场效应管分类与特点

场效应管分类与特点主讲人：王宇浩什么是场效应管？场效应晶体管（FieldEffectTransistor缩写(FET)）简称场效应管。由多数载流子参与导电，也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件。具有输入电阻高（107～1015Ω）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点。目录1.场效应管的作用2.场效应管的分类3.场效应管的工作原理3.1PN结3.2结型场效应管3.3绝缘栅场效应管g栅极d漏极S源极场效应管的作用1.场效应管可应用于放大。2.场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。3.场效应管可以用作可变电阻。4.场效应管可以方便地用作恒流源。5.场效应管可以用作电子开关。场效应管的分类按沟道材料分N沟道和P沟道两种。按导电方式：耗尽型与增强型，结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。场效应管结型场效应管绝缘栅型场效应管P沟道结型场效应管N沟道结型场效应管N沟道耗尽型P沟道耗尽型N沟道增强型P沟道增强型PN结掺入少量杂质硼元素（或铟元素）的硅晶体（或锗晶体）掺入少量杂质磷元素（或锑元素）的硅晶体（或锗晶体）多子扩散少子漂移多空穴多电子结型场效应管基本结构及符号如图（a）所示,在一块N型硅半导体两侧制作两个P型区域,形成两个PN结,把两个P型区相连后引出一个电极,称为栅极,用字母G(或g)表示。dsgd漏极g栅极PPN耗尽层s源极dsg(a)(b)(c)（a）结构;(b)N沟道结型场效应管符号;(c)P沟道结型场效应管符号;工作原理在栅极和源极之间加上反向电压UGS，使PN结反向偏置，则可以通过改变UGS的大小来改变耗尽层的宽度。当反向电压的值UGS变大时，耗尽层将变宽，于是导电沟道的宽度相应地减小，使沟道本身的电阻值增大，于是，漏极电流ID将减少。所以，通过改变UGS的大小，即可控制漏极电流ID的值。VGS=0，VDS=0,ID=00VGSVPVGS↑耗尽层变宽VP为夹断电压VGS=VP导电沟道被全夹断VDS0但VGS-VDSVPVDS增加，d端电位高，s端电位低，导电沟道内存在电位梯度，所以耗尽层上端变宽。VGS-VDS=VP沟道被夹断特性曲线场效应管的特性曲线分为转移特性曲线和输出特性曲线。1)在uDS一定时,漏极电流iD与栅源电压uGS之间的关系称为转移特性。即在UGS(off)≤uGS≤0的范围内,漏极电流iD与栅极电压uGS的关系为：常数)(ufdsuigsD543210－1－2－3－4uDS=12VuGS/ViD/mAIDSSUGS(off)2)()1(UuIioffGSGSDSSD特性曲线2)输出特性是指栅源电压uGS一定,漏极电流iD与漏极电压uDS之间的关系,即常数ufGSuiDSD)(01234524681012141618iD/mAuDS/V夹断区可变电阻区－4V－3V－2V－1V击穿区恒流区(放大区)uDS＝0V增强型绝缘栅型场效应管基本结构及符号sgdN＋N＋P型硅衬底衬底引线gdsgds(a)(b)(c)SiO2(a)N沟道结构图;(b)N沟道符号;(c)P沟道符号;b增强型绝缘栅型场效应管原理VGS0→g吸引电子→反型层→导电沟道VGS↑→反型层变厚→VDS↑→ID↑特性曲线N沟道增强型绝缘栅场效应管的转移特性曲线如图a所示。在uGS≥UGS（th）时,iD与uGS的关系可用下式表示:其中ID0是uGS=2UGS（th）时的iD值。N沟道增强型绝缘栅场效应管的输出特性曲线如图所示2)()1(UuIithGSGSDOD4321iD/mA02468uGS/VuDS＝10VUGS(th)＝3V012345iD/mA6V5V4V3V24681012141618uDS/V(a)(b)（a）转移特性（b）输出特性耗尽型绝缘栅场效应管图为N沟道耗尽型场效应管的结构图。其结构与增强型场效应管的结构相似,不同的是这种管子在制造时,就在二氧化硅绝缘层中掺入了大量的正离子。sgdN＋N＋P型硅衬底衬底引线gdsgds(a)(b)(c)＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋耗尽型MOS(a)N沟道结构图;（b）N沟道符号;（c）P沟道符号;特性曲线在uGS≥UGS（off）时,iD与uGS的关系可用下式表示:2)()1(UuIioffGSGSDSSD－5－4－3－2－1024681012uDS=常数uGS/ViD/mAUGS(off)IDSS0246810121416－2V－1V－3VuGS=2V1V24681012uDS/V(a)(b)iD/mA0VN（a）转移特性;（b）输出特性;谢谢观看