模拟电子技术基础3

集成电子技术基础教程CJQ场效应晶体管及其电路分析第一篇电子器件基础集成电子技术基础教程CJQ1.3.1场效应晶体管结构特性与参数1、绝缘栅场效应管(IGEFT)NMOS增强型结构示意图与电路符号（2）三个集：源集，栅（门）集，漏集（1）二个PN结：衬源，衬漏工艺特点：源漏高掺杂栅绝缘电阻大NMOS结构集成电子技术基础教程CJQ1、绝缘栅场效应管(IGEFT)（续）PMOS增强型结构示意图与电路符号（2）三个集：源集，栅（门）集，漏集（1）二个PN结：衬源，衬漏工艺特点：源漏高掺杂栅绝缘电阻大集成电子技术基础教程CJQ2、NMOS增强型工作原理（1）VGS增加形成反型层，大于VT产生沟道，漏源之间形成导电通路**衬源和衬漏之间加反向偏置**集成电子技术基础教程CJQ2、NMOS增强型工作原理（续1）（2）加入VDS形成漏源电流集成电子技术基础教程CJQ2、NMOS增强型工作原理（续2）（3）继续加大VGS，沟道变宽，沟道R变小，ID增加**场效应管是电压控制型器件****场效应管导电由N+的多子形成，单极型器件，T特性好**NMOS工作原理1集成电子技术基础教程CJQ2、NMOS增强型工作原理（续3）（4）继续加大VDS，ID适当增加，源-漏电位逐步升高，沟道预夹断集成电子技术基础教程CJQ2、NMOS增强型工作原理（续4）（5）预夹断后继续加大VDS，沟道夹断，ID恒定**漏源增加的电压降在夹断区**NMOS工作原理2集成电子技术基础教程CJQ3、N沟道耗尽型MOSFET（1）SIO2中预埋正离子（3）υGS负到VGS(off)(VP示)，沟道消失（2）VGS=0时就存在内建电场，形成沟道集成电子技术基础教程CJQ4、结型场效应管(JFET)（1）N沟道和P沟道JFET结构与符号**JFET正常工作时，两个PN结必须反偏****NJFET****PJFET**集成电子技术基础教程CJQ（2）N沟道JFET的工作原理**VDD=0，沟道宽度随VGG增而窄，沟道R增，ID降，耗尽型**集成电子技术基础教程CJQ（2）N沟道JFET的工作原理（续1）**VGG不变，VDD增加，沟道上窄下宽ID线性增，直至预夹断****初始沟道宽度由VGG决定**集成电子技术基础教程CJQ（2）N沟道JFET的工作原理（续2）**VGG不变，预夹断后VDD增加，增加的电压降在沟道上，ID不变**集成电子技术基础教程CJQ5、场效应管类型（1）绝缘栅型（InsulatedGateType）FETN沟道（Channel）增强（Enhancement）型MOSN沟道耗尽（Depletion）型MOSP沟道增强型MOSP沟道耗尽型MOS（2）结型（JunctionType）JFETN沟道(耗尽Depletion)型JFETP沟道(耗尽Depletion)型JFET集成电子技术基础教程CJQ场效应管的典型应用输出回路电流由输入电压控制输入回路产生电压VGSDmGSIgV三端器件构成2个回路场效应管的主要半导体机理——电压控制电流源作用集成电子技术基础教程CJQ1、增强型NMOS场效应管伏安特性（1）增强型NMOS管转移特性2()(1)DSGSDGSvconstDOTvifvIV**场效应管是电压控制型器件***场效应晶体管特性参数**IDO漏极电流当VGS=2VT***0Gi集成电子技术基础教程CJQ（2）增强型NMOS管输出特性(a)截止区：GSTVV(b)可变电阻区(?)：**VDS较小，沟道未夹断ID受其影响**(c)放大区：**VDS足够大沟道夹断，ID不随VDS变化**1、增强型NMOS场效应管伏安特性（续1）集成电子技术基础教程CJQ2)1(PGSDSSDVvIi**IDSS，VGS=0时漏极电流**2、耗尽型MOS场效应管和结型FET伏安特性**转移特性****输出特性**0Gi集成电子技术基础教程CJQ3、场效应管的主要参数(1)直流参数增强型管开启电压VGS(th)(VT)耗尽型管夹断电压VGS(off)(VP)耗尽型管在VGS=0时的饱和区漏极电流IDSSVDS=0时，栅源电压VGS与栅极电流IG之比----直流输入电阻RGS(DC)集成电子技术基础教程CJQ(2)交流参数低频跨导(互导)gm22(1)DSDmvconstGSDSSGSDDSSDGSPPPigvIVdiIIdVVVV或交流输出电阻rdsconstvDDSdsGSivr(3)极限参数最大漏源电压V(BR)DS：漏极附近发生雪崩击穿时的VDS最大栅源电压V(BR)GS：栅极与源极间PN结的反向击穿电压最大耗散功率P集成电子技术基础教程CJQ3、场效应管工作状态估算例1:VDD=18V,Rs=1KΩ，Rd=3KΩ，Rg=3MΩ，耗尽型MOS管的VP=-5V,IDSS=10mA。试用估算法求电路的静态工作点221()(1)10(1)()5GSQDQsDQGSQGSQDQDSSPVIRIVVIIV输入回路方程转移特性()8()DSQDDDdsVVIRRV输出回路方程2.5,2.5DQGSQImAVV集成电子技术基础教程CJQ例2:分压式自偏压共源放大电路中，已知转移特性，VDD=15V,Rd=5kΩ,Rs=2.5kΩ,R1=200kΩ，R2=300kΩ，Rg=10MΩ，负载电阻RL=5kΩ，并设电容C1、C2和Cs足够大。已知场效应管的特性曲线试用图解法分析静态工作点Q，估算Q点上场效应管的跨导gm（1）输入回路方程162.512GSQDDDQsDRVVIRIRRVGSQ=3.5VIDQ=1mA（2）输出回路方程()7.5DSQDDDQdsVVIRRV2(1)GSDDOTvIIV/2/mDGSDODQTgdidvIIV集成电子技术基础教程CJQ例5：分析图示VGS=2/4/6/8/10V/12V时，场效应管工作区(1)由图可知VT=4V,当VGSVT工作在截止区VGS=2/4V工作在截止区.集成电子技术基础教程CJQ(2)VGSVT(4V)工作在放大区或可变电阻区(,)()(,)DGSDSDSDDDdIfVVVVIR输出特性曲线输出回路方程负载线**显然4VGS10V放大区,VGS10V可变电阻区集成电子技术基础教程CJQ(3)VtVVSGSsin68|DSDmVGSIgV常数**恒流区内ID近似只受VGS控制集成电子技术基础教程CJQ例6：N沟道结型场效应管和PNP双极型三极管组成的恒流源电路。估算恒流值.(设IDSS=2mA,夹断电压VP=-4V)**假定在恒流区集成电子技术基础教程CJQ集成电路分类**二极管、三极管、场效应管、电阻、电容，连线**集成电路--同一块硅片制作特殊功能电路**SSI，MSI，LSI，VLSI，模拟/数字，各种功能IC**1.2.6集成电路中的电子器件**器件之间通过SiO2，PN结隔离**集成电子技术基础教程CJQ1.复合管（达林顿管，Darlington）**两只或以上的三极管(场效应管)按一定方式连接**集成电子技术基础教程CJQ***常见达林顿管组合集成电子技术基础教程CJQ（1）等效复合管的管型取决于第一只管子的类型（2）等效复合管的β≈β1β2（3）等效复合管的输入电流可大大减小，第1只管可采用小功率管（4）复合管也可由晶体管和场效应管或多个晶体管组合**等效复合管的特性集成电子技术基础教程CJQ2.多集电极管和多发射极管（1）集电极电流与集电区面积成正比（2）制作多个具有比较稳定电流关系的电流源**比例关系可做得很精确*****多集电极管集成电子技术基础教程CJQ（1）常作为门电路的输入级电路***多发射极极管集成电子技术基础教程CJQ3.肖特基三极管（1）肖特基三极管结构**普通三极管由饱和转入截止时间（饱和—放大—截止）较长****开启电压仅0.3V，正向压降0.4V****普通三极管集电结并接一个肖特基势垒二极管(SBD)**（2）肖特基二极管SBD特点**没有电荷存储效应，开关时间短**集成电子技术基础教程CJQ1.2.7半导体器件的制造工艺简介1.半导体二极管/三极管/FET2.电阻(1)用三极管基区或发射区扩散形成的体电阻(2)阻值1千欧,很不经济3.电容结反偏时的结电容,小于百皮法集成电子技术基础教程CJQ***半导体器件的封装工艺