模拟电子技术基础 上交大 郑益慧主讲 P9结型场效应管和特性 笔记

郑老师杂谈:实际上大家应该高效率的学习而不是去拼时间,一定要是高效率的学习,这样才有意义.所谓的高效率有几个表现(红字是核心,其他的是闲谈):
最短的时间完成最多的事。
千万不要积攒工作,我的事情太多了,我要把我的事情掰出来够三到五个人做,这个事情只要有一点点积累,死了,越积累越多,这是个恶性循环,积累到最后你是一个什么状态呢?叫一个死猪不怕开水烫。积攒之后你的心态一定会不好,学习上也是一样,今天不懂的地方这周一定要搞明白,积攒下来,这门课你越来越憎恨,到最后你能过就不错了
我觉得一个高效率让你保持战斗力的状态是什么呢?当日事当日毕,我今天宁可多花一点时间也要把今天的事情干完。
我参加所有的会议,除了万不得已,我是从来不会参加后面的旅游的,一结束我马上返回,我太害怕了,一天时间我后面得花两三天时间去补。那么多事情你是要去干的同学们,不是说你落了就可以落了的。
看懂不如说懂,说懂不如讲懂,所以讨论是非常非常重要的,如果能够相互讨论的话对一个问题的认识将加强很多倍,深度会加强非常多。
名场面:我把别人讲蒙了我懂了,然后我再和别人讲一遍,我建议你们加强相互讨论。
一.结构分析

上下两端加上去两个高浓度P,然后在N的两端,一端接的是s,一端接的是d。

中间一块N,左右两边都掺杂了一块P,上下两端是d和s,然后把两个P接在一起都给栅极g,栅极控制了两个P。
中间天生就有沟道,d和s是导通的。
二.工作原理
那我们怎么控制它呢?

gs之间加反向电压,耗尽层宽度增加,沟道变窄,反压不断增大,沟道不断变窄,当反压达到某一个程度的时候夹断。而我们固定为某一个Ugs的时候,沟道宽度就不变。这个和我们耗尽型绝缘栅场效应管非常相似,加反压让沟道变窄,但它结型场效应管这里用的是“PN结”,让他的耗尽层不断的夹啊夹,让沟道变窄。
注意:这里的夹断不是预夹断,是真的夹断,这个电压叫做Ugs(off),就和增强型绝缘栅型场效应管类似,它达到开启电压才能有沟道,才能谈后面的,这里它到达Ugs(off)就截止了,后面也没得谈。
那类似的,我们加Uds,它的变化是什么样的?

加电压之后,上面那个PN结变厚,电压越大,上面那个PN结越厚,到最后预夹断了。
和绝缘栅型场效应管是一样的,预夹断电压之前的区域是可变电阻区,你Ugs不变我电阻不变,一个Ugs对应一个固定电阻。
Uds和iD之间成正比。
当我出现预夹断之后,我iD电流就不变了,iD恒流了,这时候iD电流之和Ugs相关,这就是恒流区。
以上和绝缘栅型场效应管没啥区别,但是有一点不一样,耗尽型的绝缘栅场效应管的Ugs可以为正可以为负,增强型的绝缘栅型场效应管只能为正,这里的结型场效应管的Ugs只能为负,因为PN结只能反偏,如果加的是正向电压,PN结导通,结型场效应管就没用了,沟道什么的都不存在了,它可以>Ugs(off)但是Ugs不能>0。
我们来看看电阻:
绝缘栅型的时候Rgs非常大,趋向于无穷,因为栅极和谁都是绝缘的;在结型场效应管这里,PN结是反偏的,Rgs电阻也很高,只不过没有绝缘栅型那么高罢了,它最多有反偏的漏电流,反偏饱和电流罢了,绝缘栅更狠,人家几乎没电流。
谈一谈结型场效应管和耗尽型绝缘栅场效应管各自的优势区间:
结型场效应管的Rgs电阻不如耗尽型绝缘栅场效应管,还有漏电流,看来耗尽型绝缘栅场效应管能够完全取代结型场效应?也不是完全,结型场效应管更耐用一点,而绝缘栅场效应管更加娇贵一点,娇贵在那?绝缘栅的那层SiO2绝缘层特别薄,如果你没有很好的保护栅极,它的感应电荷就能把它击穿,两边聚集电荷形成电容,它又非常薄,容易击穿。
1.4.3场效应管的特性曲线和参数
一.特性曲线
1.转移特性曲线
我画的是转移曲线,恒流状态下Ugs和iD的关系

(a)转移特性曲线,得出的条件是,工作在恒流区,Uds足够大,不在恒流区是没有这种一一对应的关系的。可变电阻区iD的大小受两个因素影响,一个是Ugs决定的Rds的大小,一个是Uds的大小,Uds/Rds才是iD的大小。

我们为什么要在转移特性曲线上去取一个Ido?因为我们可以用这个写出这一段两个点之间的转移特性曲线方程,他们有这样的关系。

耗尽型Ugs的电压能从负到正,Ugs=0的时候,得到的是漏极饱和电流,他和增强型的转移特性曲线方程是一样的,只要把Ido换成漏极饱和电流Ids就行。
2.输出特性曲线
就三个区,
场效应管的放大,第一步,把它弄到恒流区里面,这里Ugs和iD是一一对应的,我让小信号去影响Ugs,三极管的本质你用一个小iB去控制了一个大的直流源的输出功率,场效应管也是一样的,本质还是控制一个大直流源的输出,放大也不是凭空产生的。

这是一个什么管?
首先它的iD是正的,是一个N型管,然后他是一个结型管,它Uds继续大的话,会把PN结击穿,所以它有一个击穿区。


从上到下的场效应管类型分别是:
N沟道结型场效应管
P沟道结型场效应管
N沟道增强型绝缘栅场效应管
N沟道耗尽型绝缘栅场效应管
P沟道增强型绝缘栅场效应管
P沟道耗尽型绝缘栅场效应管
怎么区分这几种管子的区别?
大的,结型和绝缘栅型,结型要么Ugs全正,要么Ugs全负;绝缘栅型有两种,一种耗尽型的跨越正负,一种增强型的有开启电压,只有增强型有开启电压,他没有夹断电压,结型和耗尽型天生有沟道,我得反着加电压让他夹断。
二.场效应管的参数

1.直流参数
(绝缘栅)MOS管Rgs的值是10的9次方,一千兆以上。
我们认为什么是绝缘?拿表去测,大于500兆Ω是绝缘。
2.交流参数
(1)跨导gm,就是转移特性曲线的斜率,跨导值越大,意味着可以用更小的栅源电压控制漏极电流发生更大的变化,意味着放大作用更大。
(2)极间电容:有栅源电容,极与极之间都有电容,这些电容等效出来是pf级别的,当出现高频的时候会出现问题,因为高频的话就相当于极间电容导通了。
3.极限参数
在选择元器件的时候要注意,大家回去自己看。
作业:
1.3.4晶体管的主要参数
1.3.5温度对晶体管参数的影响
1.3.6光电晶体管
作业题:1.9 1.12 1.16
(教材《模拟电子技术基础》董诗白 华成英主编)