2022-2023学年高二物理竞赛课件：场效应晶体管及其电路分析

场效应晶体管及其电路分析 场效应晶体管及其电路分析 场效应管的结构、特点与参数 场效应晶体管是电压控制电流型器件。其工作电流主要由多数载流子的漂移运动形成，故又称为单极型晶体管。 根据结构和制造工艺的不同，场效应管分为 两大类： 结型场效应管（J－FET） 绝缘栅场效应管（MOS－FET）/ IGFET 场效应管的分类： 一、绝缘栅场效应管（MOS－FET） 1. 绝缘栅场效应管的结构、类型及电路符号 在一块低掺杂P型硅基片（衬底)上扩散两个高浓度的 N＋区（引出源极和漏极）。在P型硅表面用热氧化的 方法生成薄的SIO2绝缘层，两个N＋区间的绝缘层上生 长一层铝，引出栅极。 绝缘栅场效应管 电路符号： 2. 工作原理（增强型NMOS管为例） （1）VGS=0,VDS较小时的情况 由于GS间的电压小，该电压下的电场不 足以在栅漏间形成导电沟道，在加有电压VDS下也不会导电。 因为此时的栅源电压 VGS 小于开启电压 VT，在二个高 浓度的N+区间没有导电沟道。 （2）VGS> VT ,而VDS仍为较小的电压 在栅极与衬底之间产生一个垂直电场（方向为由栅极指向衬底），它使漏-源之间的P型硅表面感应出电子层（即N型层，也称为反型层）。 当 大于开启电压 该电子层使两个N+区连通，形成N型导电沟道，d-s间呈现低阻，所以在 的作用下将可能产生漏极电流 导电沟道越厚，d-s间等效电阻越小 （3）VGS>VT且足够大时,同时加上VDS电压 该情况下 ，在一定的VDS范围，随着 VGS电压的增加，ID电流也跟着增大。 体现出线性的变化，如图所示。 在VGS>VT时，VDS对增强型N-MOSFET的影响 0<VDS<VGS-VT VDS=VGS-VT VDS>VGS-VT 开启电压 是 时的漏极电流 3. 伏安特性和电流方程 ( 以增强型NMOS－FET为例) （1）转移特性 输出特性分为三个工作区： 可变电阻区、放大区和夹断区 （2）输出特性 增强型NMOS管转移特性和输出特性 $