場(chǎng)效應(yīng)管及其放大電路(已修改)
2024-12-20 08:30 本頁(yè)面
【正文】 第九講 場(chǎng)效應(yīng)管及其放大電路 一、場(chǎng)效應(yīng)管 二、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置方法 三、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的動(dòng)態(tài)分析 四、復(fù)合管 場(chǎng)效應(yīng)三極管 只有一種載流子參與導(dǎo)電 ， 且利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制電流的三極管 ， 稱為 場(chǎng)效應(yīng)管 ， 也稱 單極型三極管 。 場(chǎng)效應(yīng)管分類 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管 特點(diǎn) 單極型器件 (一種載流子導(dǎo)電 )； 輸入電阻高； 工藝簡(jiǎn)單 、 易集成 、 功耗小 、 體積小 、成本低 。 D S G N 符號(hào) 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 一、結(jié)構(gòu) 圖 N 溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)圖 N型溝道 N型硅棒 柵極 源極 漏極 P+ P+ P 型區(qū) 耗盡層(PN 結(jié) ) 在漏極和源極之間加上一個(gè)正向電壓 ， N 型半導(dǎo)體中多數(shù)載流子電子可以導(dǎo)電 。 導(dǎo)電溝道是 N 型的 ，稱 N 溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 。 P 溝道場(chǎng)效應(yīng)管 圖 P 溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)圖 N+ N+ P型溝道 G S D P 溝道場(chǎng)效應(yīng)管是在 P 型硅棒的兩側(cè)做成高摻雜的 N 型區(qū) (N+)， 導(dǎo)電溝道為 P 型 ， 多數(shù)載流子為空穴 。 符號(hào) G D S 二、工作原理 N 溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 用改變 UGS 大小來(lái)控制漏極電流 ID 的 。 G D S N N型溝道 柵極 源極 漏極 P+ P+ 耗盡層 *在柵極和源極之間加反向電壓 ， 耗盡層會(huì)變寬 ， 導(dǎo)電溝道寬度減小 ，使溝道本身的電阻值增大 ，漏極電流 ID 減小 ， 反之 ，漏極 ID 電流將增加 。 *耗盡層的寬度改變主要在溝道區(qū) 。 1. 設(shè) UDS = 0 ， 在柵源之間加負(fù)電源 VGG， 改變 VGG 大小 。 觀察耗盡層的變化 。 ID = 0 G D S N型溝道 P+ P+ (a) UGS = 0 UGS = 0 時(shí) ， 耗盡層比較窄 ，導(dǎo)電溝比較寬 UGS 由零逐漸增大 ，耗盡層逐漸加寬 ， 導(dǎo)電溝相應(yīng)變窄 。 當(dāng) UGS = UGS(off)， 耗盡層合攏 ， 導(dǎo)電溝被夾斷 ， 夾斷電壓 UGS(off) 為負(fù)值 。 ID = 0 G D S P+ P+ N型溝道 (b) UGS 0 VGG ID = 0 G D S P+ P+ (c) UGS = UP VGG 2. 在漏源極間加正向 VDD， 使 UDS 0， 在柵源間加負(fù)電源 VGG， 觀察 UGS 變化時(shí)耗盡層和漏極 ID 。 UGS = 0， UDG ， ID 較大。 G D S P+ N IS ID P+ P+ VDD VGG UGS 0， UDG ， ID 較小。 G D S N IS ID P+ P+ VDD 注意：當(dāng) UDS 0 時(shí) ， 耗盡層呈現(xiàn)楔形 。 (a) (b) )(offGSU )(offGSUG D S P+ N IS ID P+ P+ VDD VGG UGS 0,UDG = |UGS(off)|, ID更小 , 預(yù)夾斷 UGS ≤UGS(off) ,UDG |UGS(off)|,ID ? 0,夾斷 G D S IS ID P+ VDD VGG P+ P+ (1) 改變 UGS ， 改變了 PN 結(jié)中電場(chǎng) ， 控制了 ID ， 故稱場(chǎng)效應(yīng)管或電壓控控元件； (2)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管柵源之間加反向偏置電壓 ，使 PN 反偏 ， 柵極基本不取電流 ， 因此 ， 場(chǎng)效應(yīng)管輸入電阻很高 。 (c) (d) 三、特性曲線 1. 轉(zhuǎn)移特性 (N 溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管為例 ) 常數(shù)?? DS)( GSD UUfIO UGS ID IDSS UGS（ off） 圖 轉(zhuǎn)移特性 UGS = 0 ， ID 最大；UGS 愈負(fù)， ID 愈??；UGS = UP， ID ? 0。 兩個(gè)重要參數(shù) 飽和漏極電流 IDSS(UGS = 0 時(shí)的 ID) 夾斷電壓 UGS（ off)(ID = 0 時(shí)的 UGS) UDS ID VDD VGG D S G V ? + V ? + UG
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