场效应晶体管及其应用
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其中IDO是uGS=2UGS(th)时的漏极电流。 漏源电压为
U DS U DD I D RD RS
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场效应管及应用
2.动态分析： （1）场效应晶体管的微变等效模型
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场效应管及应用
（2）微变等效电路分析法： 1）电压放大倍数
U i U gs
U o I d ( RD // RL ) gmU gs ( RD // RL )
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场效应管及应用
3、特性曲线
（1）转移特性曲线
图 a 所示为增强型 NMOS 管的转移特性曲线。
当uGS ＜UGS(th) 时，iD=0； 当 u GS ＞ U GS(th) 时，开始 产生漏极电流，并且随着 u G S 的增大而增大，因此 称之为增强型 NMOS 管。 漏极电流 i D 的大小符合下 列公式：
uDS 常数
(3) 极限参数
场效应晶体管的极限参数主要有漏源击穿电压 U(BR)DS、栅源击穿电压U(BR)GS和最大漏极耗散功 率PDM等。
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场效应管及应用
*场效应管使用注意事项
(1) 在使用场效应晶体管时应注意漏源电压、漏源电流、栅 源电压、耗散功率等参数不应超过最大允许值。 (2) 场效应晶体管在使用中要特别注意对栅极的保护 。 (3)场效应晶体管的漏极和源极互换时，其伏安特性没有明 显的变化，但有些产品出厂时已经将源极和衬底连在一起 ，其漏极和源极就不能互换。 (4)场效应晶体管属于电压控制器件，有极高的输入阻抗， 为保持管子的高输入特性，焊接后应对电路板进行清洗。 (5) 在安装场效应晶体管时，要尽量避开发热元件，对于功 率型场效应晶体管，要有良好的散热条件，必要时应加装 散热器，以保证其能在高负荷条件下可靠地工作。
iD K uGS U GS(th)
2
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场效应管及应用
（2）输出特性曲线 *增强型NMOS管的输出特 性曲线如图b所示。这个 管子的开启电压UGS(th) 为3V，所以当uGS >3V时， 才开始产生电流。 *它的输出特性也分为可变 电阻区、放大区、截止区和 击穿区。
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场效应管及应用 半导体二极管
4、场效管的主要参数
(1) 直流参数—— 开启电压UGS(th)
当uDS为一定值时， 使增强型场效应晶体管开始 有电流时的uGS称为 开启电压UGS(th)
(2) 交流参数——
低频跨导gm
当uDS为某一固定数值时 漏极电流的变化量ID与其对应 的栅源电压的变化量UGS之比
gm I D U GS
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场效应管及应用 二极管的应用 对于耗尽型管子，有
U GS I D I DSS 1 U GS off
2
其中IDSS为漏极饱和电流，即uGS=0时的漏极电流。
对于增强型管子，有
U GS I故电压放大倍数为：
Uo Au g m ( RD //RL ) g m RL Ui
RD //RL 其中，RL
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场效应管及应用
2)输入电阻：由于栅源之间开路，故可知电路的输入 电阻约为
RG RG1 ∥ Ri rgs ∥ RG2 RG RG1 ∥ RG2
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场效应管及应用
*在电路中，场效应晶体管的源极、漏极和栅极
分别相当于晶体管的发射极、集电极和基极。
*场效应晶体管放大电路也有三种组态： 共源极放大电路、共漏极放大电路和共栅极放大电 路，其特点分别和晶体管放大电路中的共射极、共 集电极、共基极放大电路类似。 下面以共源极放大电路为例介绍：
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场效应管及应用
二、自偏压电路
可见：场效应晶体管的栅极通 过电阻 R G 接地，源极通过电 阻RS接地。这种偏置方式靠漏 极电流ID在源极电阻RS上产生 的电压为栅源极间提供一个偏 置电压 U GS ，故称为自偏压电 路。静态时，源极电位 U S =I DRS 。由于栅极电流为零， R G 上没有电压降，栅极电位 U G =0 所以栅源偏置电压为 ： UGS=UG–US= –IDRS
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场效应管及应用
三、分压式偏置电路
1.静态分析： 图中RG1和RG2为分压电阻，由于 栅极电阻RG上没有电流（IG＝0）， 因此场效应晶体管栅极的电位为：
RG2 UG U DD RG1 RG2
所以，栅源电压为：
U GS U G U S RG2 U DD I D RS RG1 RG2
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场效应管及应用
*根据结构的不同，场效应晶体管可以分为结型、 绝缘栅型两大类。 *目前应用最为广泛的绝缘栅场效应晶体管是金属-氧化 物-半导体绝缘栅场效应晶体管，简称MOS管或MOSFET。 MOSFET是利用半导体表面的电场效应工作的，也称表面 场效应器件。由于它的栅极处于绝缘状态，所以输入电 阻可大为提高，最高可达1015Ω。 *MOSFET有N沟道和P沟道两类，其中每一类又可以分为 增强型和耗尽型两种。
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场效应管及应用
1、增强型NMOS管的结构与电路符号
N沟道增强型MOS场效应晶体管简称增强型NMOS管， 它的结构如图a所示。
在二氧化硅的表面及N+型区的表面上分别安装三个铝电极—— 栅极G、源极S和漏极D，就形成了N沟道MOS管。
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场效应管及应用
2、增强型NMOS管的工作原理
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场效应管及应用 * 如图 a 所示，当给增强型 NMOS 管加 漏源电压 uDS 时，栅源偏压 u GS =0 为零 ，增强型NMOS管相当于在源区（N+型 ）、衬底（ P 型）和漏区（ N + 型）之 间形成了两个背靠背的 PN 结，所以 流过管子的只是一个很小的 PN 结反 向电流，漏极电流几乎为零。
场效应管及其应用
场效应管及应用
1
场效应晶体管
2 自偏压电路 3 分压式偏置电路
2
场效应管及应用
一、场效应晶体管
场效应晶体管FET仅是由一种载流子——多数载
流子(要么是自由电子，要么是空穴)参与导电，所 以称为单极型晶体管。 场效应晶体管是一种电压控制器件，它只用信号 源电压的电场效应，来控制管子的输出电流，输入 电流几乎为零，因此具有输入电阻高(108～109Ω)的 特点，同时场效应晶体管受温度和辐射的影响也较 小，又易于集成，因此场效应晶体管已广泛应用于 各种电子电路中。
*当导电沟道形成以
后，若增加 u DS ，一开
始漏极电流 i D 随 u DS 的 增加而增加。但当 u DS
增至一定数值时，G
、D方向的电压逐渐 下降到小于开启电压 ，使导电沟道靠近漏 极处会被夹断，如图 c所示
* 在栅源之间加上正的栅源电压 u G S 后，如图 b 所示。出现了一个 N 型的 区域，称之为反型层，它将两个 N+ 区沟通连接在一起，形成了N型的导 电沟道，这时在外加 uDS 的作用下， 就会产生漏极电流iD。
*接入RG的目的就是为了不使电路的输入电阻由于RG1 和RG2的影响而降低太多。 3)输出电阻：由于控制电压Ugs为零， 因此受控源 支路相当于开路，输出电阻就是RD：
Ro RD
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其中IDO是uGS=2UGS(th)时的漏极电流。 漏源电压为
U DS U DD I D RD RS
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场效应管及应用
2.动态分析： （1）场效应晶体管的微变等效模型
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场效应管及应用
（2）微变等效电路分析法： 1）电压放大倍数
U i U gs
U o I d ( RD // RL ) gmU gs ( RD // RL )
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场效应管及应用
3、特性曲线
（1）转移特性曲线
图 a 所示为增强型 NMOS 管的转移特性曲线。
当uGS ＜UGS(th) 时，iD=0； 当 u GS ＞ U GS(th) 时，开始 产生漏极电流，并且随着 u G S 的增大而增大，因此 称之为增强型 NMOS 管。 漏极电流 i D 的大小符合下 列公式：
uDS 常数
(3) 极限参数
场效应晶体管的极限参数主要有漏源击穿电压 U(BR)DS、栅源击穿电压U(BR)GS和最大漏极耗散功 率PDM等。
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场效应管及应用
*场效应管使用注意事项
(1) 在使用场效应晶体管时应注意漏源电压、漏源电流、栅 源电压、耗散功率等参数不应超过最大允许值。 (2) 场效应晶体管在使用中要特别注意对栅极的保护 。 (3)场效应晶体管的漏极和源极互换时，其伏安特性没有明 显的变化，但有些产品出厂时已经将源极和衬底连在一起 ，其漏极和源极就不能互换。 (4)场效应晶体管属于电压控制器件，有极高的输入阻抗， 为保持管子的高输入特性，焊接后应对电路板进行清洗。 (5) 在安装场效应晶体管时，要尽量避开发热元件，对于功 率型场效应晶体管，要有良好的散热条件，必要时应加装 散热器，以保证其能在高负荷条件下可靠地工作。
iD K uGS U GS(th)
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场效应管及应用
（2）输出特性曲线 *增强型NMOS管的输出特 性曲线如图b所示。这个 管子的开启电压UGS(th) 为3V，所以当uGS >3V时， 才开始产生电流。 *它的输出特性也分为可变 电阻区、放大区、截止区和 击穿区。
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场效应管及应用 半导体二极管
4、场效管的主要参数
(1) 直流参数—— 开启电压UGS(th)
当uDS为一定值时， 使增强型场效应晶体管开始 有电流时的uGS称为 开启电压UGS(th)
(2) 交流参数——
低频跨导gm
当uDS为某一固定数值时 漏极电流的变化量ID与其对应 的栅源电压的变化量UGS之比
gm I D U GS
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场效应管及应用 二极管的应用 对于耗尽型管子，有
U GS I D I DSS 1 U GS off
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其中IDSS为漏极饱和电流，即uGS=0时的漏极电流。
对于增强型管子，有
U GS I故电压放大倍数为：
Uo Au g m ( RD //RL ) g m RL Ui
RD //RL 其中，RL
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场效应管及应用
2)输入电阻：由于栅源之间开路，故可知电路的输入 电阻约为
RG RG1 ∥ Ri rgs ∥ RG2 RG RG1 ∥ RG2
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场效应管及应用
*在电路中，场效应晶体管的源极、漏极和栅极
分别相当于晶体管的发射极、集电极和基极。
*场效应晶体管放大电路也有三种组态： 共源极放大电路、共漏极放大电路和共栅极放大电 路，其特点分别和晶体管放大电路中的共射极、共 集电极、共基极放大电路类似。 下面以共源极放大电路为例介绍：
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场效应管及应用
二、自偏压电路
可见：场效应晶体管的栅极通 过电阻 R G 接地，源极通过电 阻RS接地。这种偏置方式靠漏 极电流ID在源极电阻RS上产生 的电压为栅源极间提供一个偏 置电压 U GS ，故称为自偏压电 路。静态时，源极电位 U S =I DRS 。由于栅极电流为零， R G 上没有电压降，栅极电位 U G =0 所以栅源偏置电压为 ： UGS=UG–US= –IDRS
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场效应管及应用
三、分压式偏置电路
1.静态分析： 图中RG1和RG2为分压电阻，由于 栅极电阻RG上没有电流（IG＝0）， 因此场效应晶体管栅极的电位为：
RG2 UG U DD RG1 RG2
所以，栅源电压为：
U GS U G U S RG2 U DD I D RS RG1 RG2
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场效应管及应用
*根据结构的不同，场效应晶体管可以分为结型、 绝缘栅型两大类。 *目前应用最为广泛的绝缘栅场效应晶体管是金属-氧化 物-半导体绝缘栅场效应晶体管，简称MOS管或MOSFET。 MOSFET是利用半导体表面的电场效应工作的，也称表面 场效应器件。由于它的栅极处于绝缘状态，所以输入电 阻可大为提高，最高可达1015Ω。 *MOSFET有N沟道和P沟道两类，其中每一类又可以分为 增强型和耗尽型两种。
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场效应管及应用
1、增强型NMOS管的结构与电路符号
N沟道增强型MOS场效应晶体管简称增强型NMOS管， 它的结构如图a所示。
在二氧化硅的表面及N+型区的表面上分别安装三个铝电极—— 栅极G、源极S和漏极D，就形成了N沟道MOS管。
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场效应管及应用
2、增强型NMOS管的工作原理
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场效应管及应用 * 如图 a 所示，当给增强型 NMOS 管加 漏源电压 uDS 时，栅源偏压 u GS =0 为零 ，增强型NMOS管相当于在源区（N+型 ）、衬底（ P 型）和漏区（ N + 型）之 间形成了两个背靠背的 PN 结，所以 流过管子的只是一个很小的 PN 结反 向电流，漏极电流几乎为零。
场效应管及其应用
场效应管及应用
1
场效应晶体管
2 自偏压电路 3 分压式偏置电路
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场效应管及应用
一、场效应晶体管
场效应晶体管FET仅是由一种载流子——多数载
流子(要么是自由电子，要么是空穴)参与导电，所 以称为单极型晶体管。 场效应晶体管是一种电压控制器件，它只用信号 源电压的电场效应，来控制管子的输出电流，输入 电流几乎为零，因此具有输入电阻高(108～109Ω)的 特点，同时场效应晶体管受温度和辐射的影响也较 小，又易于集成，因此场效应晶体管已广泛应用于 各种电子电路中。
*当导电沟道形成以
后，若增加 u DS ，一开
始漏极电流 i D 随 u DS 的 增加而增加。但当 u DS
增至一定数值时，G
、D方向的电压逐渐 下降到小于开启电压 ，使导电沟道靠近漏 极处会被夹断，如图 c所示
* 在栅源之间加上正的栅源电压 u G S 后，如图 b 所示。出现了一个 N 型的 区域，称之为反型层，它将两个 N+ 区沟通连接在一起，形成了N型的导 电沟道，这时在外加 uDS 的作用下， 就会产生漏极电流iD。
*接入RG的目的就是为了不使电路的输入电阻由于RG1 和RG2的影响而降低太多。 3)输出电阻：由于控制电压Ugs为零， 因此受控源 支路相当于开路，输出电阻就是RD：
Ro RD
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