第四章 场效应管 FET
重点概括
- MOSFET器件结构、工作原理、特性及参数
- CS放大器的传输特性
- MOS放大器偏置电路设计方法
一、MOSFET结构及工作原理
1、简介
定义：FET是一种利用电压控制电流大小的单极性半导体器件。
特点： 低功耗、低噪声、输入阻抗高、热稳定性好
分类：
- MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应管）
- N、P沟道
- 增强型、耗尽型
故MOSFET分为四类：
NEMOSFET: N沟道增强型；NDMOSFET：N沟道耗尽型；
PEMOSFET：P沟道增强型；PDMOSFET：P沟道耗尽型；
- JFET（结型场效应管，本身为耗尽型）
- N、P沟道
故JFET分为两类：
NJFET:N沟道耗尽型；PJFET：P沟道耗尽型。
沟道：FET器件内部载流子导电的通路，当导电的载流子为自由电子时称为N沟道；导电载流子为空穴时，称为P沟道。
增强型：生产时内部没有导电沟道
耗尽型：生产时内部已有导电沟道
2、MOSFET结构及工作原理
结构：
1. 四端子：栅极G(Gate)、源极S(Source)、漏极D(Drain)、衬底极B(Body)
2. 沟道参数： L、W
特点：
1. 对称结构，S极和D极可互换
2. 源区和漏区分别与衬底之间形成PN结，需保证其反偏。
—— 处理方式：源极和衬底极相连，并使之连接到电路的最低电位。
工作原理：
1. $V_{GS}$ 的作用：创建N沟道，控制沟道深度
2. $V_{DS}$ 的作用：形成漏极电流 $I_{D}$
为实现MOS管正常工作，两者缺一不可！
如果没有 $V_{GS}$ 而 只有 $V_{DS}$ ： 将不会有导电的沟道。
如果没有 $V_{DS}$而 只有 $V_{GS}$ ： 将没有电流。
工作过程
- $V_{GS} < V_t$ ： 截止状态，工作区称为截止区。
注：$V_t$ 称为开启电压，其值为刚刚开始形成导电沟道所形成的 $V_{GS}$ 电压值 - $V_{GS} > V_t$：形成导电沟道，$V_{GS}$越大，沟道深度越深，等效电阻越小。
- $V_{DS}>0$：在导电沟道上出现漏极电流 $I_{D}$，
且$I_{D}$随$V_{DS}$的增大而增大。
- $V_{GS} > V_t $ && $ V_{DS}<V_{GS} - V_t$：工作在变阻区
- $V_{GS} > V_t $ && $ V_{DS}>V_{GS} - V_t$：沟道预夹断，$I_{D}$达到饱和，工作在饱和区，$V_{DS}$继续增大将出现沟道长度调制效应；$V_{DS}$过大时会出现击穿。
沟道长度调制效应：$V_{DS}$继续增大使得预夹断点会略向源区移动，等效电阻略有减小，$I_D$略有增大。当L的值为纳米级时需格外关注此效应的作用。
二、结型场效应管
三、场效应管电路直流偏置
1、FET放大器传输特性
=
四、场效应管放大电路分析 (Important)
1、重点概括：
- MOS放大器偏置电路的设计方法
- MOS放大器的分类及基本组态电路的参数分析
- 根据工程条件及指标要求，MOS放大器的设计步骤
Update
2018/03/22 更新第一章内容
2018/03/26 更新第四章内容
2018/04/01 补充第一章和第四章内容
2018/04/07 更新第二章内容
