电压VTN时ID随VGS的变化而变化,VTN称为开启电压,约为2V。
③无论是在VGS2、输出特性曲线:输出特性是在给顶VGS的条件下,ID与VDS之间的关系。
可分三个区域。
①夹断区:VGS②可变电阻区:VGS>VTN且VDS值较小。
VGS值越大,则曲线越陡,D、S极之间的等效电阻RDS值就越小。
③恒流区:VGS>VTN且VDS值较大。
这时ID只取于VGS,而与VDS无关。
3、MOS管开关条件和特点:管型状态,N-MOS,P-MOS特点截止VTN,RDS非常大,相当与开关断开导通VGS≥VTN,VGS≤VTN,RON很小,相当于开关闭合4、MOS场效应管的主要参数①直流参数a、开启电压VTN,当VGS>UTN时,增强型NMOS管通道。
b、输入电阻RGS,一般RGS值为109~1012Ω高值②极限参数最大漏极电流IDSM击穿电压V(RB)GS,V(RB)DS最大允许耗散功率PDSM5、场效应的电极判别用R×1K挡,将黑表笔接管子的一个电极,用红表笔分别接另外两个电极,如两次测得的结果阻值都很小,则黑表笔所接的电极就是栅极(G),另外两极为源(S)、漏(D)极,而且是N型沟场效应管。
场效应管基础知识一、场效应管的分类按沟道半导体材料的不同,结型和绝缘栅型各分沟道和P沟道两种。
若按导电方式来划分,场效应管又可分成耗尽型与增强型。
结型场效应管均为耗尽型,绝缘栅型场效应管既有耗尽型的,也有增强型的。
场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管。
而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型;P沟耗尽型和增强型四大类。
见下图。
二、场效应三极管的型号命名方法第二种命名方法是CS××#,CS代表场效应管,××以数字代表型号的序号,#用字母代表同一型号中的不同规格。
例如CS14A、CS45G等。
三、场效应管的参数1、I DSS —饱和漏源电流。
是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,栅极电压U GS=0时的漏源电流。
2、UP —夹断电压。
是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,使漏源间刚截止时的栅极电压。
3、UT —开启电压。
是指增强型绝缘栅场效管中,使漏源间刚导通时的栅极电压。
4、gM —跨导。
是表示栅源电压U GS —对漏极电流I D的控制能力,即漏极电流I D变化量与栅源电压UGS变化量的比值。
gM 是衡量场效应管放大能力的重要参数。
5、BUDS —漏源击穿电压。
是指栅源电压UGS一定时,场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压。
这是一项极限参数,加在场效应管上的工作电压必须小于BUDS。
6、PDSM —最大耗散功率。
也是一项极限参数,是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。
使用时,场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量。
7、IDSM —最大漏源电流。
是一项极限参数,是指场效应管正常工作时,漏源间所允许通过的最大电流。
场效应管的工作电流不应超过IDSM几种常用的场效应三极管的主要参数四、场效应管的作用2、场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。
常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。
3、场效应管可以用作可变电阻。
4、场效应管可以方便地用作恒流源。
场效应管基础知识单选题100道及答案解析1. 场效应管是一种()控制器件。
A. 电流B. 电压C. 电阻D. 电容答案:B解析:场效应管是电压控制型器件,通过栅源电压来控制漏极电流。
2. 场效应管的输入电阻()。
A. 很小B. 较大C. 中等D. 很大答案:D解析:场效应管的输入电阻通常可达10^7 - 10^15 欧姆,输入电阻很大。
3. 结型场效应管的栅源电压不能()。
A. 为正B. 为负C. 为零D. 不确定答案:A解析:结型场效应管的栅源电压必须为负,才能形成导电沟道。
4. 增强型MOS 场效应管的开启电压()。
A. 大于零B. 小于零C. 等于零D. 不确定答案:A解析:增强型MOS 场效应管的开启电压大于零。
5. 耗尽型MOS 场效应管在栅源电压为零时()。
A. 没有导电沟道B. 有导电沟道C. 导电沟道不确定D. 以上都不对答案:B解析:耗尽型MOS 场效应管在栅源电压为零时就有导电沟道。
6. 场效应管的跨导反映了()。
A. 输入电压对输出电流的控制能力B. 输入电流对输出电压的控制能力C. 输出电压对输入电流的控制能力D. 输出电流对输入电压的控制能力答案:D解析:场效应管的跨导表示输出电流对输入电压的控制能力。
7. 场效应管工作在恒流区时,其漏极电流主要取决于()。
A. 栅源电压B. 漏源电压C. 栅极电阻D. 漏极电阻答案:A解析:在恒流区,漏极电流主要由栅源电压决定。
8. 场效应管的夹断电压是指()。
A. 使导电沟道完全夹断时的栅源电压B. 使导电沟道开始夹断时的栅源电压C. 使漏极电流为零时的栅源电压D. 以上都不对答案:A解析:夹断电压是使导电沟道完全夹断时的栅源电压。
9. 场效应管的输出特性曲线可分为()个区域。
A. 2B. 3C. 4D. 5答案:B解析:输出特性曲线分为可变电阻区、恒流区和截止区三个区域。
10. 以下哪种场效应管的输入电容最小()。
A. 结型场效应管B. 增强型MOS 场效应管C. 耗尽型MOS 场效应管D. 无法确定答案:A解析:结型场效应管的输入电容相对较小。
场效应管详解一、场效应管的基本概念场效应管(Field-Effect Transistor,简称FET)是一种三极管,由栅极、漏极和源极三个电极组成。
栅极与漏极之间通过电场控制漏极和源极之间的电流。
二、场效应管的工作原理场效应管的工作原理基于电场控制电流的效应。
当栅极施加一定电压时,在栅极和漏极之间形成了一个电场,这个电场控制着漏极和源极之间的电流。
通过调节栅极电压,可以改变漏极和源极之间的电流,实现对电流的控制。
三、场效应管的分类根据不同的控制机构,场效应管可以分为三种类型:MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应管)、JFET(结型场效应管)和IGBT(绝缘栅双极型晶体管)。
MOSFET是最常见的一种场效应管。
四、场效应管的特点和优势1. 高输入阻抗:场效应管的栅极是绝缘层,因此栅极和源极之间的电流极小,使得场效应管具有很高的输入阻抗。
2. 低噪声:由于高输入阻抗的特性,场效应管的噪声很低。
3. 低功耗:场效应管的控制电流很小,从而使得其功耗较低。
4. 快速开关速度:场效应管的开关速度较快,适合高频应用。
五、场效应管的应用领域场效应管广泛应用于各种电子设备中,包括放大器、开关电路、调节电路、振荡器等。
在电子行业中,场效应管已经成为一种重要的电子元件。
六、场效应管的优化和发展随着科技的不断进步,场效应管也在不断优化和发展。
目前,一些新型的场效应管已经出现,如高电压场效应管、功率场效应管等,以满足不同领域对场效应管的需求。
场效应管作为一种重要的电子元件,具有较高的输入阻抗、低噪声、低功耗和快速开关速度等特点,广泛应用于各种电子设备中。
随着科技的不断发展,场效应管的优化和发展也在不断进行,使其能更好地满足不同领域的需求。
场效应管的研究和应用将继续推动电子技术的发展,为人们的生活带来更多便利和创新。
场效应管(MOS管)知识介绍6.1场效应管英文缩写:FET(Field-effect transistor)6.2 场效应管分类:结型场效应管和绝缘栅型场效应管6.3 场效应管电路符号:结型场效应管S SN沟道 P沟道6.4场效应管的三个引脚分别表示为:G(栅极),D(漏极),S(源极)D D D DGG G G 绝缘栅型场效应管增强型 S 耗尽型N沟道 P沟道 N沟道 P沟道注:场效应管属于电压控制型元件,又利用多子导电故称单极型元件,且具有输入电阻高,噪声小,功耗低,无二次击穿现象等优点。
6.5场效应晶体管的优点:具有较高输入电阻高、输入电流低于零,几乎不要向信号源吸取电流,在在基极注入电流的大小,直接影响集电极电流的大小,利用输出电流控制输出电源的半导体。
6.6场效应管与晶体管的比较(1)场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件。
在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管。
(2)场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电。
被称之为双极型器件。
(3)有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好。
(4)场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管6.7 场效应管好坏与极性判别:将万用表的量程选择在RX1K档,用黑表笔接D极,红表笔接S极,用手同时触及一下G,D极,场效应管应呈瞬时导通状态,即表针摆向阻值较小的位置,再用手触及一下G,S极, 场效应管应无反应,即表针回零位置不动.此时应可判断出场效应管为好管.将万用表的量程选择在RX1K档,分别测量场效应管三个管脚之间的电阻阻值,若某脚与其他两脚之间的电阻值均为无穷大时,并且再交换表笔后仍为无穷大时,则此脚为G 极,其它两脚为S极和D极.然后再用万用表测量S极和D极之间的电阻值一次,交换表笔后再测量一次,其中阻值较小的一次,黑表笔接的是S极,红表笔接的是D极.。
hyj1.4 场效应管场效应管(简称FET )是一种电压控制器件(u GS ~i D )。
工作时,只有一种载流子参与导电,因此它是单极型器件。
FET 因其制造工艺简单、功耗小、热稳定性好、输入电阻极高、便于集成等优点,得到了广泛应用。
场效应管根据结构不同分为两大类:结型场效应管(JFET ) 输入阻抗Ω9610~10绝缘栅场效应管(MOSFET ) 输入阻抗Ω141210~10hyj1.4.1 结型场效应管(JFET )S 源极D 漏极G 栅极GSD+P +P N1 结构N 沟道管:电子导电P 沟道管:空穴导电一、JFET 的结构(1)N 沟道管•在一块N 型半导体两边各扩散一个高浓度的P 型区,形成P +N 结;•两个P 型区的引线连在一起作为一个电极,称为栅极G ;•在N 型区两端引出两个电极分别称为源极S 和漏极D ;•两个P +N 结之间的N 区是电流流通的通道,称为导电沟道;•符号中箭头的方向代表了栅源P +N 结正偏时栅极的电流方向。
hyjGSDP+N +N G 栅极D 漏极S 源极(2)P 沟道管导电沟道为P 型半导体,称为P 型沟道管。
•在一块P 型半导体两侧分别扩散一个高浓度的N 型区,形成N +P 结;•两个N 型区的引线连在一起作为一个电极,称为栅极G ;•在P 型区两端引出两个电极分别称为源极S 和漏极D ;•两个P +N 结之间的P 区称为导电沟道;•符号中箭头的方向代表了栅源P +N 结正偏时栅极的电流方向。
hyj1PN 结反偏,耗尽层导电沟道+P +P GSDNGSU 一般:| U GS |导电沟道沟道电阻当U GS =U GS(off)时沟道夹断•当U GS =0时: 为平衡PN 结,导电沟道最宽。
u DS =0时,u GS 与对沟道电阻的控制作用夹断电压: U GS(off)二、工作原理•当U GS < 0时:hyj2 U GS(off)<U GS ≦0(一定)时,U DS >0对i D 的影响GSD DSu +P+PI DN漏极电流沿沟道产生的压降使沟道上各点与栅极电压不等,故沿沟道PN 结反偏电压不等(上大,下小)。
沟道宽度(上窄下宽)耗尽层(上宽下窄),)(off GS DS GS GD U U U U =-=当靠近漏极的耗尽层合拢,即出现预夹断状态。
GSU U DS ↑加强反偏耗尽层↑i D ↑{hyj预夹断状态之后:U DS ↑合拢点沿沟道向源极方向移动预夹断不是完全将沟道夹断,而是允许电子在它的夹缝中以较高速度流过,在源极一侧的速度较低,保持电流的连续性。
i D 基本不变(恒流区)GSDDSu +P +P I DNGSUhyjGSDDSu +P+PI DN3U DS >0(一定) , U GS ≦0对i D 的控制作用U GS ﹤0加强反偏耗尽层沟道电阻i DGSU •当U GS =0时: 导电沟道最宽,i D 最大。
当U GS ≦U GS(off)时沟道夹断i D 降为0JFET特点:①JFET栅极与源极之间的PN结反偏,因此,栅极电流i G≈0,输入阻抗很高;②漏极电流受栅源极电压uGS控制,所以场效应管是电压控制电流器件;③预夹断前,即iD 与uDS间基本呈线性关系;预夹断后,iD趋于饱和。
hyj常数==GSuDSD)u(fi1 输出特性曲线6V DSu)(mAiD)off(GSGSDSUuu-=u GS=V4.0u GS-=V8.0u GS-=I区Ⅰ:可变电阻区)off(GSGSDSUuu-<•uDS较小,漏极电流iD与uDS近似线性关系,沟道电阻基本不变,但其大小受uGS控制。
•D--S极间可看成由uGS控制的可变电阻。
预夹断轨迹三、JFET的特性曲线预夹断前它反映了uDS对iD的影响。
hyjhyj复习用课件6VDSu )(mA i D 0u GS =V 4.0u GS -=V8.0u GS -=击穿区I 区III 区II 区)off (GS GS U u =III :截止区(或夹断区)IV :击穿区II :恒流区(或饱和区)●表示管子预夹断后电压电流的关系,i D 基本不随u DS 变化;●i D 大小受u GS 控制,D-S 极间可看成一个受u GS 控制的电流源。
GS(off)GS U u δ以下•沟道全部被夹断,i D 近似为0。
)off (GS GS DS U u u -=)off (GS GS DS U u u -≥预夹断轨迹hyj总结:对于不同的u GS ,D--S 之间等效成不同的电阻;D--S 之间预夹断;i D 仅由u GS 决定,而与u DS 无关,可近似看成一个受u GS 控制的电流源。
3. 当)off (GS GD U u <1. 当)off (GS GD U u >2. 当)off (GS DS GS GD U U U U =-=hyj2 转移特性曲线一般数学表示式:常数==DS uGS D )u (f i 它反映了在u DS 一定时,u GS 对i D 的控制作用。
FET 是电压控制器件,由于栅极输入端基本没有电流,讨论它的输入特性无意义。
u GS 对漏极电流i D 的控制作用体现在转移特性曲线上。
hyji D 的与u GS 之间不是线性关系,而是平方律关系。
故JFET 也是一种非线性器件。
当然u DS 为不同值时,可得一簇转移特性曲线,当工作在恒流区时,i D 几乎与u DS 之间无关。
各曲线基本重合。
I DSSV6u DS =击穿区I 区II 区III 区6V)off (G S U Di GSu DSu )(mA i D 0u GS =V4.0u GS -=V8.0u GS -=0u GS =Di 图中I DSS 称为饱和漏极电流,即时的21)U u (I i )off (GS GS DSS D -=0≤≤GS )off (GS u U )off (GS GS DS U u u -=结型场效应管的缺点:1.栅源极间的电阻虽然可达107以上,但在某些场合仍嫌不够高;2.在高温下,PN结的反向电流增大,栅源极间的电阻会显著下降;3.栅源极间的PN结加正向电压时,将出现较大的栅极电流。
绝缘栅型场效应管可以很好地解决这些问题。
hyj1.4.2 绝缘栅型场效应管栅极处于绝缘状态的场效应管,输入阻抗很大,目前广为绝缘层的绝缘栅场效应管,称为金属-氧泛应用的是SiO2化物-半导体场效应管。
绝缘栅型场效应管( Metal_Oxide Semiconductor FET),简称-------------------------------MOSFETMOSFET的类型:增强型N沟道MOS管----------E型N MOSFET耗尽型N沟道MOS管----------D型N MOSFET增强型P沟道MOS管-----------E型P MOSFET耗尽型P沟道MOS管-----------D型P MOSFEThyjhyj一、N 沟道增强型MOS 场效应管1 ENMOS 管结构及电路符号在一块P 型硅衬底上扩散两个高掺杂的N 型区,分别作为源极S 和漏极D ,在S 和D 之间的P 型衬底平面上利用氧化工艺生长一层薄的SiO2绝缘层,并引出栅极G ,在衬底上引出接触电极-衬底B (引线)电极。
衬底引线PS i O2N +N +SGD Bhyj衬底引线PS i O2N +N +SGD B一般:当u GS =0时,d---s 间无导电沟道存在→增强型(E 型)当u GS =0时,d---s 间有导电沟道存在→耗尽型(D 型)E 型N MOSFET E 型P MOSFETGSDGSDD 型N MOSFETD 型P MOSFETGSDGSD2 工作原理=0),在漏极和源极的两个N区栅源之间不加电压(uGS之间是P型衬底,漏源间相当于两个背靠背的PN结。
S DS G DBN+N+PBhyjhyj…………GSU N +S G DPN +U ,0U DS GS =>⋅把P 型半导体中的电子吸引到栅极附件的P 型衬底表面,与空穴复合产生了由负离子构成的耗尽层。
若增大U GS ,耗尽层加宽,增大到一定值,吸引了足够多的电子,形成一个N 型薄层(反型层)。
在漏极和源极之间形成N 型导电沟道。
u GS →产生由G 极垂直指向P 型衬底的电场→排斥空穴,吸引电子u GS 对i D 的控制作用hyj…………GSU N +SG DPN +开启电压U GS(th):开始形成反型层的U GS 。
DSU −−−→−作用下在DS U显然:U GS ↑→反型层↑→N 型沟道电阻↓i D ↑可见:U GS 对i D 有控制作用。
NEMOS管的基本特性:•UGS <UGS(th)--------无导电沟道,iD≈0,管子截止;•UGS >UGS(th)--------导电沟道形成,iD>0,管子导通。
•UGS 越大,沟道越厚,在漏源电压UDS一定的情况下,漏极电流iD越大。
hyjhyjDSu GSu N +S G DPN +…………u DS 对i D 的影响0≥>⋅DS )th (GS GS U ),(U U 一定①U DS = 0,沿沟道方向无电场,i D = 0;③U DS >0,但较小时,对沟道影响不大,i D 随U DS 增大而增大;②U DS ↑,且U GD =U GS -U DS >U GS(th),i D >0;i D 沿导电沟道产生的电压降使沟道各点与G 极间的电压不再相等,靠近D 端的电压最小,沟道最薄,靠近S 端电压最大,沟道最厚。
hyjDSu GSu N +SG DPN +…………④U DS ↑,且U GD =U GS -U DS =U GS(th);D 端导电沟道消失(预夹断)。
⑤U DS ↑↑→夹断区向S 端延伸→夹断区电阻↑,△U DS 降落在夹断区→沟道电场几乎不变→i D 基本不变(恒流特性);⑥U DS >U (BR)DS →i D ↑↑↑产生雪崩击穿;hyj3 输出特性: i D = f (u DS )∣u GS=常数u GS2u GS3u GS4u GS1)(th G S G S U u =)V (u DS )(mA i D )(th GS GS DS U u u -=预夹断轨迹四个区域:⏹可变电阻区⏹恒流区⏹截止区⏹击穿区可变电阻区恒流区截止区击穿区4 转移特性曲线:iD= f (u GS) u DS=常数)(mAiD)(VuGSU GS(th)⏹当UGS <UGS(th),无导电沟道,iD= 0;⏹当UGS> U GS(th) ,导电沟道形成;U↑→导电沟道宽度↑→i↑hyjhyj2)()1(-=th GS GS DO D U u I i 其中:I DO 为u GS = 2U GS(th)时的i D)(mA i D )(V u GS U GS(th)转移特性近似公式:2U GS(th)I DOU GS ≧U GS(th)hyjDSu GSu N +SG DPN +………………⊕⊕⊕⊕⊕二、N 沟道耗尽型MOS 场效应管D 型NMOSFET 的结构与E 型NMOSFET 管的结构基本相同,差别在于耗尽型管的二氧化硅绝缘层中掺有大量的正离子。