電子學第八版 Floyd

電子學 第八版 Floyd 第八章

摘要場效電晶體場效應電晶體的概念首先由物理學家和發明家Julius Lilienthal提出，並在1930年獲得美國專利。他的想法以後再被研究發展成FET，當時並沒有材料可製造該元件，直到1950年才製造出實用的FET，目前FET廣泛使用於積體電路。

摘要場效電晶體 JFET(接面場效電晶體)是一個平常導通的元件，如圖所示是一個n通道的元件。若相對於源極，汲極的電壓是正電壓，且閘極源極間沒有電壓，就會有電流在通道流動。當FET的閘極是負電壓時，電場會造成通道狹窄，引起電流減少。 D

摘要場效電晶體如同雙極性電晶體的偏壓，有兩類JFET：n通道和p通道。直流電壓對每種類型的極性是相反的。如圖所示是一個n通道的JEFT，具有適當極性的偏壓。對一個n通道的元件，閘極隊對源極總是工作在負電壓(或零伏特) 汲極閘極 D 源極

摘要場效電晶體如圖所示，在一個JEFT的特性曲線，可分成三個區域。在這個例子 VGS = 0V。在A 和 B 之間是歐姆區，在這裡電流和電壓的關係是歐姆定律。歐姆區 VGS = 0 從B 到C 是動作區(或定電流區)在這裡電流對VDS本質上是獨立的。 D 超過C的部份是崩潰區，在這裡動作可能會破壞 FET。動作區 (定電流區) 崩潰區 (夾止電壓)

摘要場效電晶體當VGS被調整到不同的電壓值時，在VDS 與ID之間發展成這個元件的特性曲線家族。如圖所示是一個n通道特性曲線。注意VP 是正的且與VGS(off)大小相同。 D

IDSS IDSS 2 4 摘要場效電晶體 ID與VGS的圖稱為轉移曲線。轉移曲線是繪出輸入電壓(VGS)與輸出電流(ID)的關係。轉移曲線是根據這個方程式透過代入法，你可在這個繪出通用的曲線找到其他的點。 0。3 VGS(off) 0。5 VGS(off)

摘要場效電晶體例題: 一個編號為2N5458 的JFET 其IDSS = 6.0 mA ，VGS(off) = – 3.5V。 (a) 在轉移曲線顯示出這些終點值的大小。 = 6.0 mA (b) 當ID = 3.0 mA時顯示這點的大小。 3.0 mA 解答: (b) 當 ID = ½ IDSS， VGS = 0.3 VGS(off)。因此，VGS =-1.05 V -1.05 V = -3.5 V

摘要場效電晶體順向互導是改變輸入電壓(DVGS)時，引起輸出電流變化(△ID)的比值。這定義是假如gm0是已知，下面的近似公式可計算出gm。 DID DVGS gm0可由下列式子算出

摘要場效電晶體因為沿著曲線每點的斜率會變化，互導的值並不是固定的，所以互導的值取決於所測量的點。例題: JFET在顯示的點的互導是多少？ 5.7 解答： 3.7 3.33 mS -1.3 -0.7

摘要 JFET輸入阻抗 JEFT的輸入阻抗由公式得到：其中IGSS是在閘極逆向偏壓時的電流，JEFT有很高的輸入電阻，但是當溫度上升時輸入電阻會減少。例題: 規格表顯示在VGS = -20 V時，25 oC的IGSS = –1 nA 而在100oC時IGSS = 0.2 mA。比較2N5485在25 oC與100 oC時輸入電阻的改變。解答: 在 25 oC， 20 GW! 在 100 oC， 100 MW

摘要 JFET 偏壓自给偏壓是簡單而且有效，因此是JFET最常使用的偏壓方法，由於自给偏壓，閘極電壓實質上是 0V。 = +12 V 如圖所示是一個N通道JEFT，電流流過RS形成一個必要的反相偏壓，強迫閘極電壓比源極小。 1 .5 kW 例題: 假設電阻值如圖所示，且汲極電流是3.0 mA。 VGS是多少？解答: 330 W 1.0 MW VG = 0 V; VS = (3.0 mA)(330 W) = 0.99 V - 0.99 V VGS = 0 – 0.99 V =

摘要 JFET 偏壓自给偏壓電路，你可以使用轉移特性曲線得到合理的源極電阻值。例題: 你將Q點設在如圖顯示的點，RS是多少？解答: Q點大約在 ID = 4.0 mA 及VGS = -1.25 V。 Q 375 W

摘要 JFET 偏壓分壓器偏壓是組合電壓分壓和源極電阻，保持源極電壓比閘極電壓正。 VG由分壓器設定且不受VS影響。為了維持閘極相對於源極是負電壓， VS必須大於VG。分壓器偏壓在更換不同電晶體時可保持偏壓穩定。

摘要 JFET 偏壓如圖所示是一個分壓器偏壓的圖解分析，一個2N5485的典型轉移曲線顯示 IDSS = 6.5 mA且VGS(off) = -2.2 V。由 VG 開始：從這個圖的工作點讀到 3.3 mA 和 -0.7 V。 VG = 2.79 V VG/RS = 2.79 mA 連接到這個點建立負載線。 2.79 V Q

摘要 JFET 偏壓一個更穩定的偏壓方式是使用電源流偏壓，電流源可以使用 BJT 或FET。使用電流源偏壓，汲極電流不隨VGS變化。在這個電路Q2是Q1的電流源。這個特殊的電路，輸出電壓可調到直流 0V(使用RS2)。

摘要 JFET 歐姆區如以前的描述，歐姆區是在起始點和動作區之間。JFET在這個區域動作像一個可變電阻。如圖所示是一個真實FET的資料變化，連續VGS的斜率(代表電導)在歐姆區是不同的，這個差別被作為電壓控制的可變電阻使用。歐姆區

摘要 JFET 歐姆區這個電路裡面的JEFT被當作一個可變電阻使用。注意汲極連接透過一個電容器，意思就是JEFT的工作點在歐姆區。 BJT的增益取決於直流電壓VGG的設定。

摘要 MOSFET(金屬氧化物半導體FET ) 金屬氧化物半導體FET是閘極與通道使用絕緣閘隔離，有增強型(E-MOSFET) 和空乏型(D-MOSFET)。 E-MOSFET 增強型 E-MOSFET 只工作在增強模式因為它一開始沒有通道，直到在閘供給一個電壓才能感應通道。如圖所示是一個n通道的MOSFET，正的閘極電壓才能感應通道。

摘要 MOSFET(金屬氧化物半導體FET) D-MOSFET 有一個可被閘極控制的通道，對一個n通道類型來說負電壓可減少通道；正電壓可增加通道。 D-MOSFET D-MOSFET 能用兩種模式的任一種操作，取決於閘極電壓。動作在空乏模式動作在增強模式

D-MOSFET D D G G S S n通道　　　p通道摘要 MOSFET(金屬氧化物半導體FET ) 如圖所示MOSFET 的符號，注意斷線代表E-MOSFET的被感應的通道。 n通道有一個向內指的箭頭。 E-MOSFET D D G G S S n通道　　 p通道

摘要 MOSFET(金屬氧化物半導體FET) MOSFET轉移特性曲線與JEFT相同，都是拋物線形狀但是位置沿著x軸移動。一個n通道的轉移特性曲線如圖顯示完全在第一象限內。曲線由 VGS(th)開始，這是通道開始傳導的電壓，而這個電壓不是零伏特。汲極電流的方程式是：

摘要 MOSFET(金屬氧化物半導體FET) 回想 D-MOSFET 可能被用兩種模式的任一種操作，圖示是一個n通道的元件，操作在y-軸左邊是空乏型，操作在右邊是增強型模型。如JEFT， ID在VGS(off)時，約等於零。當VGS是0時，汲極電流是IDSS ，它不是這個元件的最大電流。汲極電流的方程式是

摘要 MOSFET 偏壓 E-MOSFET 可使用更早學習類似電晶體的偏壓方法。如圖所示是n通道元件使用分壓器偏壓和汲極回授的偏壓方式。　分壓器偏壓　　　　汲極回授偏壓

V + + V DD DD R R D D C = 0 V 交流 I V G DSS 輸入 V = 0 GS R R G G 摘要 MOSFET 偏壓 D-MOSFET將偏壓設在零伏特是最簡單的方法。元件可以在空乏模式或增強模式動作，因此閘極能在高於或低於 0V。零偏壓，只能使用在D-MOSFET

選擇重要詞彙 接面場效電晶體；場效電晶體兩種主要形式之一。 JFET 汲極(Drain) 源極(Source) 閘極(Gate) FET三個端子中的一個，與BJT的集極相似。 FET三個端子中的一個，與BJT的射極相似。 FET三個端子中的一個，與BJT的基極相似。

選擇重要詞彙 互導(Transconductance ,gm ) MOSFET 空乏(Depeletion) 增強 (Enhancement) FET中，汲極電流改變量相對於閘極-源極電壓改變量的比值。金屬氧化物半導體場效電晶體；場效電晶體兩種主要形式之一；有時稱為閘極隔離場效電晶體 IGFET。在 MOSFET中移去或耗盡帶電載子的過程，因此會減低通道的導電性。。在 MOSFET中，產生通道或者因為在通道中增加帶電載子而增加導電性的過程。

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