5场效应管放大电路 5.1金属-氧化物-半导体(MOS)场效应管 5.2 MOSFET放大电路 5.3结型场效应管(JFET) *5.4砷化镓金属-半导体场效应管 5.5各种放大器件电路性能比较
5.1 金属-氧化物-半导体(MOS)场效应管 5.3 结型场效应管(JFET) *5.4 砷化镓金属-半导体场效应管 5.5 各种放大器件电路性能比较 5.2 MOSFET放大电路
5.1金属-氧化物-半导体 (MOS)场效应管 5.1.1N沟道增强型MOSFET 5.1.2N沟道耗尽型MOSFET 5.1.3P沟道MOSFET 5.1.4沟道长度调制效应 5.1.5 MOSFET的主要参数
5.1 金属-氧化物-半导体 (MOS)场效应管 5.1.1 N沟道增强型MOSFET 5.1.5 MOSFET的主要参数 5.1.2 N沟道耗尽型MOSFET 5.1.3 P沟道MOSFET 5.1.4 沟道长度调制效应
场效应管的分类: N沟道 增强型 MOSFET P沟道 (IGFET) N沟道 FET 绝缘栅型 耗尽型 场效应管 P沟道 JFET N沟道 结型 (耗尽型) P沟道 耗尽型:场效应管没有加偏置电压时,就有导电沟道存在 增强型:场效应管没有加偏置电压时,没有导电沟道
P沟道 耗尽型 P沟道 P沟道 N沟道 增强型 N沟道 N沟道 (耗尽型) FET 场效应管 JFET 结型 MOSFET 绝缘栅型 (IGFET) 耗尽型:场效应管没有加偏置电压时,就有导电沟道存在 增强型:场效应管没有加偏置电压时,没有导电沟道 场效应管的分类:
5.1.1N沟道增强型MOSFET 1.结构(N沟道) L:沟道长度 W:沟道宽度tx:绝缘层厚度 通常W>L 绝缘体 沟道 栅极g二氧化硅绝缘层 (Si02) 铝电极 (A1) N P型衬底 源极s 漏极d
5.1.1 N沟道增强型MOSFET 1. 结构(N沟道) L :沟道长度 W :沟道宽度 tox :绝缘层厚度 通常 W > L
5.1.1N沟道增强型MOSFET 1.结构(N沟道) 源极s 栅极g 漏极d 铝 Si0,绝缘层 铝 铝 Q N 衬底 耗尽层 卫型硅衬底 B 。B衬底引线 剖面图 符号 N沟道 增强型)
5.1.1 N沟道增强型MOSFET 剖面图 1. 结构(N沟道) 符号 (N沟道 增强型)
5.1.1N沟道增强型MOSFET 2.工作原理 ID-0 铝 (1)vGs对沟道的控制作用 二氧化硅 当Vcs≤0时 无导电沟道,d、s间加电压时,也 无电流产生。 耗尽层 当0<vcs〈时 6B衬底引线 产生电场,但因吸引电子数目较少,故 仍未形成导电沟道(感生沟道),d、s间加 D三0 电压后,没有电流产生。 当vcs≥时 在电场作用下形成导电沟道,d、s间加 电压后,将有电流产生。 耗尽层N型(感生)沟道 vcs越大,导电沟道越厚,电流越大。 P ?称为开启电压 6B衬底引线
5.1.1 N沟道增强型MOSFET 2. 工作原理 (1)vGS对沟道的控制作用 当vGS≤0时 无导电沟道, d、s间加电压时,也 无电流产生。 当0<vGS <VT 时 产生电场,但因吸引电子数目较少,故 仍未形成导电沟道(感生沟道),d、s间加 电压后,没有电流产生。 当vGS≥VT 时 在电场作用下形成导电沟道,d、s间加 电压后,将有电流产生。 vGS越大,导电沟道越厚,电流越大
2.工作原理 (2)vns对沟道的控制作用 当cs一定(vcs>)时, GS 迅速 vs个→,个→沟道电位梯度个 增 大 →靠近漏极d处的电位升高 →veml→靠近漏极d处氧化层 内电场强度减小 →靠近漏极d处沟道变薄 N型(感生)沟道 P 整个沟道呈楔形分布 6B衬底引线
2. 工作原理 (2)vDS对沟道的控制作用 靠近漏极d处的电位升高 vGD↓ 靠近漏极d处氧化层 内电场强度减小 靠近漏极d处沟道变薄 当vGS一定(vGS >VT )时, vDS iD 沟道电位梯度 整个沟道呈楔形分布
2.工作原理 (2)vDs对沟道的控制作用 VDD ● 当vcs一定(vcs>)时, 饱 ns个→,→沟道电位梯度↑ 和 当vos增加到使vcD=时, 在紧靠漏极处沟道出现预夹断。 在预夹断处:cD-Vcs-Ups= 夹断区 B衬底引线
当vGS一定(vGS >VT )时, vDS iD沟道电位梯度 当vDS增加到使vGD=VT 时, 在紧靠漏极处沟道出现预夹断。 2. 工作原理 (2)vDS对沟道的控制作用 在预夹断处:vGD=vGS-vDS =VT
2.工作原理 (2)vs对沟道的控制作用 VDD 预夹断后,vs个(eos-nsIT B衬底引线 截止区、Gs<TT Ups
预夹断后,vDS(vGD=vGS-vDS<VT) 夹断区延长 沟道电阻 iD基本不变 2. 工作原理 (2)vDS对沟道的控制作用
2.工作原理 (3) VDs和vGs同时作用时 DD ip vcs一定,Vns变化时: GG 饱 给定一个vcs,就有一条不 同的i-s曲线。 预夹断临界点轨迹 ip/mAl UDs=UGS-VT(UGD-UGS-UDs=VT) 8可变电阻区A 7V 饱和区6V 天断区 6 B 5V ♂B衬底引线 C 4V D UGs=3 V E 截止区 10 15 20 UDs/V
2. 工作原理 (3) vDS和vGS同时作用时 vGS一定,vDS变化时: 给定一个vGS ,就有一条不 同的 iD – vDS 曲线