第四章 场效应管放大电路 2019年4月8日 1
第四章 场效应管放大电路 1 2019年4月8日
场效应管 BT是一种电流控制元件I~ic),工作时，.多数载流子和少数 载流宇都参与运行，所以被称为双极型器件。 场效应管(Field Effect Transistor简称FET)是一种电压控 制器件心cs®)，工作时，只有一种载流子参与导龟，因此 它是单极型器件。 场效应管是一种利用电场效应来控制其电流大小的半导体器 件 特点是耗电省、寿命长输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、 抗射能方强、制造工艺简单。它的应用范围广，特别是在 大规模SI和超大规模集成电路VLS中得到了广泛的应用。 的 根据结构的不同，场效应管可分为两大类： 结型场效应管0FET) 2 金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET)
场效应管 ❖ BJT是一种电流控制元件(iB~ iC)，工作时，多数载流子和少数 载流子都参与运行，所以被称为双极型器件。 ❖ 场效应管（Field Effect Transistor简称FET）是一种电压控 制器件(vGS~ iD) ，工作时，只有一种载流子参与导电，因此 它是单极型器件。 ❖ 场效应管是一种利用电场效应来控制其电流大小的半导体器 件。 ❖ 特点是耗电省、寿命长，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。它的应用范围广，特别是在 大规模LSI和超大规模集成电路VLSI中得到了广泛的应用。 ❖ 根据结构的不同，场效应管可分为两大类： 1. 结型场效应管(JFET) 2. 金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET) 2
§4-1结型场效应管JFET FET利用半导体内的电场 效应进行工作，称为体内 场效应器件。 在一块N型半导体材料两 边扩散高浓度的P型区 形成两个PN结。两边P型 区引出两个欧姆接触电极 (b) 连在一起称为栅极g,在N Od 型本体材料的两端各引出 极 氧化易 金属铅 一个电极，分别称为源极s 和漏极d。 两个PN结中间的N型区域 N型争电沟道 尽层 一一 称为导电沟道。 P+衬底 (r) 3
§ 4 - 1结型场效应管JFET ❖ JFET利用半导体内的电场 效应进行工作，称为体内 场效应器件 。 ❖ 在一块 N型半导体材料两 边扩散高浓度的 P型区， 形成两个PN结。两边 P 型 区引出两个欧姆接触电极 连在一起称为栅极 g，在 N 型本体材料的两端各引出 一个电极，分别称为源极 s 和漏极 d 。 ❖ 两个PN结中间的 N型区域 称为导电沟道。 3
N型沟道JFET工作原理 。代表符号如右图，箭头的方向表示栅 结正尚偏置时，栅极电流的方向是由 P指向N,敌从符号上就可识别d、s 之间是N沟道。 g( N沟道FET工作时，在栅极与源极间 需加负电压(Vs<0),使栅极、沟道 间的PN结反偏，栅极电流i≈0，场 效应管呈现高达102以上的输入电 阻 ÷在漏极与源极间加正电压(yDs>O) 使N沟道中的多数载流子（电子）在电 场作用下由源极向漏极运动，形成电 流p。o的大小受vGs控制。 4
N型沟道JFET工作原理 ❖ 代表符号如右图，箭头的方向表示栅 结正向偏置时，栅极电流的方向是由 P指向N，故从符号上就可识别d、s 之间是 N沟道。 ❖ N沟道JFET工作时，在栅极与源极间 需加负电压 ( vGS ＜0)，使栅极、沟道 间的PN结反偏，栅极电流 i G 0，场 效应管呈现高达10 7 以上的输入电 阻。 ❖ 在漏极与源极间加正电压 ( vDS ＞0) ， 使 N沟道中的多数载流子 (电子 )在电 场作用下由源极向漏极运动，形成电 流iD。iD的大小受vGS控制。 4
VGs对iD的控制作用 当vGs由零向负值增大时，在反偏电压vGs作用下，两 个P结的耗尽层将加宽，使导电沟道变窄，沟道电 阻增大。当vGs增大到某一定值Vl,两侧耗尽层将在 中间合拢，沟道全部被夹断，此时漏源极间的电阻将 趋于无穷大，相应的栅源电压称为夹断电压Vp 必 改变vGs的大小，可以有效 地控制沟道电阻的大小。 若在漏源极间加上固定的 正向电压Ds,则由漏极 流向源极的电流n将受vcs 的控制。 5
vGS对iD的控制作用 ❖ 当vGS由零向负值增大时，在反偏电压vGS作用下，两 个PN结的耗尽层将加宽，使导电沟道变窄，沟道电 阻增大。当vGS增大到某一定值|VF |，两侧耗尽层将在 中间合拢，沟道全部被夹断，此时漏源极间的电阻将 趋于无穷大，相应的栅源电压称为夹断电压VP。 5 ❖ 改变vGS的大小，可以有效 地控制沟道电阻的大小。 若在漏源极间加上固定的 正向电压vDS，则由漏极 流向源极的电流iD将受vGS 的控制