場效電晶體基礎知識

2021-03-03 23:41:52 字數 3909 閱讀 6503

1.什麼叫場效電晶體?

field effect transistor的縮寫,即為場效應電晶體。一般的電晶體是由兩種極性的載流子,即多數載流子和反極性的少數載流子參與導電,因此稱為雙極型電晶體,而fet僅是由多數載流子參與導電,它與雙極型相反,也稱為單極型電晶體。fet應用範圍很廣,但不能說現在普及的雙極型電晶體都可以用fet替代。

然而,由於fet的特性與雙極型電晶體的特性完全不同,能構成技術效能非常好的電路。

2.場效電晶體的特徵:

(a) jfet的概念圖

位址(add):無錫市南長街364號**(tel):0510-********

**(http):傳真(fax):0510-********

郵箱(e-mail):郵編(zip):214023

(b) jfet的符號

圖1 jfet的概念圖、符號

圖1(b)門極的箭頭指向為p指向 n方向,分別表示內向為n溝道jfet,外向為p溝道jfet。

圖1(a)表示n溝道jfet的特性例。以此圖為基礎看看jfet的電氣特性的特點。首先,門極-源極間電壓以0v時考慮(vgs =0)。

在此狀態下漏極-源極間電壓vds 從0v增加,漏電流id幾乎與vds 成比例增加,將此區域稱為非飽和區。vds 達到某值以上漏電流id 的變化變小,幾乎達到一定值。此時的id 稱為飽和漏電流(有時也稱漏電流用idss 表示。

與此idss 對應的vds 稱為夾斷電壓vp ,此區域稱為飽和區。

其次在漏極-源極間加一定的電壓vds (例如0.8v),vgs 值從0開始向負方向增加,id 的值從idss 開始慢慢地減少,對某vgs 值id =0。將此時的vgs 稱為門極-源極間遮斷電壓或者截止電壓,用vgs (off)示。

n溝道jfet的情況則vgs (off) 值帶有負的符號,測量實際的jfet對應id =0的vgs 因為很困難,在放大器使用的小訊號jfet時,將達到id =0.1-10μa 的vgs 定義為vgs (off) 的情況多些。 關於jfet為什麼表示這樣的特性,用圖作以下簡單的說明。

位址(add):無錫市南長街364號**(tel):0510-********

**(http):傳真(fax):0510-********

圖3 n溝道型結構圖。

jfet的工作原理用一句話說,就是"漏極-源極間流經溝道的id ,用以門極與溝道間的pn結形成的反偏的門極電壓控制id "。更正確地說,id 流經通路的寬度,即溝道截面積,它是由pn結反偏的變化,產生耗盡層擴充套件變化控制的緣故。

在vgs =0的非飽和區域,圖10.4.1(a)表示的過渡層的擴充套件因為不很大,根據漏極-源極間所加vds的電場,源極區域的某些電子被漏極拉去,即從漏極向源極有電流id 流動。

達到飽和區域如圖10.4.2(a)所示,從門極向漏極擴充套件的過度層將溝道的一部分構成堵塞型,id飽和。

將這種狀態稱為夾斷。這意味著過渡層將溝道的一部分阻擋,並不是電流被切斷。

在過渡層由於沒有電子、空穴的自由移動,在理想狀態下幾乎具有絕緣特性,通常電流也難流動。但是此時漏極-源極間的電場,實際上是兩個過渡層接觸漏極與門極下部附近,由於漂移電場拉去的高速電子通過過渡層。

如圖10.4.1(b)所示的那樣,即便再增加vds ,因漂移電場的強度幾乎不變產生id 的飽和現象。

其次,如圖10.4.2(c)所示,vgs 向負的方向變化,讓vgs =vgs (off) ,此時過渡層大致成為覆蓋全區域的狀態。而且vds 的電場大部分加到過渡層上,

位址(add):無錫市南長街364號**(tel):0510-********

**(http):傳真(fax):0510-********

將電子拉向漂移方向的電場,只有靠近源極的很短部分,這更使電流不能流通。

3.場效電晶體的分類和結構:

fet 雙極性電晶體

漏極集電極

門極基極

源極發射極

jfet是由漏極與源極間形成電流通道(channel)的p型或n型半導體,與門極形成pn結的結構。

另外,門極絕緣型fet是通道部分(semicoductor)上形成薄的氧化膜(oxide),並且在其上形成門極用金屬薄膜(metal)的結構。從製造門極結構材質按其字頭順序稱為mos fet。

根據jfet、mos fet的通道部分的半導體是p型或是n型分別有p溝道元件,n溝道元件兩種型別。

圖3均為n溝道型結構圖。

圖4 jfet的特性例(n溝道)

位址(add):無錫市南長街364號**(tel):0510-********

**(http):傳真(fax):0510-********

從圖4所示的n溝道jfet的特性例來看,讓vgs 有很小的變化就可控制id 很大變化的情況是可以理解的。採用jfet設計放大器電路中,vgs 與id 的關係即傳輸特性是最重要的,其次將就傳輸特性以怎樣方式表示加以說明。

圖5 傳輸特性

這個傳輸特性包括jfet本身的結構引數,例如溝道部分的雜質濃度和載體移動性,以致形狀、尺寸等,作為很麻煩的解析結果可匯出如下公式(公式的推導略去)

10.4.1

作為放大器的通常用法是vgs 、vgs (off) < 0(n溝道),vgs 、vgs (off) >0(p溝道)。式(10.4.1)用起來比較困難,多用近似的公式表示如下

位址(add):無錫市南長街364號**(tel):0510-********

**(http):傳真(fax):0510-********

將此式就vgs 改寫則得下式

上(10.4.2) 下(10.4.3)

若說式(10.4.2)是作為jfet的解析結果推導出來的,不如說與實際的jfet 的特性或者式(10.

4.1)很一致的作為實驗公式來考慮好些。圖5表示式(10.

4.1)、式(10.4.

2)及實際的jfet的正規化傳輸特性,即以id /idss為縱座標,vgs /vgs (off) 為橫座標的傳輸特性。n溝道的jfet在vgs < 0的範圍使用時,因vgs(off) < 0,vgs /vgs(off) >0,但在圖5上考慮與實際的傳輸特性比較方便起見,將原點向左方向作為正方向。但在設計半導體電路時,需要使用方便且盡可能簡單的近似式或實驗式。

傳輸特性相當於雙極性電晶體的vbe -ie特性,但vbe -ie 特性是與高頻用、低頻用、功率放大用等用途及品種無關幾乎是同一的。與此相反,jfet時,例如即使同一品種idss、vgs(off)的數值有很大差異,傳輸特性按各產品也不同。

4.場效電晶體的主要引數

(1) 直流引數

飽和漏極電流idss 它可定義為:當柵、源極之間的電壓等於零,而漏、源極之間的電壓大於夾斷電壓時,對應的漏極電流。

夾斷電壓up 它可定義為:當uds一定時,使id減小到乙個微小的電流時所需的ugs

開啟電壓ut 它可定義為:當uds一定時,使id到達某乙個數值時所需的ugs

(2) 交流引數

低頻跨導gm 它是描述柵、源電壓對漏極電流的控制作用。

極間電容場效電晶體三個電極之間的電容,它的值越小表示管子的效能越好。

(3) 極限引數

漏、源擊穿電壓當漏極電流急劇上公升時,產生雪崩擊穿時的uds。

位址(add):無錫市南長街364號**(tel):0510-********

**(http):傳真(fax):0510-********

位址(add):無錫市南長街364號**(tel):0510-********

**(http):傳真(fax):0510-********

柵極擊穿電壓結型場效電晶體正常工作時,柵、源極之間的pn 結處於反向偏置狀態,若電流過高,則產生擊穿現象。

5. 場效電晶體的特點

場效電晶體具有放大作用,可以組成放大電路,它與雙極性三極體相比具有以下特點:

(1)場效電晶體是電壓控制器件,它通過ugs 來控制id;

(2)場效電晶體的輸入端電流極小,因此它的輸入電阻很高;

(3)它是利用多數載流子導電,因此它的溫度穩定性較好;

(4)它組成的放大電路的電壓放大係數要小於三極體組成放大電路的電壓放大係數;

(5)場效電晶體的抗輻射能力強。

場效電晶體基礎知識

五 場效電晶體的測試 1 結型場效電晶體的管腳識別 場效電晶體的柵極相當於電晶體的基極,源極和漏極分別對應於電晶體的發射極和集電極。將萬用表置於r 1k檔,用兩錶筆分別測量每兩個管腳間的正 反向電阻。當某兩個管腳間的正 反向電阻相等,均為數k 時,則這兩個管腳為漏極d和源極s 可互換 餘下的乙個管腳...

場效電晶體終極知識

場效電晶體 百科名片 場效應電晶體 field effect transistor縮寫 fet 簡稱場效電晶體。由多數載流子參與導電,也稱為單極型電晶體。它屬於電壓控制型半導體器件。具有輸入電阻高 108 109 雜訊小 功耗低 動態範圍大 易於整合 沒有二次擊穿現象 安全工作區域寬等優點,現已成為...

場效電晶體知識集錦

1 把萬用表打到歐姆檔 紅筆接d,黑筆接s,有一定電阻值 非0非無窮 黑筆接d,紅筆接s,此時電阻無窮大.因為uds 0時,有id.uds 0時,無id 這樣就可判斷d,s.餘下那個為g柵極 2 判斷個屁呀,場效電晶體的管腳定義是世界統一的,從左到右依次為 g,d,s極.手機充電保護端常用場效電晶體...