电子电路分析与设计（第4版半导体器件及其基本应用）/新视野电子电气科技丛书

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第3章场效应晶体管 本章介绍晶体管的一种重要类型，即金属氧化物 半导体场效应晶体管(MOSFET)。MOSFET引起了20世 纪70和80年代的电子学革命，在这场革命中，微处理器 造就了功能强大的台式计算机、笔记本电脑、高端手持 计算器、iPod，还有很多其他电子系统。MOSFET可以做 得非常小，这样就可以利用它开发出高密度的超大规模 集成电路(VLSI)和存储器。 MOSFET有两种互补器件，即N沟道MOSFET(NMOS)和 P沟道MOSFET(PMOS)。这两种器件同等重要，它们使得 电子电路的设计具有高度的灵活性。对这些器件的iv 特性进行介绍，并建立MOSFET电路的直流分析和设计方 法。 场效应晶体管的另外一种类型是结型场效应晶体管 。它通常又分为两种类型，即PN结型场效应晶体管(PN JFET)和用肖特基势垒结制作的金属半导体场效应晶 体管(MESFET)。虽然JFET比MOSFET出现得早，但是 MOSFET的应用已经远远超过了JFET。本章仍将分析几种 JFET电路。 本章主要内容如下： (1) 学习和理解各种类型MOSFET的结构、工作原理 和特性； (2) 了解并熟悉MOSFET电路的直流分析和设计方法 ； (3) 研究MOSFET电路的三种应用； (4) 研究MOSFET电路的电流源偏置，比如那些用在 集成电路中的电路； (5) 分析多级或多晶体管电路的直流偏置； (6) 了解结型场效应晶体管的工作原理和特性，并 分析JFET电路的直流响应； (7) 将MOS晶体管应用到电路设计中，改进第1章所 讨论的简易二极管电子温度计。 3.1MOS场效应晶体管 目标： 理解各类MOSFET的工作原理和特性。 MOSFET从20世纪70年代开始实际使用。与BJT相比 ，MOSFET可以制作得非常小(即在一个IC芯片上占据很 小的面积)。由于数字电路可能只使用MOSFET来设计， 而基本上不使用电阻和二极管，包括微处理器和存储器 在内的高密度VLSI电路得以制造出来。MOSFET使得开发 手持计算器、功能强大的个人计算机以及笔记本电脑成 为可能。在下一章将会看到，MOSFET也可以用于模拟电 路。 在MOSFET中，电流由加在半导体上的电场控制，这 个电场和半导体表面及电流的方向垂直。这种调整半导 体的导电性或者控制半导体内电流的现象称为场效应。 MOS晶体管的基本工作原理就是利用两个端子之间的电 压来控制流过第三个端子的电流。 本章后续两节将讨论各类MOSFET，得出其iv特性 ，然后考虑各种MOSFET电路组态的直流偏置。通过这些 章节的学习，读者应当能逐步熟悉MOSFET及其电路。