第3章场效应管及其放大电路PPT学习教案.pptx

【场效应管】是半导体设备中的关键元件，主要用于放大电信号和在集成电路中担任开关角色。本章重点讲解的是【结型场效应管】及其在放大电路中的应用。结型场效应管分为两种主要类型：N沟道和P沟道。 **N沟道结型场效应管**的构造如下：在一片N型半导体材料的两侧，扩散了高杂质浓度的P+区，形成两个不对称的P-N结，也就是耗尽层。两个P+区连接形成栅极（g），N型半导体的两端分别为源极（s）和漏极（d）。栅极、源极和漏极类似于三极管的基极、发射极和集电极。中间的N型区域作为电流通道，称为导电沟道。其电路符号通常显示为一个箭头指向N型沟道的图形。 **P沟道结型场效应管**则是在P型半导体两边扩散N+区，结构与N沟道类似，只是沟道类型相反。电路符号中，栅极箭头方向指示了沟道类型。 **结型场效应管的工作原理**： 1. **栅源电压（VGS）**对沟道电阻及漏极电流（ID）有控制作用。当VGS为负值且足够大时，会增加源漏之间的耗尽层宽度，导致沟道变窄甚至闭合，从而影响ID。 2. **漏源电压（VDS）**同时影响ID。当VDS为正值且适当增加时，多数载流子（在N沟道中为电子）会在电场作用下从源极流向漏极，形成漏极电流ID。 在没有漏源电压（VDS=0）时，改变VGS不会产生漏极电流。当VGS小于某个临界值（夹断电压VP），沟道被完全耗尽，无法形成导电路径，ID为零。继续增加VGS，耗尽层会在漏极附近合并，形成所谓的“夹断”状态，此时ID非常小。当VDS大于VP时，即使VGS仍小于VP，ID也会增大，因为耗尽层仅在一部分区域合拢，允许电子流动。 结型场效应管的重要特性是它的高输入阻抗，这意味着栅极几乎不通过电流（Gi≈0），这使得场效应管在放大电路中特别适合作为输入级，因为它不会引入过多的噪声或信号失真。同时，由于漏极电流ID受到栅源电压VGS的精确控制，这种管子在电压控制下可实现电流的线性变化，适用于线性放大和开关应用。 在实际应用中，结型场效应管的性能参数如阈值电压（Vth）、饱和漏极电流（IDSat）、跨导（gm）等，都是设计和分析放大电路时必须考虑的关键因素。理解这些基本概念和工作原理对于掌握场效应管在电子电路中的使用至关重要。