第3章场 效 应 管 及 其 放 大 电 路场效应晶体管(简称场效应管)是一种利用电场效应来控制电流的半 导体器件。 这种 器件不仅具有体积小、重量轻、耗电省、寿命长等特点,而且 还具有输入电阻高、噪声低、热 稳定性 好、抗辐射能力强和制造工艺简单等优点,因而大大扩展了其应用范围,特别是在大规模和超大规模集成电路中得到了广泛的应用。根据结构的不同,场效应管可以分为两大类:结 型场效应管(JFET)和金属 - 氧化 物 - 半导体场效应管(MOSFET)。本章首先介绍场效应管的结构、工作原理、特性曲线及主要 参数,然后介绍场效应管放 大电路的电路组成及其工作原理。3. 1 结型场效应管3. 1. 1 结型场效应管的结构和工作原理1. 结构结型场效应管的结构示意图如图 3- 1(a)所示。从图中可以 看出,在 N型半导体两侧 是两个高掺杂的 P区,从而形成两个 PN结。两侧 P区从内部相连后引出一个电极称为栅极,用 G表图 3- 1 N沟道结型场效应管(a)结构 (b)符 号示;从 N型半导体两端分别引出的两个电极称 为源极和 漏极,用 S和 D表示;两个 PN结中 间的·94·N型区域称为导电沟道,这种结构称为 N沟道场效应管,图 3- 1(b)是它的代表符号。 场效应管分 N沟道和 P沟道两种,图 3- 2所 示为 P沟道场效应管。 从 场效应管代表符 号中的箭头方向可以区分是 N沟道还是 P沟道。2. 工作原理下面以 N沟道 结型场效应管为 例,讨论场效 应管的工 作原理。 图 3- 3表示的是 N沟道结型场效应管加入偏置电压后的接线图。图 3- 2 P沟道结型场效应管(a)结构 (b)符号图 3- 3 N沟道结型场效应管的工作原理图 3- 4 uGS对导电沟道的影响 正常工作时,场效应管中的 PN结必须外加反 向电 压。 对于 N沟道场效 应管,当 uGS < 0,栅极电流几乎为 0,场效应管呈现高达几十兆欧以上的输入电阻。 如果在漏极(D)和源极 (S)之间加一正极性电压 uDS,N沟道中的多数载流子(电子)将在 电场作用下从源极 向漏极流动,形成漏极电流 iD。 iD 的大小受 uGS的控制,当栅源电压 uGS改变时,由于 PN结的反向电压改变,两个 PN结的耗尽层将改变,导致导电沟道的宽度改变,也即沟道电阻的大 小随之改变,从而使电 流 iD 发生改变。为了进一步说明 uGS对 iD 的控制作用,先假设 uDS= 0的情况。 从图 3- 4中可以看出,当 uGS·05·= 0时,两个 PN结均处于零偏置,因此耗尽层很 薄,中 间的导电 N沟道...
