半导体场效应管.ppt

2.3 半导体场效应管 2.3.1 结型场效应管 2.3.2 绝缘栅场效应管 2.3.3 场效应管的主要参数及电路模型 2.3.4 双极型和场效应型三极管的比较 场效应半导体三极管是仅由一种载流子参与导电的半导体器件，是一种用输入电压控制输出电流的半导体器件。从参与导电的载流子来划分，它有电子作为载流子的N沟道器件和空穴作为载流子的P沟道器件。 2.3.1 结型场效应管 1.结型场效应三极管的结构 JFET的结构如图所示，它是在N型半导体硅片的两侧各制造一个PN结，形成两个PN结夹着一个N型沟道的结构。P区即为栅极， N型硅的一端是漏极，另一端是源极。 (1) 栅源电压对沟道的控制作用（uDS =0） 当uGS=0时，耗尽层较窄，导电沟道最宽。 当uGS＜0时，PN结反偏，耗尽层变宽，漏、源间的沟道将变窄，uGS继续减小，沟道继续变窄，沟道电阻加大，当uGS增加到某一值时，两侧的耗尽层相碰，沟道被夹断，沟道电阻趋于无穷大，这时的uGS称为夹断电压UGS(off)。 (2) 漏源电压对沟道的控制作用 一个是漏极D，一个是源极S。在源极和漏极之间的 绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G。P型半导体称为 衬底，用符号B表示。 当栅极加有电压时，若 0＜uGS＜UGS(th)时，通过栅极和 衬底间的电容作用，将靠近栅极 下方的P型半导体中的空穴向下 方排斥，出现了一薄层负离子的 耗尽层。耗尽层中的少子将向表 层运动，但数量有限，不足以形 成沟道，将漏极和源极沟通，所以不可能形成漏极电流iD。 uGS对漏极电流的控制关系可用 iD=f(uGS)?uDS=const 这一曲线描述，称为转移特性曲线 uGS对漏极电流的控制特性——转移特性曲线 ②漏源电压uDS对漏极电流iD的控制作用 当uGS＞UGS(th)，且固定为某一值时，来分析漏源电压uDS对漏极电流iD的影响。 2.N沟道耗尽型MOSFET (a) 结构示意图 (b) 转移特性曲线 3.特性曲线 场效应管的特性曲线类型比较多，根据导电沟道的不同，以及是增强型还是耗尽型可有四种转移特性曲线和输出特性曲线，其电压和电流方向也有所不同。 2.3.3 场效应管的主要参数和电路模型 1. 场效应三极管的主要参数 ① 开启电压UGS(th) (或UT) 开启电压是MOS增强型管的参数，栅源电压小于 开启电压的绝对值, 场效应管不能导通。 ④ 输入电阻RGS 场效应三极管的栅源输入电阻的典型值，对于结型场效应三极管，反偏时RGS约大于107Ω，对于绝缘栅型场效应三极管, RGS约是109～1015Ω。 附录 场效应三极管的型号 场效应三极管的型号, 现行有两种命名方法。其 一是与双极型三极管相同，第三位字母J代表结型场 效应管，O代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表 材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是N型硅P沟 道。例如,3DJ6D是结型N沟道场效应三极管，3DO6C是绝缘栅型N沟道场效应三极管。 几种常用的场效应三极管的主要参数见表02.02。 半导体三极管图片 半导体三极管图片 2.3.4 双极型和场效应型三极管的比较 双极型三极管 场效应三极管 结构 NPN型 结型耗尽型 N沟道 P沟道 PNP型 绝缘栅增强型 N沟道 P沟道 绝缘栅耗尽型 N沟道 P沟道 C与E一般不可倒置使用 D与S有的型号可倒置使用 载流子 多子扩散少子漂移 多or少子漂移 输入量 电流输入 电压输入 控制