結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、特性、參數(shù)

• • 本文介紹的定義
  • 一、N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)
  • 二、N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管特性曲線

本文介紹的定義

場(chǎng)效應(yīng)管、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管、N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、耗盡層、柵極、源極、漏極、N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管、夾斷電壓、預(yù)夾斷、輸出特性、可變電阻區(qū)、恒流區(qū)、截止區(qū)、預(yù)夾斷軌跡、轉(zhuǎn)移特性、飽和漏極電流。

一、N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)

場(chǎng)效應(yīng)管：雙極型三極管中參與導(dǎo)電的有兩種類型的載流子，有多子，有少子。場(chǎng)效應(yīng)三極管，只有一種極性的載流子，多子參與導(dǎo)電，因此稱為單極型三極管。管子通過電場(chǎng)效應(yīng)控制電流，因此稱為場(chǎng)效應(yīng)管。場(chǎng)效應(yīng)管分為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管；絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管。

結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管：分為N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管；P溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管。

N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)圖如下：N型半導(dǎo)體兩側(cè)，利用和金法、擴(kuò)散法等做成P型區(qū)，P型區(qū)摻雜濃度較高。P型區(qū)和N型區(qū)交界處形成PN結(jié)，稱為耗盡層。

柵極g、源極s、漏極d：將兩側(cè)P型區(qū)連接，引出一個(gè)電極，稱為柵極g。再在N型半導(dǎo)體一端引出源極s，另一端引出漏極d。電路符號(hào)中，柵極箭頭方向指向內(nèi)部，由P區(qū)指向N區(qū)。

N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管：N型半導(dǎo)體多子是電子，在漏極d與源極s加上一個(gè)電壓就有可能導(dǎo)電，導(dǎo)電溝道是電子型的，所以，稱為N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管。

導(dǎo)電溝道和漏極電流Id的變化：當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管的柵極g與源極s之間的電壓Ugs，漏極與源極之間的電壓Uds變化時(shí)，觀察導(dǎo)電溝道和漏極電流Id的變化。

首先，研究Uds=0時(shí)，Ugs對(duì)耗盡層和導(dǎo)電溝道的影響，如下圖所示：(Ugs是柵源之間加上的電壓)

1.Ugs=0，耗盡層比較窄，導(dǎo)電溝道寬，如圖a。

2.Ugs<0，說明柵源加上反向偏置電壓，耗盡層寬度增大，導(dǎo)電溝道變窄。

3.Ugs=Ugsoff，兩側(cè)耗盡層合攏一起，導(dǎo)電溝道被夾斷，Ugsoff稱為夾斷電壓。

以上，說明Ugs變化，導(dǎo)電溝道寬度變化，因Uds=0所以漏極電流Id=0 。

其次，研究Ugs固定不變，Ugs值滿足Ugsoff<Ugs<=0時(shí)，觀察漏源之間電壓Uds變化對(duì)導(dǎo)電溝道和漏極電流Id的影響。

1.Uds=0，Id=0，相當(dāng)于上圖b。

2.Uds>0，產(chǎn)生漏極電流Id，如下圖。Id流過導(dǎo)電溝道，沿著溝道方向從d到s有一個(gè)電壓降落，d的電位高，s的電位低。因此，溝道不同位置，加在PN結(jié)上的反向偏置電壓也不同。漏極處反向偏置電壓最大，耗盡層最寬；源極反偏電壓最小，耗盡層最窄。

Uds增加，Id增大，Uds=Ugsoff時(shí)，漏極處耗盡層開始合攏，這種情況稱為預(yù)夾斷，如下圖b。

Uds繼續(xù)增大，耗盡層合攏部分延長，如下圖c。導(dǎo)電溝道電阻增大，限制Id增大，最后Id幾乎不再隨著Uds增大而增大。

Uds值過高，PN結(jié)由于反向偏置電壓過高被擊穿。

最后，研究Uds固定不變(Uds>0)，在柵源之間加上負(fù)電壓，Ugs<=0，觀察Ugs變化對(duì)導(dǎo)電溝道和漏極電流Id的影響。這種情況與首先研究的情況，區(qū)別就是Uds>0，將產(chǎn)生漏極電流Id。

1.Ugs=0時(shí)，耗盡層窄，導(dǎo)電溝道寬，Id比較大。Id流過溝道產(chǎn)生壓降，溝道不同位置耗盡層不等寬。

2.Ugs<0時(shí)，耗盡層變寬，導(dǎo)電溝道變窄，Id變小，相當(dāng)于上圖a。

3.Ugs更負(fù)，耗盡層更寬，導(dǎo)電溝道更窄，Id減小，Ugs<Ugsoff時(shí)，導(dǎo)電溝道夾斷，Id為零。

綜上所述，改變柵極源極電壓Ugs，可以控制漏極電流Id。

利用柵源之間電壓改變PN結(jié)電場(chǎng)，控制漏極電流，故稱為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管。

二、N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管特性曲線

描述場(chǎng)效應(yīng)管的電流和電之間的關(guān)系。

輸出特性：表示柵源電壓Ugs不變時(shí)，漏極電流Id與漏源電壓Uds之間的關(guān)系。輸出特性曲線如下圖所示，與雙極型三極管的共射輸出特性曲線相似，但是這里以柵源之間的電壓Ugs作為參變量，雙極型三極管參變量是基電流。

輸出特性劃分三個(gè)區(qū)，可變電阻區(qū)、恒流區(qū)、截止區(qū)。

可變電阻區(qū)：Uds較小時(shí)，Id隨Uds增加而上升，基本上是線性關(guān)系，場(chǎng)效應(yīng)管似乎是一個(gè)線性電阻。Ugs不同，直線斜率不同，阻值不同。場(chǎng)效應(yīng)管在該區(qū)特性是：由Ugs控制的可變電阻。

恒流區(qū)：漏極電流Id基本不隨Uds變化，Id主要取決于Ugs，也稱為飽和區(qū)。組成場(chǎng)效應(yīng)管放大電路，應(yīng)使場(chǎng)效應(yīng)管工作在此區(qū)域。

輸出特性最右側(cè)，Uds升高，導(dǎo)致PN結(jié)因反向偏置電壓過高被擊穿。

輸出特性曲線中的虛線，表示預(yù)夾斷軌跡，虛線與曲線的交點(diǎn)，Ugd=Ugs-Uds=Ugsoff。此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管出現(xiàn)預(yù)夾斷現(xiàn)象。

截止區(qū)：Ugs<Ugsoff，導(dǎo)電溝道被完全夾斷，場(chǎng)效應(yīng)管不能導(dǎo)電。

轉(zhuǎn)移特性：場(chǎng)效應(yīng)管漏源電壓Uds不變時(shí)，漏極電流與柵源電壓Ugs之間的關(guān)系。描述柵源之間的電壓Ugs對(duì)漏極電流Id的控制作用。

如下圖所示，Ugs=0時(shí)，Id最大；Ugs越負(fù)，Id越小；Uds等于Udsoff，Id=0 。

圖中有兩個(gè)參數(shù)，夾斷電壓Ugsoff、飽和漏極電流Idss。

兩個(gè)特性曲線的聯(lián)系：

在輸出特性上，Uds等于某一固定電壓處做一條垂直直線，直線與Ugs不同值的輸出特性曲線有一些交點(diǎn)，可以得到不同Ugs使得Id值，從而得到轉(zhuǎn)移特性曲線。

也就是說，因?yàn)檗D(zhuǎn)移特性曲線是漏源電壓Uds不變時(shí)，漏極電流與柵源電壓Ugs之間的關(guān)系，那就從輸出特性看漏源電壓Uds不變時(shí)，漏極電流與柵源電壓Ugs之間的關(guān)系就好啦。

本文圖片參考楊素行老師的模電書。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的结型场效应管的结构、特性、参数的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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