模拟电子技术基础(课堂PPT).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,集成电子技术基础教程,C,J,Q,场效应晶体管及其电路分析,第一篇 电子器件基础,1,1.3.1场效应晶体管结构特性与参数,1、绝缘栅场效应管,(,IGEFT),NMOS,增强,型结构示意图与电路符号,（2）三个集：源集，,栅（门）,集,，漏,集,（1）二个,PN,结：,衬源,，,衬漏,工艺特点：,源漏高掺杂,栅绝缘电阻大,NMOS,结构,2,1、绝缘栅场效应管,(,IGEFT)（,续）,PMOS,增强,型结构示意图与电路符号,（2）三个集：源集，,栅（门）,集,，漏,集,（1）二个,PN,结：,衬源,，衬漏,工艺特点：,源漏高掺杂,栅绝缘电阻大,3,2、NMOS,增强,型工作原理,（1）V,GS,增加形成反型层，大于,V,T,产生沟道，漏源之间形成导电通路,*,衬源,和,衬漏,之间加反向偏置*,4,2、NMOS,增强,型工作原理（续1）,（2）,加入,V,DS,形成漏源电流,5,2、NMOS,增强,型工作原理（续2）,（3）,继续加大,V,GS,，,沟道变宽，沟道,R,变小，,I,D,增加,*,场效应管是电压控制型器件*,*,场效应管导电由,N+,的多子形成，,单极型器件,，,T,特性好,*,NMOS,工作原理1,6,2、NMOS,增强,型工作原理（续3）,（4）,继续加大,V,DS,，,I,D,适当增加,，源-漏电位逐步升高，沟道,预夹断,7,2、NMOS,增强,型工作原理（续4）,（5）,预夹断,后继续加大,V,DS,，,沟道,夹断,，,I,D,恒定,*,漏源增加的电压降在,夹断,区*,NMOS,工作原理2,8,3、,N,沟道耗尽型,MOSFET,（1）,S,I,O,2,中预埋正离子,（3）,GS,负到,V,GS(off),(V,P,示)，沟道消失,（2）,V,GS,=0,时就存在内建电场，形成沟道,9,4、结型场效应管,(,JFET),（1）N,沟道和,P,沟道,JFET,结构与符号,*JFET,正常工作时，两个,PN,结必须反偏,*,*NJFET,*,*PJFET,*,10,（2）N,沟道,JFET,的工作原理,*VDD=0，,沟道宽度随,VGG,增而窄，沟道,R,增，,I,D,降，,耗尽型,*,11,（2）N,沟道,JFET,的工作原理,（,续1）,*VGG,不变，,VDD,增加，沟道上窄下宽,ID,线性增，直至预,夹断,*,*,初始沟道宽度由,VGG,决定,*,12,（2）N,沟道,JFET,的工作原理,（,续2）,*VGG,不变，预,夹断,后,VDD,增加，增加的电压降在沟道上，,ID,不变,*,13,5、场效应管类型,（1）绝缘栅型（,Insulated Gate,Type,）,FET,N,沟道（,Channel,）,增强（,Enhancement,型,MOS,N,沟道耗尽（,Depletion,）,型,MOS,P,沟道增强型,MOS,P,沟道耗尽型,MOS,（2）结型（,Junction Type,）,JFET,N,沟道(耗尽,Depletion),型,JFET,P,沟道(耗尽,Depletion),型,JFET,14,场效应管的典型应用,输出回路电流由输入电压控制,输入回路产生电压,VGS,三端器件构成,2,个回路,场效应管,的主要半导体机理,电压控制电流源作用,15,1、增强型,NMOS,场效应管伏安特性,（1）增强型,NMOS,管,转移特性,*,场效应管是电压控制型器件,*,场效应晶体管特性参数,*,I,DO,漏极电流当,V,GS,=2V,T,*,16,（2）增强型,NMOS,管,输出特性,(,a),截止区：,(,b),可变电阻区(,?,)：,*V,DS,较小，沟道未,夹断,I,D,受其影响*,(,c),放大区：,*V,DS,足够大沟道,夹断，,I,D,不随,V,DS,变化*,1、增强型,NMOS,场效应管伏安特性（续1）,17,*I,DSS,，,V,GS,=0,时漏极电流,*,2、耗尽型,MOS,场效应管和结型,FET,伏安特性,*,转移特性*,*,输出特性*,18,3、场效应管的主要参数,(1)直流参数,增强型管开启电压,V,GS(th),(V,T,),耗尽型管夹断电压,V,GS(off),(V,P,),耗尽型管在,V,GS,=0,时的饱和区漏极电流,I,DSS,V,DS,=0,时，栅源电压,VGS,与栅极电流,IG,之比-直流输入电阻,R,GS(DC),19,(2)交流参数,低频跨导,(,互导,),gm,交流输出电阻,rds,(3)极限参数,最大漏源电压,V,(BR)DS,：,漏极附近发生雪崩击穿时的,V,DS,最大栅源电压,V,(BR)GS,：,栅极与源极间,PN,结的反向击穿电压,最大耗散功率,P,20,3、场效应管工作状态估算,例1:,VDD=18V,Rs=1K，Rd=3K，Rg=3M，,耗尽型,MOS,管的,VP=-5V,IDSS=10mA。,试用估算法求电路的静态工作点,21,例2:分压式自偏压共源放大电路中，已知转移特性，,VDD=15V,Rd=5k,Rs=2.5k,R1=200k，R2=300k，Rg=10M，,负载电阻,RL=5k，,并设电容,C1、C2,和,Cs,足够大。已知场效应管的特性曲线试用图解法分析静态工作点,Q,，,估算,Q,点上场效应管的跨导,gm,（1）输入回路方程,V,GSQ,=,3.5V,I,DQ,=1mA,（2）输出回路方程,22,例,5,：,分析图示,V,GS,=,2/4/6/8/10V/12V,时，场效应管工作区,(1)由图可知,V,T,=4V,当,V,GS,V,T,工作在截止区,V,GS,=,2/4V,工作在截止区.,23,(2),V,GS,V,T,(4V),工作在放大区或可变电阻区,*显然4,V,GS,10V,可变电阻区,24,(3),*恒流区内,I,D,近似只受,V,GS,控制,25,例,6,：,N,沟道结型场效应管和,PNP,双极型三极管组成的恒流源电路。估算恒流值,.(,设,I,DSS,=2mA,夹断电压,V,P,=-4V),*假定在恒流区,26,集成电路分类,*二极管、三极管、场效应管、电阻、电容，连线*,集成电路-,同一,块硅片制作特殊功能电路,*SSI,，,M,SI，LSI，VLSI，,模拟/数字，各种功能,IC*,1.2.6,集成电路中的电子器件,*器件之间通过,SiO2，,PN,结隔离,*,27,1.,复合管,（达林顿管，,Darlington）,*两只或以上的三极管(场效应管)按一定方式连接*,28,*常见,达林顿管组合,29,（1）等效复合管的管型取决于第一只管子的类型,（2）等效复合管的,1,2,（3）等效复合管的输入电流可大大减小，,第1只管,可采用小功率管,（4）复合管也可由晶体管和场效应管或多个晶体管组合,*等效复合管的特性,30,2.,多集电极管和多发射极管,（1）集电极电流与集电区面积成正比,（2）制作多个具有比较稳定电流关系的电流源,*比例关系可做得很精确*,*多集电极管,31,（1）常作为门电路的输入级电路,*多发射极极管,32,3.,肖特基三极管,（1）肖特基三极管结构,*普通三极管由饱和转入截止时间（,饱和,放大,截止）较长*,*,开启电压仅0.3,V，,正向压降0.4,V*,*普通三极管集电结并接一个肖特基势垒二极管,(,SBD)*,（2）肖特基二极管,SBD,特点,*,没有电荷存储效应，开关时间短,*,33,1.2.7,半导体器件的制造工艺简介,1.,半导体二极管,/,三极管,/FET,2.,电阻,(1),用三极管基区或发射区扩散形成的体电阻,(2),阻值,1,千欧,很不经济,3.,电容,结反偏时的结电容,小于百皮法,34,*半导体器件的封装工艺,35,