模拟电子技术基础 014讲义(场效应管)PPT课件

耗尽型（D） P沟道（P-DMOS）
金属氧化物场效应管（IGFET绝缘栅型）
N-MOS管与P-MOS管工作原理相似，不同之
处仅在于它们形成电流的载流子性质不同，因此，
导致加在各极上的电压极性相反。
4
3.1.1 N沟道增强型MOS场效应
管
N-EMOS FET结构示意图
源极
金属栅极
衬底极
电路符号
US G D W
第三章 场效应管
3.1 MOS场效应管 3.2 结型场效应管 3.3 场效管应用原理
1
概述
场效应管是另一种具有正向受控作用的半导体器件。 它比BJT体积小、工艺简单，器件特性便于控制， 是目前制造大规模集成电路
• 场效应管输入电阻远大于三极管输入电阻。三极管Ri不 高，在许多场合不能满足要求。
6
3.1 绝缘栅型场效应管（MOS管）
3.1.1 N沟道增强型（EMOS）管
栅衬之间相当于以SiO2 为介质的平板电容器。
说明
①MOS管衬底一般与源极相连使用； ②栅极和衬底间形成电容。
一. 工作原理
1、沟道形成原理。(1)设VDS =0，当VGS=0时，iD=0。图(a) 7
(2)当VGS>0时，VGS对沟道导电能力的控制作用。图(b) 反型层
二、N-DMOS管伏安特性
ID/mA VDS = VGS –VGS(th) VGS =1V
ID/mA 转移特性
0. 5V
0V
-0. 5V
- 1V -1. 5V
0
-1. 8V
VDS /V
VGS(th)
0
VGS /V
外部工作条件： VDS > 0，VGS 正、负、零均可。 DMOS管在饱和区与非饱和区的ID表达式与EMOS管相同。

变化。
二极管
二、本征半导体的晶体结构
完全纯净的、不含其他杂质且具有晶体结构的半导体
称为本征半导体
+4
+4
+4
将硅或锗材料提
纯便形成单晶体，
共 价
它的原子结构为 键
+4
+4
价 电 子
+4
共价键结构。
+4
当温度 T = 0 K 时，半导 体不导电，如同绝缘体。 图 1.1.1
+4
+4
本征半导体结构示意图
(a)N 型半导体
(b) P 型半导体
图 杂质半导体的的简化表示法
1.1.3 PN结
在一块半导体单晶上一侧掺杂成为 P 型半导体，另 一侧掺杂成为 N 型半导体，两个区域的交界处就形成了 一个特殊的薄层，称为 PN 结。
一、PN 结的形成
P
PN结
N
图 PN 结的形成
PN 结中载流子的运动
1. 扩散运动
本征半导体掺入 5 价元素后，原来晶体中的某些 硅原子将被杂质原子代替。杂质原子最外层有 5 个价 电子，其中 4 个与硅构成共价键，多余一个电子只受 自身原子核吸引，在室温下即可成为自由电子。
+4
+4
+4
自由电子
+4
+45
+4
施主原子
+4
+4
+4
图 1.1.3 N 型半导体
5 价杂质原子称为施主原子。
5. 载流子的浓度与温度密切相关，它随着温度的升 高，基本按指数规律增加。
1.1.2 杂质半导体
杂质半导体有两种

SUMMAR Y
03
场效应管的应用
在数字电路中的应用
总结词
场效应管在数字电路中主要用作开关控制，具有低导通电阻、高速开关特性和 低静态功耗等优点。
详细描述
在数字电路中，场效应管常用于逻辑门电路、触发器、寄存器等数字逻辑电路 中，作为开关元件控制信号的通断。由于其低导通电阻和高开关速度，场效应 管能够实现高速、低功耗的数字逻辑功能。
噪声系数
场效应管在工作过程中产生的噪声与输入 信号的比值，表示场效应管的噪声水平。 噪声系数越低，信号质量越好。
失真系数
场效应管在工作过程中产生的非线性失真 与输入信号的比值，表示场效应管的失真 水平。失真系数越低，信号质量越好。
极限参数
01
02
03
04
最大漏极电流
场效应管能够承受的最大漏极 电流。超过该电流值可能会损
焊接操作
在焊接场效应管时应使用适当的焊接温度和时间，避免过热或时间 过长导致性能下降或损坏。
电源开关
在开关电源时应先关闭电源开关，避免瞬间电流过大对场效应管造 成损坏。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
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06
场效应管的发展趋势与 展望
当前发展状况
场效应管在电子设备 中广泛应用，如放大 器、振荡器、开关等 。
的能量损耗和电磁干扰，提高电源的整体性能。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
04
场效应管的检测与代换
检测方法
1 2 3
判断电极
通过测量电极间的电阻来判断场效应管的电极， 通常G极与D极之间的电阻较小，S极与D极之间 的电阻较大。

场效应管及其应用
图 3.5 增强型MOS (a) N沟道结构图; (b) N沟道符号; (c) P沟道符号
场效应管及其应用 2)
如图3.6所示电路,在栅、源之间加正向电压uGS,漏源之间 加正向电压uDS。当uGS=0时,漏极与源极之间形成两个反向连接
的PN结, 其中一个PN结是反偏的, 故漏极电流为零。
场效应管及其应用 图3.2 N沟道结型场效应管工作原理
场效应管及其应用 2．
场效应管的特性曲线分为转移特性曲线和输出特性曲线。
1)
在uDS一定时,漏极电流iD与栅源电压uGS之间的关系称为转
移特性。 即
iD f (uGS ) |uDS常数
(3.1)
图3.3为N沟道结型场效应管的转移特性曲线。当uGS=0时, iD 最大, 称为饱和漏极电流, 并用IDSS表示。当|uGS|增大时, 沟道电阻 增大, 漏极电流iD减小；当uGS=UGS（off）时, 沟道被夹断, 此时iD=0。 UGS（off）称为夹断电压。
1)
图3.5（a）为N沟道增强型绝缘栅场效应管的结构图。它 是在一块P型硅半导体衬底上, 用扩散方法形成两个高掺杂浓度 的N型区, 并用金属导线引出两个电极作为场效应管的漏极和源 极;在P型衬底表面上生成一层很薄的绝缘层（SiO2）, 再覆盖 一层金属薄层并引出一个电极作为场效应管的栅极。 栅场效应管电路符号如图3.5（b）所示，P沟道增强 型绝缘栅场效应管电路符号如图3.5（c）所示。
7）跨导gm 在uDS为定值的条件下, 漏极电流变化量与引起这个变化
的栅源电压变化量之比, 称为跨导或互导, 即
场效应管及其应用
gm
diD duGS
uDS 常数
gm是转移特性曲线上工作点处斜率的大小,反映了栅源电压 uGS对漏极电流iD的控制能力。gm是衡量场效应管放大能力的重 要参数,gm越大, 场效应管放大能力越好,即uGS控制iD的能力越 强。 gm可以从转移特性曲线上求取, 也可以从输出特性曲线上