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场效应管技术文档


     3.场效应管的分类和结构:

  FET根据门极结构分为如下两大类。其结构如所示:

  面结型FET(简化为JFET) 门极绝缘型FET(简化为MOS FET)

  . FET的结构

  各种结构的FET均有门极、源极、漏极3个端子,将这些与双极性晶体管的各端子对应如表1所示。

  FET

  双极性晶体管

  漏极

  集电极

  门极

  基极

  源极

  发射极

  JFET是由漏极与源极间形成电流通道(channel)的p型或n型半导体,与门极形成pn结的结构。

  另外,门极绝缘型FET是通道部分(Semicoductor)上形成薄的氧化膜(Oxide),并且在其上形成门极用金属薄膜(Metal)的结构。从制造门极结构材质按其字头顺序称为MOS FET。

  根据JFET、MOS FET的通道部分的半导体是p型或是n型分别有p沟道元件,n沟道元件两种类型。

  均为n沟道型结构图。

  4.场效应管的传输特性和输出特性:

  JFET的特性例(n沟道)

  从所示的n沟道JFET的特性例来看,让VGS 有很小的变化就可控制ID 很大变化的情况是可以理解的。采用JFET设计放大器电路中,VGS 与ID 的关系即传输特性是最重要的,其次将就传输特性以怎样方式表示加以说明。

  传输特性

  这个传输特性包括JFET本身的结构参数,例如沟道部分的杂质浓度和载体移动性,以致形状、尺寸等,作为很麻烦的解析结果可导出如下公式(公式的推导略去)

  10.4.1

  作为放大器的通常用法是VGS 、VGS (off) < 0(n沟道),VGS 、VGS (off) >0(p沟道)。式(10.4.1)用起来比较困难,多用近似的公式表示如下

  将此式就VGS 改写则得下式

  上(10.4.2) 下(10.4.3)

  若说式(10.4.2)是作为JFET的解析结果推导出来的,不如说与实际的JFET的特性或者式(10.4.1)很一致的作为实验公式来考虑好些。表示式(10.4.1)、式(10.4.2)及实际的JFET的正规化传输特性,即以ID /IDSS为纵坐标,VGS /VGS (off) 为横坐标的传输特性。n沟道的JFET在VGS < 0的范围使用时,因VGS(off) < 0,VGS /VGS(off) >0,但在上考虑与实际的传输特性比较方便起见,将原点向左方向作为正方向。但在设计半导体电路时,需要使用方便且尽可能简单的近似式或实验式。

  传输特性相当于双极性晶体管的VBE -IE特性,但VBE -IE 特性是与高频用、低频用、功率放大用等用途及品种无关几乎是同一的。与此相反,JFET时,例如即使同一品种IDSS、VGS(off)的数值有很大差异,传输特性按各产品也不同。

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