安顺学院：《电子技术基础》课程PPT教学课件（模拟部分，第六版）第四章 场效应三极管及放大电路

4场效应三极管及放大电路 4.1金属氧化物-半导体(M0sS)场效应三极管 4.2M0SFET基本共源极放大电路 4.3图解分析法 4.4小信号模型分析法 4.5共漏极和共栅极放大电路 4.6集成电路单级 MOSFET放大电路 4.7多级放大电路 4.8结型场效应管(JFET)及其放大电路 *4.9砷化镓金属-半导体场效应管 4.10各种FET的特性及使用注意事项

4 场效应三极管及放大电路 4.1 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应三极管 4.2 MOSFET基本共源极放大电路 4.3 图解分析法 4.4 小信号模型分析法 4.5 共漏极和共栅极放大电路 4.6 集成电路单级MOSFET放大电路 4.7 多级放大电路 4.8 结型场效应管（JFET）及其放大电路 *4.9 砷化镓金属-半导体场效应管 4.10 各种FET的特性及使用注意事项

场效应管的分类: N沟道 增强型 MOSFET P沟道 (GFET FET 绝缘栅型 耗尽型N沟道 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

场效应管的分类： 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

41金属氧化物半导体(MoS) 场效应三极管 4.1.1N沟道增强型 MOSFET 412N沟道耗尽型 MOSFET 41.3P沟道 MOSFET 4.14沟道长度调制等几种效应 4.1.5 MOSFET的主要参数

4.1 金属-氧化物-半导体（MOS） 场效应三极管 4.1.1 N沟道增强型MOSFET 4.1.2 N沟道耗尽型MOSFET 4.1.3 P沟道MOSFET 4.1.4 沟道长度调制等几种效应 4.1.5 MOSFET的主要参数

4.1.1N沟道增强型 MOSFET 1.结构 L:沟道长度W:沟道宽度t:绝缘层厚度 通常W>L 绝缘体 沟道栅极g二氧化硅绝缘层 (SiO,) 铝电极 (AD P型衬底 源极s 漏极d W

4.1.1 N沟道增强型MOSFET 1. 结构 L ：沟道长度 W ：沟道宽度 tox ：绝缘层厚度 通常 W > L 绝缘体 沟道 栅极 g 铝电极 （Al） 二氧化硅绝缘层 （SiO2） 源极 s 漏极 d L W N ＋ N ＋ P 型衬底 tox

4.1.1N沟道增强型 MOSFET 1.结构 源极s 栅极g 漏极d 铝、sO2绝缘层 铝 铝 衬底 N B 耗尽层P型硅衬底 B衬底引线 剖面图 符号

4.1.1 N沟道增强型MOSFET 剖面图 d g s B 衬底 符号 铝 源极 s SiO2绝缘层 栅极 g 漏极 d 铝 铝 耗尽层 P 型硅衬底 B 衬底引线 N ＋ N ＋ 1. 结构

4.1.1N沟道增强型MOSF 2.工作原理 (1)Vs对沟道的控制作用 N 当VGs≤0时 耗尽层 无导电沟道,d、s间加 电压时,也无电流产生 B衬底引线 当0<vGs<Vm时 产生电场,但未形成导电 沟道(反型层),d、s间加电 压后,没有电流产生。 耗尽层 B衬底引线

4.1.1 N沟道增强型MOSFET （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。 s g d B 衬底引线 N ＋ N ＋ VGG 耗尽层 P 当0 <VGS <VTN 时 产生电场，但未形成导电 沟道（反型层），d、s间加电 压后，没有电流产生。 s g d B 衬底引线 N ＋ N ＋ VGG 耗尽层 P 2. 工作原理

4.1.1N沟道增强型MOSF 2.工作原理 (1)Vs对沟道的控制作用 当v6s>VN时 N 耗尽层 在电场作用下产生导电沟 道,d、s间加电压后,将有 B衬底引线 电流产生。 GG vG越大,导电沟道越厚 g vN称为N沟道增强型 MOSFET开启电压 耗尔N型感生沟道(反型层) 必须依靠栅极外加电压才产生反 5B衬底引线 型层的 MOSFET称为增强型件

4.1.1 N沟道增强型MOSFET s g d P B 衬底引线 N ＋ N ＋ VGG N 型感生沟道（反型层） 耗尽层 当VGS >VTN 时 在电场作用下产生导电沟 道，d、s间加电压后，将有 电流产生。 s g d B 衬底引线 N ＋ N ＋ VGG 耗尽层 P VGS越大，导电沟道越厚 s g d B 衬底引线 N ＋ N ＋ VGG 耗尽层 P VTN 称为N沟道增强型 MOSFET开启电压 （1）VGS对沟道的控制作用 2. 工作原理 必须依靠栅极外加电压才能产生反 型层的MOSFET称为增强型器件

V DD 2.工作原理 VGG (2)V对沟道的控制作用 g 当v6s一定(vGs>)时 N 65↑石↑→沟道电位梯度↑ 耗尽层 →靠近漏极d处的电位升高 5B衬底引线 →>电场强度减小→>沟道变薄 g N 耗尽层 B衬底引线 整个沟道呈楔形分布

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 s g d B 衬底引线 N ＋ N ＋ VGG 耗尽层 P VDD s g d B 衬底引线 N ＋ N ＋ VGG 耗尽层 P →电场强度减小 →沟道变薄 当VGS一定（VGS >VTN ）时， VDS→ID →沟道电位梯度 iD O vDS 整个沟道呈楔形分布 VDD

2.工作原理 VGG (2)V对沟道的控制作用 g 当v6s一定(vGs>)时 N vs↑>b↑→沟道电位梯度↑ 耗尽层 当vs增加到使vp=VN时 B衬底引线 在紧靠漏极处出现预夹断。 GG g A预夹断点 耗尽层 P B衬底引线 在预夹断处 VGD GS VDS

s g d B 衬底引线 N ＋ N ＋ VGG 耗尽层 P VDD s g d B 衬底引线 N ＋ N ＋ VGG 耗尽层 P VDD 当VDS增加到使VGD=VTN 时， 在紧靠漏极处出现预夹断。 iD O vDS A 预夹断点 在预夹断处：VGD=VGS-VDS =VTN （2）VDS对沟道的控制作用 当VGS一定（VGS >VTN ）时， VDS→ID →沟道电位梯度 2. 工作原理

2.工作原理 (2)V对沟道的控制作用 预夹断后,V个→夹断区延长 →沟道电阻个→而基本不变 耗尽层 夹断区 B衬底引线 ID 可变 饱和区一 电阻区 GG sVnN 临界点 耗尽层 P 截止区、vGs≤<VN B衬底引线

iD O vDS 截止区 vGS＜VTN 可变 电阻区 vDS < VGS－VT 饱和区 vDS≥VGS－VTN 预夹断 B vGS＝VGS＞VTN A 临界点 预夹断后，VDS→夹断区延长 →沟道电阻 →ID基本不变 s g d B 衬底引线 N ＋ N ＋ VGG 耗尽层 P VDD 夹断区 s g d B 衬底引线 N ＋ N ＋ VGG 耗尽层 P VDD （2）VDS对沟道的控制作用 2. 工作原理