2022-2023学年高二物理竞赛课件：结型场效应管的工作原理

结型场效应管的工作原理 结型场效应管的工作原理 （1）栅源电压对沟道的控制作用 在栅源间加负电压uGS ，令uDS =0 ①当uGS=0时，为一个平衡PN结，导电沟道最宽。 ②当│uGS│↑时，PN结反偏，耗尽层变宽，导电沟道变窄，沟道电阻增大。 ③当│uGS│↑到一定值时 ，沟道会完全合拢。 定义： 夹断电压UGS(off)——使导电沟道完全合拢（消失）所需要的栅源电压uGS 继续 温度对晶体管特性的影响 继续 一、直流参数 主要参数 共射直流电流系数 2. 共基直流电流放大系数 ：定义见前 3. 极间反向电流 ICBO 和 ICEO：应用时越小越好 二、交流参数 1 共射交流电流放大系数β： 工作于动态的三极管，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为iB，相应的集电极电流变化为iC，则交流电流放大倍数为： 继续 fT──特征频率 fβ──截止频率 1 β f βmax fT fβ 70.7%βmax 继续 三、极限参数 1. 集电极最大允许功耗PCM 集电极电流IC 流过三极管， 所发出的焦耳 热为： PC =ICUCE 必定导致结温 上升，所以PC 有限制。 PCPCM IC UCE ICUCE=PCM ICM U(BR)CEO 安全工作区 继续 2.最大集电极电流ICM 集电极电流IC上升会导致三极管的值的下降，当值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。 3.集-射极反向击穿电压 当集---射极之间的电压UCE超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。 继续 例：UCE=6V时： IB = 40 A, IC =1.7 mA； IB = 60 A, IC =2 mA。 强调：在以后的计算中，一般作近似处理： = IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V) 3 6 9 12 IB=0 20A 40A 60A 80A 100A 继续 1 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。 增强型 耗尽型 N沟道 P沟道 N沟道 P沟道 N沟道 P沟道 FET分类： 绝缘栅场效应管 结型场效应管 场效应管（Field Effect Transistor简称FET）是一种电压控制器件(uGS~ iD) ，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，温度特性好，输入电阻极高等优点，得到了广泛应用。 继续 结型场效应管 1. 结型场效应管的结构（以N沟为例）： 两个PN结夹着一个N型沟道。三个电极： g：栅极 d：漏极 s：源极 符号： N沟道 P沟道 继续 10 （2）漏源电压对沟道的控制作用 在漏源间加电压uDS ，令uGS =0 由于uGS =0，所以导电沟道最宽。 ①当uDS=0时， iD=0。 ②uDS↑→iD ↑ →靠近漏极处的耗尽层加宽，沟道变窄，呈楔形分布。 ③当uDS ↑，使uGD=uG S- uDS=UGS(off)时，在靠漏极处夹断——预夹断。 预夹断前， uDS↑→iD ↑。 预夹断后， uDS↑→iD 几乎不变。 ④uDS再↑，预夹断点下移。 （3）栅源电压uGS和漏源电压uDS共同作用 iD=f（ uGS 、uDS）,可用输两组特性曲线来描绘。 继续 四个区： 恒流区的特点： △ iD /△ uGS = gm ≈常数 即： △ iD = gm △ uGS （放大原理） （a）可变电阻区（预夹断前） （b）恒流区（预夹断 后） （c）夹断区（截止区）。 （d）击穿区。 可变电阻区 恒流区 截止区 击穿区 继续 $