第3章 场效应晶体管和基本放大电路汇总
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第3章 场效应晶体管及其放大电路
uDS
曲线特点
(1) 对于不同的uDS，对应的转移特性曲线不同。
(2) 当管子工作于恒流区时，转移特性曲线基本重合。
北方民族大学
模拟电子技术基础
iD iD
I DSS
uGS0V uGS1 uGS2 uGS3 uGS4
uGS(off)
uGS3 uGS1 uGS1 O uGS O
uDS
当管子工作于恒流区时
2. 绝缘栅型场效应管，简称IGFET (Isolated Gate Field Effect Transistor)。
北方民族大学
模拟电子技术基础
3.1 结型场效应管
3.1.1 结型场效应管的结构和类型
N沟道JFET 结构示意图
sgd
SiO2 保护层
P+
N P+
北方民族大学
模拟电子技术基础
形成SiO2保护层
型晶体管。 (c) 体积小、重量轻、耗电省、寿命长。 (d) 噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强和制造工艺
简单。 (e) 在大规模集成电路制造中得到了广泛的应用。
北方民族大学
模拟电子技术基础
场效应管的类型 场效应管按结构可分为 1. 结型场效应管，简称JFET (Junction Field Effect Transistor)。
c. 当uDS进一步增大 –
(2) 零偏漏极电流IDSS (也称为漏极饱和电流)
I i DSS DUDS常 (数 UGS(o)f f ) UG S0
北方民族大学
模拟电子技术基础
(3) 直流输入电阻RGS
R UI GS
GS
G
UDS常 数(0V) UGS常 数(10V)
2．交流参数
曲线特点
(1) 对于不同的uDS，对应的转移特性曲线不同。
(2) 当管子工作于恒流区时，转移特性曲线基本重合。
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iD iD
I DSS
uGS0V uGS1 uGS2 uGS3 uGS4
uGS(off)
uGS3 uGS1 uGS1 O uGS O
uDS
当管子工作于恒流区时
2. 绝缘栅型场效应管，简称IGFET (Isolated Gate Field Effect Transistor)。
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3.1 结型场效应管
3.1.1 结型场效应管的结构和类型
N沟道JFET 结构示意图
sgd
SiO2 保护层
P+
N P+
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形成SiO2保护层
型晶体管。 (c) 体积小、重量轻、耗电省、寿命长。 (d) 噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强和制造工艺
简单。 (e) 在大规模集成电路制造中得到了广泛的应用。
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场效应管的类型 场效应管按结构可分为 1. 结型场效应管，简称JFET (Junction Field Effect Transistor)。
c. 当uDS进一步增大 –
(2) 零偏漏极电流IDSS (也称为漏极饱和电流)
I i DSS DUDS常 (数 UGS(o)f f ) UG S0
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(3) 直流输入电阻RGS
R UI GS
GS
G
UDS常 数(0V) UGS常 数(10V)
2．交流参数
第3章场效应晶体管和基本放大电路 共76页
N沟道（ N MOS） 增强型 耗尽型
P沟道（ P MOS） 增强型 耗尽型
栅-源电压为零时无导电沟道的管子称为增强型。 栅-源电压为零时已建立导电沟道的管子称为耗尽型。
1.N沟道增强型MOS管
（1）结构
源极S 栅极G 漏极D SiO2
N+
N+
P型硅衬底
衬底引线B
通常衬底和源极连接 在一起使用。
栅极和衬底各相当于 一个极板，中间是绝缘层， 形成电容。
d
ID
恒流特性。此时可以把ID近
似看成UGS控制的电流源。
g
UDS
称场效应管为电压控制
元件。
UGS
s
通过以上分析有：
1）UGD> UGS（off） 时（未出现夹断前），对于不 同的UGS ，漏源之间等效成不同阻值的电阻， ID随UDS 的增加 线性增加。（对应可变电组区）
2）UGD= UGS（off） 时，漏源之间预夹断。 3）UGD< UGS（off） 时， ID几乎只决定于UGS，而与
IDSS UGS=0时产 3 生预夹断时 的漏极电流
2
1
–4 –3 –2 –1 0
(2)转移特性曲线
N沟结型场效应管，栅源之 间加反向电压。
ID /mA
P沟结型场效应管，栅源之
IDSS
间加正向电压。
（管子工作在可变电阻区 时，不同的uDS ，转移特性 曲线有很大差别。）
3
UGS(off)
2
1
–4 –3 –2 –1 0
107-1010左右。
2.交流参数
（1）低频跨导 gm 管子工作在恒流区并且 UDS为常数时，漏极电流
的微变量与引起这个变化的栅-源电压的微变量之比 称为低频跨导,即
P沟道（ P MOS） 增强型 耗尽型
栅-源电压为零时无导电沟道的管子称为增强型。 栅-源电压为零时已建立导电沟道的管子称为耗尽型。
1.N沟道增强型MOS管
（1）结构
源极S 栅极G 漏极D SiO2
N+
N+
P型硅衬底
衬底引线B
通常衬底和源极连接 在一起使用。
栅极和衬底各相当于 一个极板，中间是绝缘层， 形成电容。
d
ID
恒流特性。此时可以把ID近
似看成UGS控制的电流源。
g
UDS
称场效应管为电压控制
元件。
UGS
s
通过以上分析有：
1）UGD> UGS（off） 时（未出现夹断前），对于不 同的UGS ，漏源之间等效成不同阻值的电阻， ID随UDS 的增加 线性增加。（对应可变电组区）
2）UGD= UGS（off） 时，漏源之间预夹断。 3）UGD< UGS（off） 时， ID几乎只决定于UGS，而与
IDSS UGS=0时产 3 生预夹断时 的漏极电流
2
1
–4 –3 –2 –1 0
(2)转移特性曲线
N沟结型场效应管，栅源之 间加反向电压。
ID /mA
P沟结型场效应管，栅源之
IDSS
间加正向电压。
（管子工作在可变电阻区 时，不同的uDS ，转移特性 曲线有很大差别。）
3
UGS(off)
2
1
–4 –3 –2 –1 0
107-1010左右。
2.交流参数
（1）低频跨导 gm 管子工作在恒流区并且 UDS为常数时，漏极电流
的微变量与引起这个变化的栅-源电压的微变量之比 称为低频跨导,即
第3章 场效应晶体管放大电路
ID gm = UGS
2IDSS UGS (1 ) uDS=const = UP UP
Chap Sect
半导体三极管图 片
参数 型 号 3DJ2D 3DJ7E 3DJ15H 3DO2E CS11C
PDM m W 100 100 100 100 100
IDSS m A <0.35 <1.2 6～ 11 0.35～ 1.2 0.3～ 1
UP UGS(V)
N沟道耗尽型MOS管可工作在 沟道耗尽型MOS管可工作在 耗尽型MOS UGS≤0或UGS>0 沟道增强型MOS管只能工作在 增强型MOS N沟道增强型MOS管只能工作在 UGS>0
Chap Sect
各类场效应三极管的特性曲线
Chap
3.3 场效应管的主要参数
1. 开启电压 T 开启电压U MOS增强型管的参数，栅源电压小于开启电压的绝对值 场效应管不能导通。 增强型管的参数， 场效应管不能导通。 增强型管的参数 栅源电压小于开启电压的绝对值,场效应管不能导通 2. 夹断电压 P 夹断电压U 夹断电压是耗尽型FET的参数，当UGS=UP 时,漏极电流为零。 的参数， 漏极电流为零。 夹断电压是耗尽型 的参数 漏极电流为零 3. 饱和漏极电流 DSS 饱和漏极电流I 耗尽型场效应三极管当U 时所对应的漏极电流。 耗尽型场效应三极管当 GS=0时所对应的漏极电流。 时所对应的漏极电流 4. 直流输入电阻RGS 直流输入电阻 栅源间所加的恒定电压UGS与流过栅极电流IGS之比 栅源间所加的恒定电压 与流过栅极电流 结型场效应管，反偏时RGS约大于107 ，绝缘栅场效应管RGS约是109～1015 结型场效应管，反偏时 约大于 绝缘栅场效应管 约是 5. 漏源击穿电压 DS 漏源击穿电压BU 6.栅源击穿电压 GS 栅源击穿电压BU 栅源击穿电压 JFET：反向饱和电流剧增时的栅源电压 MOS：使SiO2绝缘层击穿的电压 ： ： 7. 低频跨导 m 低频跨导g 低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用 开始剧增时的U 使ID开始剧增时的 DS。
《模拟电子技术基础》第3章 双极型晶体管及其基本放大电路
3.2 双极型晶体管
3.2.4 晶体管的共射特性曲线
2.输出特性曲线—— iC=f(uCE) IB=const
以IB为参变量的一族特性曲线
(1)当UCE=0V时，因集电极无收集
作用，IC=0；
(2)随着uCE 的增大，集电区收集电
子的能力逐渐增强，iC 随着uCE 增加而
增加；
(3)当uCE 增加到使集电结反偏电压
电压，集电结应加反向偏置电压。
3.2 双极型晶体管
3.2.3 晶体管的电流放大作用
1. 晶体管内部载流子的传输
如何保证注入的载流
子尽可能地到达集电区？
P
N
IE=IEN + IEP
IEN >> IEP
IC= ICN +ICBO
ICN= IEN – IBN
IEN>> IBN
ICN>>IBN
N
IEP
IE
3. 晶体管的电流放大系数
(1) 共基极直流电流放大系数
通常把被集电区收集的电子所形成的电流ICN 与发射极电流
IE之比称为共基电极直流电流放大系数。
ത
I CN
IE
由于IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN，且ICN>> IBN，ICN>>IEP。通常ത
的值小于1，但≈1，一般
ത
为0.9-0.99。
ത
3.2 双极型晶体管
3.2.3 晶体管的电流放大作用
3. 晶体管的电流放大系数
(2) 共射极直流电流放大系数
I C I CN I CBO I E I CBO ( I C I B ) I CBO
电子技术基础第三章场效应管及其放大电路
2019/10/31
场效应管的用途
• 场效应管又叫做单极型三极管，共有三种用途：
一是当作电压控制器件用来组成放大电路； 二是在数字电路中用做开关元件。 三是当作压控可变电阻，即非线性电阻来使用；
双极型三极管只有两种用途： 一是当作电流控制器件用来组成放大电路； 二是在数字电路中用做开关元件。
2019/10/31
这时的导电沟道的电阻 用R2表示。R2要大于R1
（2.2) UDS =0伏:│UGS│逐渐增加至UGS = Up （夹断电 压）
当 │ UGS│ 逐 渐 增 加 至 UGS = Up 时 （不妨取Up= -3伏），由UGS产生的 PN结左右相接，使导电沟道完全被 夹断。这时的结型场效应管处于截 止状态。 Up是结型场效应管的一个参数，称 为夹断电压。
• 二是当作电压控制器件用来组成放大电路，VGS电压控制漏极 电流的大小，控制比例系数为gm ,VGS电压的绝对值越大，漏极电 流越小，管子工作在恒流区（放大区、饱和区），此时导电沟道 已经出现预夹断，夹断区域向漏极方向延伸，但是仍然留存一部 分导电沟道；
• 三是在数字电路中用做开关元件，管子工作在可变电阻区和截 止区，有两个明确、稳定的状态。漏极和源极相当于开关的两个 触点，在可变电阻区，相当于开关闭合，在截止区，相当于开关 断开，场效应管相当于一个无触点的开关。
2019/10/31
场效应管出现的历史背景
• 1947年贝尔实验室的科学家发明的双极型三极 管代替了真空管，解决了当时电话信号传输中 的放大问题。但是这种放大电路的输入电阻还 不够大，性能还不够好。因此，贝尔实验室的 科学家继续研究新型的三极管，在1960年发明 了场效应管。场效应管的输入电阻比双极型三 极管要大得多,场效应管的工作原理与双极型三 极管不同。
场效应管的用途
• 场效应管又叫做单极型三极管，共有三种用途：
一是当作电压控制器件用来组成放大电路； 二是在数字电路中用做开关元件。 三是当作压控可变电阻，即非线性电阻来使用；
双极型三极管只有两种用途： 一是当作电流控制器件用来组成放大电路； 二是在数字电路中用做开关元件。
2019/10/31
这时的导电沟道的电阻 用R2表示。R2要大于R1
（2.2) UDS =0伏:│UGS│逐渐增加至UGS = Up （夹断电 压）
当 │ UGS│ 逐 渐 增 加 至 UGS = Up 时 （不妨取Up= -3伏），由UGS产生的 PN结左右相接，使导电沟道完全被 夹断。这时的结型场效应管处于截 止状态。 Up是结型场效应管的一个参数，称 为夹断电压。
• 二是当作电压控制器件用来组成放大电路，VGS电压控制漏极 电流的大小，控制比例系数为gm ,VGS电压的绝对值越大，漏极电 流越小，管子工作在恒流区（放大区、饱和区），此时导电沟道 已经出现预夹断，夹断区域向漏极方向延伸，但是仍然留存一部 分导电沟道；
• 三是在数字电路中用做开关元件，管子工作在可变电阻区和截 止区，有两个明确、稳定的状态。漏极和源极相当于开关的两个 触点，在可变电阻区，相当于开关闭合，在截止区，相当于开关 断开，场效应管相当于一个无触点的开关。
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场效应管出现的历史背景
• 1947年贝尔实验室的科学家发明的双极型三极 管代替了真空管，解决了当时电话信号传输中 的放大问题。但是这种放大电路的输入电阻还 不够大，性能还不够好。因此，贝尔实验室的 科学家继续研究新型的三极管，在1960年发明 了场效应管。场效应管的输入电阻比双极型三 极管要大得多,场效应管的工作原理与双极型三 极管不同。
第3章 场效应晶体管及其放大电路-PPT精品文档
Al g
d
N+
N+
SiO2保护层
P
b
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模拟电子技术基础
SiO2保护层
s
Al 引出两个电极
g
引出栅极
d
N+
两边扩散两个高 浓度的N区
N+
形成两个PN结
以P型半导P 体作衬底
从衬底引出电极
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SiO2保护层
s
Al g
d
管子组成
a. 金属 （Metal)
b. 氧化物 (Oxide)
– s–
uDS
g
uGS +
+ iD d
b.PN结在漏极端 的反偏电压最大 uDG= uDS–uGS
N
c.当uDG=|UGS(off) | 时沟道出现预夹 断
P+
N型导电沟道
P+
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模拟电子技术基础
uDS 、uGS共同对沟道的控制作用动画演示
北方民族大学
模拟电子技术基础
小结 (1) JFET是利用uGS 所产生的电场变化来改变沟道电 阻的大小。 即JFET是利用电场效应控制沟道中流通的电流大小， 因而称为场效应管。
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c． 0> uGS=UGS(off)
uDS =0
(a) PN结合拢
s–
uGS
g +
d
(b) 导电沟 道夹断
UGS(off)——
N
栅源截止电压或
夹断电压
PP+ +
N型导电沟道
P+
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数电03场效应晶体管及其放大电路
4V 3V
ID
2V
UGS=1V UDS
2 耗尽型绝缘栅场效应管 1.1 结构特点（以 N沟道为例）
SiO2绝缘层
源极 栅极 漏极 S G D 在制造管子时，即在 SiO2绝缘层中掺入大量正 离子，因而在两个 N+区 之间感应出许多电子，形 成原始导电沟道。
N+
N+
P型硅衬底
1.2 工作特点 由于有原始导 电沟道的存在，当 UGS=0时，在UDS的 作用下，也会有电 流ID。
P型硅衬底
N沟道 沟通源区与漏区 与衬底间被耗尽层绝缘
●
S N+
- + UGS G
- + UDS ID D N+
耗尽层
P型硅衬底
导电沟道形成后， UDS越大，ID越大。
●
S
- + UGS G
- + UDS ID D N+
UGS越大，电场越 强，沟道越宽，沟 道等效电阻越小。
N+
P型硅衬底
1.3 特性曲线
uS
RG2 s RG2
id D T S RD
RS + uS -
RL
uo RG1 C1 +
ui
RG1
+UDD
RD
C2 +
T RL uo
RS +
ui
uS
RG2 RSS
CS
-
id G ugs RG2 D T S RD
RS + uS -
RL
uo
ui
RG1
id G RS + D ugs S
id gmugs RD RL uo
ID
2V
UGS=1V UDS
2 耗尽型绝缘栅场效应管 1.1 结构特点（以 N沟道为例）
SiO2绝缘层
源极 栅极 漏极 S G D 在制造管子时，即在 SiO2绝缘层中掺入大量正 离子，因而在两个 N+区 之间感应出许多电子，形 成原始导电沟道。
N+
N+
P型硅衬底
1.2 工作特点 由于有原始导 电沟道的存在，当 UGS=0时，在UDS的 作用下，也会有电 流ID。
P型硅衬底
N沟道 沟通源区与漏区 与衬底间被耗尽层绝缘
●
S N+
- + UGS G
- + UDS ID D N+
耗尽层
P型硅衬底
导电沟道形成后， UDS越大，ID越大。
●
S
- + UGS G
- + UDS ID D N+
UGS越大，电场越 强，沟道越宽，沟 道等效电阻越小。
N+
P型硅衬底
1.3 特性曲线
uS
RG2 s RG2
id D T S RD
RS + uS -
RL
uo RG1 C1 +
ui
RG1
+UDD
RD
C2 +
T RL uo
RS +
ui
uS
RG2 RSS
CS
-
id G ugs RG2 D T S RD
RS + uS -
RL
uo
ui
RG1
id G RS + D ugs S
id gmugs RD RL uo
电子技术基础第3章场效应晶体管放大电路
+++++++
•• •• •• •• •• •• •• •• ••
2021/3/10
Cha1p2 S退e出ct
2. 特性曲线
转移特性曲线
常用关系式： ID≈ IDSS(1- UGS /UP)2
在恒流区
ID≈K(UGS-UP)2
沟道较短时 ID≈K(UGS-UT)2（1+UDS)
UP
输出特性曲线
ID(mA)
2. 夹断电压UP 夹断电压是耗尽型FET的参数，当UGS=UP 时,漏极电流为零。
3. 饱和漏极电流IDSS 耗尽型场效应三极管当UGS=0时所对应的漏极电流。
4. 直流输入电阻RGS 栅源间所加的恒定电压UGS与流过栅极电流IGS之比
结型场效应管，反偏时RGS约大于107Ω，绝缘栅场效应管RGS约是109～1015Ω 5. 漏源击穿电压BUDS 使ID开始剧增时的UDS。 6.栅源击穿电压BUGS
JFET：反向饱和电流剧增时的栅源电压 MOS：使SiO2绝缘层击穿的电压 7. 低频跨导gm 低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用
gm
ID U GS
uDS const
2I DSS UP
(1 U GS ) UP
2021/3/10
Cha1p5 Sect
3.4 场效应管放大电路
3.4.1 共源组态基本放大电路
UGS(V)
2021/3/10
Cha1p0 Sect
皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
• 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、 心、肺、肾等多脏器严重损害的， 全身性疾病，而且不少患者同时 伴有恶性肿瘤。它的1症状表现如 下：
• 1、早期皮肌炎患者，还往往伴 有全身不适症状，如-全身肌肉酸 痛，软弱无力，上楼梯时感觉两 腿费力；举手梳理头发时，举高 手臂很吃力；抬头转头缓慢而费 力。
机械工程出版社第三章 场效应管电路习题答案
第3章 场效应晶体管放大电路3.1知识要点3.1.1场效应管有结型和MOS 型两大类，每类都有N 沟道和P 沟道之分，MOS 场效应管还有增强型和耗尽型之分，故场效应管有6种类型。
它们的结构、工作原理、伏安特性、作用、主要参数、电路组成、分析方法相似；正向控制原理都是利用栅源电压改变导电沟道的宽度而实现对漏极电流的控制；小信号模型完全相同；但由于沟道类型不同，结构上也有不同，因此6种管子对偏置电压的要求各不相同。
栅源电压为零时存在原始导电沟道的场效应管称为耗尽型场效应管；天然原始导电沟道，只有在U GS绝对值大于开启电压U GS（th）绝对值后才能形成导电沟道的，则称为增强型场效应管。
2GS D DSS P(1) U I I U =−当工作于放大区时，对耗尽型场效应管1.2.4 场效应晶体管表5.1 晶体管与场效应管比较比较项目晶体管场效应管载流子两种不同极性的载流子（电子与空穴）同时参与导电，故又称为双极型晶体管只有一种极性的载流子（电子或空穴）参与导电，故又称为单极型晶体管 控制方式电流控制电压控制类型 NPN 型和PNP 型两种 N 沟道和P 沟道两种 放大参数 200~20=β5~1m =g mA/V输入电阻 42be 10~10=r Ω较小147gs 10~10=r Ω很大 输出电阻 r ce 很大 r ds 很大 热稳定性 差 好制造工艺 较复杂简单，成本低，便于集成对应电极基极-栅极，发射极-源极，集电极-漏极3.1.2 场效应晶体管放大电路共源极分压式偏置放大电路及其直流通路、交流通路和微变等效电路如图2.6所示。
U DDo +U DD（a ）放大电路（b ）直流通路+u o -o（c ）交流通路 （d ）微变等效电路图5.1 共源极分压式偏置放大电路（1）静态分析：DD G2G1G2G U R R R U +=SG S S D R U R U I ==)(S D D DD DSR R I U U +−= （2）动态分析：Lm u R g A ′−= 式中L D L//R R R =′。
第3章 场效应晶体管及其放大电路
mA d g s
V
UDS
V
UGS
第三章 场效应晶体管及其放大电路
（三）特性曲线(N沟道增强型MOS管特性）
1.转移特性 ID(mA)
3 2
I D f (U GS ) U
2.输出特性
DS 常数
I D f (U DS ) U
ID(mA)
3 2
U GS 5V
GS 常数
U GS(th)
可变电 2V 阻区 UGS(V)
金属
N+
N+
d g
d g
P型硅衬底
s
增强型N沟 道MOS管 符号
s
增强型P沟 道MOS管 符号
B
增强型N沟道MOS管结构示意图
第三章 场效应晶体管及其放大电路
（二）工作原理
UGS对ID及沟道的控制作 用:栅源极电压UGS=0时, 管子的漏极和源极之间没 有导电通道,极间等效电 阻很高,漏极电流ID近似 为零。UGS足够大时，由 于静电场作用，管子的漏 极和源极之间将产生一个 导电通道（称为沟道）， 极间等效电阻较小，在 UDS作用下，可以形成一 定的漏极电流ID。
s
g
s
N+
N+
P
N-外延层
N+
d
第三章 场效应晶体管及其放大电路
第二节 场效应晶体管基本放大电路
为了不失真地放大变化信号，场效应管放大电路 必须设置合适的静态工作点。 一、自偏压放大电路（只适用于耗尽型管）
+VDD
RD
C2
自偏压：UGS=－ID· RS
+
C1
+ RL RG RS +
CS
V
UDS
V
UGS
第三章 场效应晶体管及其放大电路
（三）特性曲线(N沟道增强型MOS管特性）
1.转移特性 ID(mA)
3 2
I D f (U GS ) U
2.输出特性
DS 常数
I D f (U DS ) U
ID(mA)
3 2
U GS 5V
GS 常数
U GS(th)
可变电 2V 阻区 UGS(V)
金属
N+
N+
d g
d g
P型硅衬底
s
增强型N沟 道MOS管 符号
s
增强型P沟 道MOS管 符号
B
增强型N沟道MOS管结构示意图
第三章 场效应晶体管及其放大电路
（二）工作原理
UGS对ID及沟道的控制作 用:栅源极电压UGS=0时, 管子的漏极和源极之间没 有导电通道,极间等效电 阻很高,漏极电流ID近似 为零。UGS足够大时，由 于静电场作用，管子的漏 极和源极之间将产生一个 导电通道（称为沟道）， 极间等效电阻较小，在 UDS作用下，可以形成一 定的漏极电流ID。
s
g
s
N+
N+
P
N-外延层
N+
d
第三章 场效应晶体管及其放大电路
第二节 场效应晶体管基本放大电路
为了不失真地放大变化信号，场效应管放大电路 必须设置合适的静态工作点。 一、自偏压放大电路（只适用于耗尽型管）
+VDD
RD
C2
自偏压：UGS=－ID· RS
+
C1
+ RL RG RS +
CS
场效晶体管放大电路
8
第三章 场效晶体管放大电路
Powerpoint Design by Chen Zhenyuan
中等职业教育国家规划教材 HEP
《电子技术基础》教学演示文稿
陈振源主编
第二节 结型场效晶体管
一、电路图形符号和分类
结型场效晶体管的结构示意图和符号如下图所示，3个电极是漏极d、源极s和 栅极g。 结型场效晶体管可分为P沟道和N沟道两种，电路符号是以栅极的箭头指向来区 别。
14
第三章 场效晶体管放大电路
Powerpoint Design by Chen Zhenyuan
P沟道增强型绝缘栅场效晶体管 结构示意图及电路符号
N沟道增强型绝缘栅场效晶体管是用一块杂质浓度较低的P型硅片作衬底， B 为衬底引线。在硅片上面扩散两个高浓度N型区(图中N+区)，各用金属线引出电极， 分别称为源极s和漏极d，在硅片表面生成一层薄薄的二氧化硅绝缘层，绝缘层上 再制作一层铝金属膜作为栅极g。
1
第三章 场效晶体管放大电路
Powerpoint Design by Chen Zhenyuan
中等职业教育国家规划教材 HEP
《电子技术基础》教学演示文稿
陈振源主编
第一节 绝缘栅场效晶体管
一、结构
绝缘栅场效晶体管（MOS管）分为增强型和耗尽型两类，各类又有P沟道和N 沟道两种。
N沟道增强型绝缘栅场效晶体管 结构示意图及电路符号
电沟道，因此漏极电流ID=0，管子处于截止状态。
当VGS增加至某个临界电压时，感应电子 层将两个分离的N+区接通，形成N型导电沟道， 于是产生漏极电流ID，管子开始导通。
继续加大VGS，导电沟道就会愈宽，输出
电流ID也就愈大。
第三章 场效晶体管放大电路
Powerpoint Design by Chen Zhenyuan
中等职业教育国家规划教材 HEP
《电子技术基础》教学演示文稿
陈振源主编
第二节 结型场效晶体管
一、电路图形符号和分类
结型场效晶体管的结构示意图和符号如下图所示，3个电极是漏极d、源极s和 栅极g。 结型场效晶体管可分为P沟道和N沟道两种，电路符号是以栅极的箭头指向来区 别。
14
第三章 场效晶体管放大电路
Powerpoint Design by Chen Zhenyuan
P沟道增强型绝缘栅场效晶体管 结构示意图及电路符号
N沟道增强型绝缘栅场效晶体管是用一块杂质浓度较低的P型硅片作衬底， B 为衬底引线。在硅片上面扩散两个高浓度N型区(图中N+区)，各用金属线引出电极， 分别称为源极s和漏极d，在硅片表面生成一层薄薄的二氧化硅绝缘层，绝缘层上 再制作一层铝金属膜作为栅极g。
1
第三章 场效晶体管放大电路
Powerpoint Design by Chen Zhenyuan
中等职业教育国家规划教材 HEP
《电子技术基础》教学演示文稿
陈振源主编
第一节 绝缘栅场效晶体管
一、结构
绝缘栅场效晶体管（MOS管）分为增强型和耗尽型两类，各类又有P沟道和N 沟道两种。
N沟道增强型绝缘栅场效晶体管 结构示意图及电路符号
电沟道，因此漏极电流ID=0，管子处于截止状态。
当VGS增加至某个临界电压时，感应电子 层将两个分离的N+区接通，形成N型导电沟道， 于是产生漏极电流ID，管子开始导通。
继续加大VGS，导电沟道就会愈宽，输出
电流ID也就愈大。
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很 高 ， 又 实 现 了 ugs 对 沟 道 电
流iD的控制。
6
2020/10/5
模 1)ｇ、ｓ间和ｄ、ｓ间短路
此时ＵGS的值
为夹断电压
拟 ２)ｇ、ｓ间加负电压和ｄ、ｓ间短路 UGS（off）
电
子
技
术
基
础 耗尽区很窄,
第 导电沟道宽
三 章 电子学教研室
| UGS |增大，耗尽 区增宽，沟道变
窄，沟道电阻增 大。
7
| UGS |增加到某一数值, 耗尽区相接,沟道消失,沟 道电阻趋于无穷大，沟 道夹断
2020/10/5
3)ｇ、ｓ间短路， ｄ、ｓ间加正向电压
模
UDS 的 作 用 产 生 漏 极
d
拟 电
电流ID ，使沟道中各点
子 和栅极间的电压不再相 g
iD UDS
技 等，近漏极电压最大，
术 近源极电压最小。 导电
技 噪声低，比晶体管耗电小，应用广泛。 术 基 仅靠多数载流子导电，又称单极型晶体管。 础 分类：结型(JFET)
第
绝缘栅型(IGFET)
三
章 电子学教研室
3
2020/10/5
结型场效应管
N 沟道和P沟道
模 1. 结型场效应管的结构
拟
N沟道结型场效应管是在
电 同一块N型半导体上制作两
子 个高掺杂的P区，将它们连
3)ｇ、ｓ间加负向电压，ｄ、ｓ间加正向电压
d
模 ｇ、ｓ间的负电压使导电
ID
拟 沟道变窄（等宽）
g
UDS
电
子 ｄ、ｓ间的正电压使沟道
技 不等宽 术
UGS
基 UGS 增加，导电沟道变窄
础 ，沟道电阻增大，同样
s
第 UDS的产生的ID减小。
三
章 电子学教研室
11
2020/10/5
d
模 由于UDS的增加几乎全
g
拟 电
部 落 在 夹 断 区 ， 漏 极 UGS
子 电流ID基本保持不变。
技 ID可以认为仅仅决定于
术 基
UGS，表现出恒流特性。
础 称场效应管为
可变
电阻区
第
电压控制元件。
s 恒流区
三 章 电子学教研室
12
夹断区
ID
UDS
2020/10/5
3.结型场效应管的特性
模 输出特性和转移特性
拟 电
因场效应管栅极电流几乎
子 为零，不讨论输入特性。
技 术
（1）输出特性曲线
基 础
| ID = f (UDS ) UGS = 常数
第
三
章 电子学教研室
13
2020/10/5
模
拟 电 1)夹断区（截止区）：
子
导电沟道全部夹断
技
术
条件：｜UGS｜｜UGS（off）｜
基
UGS ≤ UGS（off）
础
特点： ID 0
第
三
章 电子学教研室
输出特性
章 电子学教研室
ID /mA 4
IDSS 3 UGS=0时产
生预夹断时 2 的漏极电流
1
UGS–(o4ff–) 3–2–1 0 转移特性
19
2020/10/5
ID /mA
IDSS
模 恒流区ID近似表达式为：
础
第
三
章 电子学教研室
5
d
g
s
P沟道符号
2020/10/5
2.工作原理—电压控制作用（以N沟道为例）
模 拟 电 子 技g 术
正常工作时
d
在栅-源之间加负向电压，
耗尽层
(保证耗尽层承受反向电压)
P+
N
漏-源之间加正向电压，
(以形成漏极电流）
基
导电沟道
础
第 三
s 结构示意图
章 电子学教研室
这样既保证了栅源之间的电阻
14
2020/10/5
模 2)可变电阻区：预夹断
拟 轨迹左边区域。 电 子 条件： UGD> UGS（off）
技 术
特 点 ： 可 通 过 改 变 UGS
基 大小来改变漏源间电阻
础 值。
预夹断轨迹：通过连接各曲
第 三 章 电子学教研室
线上UGD= UGS（off）的点而成。
15
2020/10/5
模
掌握场效应管放大电路静态工作点与动态参
数（Au、Ri、Ro）的分析方法。
基 难点
础
通过外部电压对导电沟道的控制作用来说明
第 结型场效应管及绝缘栅型场效应管的工作原理。
三
章 电子学教研室
2
2020/10/5
3.1场效应晶体管
模 场效应管(FET)：是利用输入回路的电场效应来
拟 控制输出回路电流的一种半导体器件。 电 子 输入回路内阻很高(107~1012)，热稳定性好，
ID = f (UGS )|UDS = 常数
电 反映UGS对ID控制作用
ID /mA
子
技
术
基
础
UGS(off)
0
第
转移特性
三
章 电子学教研室
18
2020/10/5
转移特性曲线与输出特性曲线有严格的对应关系
模
拟 电
4 ID /mA UGS =0V
子3
– 1V
技2
–2
术
基1
–3V
础
0
第 三
–4V
4 8 12 UDS=8V
第3章 场效应管和基本放大电路
4学时
2020/10/5
场效应管和基本放大电路
模
拟
电 作业
子
技
术 基
习题 3-3、3-4、3-7、3-11
础
注：删除图3-25中漏极电阻（部分印刷
第
批次教材有次问题）
三
章 电子学教研室
1
2020/10/5
重点和难点
模 重点
拟
理解场效应管的工作原理；
电 子 技 术
掌握场效应管的外特性及主要参数；
基
础 沟道宽度不再相等，近
s
漏极沟道窄，近源极沟
第 三 道宽。
随着UDS 的增加， ID近似线性增 加,d-s间呈电阻特性。
章 电子学教研室
8
2020/10/5
模 随着UDS 增加ID增大。 拟
d
电 沟道在漏极处，越来越窄。 A
子 技
UGD = UGS - UDS = –UDS
g
术 当 UDS 增 加 到 |UGS(off)| 漏 极 基 础 附近的耗尽区相接，称为
拟
电
子
技
术 3)恒流区：预夹断轨迹右边区域。
基 础
条件： UGD< UGS（off）
第 特点： ID只受UGS 控制
三
章 电子学教研室
16
2020/10/5
模 拟 电 子 技 术 基 4)击穿区：UDS增加到一定程度，电流急剧增大。 础第Leabharlann 三章 电子学教研室
17
2020/10/5
（2）转移特性
模 拟
技 接在一起引出电极栅极g。N 术 型半导体分别引出漏极d、 基 源极s，P区和N区的交界面 础 形成耗尽层。源极和漏极之
第 间的非耗尽层称为导电沟。
三
章 电子学教研室
4
源极S 栅极G 漏极D SiO2
NP N N P
N沟道结构示意图
2020/10/5
模 结型场效应管的符号 拟
电
d
子
技
g
术
s
基
N沟道符号
第 预夹断。
s
三
章 电子学教研室
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ID
UDS
2020/10/5
预夹断时，导电沟道内仍有电流ID ，且UDS增大时 ID几乎不变，此时的ID称为“饱和漏极电流IDSS”
模 拟 电 子 如果UDS再增加，夹断区 技 术 长度增加（AA'）。 基 础
第
三
章 电子学教研室
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d
A
g
A'
s
ID
UDS
2020/10/5
流iD的控制。
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模 1)ｇ、ｓ间和ｄ、ｓ间短路
此时ＵGS的值
为夹断电压
拟 ２)ｇ、ｓ间加负电压和ｄ、ｓ间短路 UGS（off）
电
子
技
术
基
础 耗尽区很窄,
第 导电沟道宽
三 章 电子学教研室
| UGS |增大，耗尽 区增宽，沟道变
窄，沟道电阻增 大。
7
| UGS |增加到某一数值, 耗尽区相接,沟道消失,沟 道电阻趋于无穷大，沟 道夹断
2020/10/5
3)ｇ、ｓ间短路， ｄ、ｓ间加正向电压
模
UDS 的 作 用 产 生 漏 极
d
拟 电
电流ID ，使沟道中各点
子 和栅极间的电压不再相 g
iD UDS
技 等，近漏极电压最大，
术 近源极电压最小。 导电
技 噪声低，比晶体管耗电小，应用广泛。 术 基 仅靠多数载流子导电，又称单极型晶体管。 础 分类：结型(JFET)
第
绝缘栅型(IGFET)
三
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2020/10/5
结型场效应管
N 沟道和P沟道
模 1. 结型场效应管的结构
拟
N沟道结型场效应管是在
电 同一块N型半导体上制作两
子 个高掺杂的P区，将它们连
3)ｇ、ｓ间加负向电压，ｄ、ｓ间加正向电压
d
模 ｇ、ｓ间的负电压使导电
ID
拟 沟道变窄（等宽）
g
UDS
电
子 ｄ、ｓ间的正电压使沟道
技 不等宽 术
UGS
基 UGS 增加，导电沟道变窄
础 ，沟道电阻增大，同样
s
第 UDS的产生的ID减小。
三
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2020/10/5
d
模 由于UDS的增加几乎全
g
拟 电
部 落 在 夹 断 区 ， 漏 极 UGS
子 电流ID基本保持不变。
技 ID可以认为仅仅决定于
术 基
UGS，表现出恒流特性。
础 称场效应管为
可变
电阻区
第
电压控制元件。
s 恒流区
三 章 电子学教研室
12
夹断区
ID
UDS
2020/10/5
3.结型场效应管的特性
模 输出特性和转移特性
拟 电
因场效应管栅极电流几乎
子 为零，不讨论输入特性。
技 术
（1）输出特性曲线
基 础
| ID = f (UDS ) UGS = 常数
第
三
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模
拟 电 1)夹断区（截止区）：
子
导电沟道全部夹断
技
术
条件：｜UGS｜｜UGS（off）｜
基
UGS ≤ UGS（off）
础
特点： ID 0
第
三
章 电子学教研室
输出特性
章 电子学教研室
ID /mA 4
IDSS 3 UGS=0时产
生预夹断时 2 的漏极电流
1
UGS–(o4ff–) 3–2–1 0 转移特性
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2020/10/5
ID /mA
IDSS
模 恒流区ID近似表达式为：
础
第
三
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5
d
g
s
P沟道符号
2020/10/5
2.工作原理—电压控制作用（以N沟道为例）
模 拟 电 子 技g 术
正常工作时
d
在栅-源之间加负向电压，
耗尽层
(保证耗尽层承受反向电压)
P+
N
漏-源之间加正向电压，
(以形成漏极电流）
基
导电沟道
础
第 三
s 结构示意图
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这样既保证了栅源之间的电阻
14
2020/10/5
模 2)可变电阻区：预夹断
拟 轨迹左边区域。 电 子 条件： UGD> UGS（off）
技 术
特 点 ： 可 通 过 改 变 UGS
基 大小来改变漏源间电阻
础 值。
预夹断轨迹：通过连接各曲
第 三 章 电子学教研室
线上UGD= UGS（off）的点而成。
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2020/10/5
模
掌握场效应管放大电路静态工作点与动态参
数（Au、Ri、Ro）的分析方法。
基 难点
础
通过外部电压对导电沟道的控制作用来说明
第 结型场效应管及绝缘栅型场效应管的工作原理。
三
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2
2020/10/5
3.1场效应晶体管
模 场效应管(FET)：是利用输入回路的电场效应来
拟 控制输出回路电流的一种半导体器件。 电 子 输入回路内阻很高(107~1012)，热稳定性好，
ID = f (UGS )|UDS = 常数
电 反映UGS对ID控制作用
ID /mA
子
技
术
基
础
UGS(off)
0
第
转移特性
三
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转移特性曲线与输出特性曲线有严格的对应关系
模
拟 电
4 ID /mA UGS =0V
子3
– 1V
技2
–2
术
基1
–3V
础
0
第 三
–4V
4 8 12 UDS=8V
第3章 场效应管和基本放大电路
4学时
2020/10/5
场效应管和基本放大电路
模
拟
电 作业
子
技
术 基
习题 3-3、3-4、3-7、3-11
础
注：删除图3-25中漏极电阻（部分印刷
第
批次教材有次问题）
三
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1
2020/10/5
重点和难点
模 重点
拟
理解场效应管的工作原理；
电 子 技 术
掌握场效应管的外特性及主要参数；
基
础 沟道宽度不再相等，近
s
漏极沟道窄，近源极沟
第 三 道宽。
随着UDS 的增加， ID近似线性增 加,d-s间呈电阻特性。
章 电子学教研室
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2020/10/5
模 随着UDS 增加ID增大。 拟
d
电 沟道在漏极处，越来越窄。 A
子 技
UGD = UGS - UDS = –UDS
g
术 当 UDS 增 加 到 |UGS(off)| 漏 极 基 础 附近的耗尽区相接，称为
拟
电
子
技
术 3)恒流区：预夹断轨迹右边区域。
基 础
条件： UGD< UGS（off）
第 特点： ID只受UGS 控制
三
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模 拟 电 子 技 术 基 4)击穿区：UDS增加到一定程度，电流急剧增大。 础第Leabharlann 三章 电子学教研室
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（2）转移特性
模 拟
技 接在一起引出电极栅极g。N 术 型半导体分别引出漏极d、 基 源极s，P区和N区的交界面 础 形成耗尽层。源极和漏极之
第 间的非耗尽层称为导电沟。
三
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4
源极S 栅极G 漏极D SiO2
NP N N P
N沟道结构示意图
2020/10/5
模 结型场效应管的符号 拟
电
d
子
技
g
术
s
基
N沟道符号
第 预夹断。
s
三
章 电子学教研室
9
ID
UDS
2020/10/5
预夹断时，导电沟道内仍有电流ID ，且UDS增大时 ID几乎不变，此时的ID称为“饱和漏极电流IDSS”
模 拟 电 子 如果UDS再增加，夹断区 技 术 长度增加（AA'）。 基 础
第
三
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d
A
g
A'
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ID
UDS
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