西安电子科技大学出版社：高等学校电子信息类系列教材《模拟电子技术基础》课程电子教案（PPT课件讲稿）第3章 场效应管及其基本

第3意,场效应管及其基本电路 第3章场效应管及其基本电路 3-1结型场效应管 3-2绝缘栅场效应管(GFET) 3-3场效应管的参数和小信号模型 3-4场效应管放大器 Back

第3章 场效应管及其基本电路 第3章 场效应管及其基本电路 3–1 结型场效应管 3–2 绝缘栅场效应管(IGFET) 3–3 场效应管的参数和小信号模型 3–4 场效应管放大器

第3意,场效应管及其基本电路 3-1结型场效应管 3-1-结型场效应管的结构及工作原理 结型场效应管( Junction FieldEffecttransistor)简称 JFET,有N沟道JET和P沟道JET之分。图3-1给出 JFET的结构示意图及其表示符号

第3章 场效应管及其基本电路 3–1结型场效应管 3–1–1结型场效应管的结构及工作原理 结型场效应管(JunctionFieldEffectTransistor) 简称 JFET，有N沟道JFET和P沟道JFET之分。图3–1给出了 JFET的结构示意图及其表示符号

第3意,场效应管及基基本电路 型 沟 道 P型沟道 图3-1结型场效应管的结构示意图及其表示符号 (a)N沟道JET;(b)P沟道JFET

第3章 场效应管及其基本电路 (b) D S G P 型 沟 道 N N D G S (a) D S G N 型 沟 道 P P D G S 图3–1 (a)N沟道JFET；(b)P沟道JFET

第3意,场效应管及其基本电路 N沟道JFET,是在一根N型半导体棒两侧通过高浓 度扩散制造两个重掺杂P++型区,形成两个PN结,将 两个P十区接在一起引出一个电极,称为栅极(Gate), 在两个PN结之间的N型半导体构成导电沟道。在N型半 导体的两端各制造一个欧姆接触电极,这两个电极间 加上一定电压,便在沟道中形成电场,在此电场作用 下,形成由多数载流子—自由电子产生的漂移电流 我们将电子发源端称为源极( Source),接收端称为漏极 ( Drain)。在JFET中,源极和漏极是可以互换的

第3章 场效应管及其基本电路 N沟道JFET，是在一根N型半导体棒两侧通过高浓 度扩散制造两个重掺杂P++型区，形成两个PN结，将 两个P++区接在一起引出一个电极，称为栅极(Gate)， 在两个PN结之间的N型半导体构成导电沟道。在N型半 导体的两端各制造一个欧姆接触电极，这两个电极间 加上一定电压，便在沟道中形成电场，在此电场作用 下，形成由多数载流子——自由电子产生的漂移电流。 我们将电子发源端称为源极(Source)，接收端称为漏极 (Drain)。在JFET中，源极和漏极是可以互换的

第3意,场效应管及其基本电路 如图3-2所示,如果在栅极和源极之间加上负的 电压UGs,而在漏极和源极之间加上正的电压UDs,那 么,在U作用下,电子将源源不断地由源极向漏极运 动,形成漏极电流l。因为栅源电压UGs为负,PN结反 偏,在栅源间仅存在微弱的反向饱和电流,所以栅极 电流(∞0,源极电流ls=l。这就是结型场效应管输入 阻抗很大的原因

第3章 场效应管及其基本电路 如图3–2所示，如果在栅极和源极之间加上负的 电压UGS，而在漏极和源极之间加上正的电压UDS，那 么，在UDS作用下，电子将源源不断地由源极向漏极运 动，形成漏极电流ID。因为栅源电压UGS为负，PN结反 偏，在栅源间仅存在微弱的反向饱和电流，所以栅极 电流IG≈0，源极电流IS =ID。这就是结型场效应管输入 阻抗很大的原因

第3意,场效应管及其基本电路 当栅源负压UGs加大时,PN结变厚,并向N区扩张 使导电沟道变窄,沟道电导率变小,电阻变大,在同 样的Us下,变小;反之,|Us变小,沟道变宽, 沟道电阻变小,b变大。当UGs加大到某一负压值时 两侧PN结扩张使沟道全部消失,此时,J将变为零 我们称此时的栅源电压UGs为“夹断电压”,记为 Ucs fee。可见,栅源电压UGs的变化,将有效地控制漏 极电流的变化,这就是JFET最重要的工作原理

第3章 场效应管及其基本电路 当栅源负压UGS加大时，PN结变厚，并向N区扩张， 使导电沟道变窄，沟道电导率变小，电阻变大，在同 样的UGS下， ID变小；反之，| UGS |变小，沟道变宽， 沟道电阻变小， ID变大。当| UGS |加大到某一负压值时， 两侧PN结扩张使沟道全部消失，此时， ID将变为零。 我们称此时的栅源电压UGS为“夹断电压” ，记为 UGSoff。可见，栅源电压UGS的变化，将有效地控制漏 极电流的变化，这就是JFET最重要的工作原理

第3意,场效应管及其基本电路 D b=s最大) AIAIN P 图3-2栅源电压UGs对沟道及b的控制作用示意图 (a)Uos=0,沟道最宽,D最大; (b)UGs负压增大,沟道变窄,b减小; (c)Uos负压进一步增大,沟道夹断,Db=0

第3章 场效应管及其基本电路 图3–2栅源电压UGS对沟道及ID (a) UGS =0，沟道最宽，ID最大； (b) UGS负压增大，沟道变窄，ID减小； (c) UGS负压进一步增大，沟道夹断，ID =0 N D G S (a) P P UDS I D ＝I DSS(最 大)

第3意,场效应管及其基本电路 D层减小 图3-2栅源电压UGs对沟道及b的控制作用示意图 (a)UGs=0,沟道最宽,b最大; (b)UGs负压增大,沟道变窄,b减小; (c)Uos负压进一步增大,沟道夹断,lb=0

第3章 场效应管及其基本电路 图3–2栅源电压UGS对沟道及ID (a) UGS =0，沟道最宽，ID最大； (b) UGS负压增大，沟道变窄，ID减小； (c) UGS负压进一步增大，沟道夹断，ID =0 D S (b) P P UDS I D 减 小 UGS

第3意,场效应管及其基本电路 D U P (C 图3-2栅源电压UGs对沟道及b的控制作用示意图 (a)UGs=0,沟道最宽,b最大; (b)UGs负压增大,沟道变窄,b减小; (c)Uos负压进一步增大,沟道夹断,lb=0

第3章 场效应管及其基本电路 图3–2栅源电压UGS对沟道及ID (a) UGS =0，沟道最宽，ID最大； (b) UGS负压增大，沟道变窄，ID减小； (c) UGS负压进一步增大，沟道夹断，ID =0 D S (c) P P UDS UGS I D ＝0

第3意,场效应管及其基本电路 3-1-2结型场效应管的特性曲线 一、转移特性曲线 转移特性曲线表达在UD一定时,栅源电压us对 漏极电流i的控制作用,即 ip=fqugs 理论分析和实测结果表明,i与gs符合平方律关系, GS DSS (3-2) GOff

第3章 场效应管及其基本电路 3–1–2结型场效应管的特性曲线 一、转移特性曲线 转移特性曲线表达在UDS一定时，栅源电压uGS对 漏极电流iD的控制作用，即 D uGS u DS C i f = = ( ) (3–1) 理论分析和实测结果表明，iD与uGS符合平方律关系， 即 2 (1 ) GSoff GS D DSS U u i = I − (3–2)