场效应管自学笔记

场效应管
这种器件也是有PN结构成的,它几乎只利用半导体中的一种载流子来导电,故又称单极性晶体管。特点是输入电阻高,有10^7~10^15欧,所以外部的电压几乎全部会加在管子内部,而 不用考虑外部电源内阻。还有其它的体积小,重量轻,寿命长等瞎掰的没用的优点。

场效应管分为结型场效应管JFET和绝缘栅场效应管IGFET。这两种管子的区别嘛,就看看大牛们的解释吧,转载 http://blog.sina.com.cn/s/blog_a1814f440102v51g.html
根据参与导电的载流子的种类不同,可以分为N沟道场效应管(电子为载流子),P沟道场效应管(空穴为载流子)。

绝缘栅型场效应管
绝缘栅场效应管有四种类型:N沟道增强型MOSFET、N沟道耗尽型MOSFET、P沟道增强型MOSFET、P沟道耗尽型MOSFET。

N沟道增强型
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结构就如图,不说了。栅极和衬底各相当于一个极板,中间是绝缘层,形成电容,所以由于栅极是绝缘的,栅极的电流几乎为0,栅极电阻Rgs很大。这种管子主要是靠在GS上加电压,来控制流入D的电流Id。在Ugs=0V时,Id=0A;只有当Ugs>Ugs(th)(开启电压)后,若有Uds,才会有漏极电流,这就是增强型MOS管。
   首先只有当Ugs>Ugs(th)时管子才导通,当Ugs>Ugs(th)时,且Ugs=const时,分几种情况
(1)Uds比较小,Ugd=Ugs-Uds>Ugs(th),就是d点的电位比g点低Ugs(th)以上,这时Id随Uds的增加而增加。(2)当Uds增加到Ugd=Ugs(th)时,沟道在漏极一侧会出现夹断点,称为夹断区,这时电流Id不在岁Uds的变化而变化,只取决于Ugs的大小。Ugs越大,Id越大。
输出特性
根据公式Id=f(Uds)|Ugs=const可以看出,N沟道增强型有3个工作区域:可变电阻区,恒流区,截止区。
1.可变电阻区:就是上面第一种情况,Ugs>Ugs(th),三极管已经开启,但是d点的点位低于g点Ugs(th)以下。Id随Uds的增加近似线性增加,就像是一个电阻,对应于不同Ugs,该等效电阻的大小也不一样,Ugs越大,电阻越小,电流增加越快。
2.恒流区:就是Uds增加到使Ugd=Ugs(th)时的情况,电流不再随Uds的增加而增加,Id由Ugs决定,相当于双极型晶体管的线性放大区。
3.截止区:很好理解,Ugs
另外,当Uds增加到一定程度,管子会被击穿,漏极电流迅速增大,此时为击穿区,应该避免。
转移特性
即漏极电压Uds为常数是的情况。这时只要Uds不要太小,管子基本处于恒流区,在不同Uds下,转移特性曲线基本重合,如图

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Id=Ido(Ugs/Ugs(th)-1)^2,其中,Ido是Ugs=2Ugs(th)时的值。

N沟道耗尽型
只是在sio2绝缘层中加入了正离子,得到的效果是,Ugs>0,就会有漏极电流。当Ugs=0时的漏极电流称为饱和漏极电流,用Idss表示。当Ugs>0,Ugs增加,Id增加;但Ugs<0,|Ugs|减小,Id减小。对应的Id=0时的Ugs称为夹断电压,用Ugs(off)表示。
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Id=Idss(1-Ugs/Ugs(off))^2

P沟道增强型的开启电压Ugs(th)<0,当Ugs0,Ugs可在正负值得一顶范围内实现对Id的控制。




结型场效应管
结构如图
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找了两个图,不知表达怎么样?(只有两种,一种N,一种P)
N沟道结场效应管原理如下,P反之。
在栅极与源极间需要加一负电压(Ugs<0),ig=0。
(1)栅极电源对漏极电流Id的控制作用
当Uds=0时。当Ugs=0,管子内部存在最大导通沟道(最宽),但是由于Uds=0,不存在电场,所以漏极和栅极之间没有电流;当Ugs<0时,PN结反偏,耗尽层加厚,沟道变窄;当Uds小到一定程度,沟道被封死。
从上面可以看出,Ugs可以改变导通沟道的宽窄(就是改变沟道电阻的大小),若在漏极加上电压Uds,就可以根据沟道电阻的大小,改变Id的大小,所以在Uds确定的情况下,Id有Ugs决定。|Ugs|越大,导通沟道越窄,电流越小。
(2)漏极电压Uds对漏极电流Id的影响
当Ugs确定时(只要导通沟道不完全关闭,即Ugs>夹断电压),增大Uds,会使栅极和漏极之间的耗尽层变厚,当Uds较小时,导通沟道一直存在,Uds增加,电场强度增加,电流Id增加;当Uds增加到使Ugd=Ugs(off)时,达到截止电压,这时导通沟道关闭,Id按理会减小,但是由于Uds增加,电场增加,会使Id增大,实际上会使两者抵消,所以当Ugd
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场效应管的主要参数
直流参数
1.开启电压Ugs(th)/UT:是在Uds为const时,使Id出现的最小Ugs。N增强型Ugs(th)>0,当Ugs>Ugs(th),场效应管导通;P 增强型Ugs(th)<0,当Ugs
2.夹断电压Ugs(off)/Up:N沟道Ugs(off)<0,当Ugs0,当Ugs>Ugs(th),场效应管夹断,导通沟道夹断,没有Id。
3.饱和漏极电流Idss:耗尽型或结型场效应管,当Ugs=0时的Id漏极电流。
4.直流输入电阻Rgs:栅极和源极之间的电阻,反正很大就是了。
交流参数
低频跨导gm
低频跨导反映了栅极电压Ugs对漏极电流Id的控制作用的强弱。
对于耗尽型
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对于增强型
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