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场效应管、结型场效应管、N沟道结型场效应管的结构、耗尽层、栅极、源极、漏极、N沟道结型场效应管、夹断电压、预夹断、输出特性、可变电阻区、恒流区、…
结型场效应管的结构、特性、参数本文介绍的定义一、N沟道结型场效应管结构二、N沟道结型场效应管特性曲线本文介绍的定义
场效应管、结型场效应管、N沟道结型场效应管的结构、耗尽层、栅极、源极、漏极、N沟道结型场效应管、夹断电压、预夹断、输出特性、可变电阻区、恒流区、截止区、预夹断轨迹、转移特性、饱和漏极电流。
一、N沟道结型场效应管结构
场效应管双极型三极管中参与导电的有两种类型的载流子有多子有少子。场效应三极管只有一种极性的载流子多子参与导电因此称为单极型三极管。管子通过电场效应控制电流因此称为场效应管。场效应管分为结型场效应管绝缘栅场效应管。
结型场效应管分为N沟道结型场效应管P沟道结型场效应管。
N沟道结型场效应管的结构图如下N型半导体两侧利用和金法、扩散法等做成P型区P型区掺杂浓度较高。P型区和N型区交界处形成PN结称为耗尽层。
栅极g、源极s、漏极d将两侧P型区连接引出一个电极称为栅极g。再在N型半导体一端引出源极s另一端引出漏极d。电路符号中栅极箭头方向指向内部由P区指向N区。
N沟道结型场效应管N型半导体多子是电子在漏极d与源极s加上一个电压就有可能导电导电沟道是电子型的所以称为N沟道结型场效应管。 导电沟道和漏极电流Id的变化当场效应管的栅极g与源极s之间的电压Ugs漏极与源极之间的电压Uds变化时观察导电沟道和漏极电流Id的变化。
首先研究Uds0时Ugs对耗尽层和导电沟道的影响如下图所示(Ugs是栅源之间加上的电压)
1.Ugs0耗尽层比较窄导电沟道宽如图a。
2.Ugs0说明栅源加上反向偏置电压耗尽层宽度增大导电沟道变窄。
3.UgsUgsoff两侧耗尽层合拢一起导电沟道被夹断Ugsoff称为夹断电压。
以上说明Ugs变化导电沟道宽度变化因Uds0所以漏极电流Id0 。 其次研究Ugs固定不变Ugs值满足UgsoffUgs0时观察漏源之间电压Uds变化对导电沟道和漏极电流Id的影响。
1.Uds0Id0相当于上图b。
2.Uds0产生漏极电流Id如下图。Id流过导电沟道沿着沟道方向从d到s有一个电压降落d的电位高s的电位低。因此沟道不同位置加在PN结上的反向偏置电压也不同。漏极处反向偏置电压最大耗尽层最宽源极反偏电压最小耗尽层最窄。
Uds增加Id增大UdsUgsoff时漏极处耗尽层开始合拢这种情况称为预夹断如下图b。
Uds继续增大耗尽层合拢部分延长如下图c。导电沟道电阻增大限制Id增大最后Id几乎不再随着Uds增大而增大。
Uds值过高PN结由于反向偏置电压过高被击穿。 最后研究Uds固定不变(Uds0)在栅源之间加上负电压Ugs0观察Ugs变化对导电沟道和漏极电流Id的影响。这种情况与首先研究的情况区别就是Uds0将产生漏极电流Id。
1.Ugs0时耗尽层窄导电沟道宽Id比较大。Id流过沟道产生压降沟道不同位置耗尽层不等宽。
2.Ugs0时耗尽层变宽导电沟道变窄Id变小相当于上图a。
3.Ugs更负耗尽层更宽导电沟道更窄Id减小UgsUgsoff时导电沟道夹断Id为零。
综上所述改变栅极源极电压Ugs可以控制漏极电流Id。
利用栅源之间电压改变PN结电场控制漏极电流故称为结型场效应管。
二、N沟道结型场效应管特性曲线
描述场效应管的电流和电之间的关系。
输出特性表示栅源电压Ugs不变时漏极电流Id与漏源电压Uds之间的关系。输出特性曲线如下图所示与双极型三极管的共射输出特性曲线相似但是这里以栅源之间的电压Ugs作为参变量双极型三极管参变量是基电流。
输出特性划分三个区可变电阻区、恒流区、截止区。
可变电阻区Uds较小时Id随Uds增加而上升基本上是线性关系场效应管似乎是一个线性电阻。Ugs不同直线斜率不同阻值不同。场效应管在该区特性是由Ugs控制的可变电阻。
恒流区漏极电流Id基本不随Uds变化Id主要取决于Ugs也称为饱和区。组成场效应管放大电路应使场效应管工作在此区域。
输出特性最右侧Uds升高导致PN结因反向偏置电压过高被击穿。
输出特性曲线中的虚线表示预夹断轨迹虚线与曲线的交点UgdUgs-UdsUgsoff。此时场效应管出现预夹断现象。
截止区UgsUgsoff导电沟道被完全夹断场效应管不能导电。 转移特性场效应管漏源电压Uds不变时漏极电流与栅源电压Ugs之间的关系。描述栅源之间的电压Ugs对漏极电流Id的控制作用。
如下图所示Ugs0时Id最大Ugs越负Id越小Uds等于UdsoffId0 。
图中有两个参数夹断电压Ugsoff、饱和漏极电流Idss。 两个特性曲线的联系
在输出特性上Uds等于某一固定电压处做一条垂直直线直线与Ugs不同值的输出特性曲线有一些交点可以得到不同Ugs使得Id值从而得到转移特性曲线。
也就是说因为转移特性曲线是漏源电压Uds不变时漏极电流与栅源电压Ugs之间的关系那就从输出特性看漏源电压Uds不变时漏极电流与栅源电压Ugs之间的关系就好啦。 本文图片参考杨素行老师的模电书。
