模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 上交大 鄭益慧主講 P9結(jié)型場效應(yīng)管和特性 筆記

鄭老師雜談:實際上大家應(yīng)該高效率的學(xué)習(xí)而不是去拼時間,一定要是高效率的學(xué)習(xí),這樣才有意義.所謂的高效率有幾個表現(xiàn)(紅字是核心,其他的是閑談):
最短的時間完成最多的事。
千萬不要積攢工作,我的事情太多了,我要把我的事情掰出來夠三到五個人做,這個事情只要有一點點積累,死了,越積累越多,這是個惡性循環(huán),積累到最后你是一個什么狀態(tài)呢?叫一個死豬不怕開水燙。積攢之后你的心態(tài)一定會不好,學(xué)習(xí)上也是一樣,今天不懂的地方這周一定要搞明白,積攢下來,這門課你越來越憎恨,到最后你能過就不錯了
我覺得一個高效率讓你保持戰(zhàn)斗力的狀態(tài)是什么呢?當(dāng)日事當(dāng)日畢,我今天寧可多花一點時間也要把今天的事情干完。
我參加所有的會議,除了萬不得已,我是從來不會參加后面的旅游的,一結(jié)束我馬上返回,我太害怕了,一天時間我后面得花兩三天時間去補。那么多事情你是要去干的同學(xué)們,不是說你落了就可以落了的。
看懂不如說懂,說懂不如講懂,所以討論是非常非常重要的,如果能夠相互討論的話對一個問題的認識將加強很多倍,深度會加強非常多。
名場面:我把別人講蒙了我懂了,然后我再和別人講一遍,我建議你們加強相互討論。
一.結(jié)構(gòu)分析

上下兩端加上去兩個高濃度P,然后在N的兩端,一端接的是s,一端接的是d。

中間一塊N,左右兩邊都摻雜了一塊P,上下兩端是d和s,然后把兩個P接在一起都給柵極g,柵極控制了兩個P。
中間天生就有溝道,d和s是導(dǎo)通的。
二.工作原理
那我們怎么控制它呢?

gs之間加反向電壓,耗盡層寬度增加,溝道變窄,反壓不斷增大,溝道不斷變窄,當(dāng)反壓達到某一個程度的時候夾斷。而我們固定為某一個Ugs的時候,溝道寬度就不變。這個和我們耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管非常相似,加反壓讓溝道變窄,但它結(jié)型場效應(yīng)管這里用的是“PN結(jié)”,讓他的耗盡層不斷的夾啊夾,讓溝道變窄。
注意:這里的夾斷不是預(yù)夾斷,是真的夾斷,這個電壓叫做Ugs(off),就和增強型絕緣柵型場效應(yīng)管類似,它達到開啟電壓才能有溝道,才能談后面的,這里它到達Ugs(off)就截止了,后面也沒得談。
那類似的,我們加Uds,它的變化是什么樣的?

加電壓之后,上面那個PN結(jié)變厚,電壓越大,上面那個PN結(jié)越厚,到最后預(yù)夾斷了。
和絕緣柵型場效應(yīng)管是一樣的,預(yù)夾斷電壓之前的區(qū)域是可變電阻區(qū),你Ugs不變我電阻不變,一個Ugs對應(yīng)一個固定電阻。
Uds和iD之間成正比。
當(dāng)我出現(xiàn)預(yù)夾斷之后,我iD電流就不變了,iD恒流了,這時候iD電流之和Ugs相關(guān),這就是恒流區(qū)。
以上和絕緣柵型場效應(yīng)管沒啥區(qū)別,但是有一點不一樣,耗盡型的絕緣柵場效應(yīng)管的Ugs可以為正可以為負,增強型的絕緣柵型場效應(yīng)管只能為正,這里的結(jié)型場效應(yīng)管的Ugs只能為負,因為PN結(jié)只能反偏,如果加的是正向電壓,PN結(jié)導(dǎo)通,結(jié)型場效應(yīng)管就沒用了,溝道什么的都不存在了,它可以>Ugs(off)但是Ugs不能>0。
我們來看看電阻:
絕緣柵型的時候Rgs非常大,趨向于無窮,因為柵極和誰都是絕緣的;在結(jié)型場效應(yīng)管這里,PN結(jié)是反偏的,Rgs電阻也很高,只不過沒有絕緣柵型那么高罷了,它最多有反偏的漏電流,反偏飽和電流罷了,絕緣柵更狠,人家?guī)缀鯖]電流。
談一談結(jié)型場效應(yīng)管和耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管各自的優(yōu)勢區(qū)間:
結(jié)型場效應(yīng)管的Rgs電阻不如耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管,還有漏電流,看來耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管能夠完全取代結(jié)型場效應(yīng)?也不是完全,結(jié)型場效應(yīng)管更耐用一點,而絕緣柵場效應(yīng)管更加嬌貴一點,嬌貴在那?絕緣柵的那層SiO2絕緣層特別薄,如果你沒有很好的保護柵極,它的感應(yīng)電荷就能把它擊穿,兩邊聚集電荷形成電容,它又非常薄,容易擊穿。
1.4.3場效應(yīng)管的特性曲線和參數(shù)
一.特性曲線
1.轉(zhuǎn)移特性曲線
我畫的是轉(zhuǎn)移曲線,恒流狀態(tài)下Ugs和iD的關(guān)系

(a)轉(zhuǎn)移特性曲線,得出的條件是,工作在恒流區(qū),Uds足夠大,不在恒流區(qū)是沒有這種一一對應(yīng)的關(guān)系的??勺冸娮鑵^(qū)iD的大小受兩個因素影響,一個是Ugs決定的Rds的大小,一個是Uds的大小,Uds/Rds才是iD的大小。

我們?yōu)槭裁匆谵D(zhuǎn)移特性曲線上去取一個Ido?因為我們可以用這個寫出這一段兩個點之間的轉(zhuǎn)移特性曲線方程,他們有這樣的關(guān)系。

耗盡型Ugs的電壓能從負到正,Ugs=0的時候,得到的是漏極飽和電流,他和增強型的轉(zhuǎn)移特性曲線方程是一樣的,只要把Ido換成漏極飽和電流Ids就行。
2.輸出特性曲線
就三個區(qū),
場效應(yīng)管的放大,第一步,把它弄到恒流區(qū)里面,這里Ugs和iD是一一對應(yīng)的,我讓小信號去影響Ugs,三極管的本質(zhì)你用一個小iB去控制了一個大的直流源的輸出功率,場效應(yīng)管也是一樣的,本質(zhì)還是控制一個大直流源的輸出,放大也不是憑空產(chǎn)生的。

這是一個什么管?
首先它的iD是正的,是一個N型管,然后他是一個結(jié)型管,它Uds繼續(xù)大的話,會把PN結(jié)擊穿,所以它有一個擊穿區(qū)。


從上到下的場效應(yīng)管類型分別是:
N溝道結(jié)型場效應(yīng)管
P溝道結(jié)型場效應(yīng)管
N溝道增強型絕緣柵場效應(yīng)管
N溝道耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管
P溝道增強型絕緣柵場效應(yīng)管
P溝道耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管
怎么區(qū)分這幾種管子的區(qū)別?
大的,結(jié)型和絕緣柵型,結(jié)型要么Ugs全正,要么Ugs全負;絕緣柵型有兩種,一種耗盡型的跨越正負,一種增強型的有開啟電壓,只有增強型有開啟電壓,他沒有夾斷電壓,結(jié)型和耗盡型天生有溝道,我得反著加電壓讓他夾斷。
二.場效應(yīng)管的參數(shù)

1.直流參數(shù)
(絕緣柵)MOS管Rgs的值是10的9次方,一千兆以上。
我們認為什么是絕緣?拿表去測,大于500兆Ω是絕緣。
2.交流參數(shù)
(1)跨導(dǎo)gm,就是轉(zhuǎn)移特性曲線的斜率,跨導(dǎo)值越大,意味著可以用更小的柵源電壓控制漏極電流發(fā)生更大的變化,意味著放大作用更大。
(2)極間電容:有柵源電容,極與極之間都有電容,這些電容等效出來是pf級別的,當(dāng)出現(xiàn)高頻的時候會出現(xiàn)問題,因為高頻的話就相當(dāng)于極間電容導(dǎo)通了。
3.極限參數(shù)
在選擇元器件的時候要注意,大家回去自己看。
作業(yè):
1.3.4晶體管的主要參數(shù)
1.3.5溫度對晶體管參數(shù)的影響
1.3.6光電晶體管
作業(yè)題:1.9 1.12 1.16
(教材《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》董詩白 華成英主編)