2022-2023学年高二物理竞赛课件：JFET的主要参数

JFET的主要参数 2 JFET的主要参数 1.夹断电压VP 2.饱和漏极电流IDSS 3.最大漏源电压V(BR)DS 4.最大栅源电压V(BR)GS 5.低频跨导gm 6.输出电阻rd 第四章 场效应管及其放大电路 北华航天工业学院 3 结型场效应管的缺点: 1. 栅源极间的电阻虽然可达106以上,但在某些场合仍嫌不够高。 3. 栅源极间的PN结加正向电压时,将出现较大的栅极电流。 MOS场效应管可以很好地解决这些问题。 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。 第四章 场效应管及其放大电路 北华航天工业学院 4 绝缘栅型场效应管(MOSFET) 第四章 场效应管及其放大电路 4.2 场效应管放大电路的分析 4.3 主要内容 结型场效应管(JFET) 4.1 北华航天工业学院 5 1. 增强型MOS管的结构和符号 4.2 金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET) 第四章 场效应管及其放大电路 P型衬底 N+ N+ 源极(S) 栅极(G) 漏极(D) 衬底电极(B) 沟道区域 SiO2绝缘层 源极(S) 栅极(G) 漏极(D) 衬底 (B) 金属电极 PN结 金属电极 N沟道增强型MOSFET 北华航天工业学院 6 N型衬底 P+ P+ 源极(S) 栅极(G) 漏极(D) 衬底电极(B) 沟道区域 SiO2绝缘层 源极(S) 栅极(G) 漏极(D) 衬底 (B) 金属电极 金属电极 第四章 场效应管及其放大电路 P沟道增强型MOSFET 1. 增强型MOS管的结构和符号 4.2 金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET) 北华航天工业学院 7 2. 增强型MOS管的工作原理 (以N 沟道增强型为例) (1)当 时,如在D、S之间加电压,无论极性如何,总有一个PN结反偏,所以没有导电沟道; 第四章 场效应管及其放大电路 P型衬底 N+ N+ S G D 衬底电极(B) 反向偏置 沟道区域 ﹢ - 无沟道 北华航天工业学院 8 P型衬底 N+ N+ S G D 衬底电极(B) 沟道区域 ﹢ - N型沟道 第四章 场效应管及其放大电路 在栅源之间加正向电 压(暂时假设漏源极之间 无电压)。由于源极S与衬 底相连,金属层和半导体 衬底构成以SiO2为介质的平 行板电容器,形成一个电 场强度较强的纵向电场。 在此电场作用下排斥 空穴,吸引电子,在两个 N+区间形成N型反型层。 当Vgs >VT时,反型层把 D、 S相连,形成导电沟 道(感生沟道)。 北华航天工业学院 9 名词解释: 导电沟道必须在栅源电压VGS 大于某个值(即VT)后才能 出现,这种类型的MOS管称 为增强型MOS管,对应的临 界电压VT 叫做开启电压。 VGS越大,导电沟道反型层越 厚,导电沟道的电阻越小。 第四章 场效应管及其放大电路 P型衬底 N+ N+ S G D 衬底电极(B) ﹢ - N型沟道 北华航天工业学院 10 P型衬底 N+ N+ S G D 衬底电极(B) ﹢ - 当VGS≥VT时,出现导电沟道。 此时,如果在漏极和源极之 间加上电VDD,那么D、S之 间就会产生电流iD。 假设保持VGS不变,增大VDS: (1)若VDS较小,iD增大较快 ,同时使导电沟道的厚度变得 不均匀; (2)当VDS增大到一定值时, 靠近D端产生预夹断,此后, iD趋向饱和。 第四章 场效应管及其放大电路 北华航天工业学院 11 3. N沟道增强型MOS管的特性曲线 第四章 场效应管及其放大电路 输出特性曲线 0 4V 3V VGS=2V 5V 10V 0 转移特性曲线 VDS=10V 2 3 4 5 可变 电阻区 恒 流 区 击穿 区 北华航天工业学院 12 在特性曲线的恒流区有 : 0 转移特性曲线 VDS=10V 2 3 4 5 第四章 场效应管及其放大电路 北华航天工业学院 $