第4章场效应管放大电路讲解
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场效应管放大电路
这种偏置电路的特点是： 栅极直流偏压直接由电源UGG经电阻Rg供给，因为3DO1是耗 尽型MOS管，故 UGS = - UGG。由于场效应管输入电阻很大， 所以 Ig = 0 。栅偏压是由固定的外加电源供给的，故称为固 定偏置电路。此电路是共源极放大电路。
⑵ 自给栅偏压偏置电路
这种偏置电路的特点是： 在源极上接一个电阻RS，外加电压UDD产生的ID就会在RS 上产 生压降URS ，由于Ig = 0，所以可以得 ：UGS = - URS = - ID RS 。 这种电路栅 偏压是由漏极电流流过源极电阻产生的，故称为 自给偏压电路。增强型MOS管不采用此种这种方式。
（mA） ID UGS = 0 V
6
击穿区
rN小
可变电阻区
5
4 3 2
UGS = -1V 放 大 区 UGS = -2V UGS = -3V UGS = -4V
4 8 12 16 20 24
rN大
1 0
截止区
BUDSS
UDS（V）
⑶ 截止区 当|UGS|≥|UP|时，导电沟道完全夹断，电阻rn最大， 漏极电流 ID = 0，管子截止。
id
T2 T1 Id0
T3
Q0
ugso
ugs
从图可以看出当 UGS选在零工作 点，则温度变化时，漏极电流 ID 不变。T1，T2，T3为不同的温度 曲线。
4. 场效应管结构对称，应用灵活 ，方便。有时漏极和源极 可以互换使用，但是当衬底与源极相连在一起是不能互换使 用的。
5. 场效应管的制造工艺简单，有利于大规模集成。 6. 由于MOS场效应管输入电阻高达10¹² KΩ，故受外界静电 场感应产生的电荷不容易泄露，会在栅极上产生很高的电场 强度会引起 SiO2绝缘层击穿损坏管子。焊接时，应将电烙铁 外壳可靠接地。 7. 由于场效应管的跨导小，组成放大电路时，在相同负载 电阻的情况下，其电压放大倍数比三极管放大电路低。
第4章场效应管放大电路
U
gmUgs RL gs gmUgs RL
1
g
m RL gm RL
1
输入电阻 ri
g
RG s
RS RL
R1
R2
ri
ri RG R1 // R2
1.0375 M
d
ro ro
微变等效电路
输出电阻g ro
RG
Ugs
s
Id
RS
US R1
R2
gmUgs
d ro ro
微变等效电路
I
ro
U Id
SG D
P
P
N
予埋了导 电沟道
D
G S
P 沟道耗尽型
绝缘栅场效应管工作原理
以N 沟道增强型为例
UGS=0时
UGS UDS
S GD
ID=0
对应截止区
N
N
P
D-S 间相当于 两个反接的 PN结
UGS>0时
UGS UDS
S GD
UGS足够大时 （UGS>VT）感 应出足够多电子，
这里出现以电子 导电为主的N型 导电沟道。
-1V
-3V
-4V
-5V
0
U DS
JFET转移特性方程（N沟道）
ID IDSS
VP
UGS
0 转移特性曲线
转移特性方程
iD
I DSS (1
vGS VP
)2
VP vGS 0
结型场效应管的参数（1）
1. 夹断电压VP 2. 饱和漏电流IDSS 3. 最大漏源电压V(BR)DS 4. 最大栅源电压V(BR)GS 5.直流输入电阻RGS 6.最大耗散功率PDM
第4章 场效应管及其放大电路讲解
漏极电流 iD 随 uDS 几乎成正比地增大。
6/19/2019 12:06:17 AM
当 uDS 继续增大到 uDS uGS UGS(off) ，即 uGD uGS uDS UGS(off)时，靠
近漏极端的耗尽层在 A 点合拢，如图 4-3c 所示，称为预夹断。此时，
A 点耗尽层两边的电位差用夹断电压UGS(off)表示。预夹断处 A 点的电
到漏极端的不同位置上，栅极与导电沟道之间的电位差在逐渐变化， 即距离源极越远电位差越大，施加到 PN 结的反偏压也越大，耗尽层 越向沟道中心扩展，使导电沟道形成楔形，如图 4-3b 所示。
增大 uDS 靠近漏极的沟道变窄，沟道电阻增大，产生了阻碍漏极
电流 iD 增大的因素。但在 uDS 较小时靠近漏极的沟道还没有被夹断，
第4章 场效应管 放大电路
6/19/2019 12:06:17 AM
基本要求
• 了解场效应管的分类、结型场效应管 （JFET）和金属－氧化物－半导体场效 应管（MOSFET）的结构、工作原理；
• 熟悉输出特性曲线和转移特性曲线，以 及场效应管的主要参数；
• 掌握场效应管放大电路的组成、分析方 法和应用。
6/19/2019 12:06:17 AM
4.1.2.1 uGS对导电沟道和 iD 的控制作用
d
d
d
g
g
U GG
g
U GG
s
uGS
s
(a)
(b)
uGS
s
(c)
图4－2 uDS 0时uGS 对沟道的控制作用
(a) uGS 0 (b) uGS 0 (c) uGS UGS(off)
导电沟道
增加(负数减小)近似按平方律上升，即
6/19/2019 12:06:17 AM
当 uDS 继续增大到 uDS uGS UGS(off) ，即 uGD uGS uDS UGS(off)时，靠
近漏极端的耗尽层在 A 点合拢，如图 4-3c 所示，称为预夹断。此时，
A 点耗尽层两边的电位差用夹断电压UGS(off)表示。预夹断处 A 点的电
到漏极端的不同位置上，栅极与导电沟道之间的电位差在逐渐变化， 即距离源极越远电位差越大，施加到 PN 结的反偏压也越大，耗尽层 越向沟道中心扩展，使导电沟道形成楔形，如图 4-3b 所示。
增大 uDS 靠近漏极的沟道变窄，沟道电阻增大，产生了阻碍漏极
电流 iD 增大的因素。但在 uDS 较小时靠近漏极的沟道还没有被夹断，
第4章 场效应管 放大电路
6/19/2019 12:06:17 AM
基本要求
• 了解场效应管的分类、结型场效应管 （JFET）和金属－氧化物－半导体场效 应管（MOSFET）的结构、工作原理；
• 熟悉输出特性曲线和转移特性曲线，以 及场效应管的主要参数；
• 掌握场效应管放大电路的组成、分析方 法和应用。
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4.1.2.1 uGS对导电沟道和 iD 的控制作用
d
d
d
g
g
U GG
g
U GG
s
uGS
s
(a)
(b)
uGS
s
(c)
图4－2 uDS 0时uGS 对沟道的控制作用
(a) uGS 0 (b) uGS 0 (c) uGS UGS(off)
导电沟道
增加(负数减小)近似按平方律上升，即
第四章场效应管放大电路
一、N沟道MOS管的直流参数 (1).开启电压VT:
N沟道MOS管，在VGS＜VT时，不能形成导电 沟道，管子处于截止状态；只有当VGS≥VT时，才有沟 道形成。 VT——开启电压。
这种在VGS=0时没有沟道，只有VGS≥VT时才能 形成感生导电沟道的MOS管称为增强型MOS管。
第四章 场效应管放大电路
→形成由栅极指向P型
衬底的纵向电场
+
→将靠近栅极下方的空 穴向下排斥
-
→形成耗尽层。
第四章 场效应管放大电路
现假设vDS=0V，在s、g间加一电压vGS＞0V 当vGS增大时→耗尽层增宽，并且该大电场会 把衬底的自由电子吸引到
耗尽层与绝缘层之间，形
成一N型薄层，构成漏-源 之间的导电沟道，称为反
N沟道耗尽型 MOS管 与 N沟 道 增 强型MOS管基本相 似。
区别：耗尽型
MOS 管 在 vGS=0 时 ，漏－源极间已有 导电沟道产生；
增强型MOS管要
在vGS≥VT时才出现 导电沟道。
5.1.5
第四章 场效应管放大电路
N沟道耗尽型MOSFET 在栅极下方的SiO2 层中掺入了大量的金 属正离子。所以当 vGS=0 时 ， 这 些 正 离 子 已经感应出反型层， 形成了沟道。
夹断区
VT
2VT
第四章 场效应管放大电路
①截止区: vGS<vT
无导电沟道,iD=0,管子处于截止区.
②可变电阻区: vDS< vGS-vT
iD
K n [2(GS
T
)DS
2 DS
]
Kn
nCox
2
(W L
)
单位：mA V 2
N沟道MOS管，在VGS＜VT时，不能形成导电 沟道，管子处于截止状态；只有当VGS≥VT时，才有沟 道形成。 VT——开启电压。
这种在VGS=0时没有沟道，只有VGS≥VT时才能 形成感生导电沟道的MOS管称为增强型MOS管。
第四章 场效应管放大电路
→形成由栅极指向P型
衬底的纵向电场
+
→将靠近栅极下方的空 穴向下排斥
-
→形成耗尽层。
第四章 场效应管放大电路
现假设vDS=0V，在s、g间加一电压vGS＞0V 当vGS增大时→耗尽层增宽，并且该大电场会 把衬底的自由电子吸引到
耗尽层与绝缘层之间，形
成一N型薄层，构成漏-源 之间的导电沟道，称为反
N沟道耗尽型 MOS管 与 N沟 道 增 强型MOS管基本相 似。
区别：耗尽型
MOS 管 在 vGS=0 时 ，漏－源极间已有 导电沟道产生；
增强型MOS管要
在vGS≥VT时才出现 导电沟道。
5.1.5
第四章 场效应管放大电路
N沟道耗尽型MOSFET 在栅极下方的SiO2 层中掺入了大量的金 属正离子。所以当 vGS=0 时 ， 这 些 正 离 子 已经感应出反型层， 形成了沟道。
夹断区
VT
2VT
第四章 场效应管放大电路
①截止区: vGS<vT
无导电沟道,iD=0,管子处于截止区.
②可变电阻区: vDS< vGS-vT
iD
K n [2(GS
T
)DS
2 DS
]
Kn
nCox
2
(W L
)
单位：mA V 2
《电子技术基础》第四章-场效应管及其放大电路
(3) 饱和漏极电流IDSS ：在VGS = 0时， VDS > |VP |时的漏 极电流。（耗尽）
(4) 极间电容 ：漏源电容CDS约为 0.1~1pF，栅源电容CGS和栅 漏极电容CGD约为1~3pF。
场效应管的主要参数
(5) 低频跨导 gm ：表示vGS对iD的控制作用。
gm
=
d iD d vGS
N沟道结型场效 应管的结构动画
2. 工作原理
结型场效应管没有绝缘层，只
能工作在反偏的条件下。N沟道结
型场效应管只能工作在负栅压区，
P沟道的只能工作在正栅压区，否
ID
则将会出现栅流。
N沟道结型场效应管工作原理：
（1）VGS对导电沟道的影响： (a) VGS=0，VDS=0，ID=0 VP(VGS(OFF) )：夹断电压
ID
ID=IDSS基本不变。
J型场效应管的 工作原理动画
3. 特性曲线 VDS=10V时的 转移特性曲线
当|vGS - vDS | | vP |后，管子工作在恒流区，vDS对iD的影响 很小。实验证明，当|vGS - vDS | | VP | 时，iD可近似表示为：
iD
IDSS(1-
vGS) VP
2
IDSS是在VGS = 0， VDS > |VP | 时的漏极电流
场效应管总结
PMOS 耗尽 PMOS 增强 NMOS 耗尽 NMOS 增强
结型 P 结型 N
VGS<VP 时工作 VGS 可正可负
VGS>VP 时工作 VGS 可正可负
VGS<VP 时工作 VP>0
VGS>VP 时工作 VP<0 VP
产生夹断后，VDS增大，ID不变的 区域，VGS -VDS VP
(4) 极间电容 ：漏源电容CDS约为 0.1~1pF，栅源电容CGS和栅 漏极电容CGD约为1~3pF。
场效应管的主要参数
(5) 低频跨导 gm ：表示vGS对iD的控制作用。
gm
=
d iD d vGS
N沟道结型场效 应管的结构动画
2. 工作原理
结型场效应管没有绝缘层，只
能工作在反偏的条件下。N沟道结
型场效应管只能工作在负栅压区，
P沟道的只能工作在正栅压区，否
ID
则将会出现栅流。
N沟道结型场效应管工作原理：
（1）VGS对导电沟道的影响： (a) VGS=0，VDS=0，ID=0 VP(VGS(OFF) )：夹断电压
ID
ID=IDSS基本不变。
J型场效应管的 工作原理动画
3. 特性曲线 VDS=10V时的 转移特性曲线
当|vGS - vDS | | vP |后，管子工作在恒流区，vDS对iD的影响 很小。实验证明，当|vGS - vDS | | VP | 时，iD可近似表示为：
iD
IDSS(1-
vGS) VP
2
IDSS是在VGS = 0， VDS > |VP | 时的漏极电流
场效应管总结
PMOS 耗尽 PMOS 增强 NMOS 耗尽 NMOS 增强
结型 P 结型 N
VGS<VP 时工作 VGS 可正可负
VGS>VP 时工作 VGS 可正可负
VGS<VP 时工作 VP>0
VGS>VP 时工作 VP<0 VP
产生夹断后，VDS增大，ID不变的 区域，VGS -VDS VP
第四章 场效应晶体管及其放大电路
ID
IDSS(1源自U GS U GS(off)
)
2
3. 结型场效应管
结型场效应管的特性和耗尽型绝 缘栅场效应管类似。图4-7 a)、 b) 分别为Ｎ沟道和Ｐ沟道的结型场效 应管图形符号。
图4-7
使用结型场效应管时，应使栅极与源极间加反偏电压，漏 极与源极间加正向电压。对于Ｎ沟道的管子来说，栅源电压应 为负值，漏源电压为正值。
图4-1
（1）工作原理
增强型MOS管的源区(N+)、衬底(P型)和漏区(N+)三者之 间形成了两个背靠背的PN+结，漏区和源区被P型衬底隔开。
当栅-源之间的电压 uGS 0时，不管漏源之间的电源VDD 极 性如何，总有一个PN+结反向偏置，此时反向电阻很高，不能 形成导电通道。
若栅极悬空，即使漏源之间加上电压 uDS，也不会产生漏 极电流 iD ，MOS管处于截止状态。
2) 输出特性曲线 I D f (U DS ) UGS常数
图4-4b)是N沟道增强型MOS管的输出特性曲线，输出特性曲 线可分为下列几个区域。
① 可变电阻区
uDS很小时，可不考虑 uDS 对沟道的影响。于是 uGS一 定时，沟道电阻也一定， 故 iD 与 uDS 之间基本上是 线性关系。
uGS 越大，沟道电阻越
的变化而变化，iD 已趋于饱和， 具有恒流性质。所以这个区域 又称饱和区。
③ 截止区
uGS UGS(th)时以下的区域。
（夹断区）
当uDS增大一定值以后，漏源之间会发生击穿，漏极电流 iD急剧增大。
2. N沟道耗尽型绝缘栅场效应管的结构
上述的增强型绝缘栅场效应管只有当 uGS U GS(th) 时才能形成导电沟道，如果在制造时就使它具有一个原始 导电沟道，这种绝缘栅场效应管称为耗尽型。
《模拟电子技术》课件第4章场效应管及其基本放大电路
iD(mA)
vGS=7V vGS=5V
vGS=3V
vDS/V
N沟道增强型MOSFET
3） V-I 特性曲线及大信号特性方程 （1）输出特性
N沟道增强型MOSFET
iD f (vDS ) vGSconst.
① 截止区 当vGS＜VT时，导电沟道尚未形 成，iD＝0，为截止工作状态。 ② 可变电阻区
p+
p+p+ p+
沟道电阻增大。 3）当│vGS│↑到一定值时 ，
VGVGGG VGG
NN N
沟道夹断。
ss
s
当沟道夹断时，对应的栅源电压
vGS称为夹断电压VP 。
N沟道的JFET，VP <01。5
N沟道JFET工作原理
② vDS对iD的影响 （vGS =0）
1）当vDS=0时，iD=0。
2） vDS iD
短由线于表栅示极在未与加源适极当、栅漏压极前漏均极无与电源接极触之，间无故导称电绝沟缘道栅。极。
§4.1 场效应管
一、金属氧化物-半导体（MOS）场效应管 1.N沟道增强型MOSFET
1）结构（N沟道）L ：沟道长度 W ：沟道宽度 tox ：绝缘层厚度 通常 W > L
3
2）工作原理
s 二氧化硅
§4.1 场效应管
场效应管（Field Effect Transistor简称FET）是一
种电压控制器件，工作时，只有一种载流子参与导电，
因此它是单极型器件。
MOSFET 增强型
绝缘栅型场效应管 耗尽型
FET分类：
JFET
N沟道
结型场效应管 P沟道
N沟道 P沟道
N沟道 P沟道
第4章 场效应管及其基本放大电路
恒流区
IDSS/V
G
D S
+
-
VGG
+
V uGS
VDD
-
O
UGS = 0V -1 -2 -3 -4 -5 -6 夹断区 -7 U P 8V
击穿区
uDS /V
特性曲线测试电路
漏极特性
漏极特性也有三个区：可变电阻区、恒流区和夹断区。
各类场效应管的符号和特性曲线 种类 结型 耗 尽 N 沟道 型 结型 耗 尽 P 沟道 型 绝缘 增 栅型 强 N 沟道 型 符号
S
S
VGG
(c) UGS ＜UGS(off)
(b) UGS(off) < UGS < 0
（2） 漏源电压uDS 对漏极电流iD的控制作用
uGD ＝ uGS －uDS (a)
P+
D
iD
(b)
D
iD
G
N
P+
VDD
+ P+ GP N
P+
VDD
S iS uGS = 0，uGD > UGS（Off) ，iD 较大。
uDS /V
O
UT 2UT
uGS /V
二、N 沟道耗尽型 MOSFET
制造过程中预先在二氧化硅的绝缘层中掺入正离子， 这些正离子电场在 P 型衬底中“感应”负电荷，形成“反 型层”。即使 UGS = 0 也会形成 N 型导电沟道。 UGS = 0，UDS > 0，产生 较大的漏极电流； UGS < 0，绝缘层中正离 子感应的负电荷减少，导电 沟道变窄，iD 减小； UGS = UP , 感应电荷被 “耗尽”，iD 0。
导电沟道是 N 型的， 称 N 沟道结型场效应管。
第四章_MOSFET及其放大电路
GSQ
)则
TN
i K V V K V V v D
(
)2 2
n
GSQ
TN
(
)
n
GSQ
TN
gs
=IDQ
i K V V v 2 d
(
)
n
GSQ
TN
gs
g 2K V V 令
(
)
m
n
GSQ
TN
则
i g v d
m gs
跨导也可以通过求微分得到:
g i
2K V V m
D
vV
const
GS
GS Q
vGS
VGG
S
•在栅极和衬底之间施加的电压VGB>0，
形成自上而下的电场，该电场随电压的增
N+
大而加强。
G
D
N+ N型沟道
• 在电场的作用下， P区中的多子（空穴） 向衬底下部移动，少子（电子）被吸引到 G极并在sio2表面积累。
P型衬底
B
•若增大VGS ，则电子积累得越多，直到感应的电子能在漏极和源极
之间形成可测电流（即VGS增加到足够大），此时N型导电沟道形成，
U GQ
U AQ
Rg1 Rg1 Rg2
VDD
USQ I DQ Rs
IDQ Kn (UGSQ UTN )2
U DSQ VDD I DQ (Rd Rs )
为什么加Rg3?其数值应大些小些？
二、场效应管工作状态分析
[分析指南] MOSFET电路的直流分析
求VGS，VGS>VTN?
是
否
假设工作在放大区 ID=Kn(VGS-VTN)2
(整理)第4章场效应管放大电路
第四章 场效应管放大电路4.1 结型场效应管4．11 结构结型场效应管有两种结构形式：N 型沟道结型场效应管和P 型沟道结型场效应管。
如图（1）图（1）结型场效应管的结构示意图和符号4．12 工作原理在D 、S 间加上电压U DS ，则源极和漏极之间形成电流I D ，我们通过改变栅极和源极的反向电压U GS ，就可以改变两个PN 结阻挡层的（耗尽层）的宽度，这样就改变了沟道电阻，因此就改变了漏极电流I D 。
1. UGS 对导电沟道的影响 假设Uds=0：当Ugs 由零向负值增大时，PN 结的阻挡层加厚，沟道变厚，电阻增大。
如图（2）中（a ）（b ）所示。
若Ugs 的负值再进一步增大，当Ugs=Up 时两个PN 结的阻挡层相遇，沟道消失，我们称为沟道被“夹断“了，Up 称为夹断电压，此时Id=0，如图（2）中（c ）所示。
图（2）当UDS=0时UGS 对导电沟道的影响示意2. I D 与U DS 、U GS 之间的关系假定栅，源电压|Ugs|〈|Up|，如Ugs=-1V ，而Up=-4V ，当漏，源之间加上电压Uds=2V 时，沟道中将所有的电流Id 通过。
此电流将沿着沟道的方向产生一个电压降，这样沟道上各点的电位就不同，因而沟道内各点的栅极之间的电位差也就各不相等。
漏电端与栅极之间的反(a ) N 型沟道＋(b ) P 型沟道＋DS(c ) N 沟道(d ) P 沟道(a ) U GS ＝0＝0(b ) U GS ＜0＝0(c ) U GS ＝ －U P＝0向电压最高，如Udg=Uds-Ugs=2 -（-1）=3V ，沿着沟道向下逐渐降低，使源极端沟道较宽，而靠近漏极端的沟道较窄。
如图（3）中（a ）。
此时，若增大Uds ，由于沟道电阻增大较慢，所以Id 随之增加。
当Uds 进一步怎家到使栅，漏间电压Ugd 等于Up 时，即 Ugd=Ugs-Uds=Up则在D 极附近，两个PN 结的阻挡层相遇，如图（3）（b ）所示，我们称为预夹断。
第四章：场效应管及放大电路讲解
iD
vGS 0 VT
(1-34)
模拟电子
输出特性曲线 iD
vGS>0
0
v DS
(1-35)
耗尽型N沟道MOS管的特性曲线
模拟电子
耗尽型的MOS管VGS=0时就有导电沟道， 加反向电压才能夹断。
iD
转移特性曲线
vGS VT 0
(1-36)
模拟电子
输出特性曲线 iD
vGS>0
vGS=0
vGS<0
P NN
P沟道结型场效应管 D
G
S源极
S
(1-6)
模拟电子
（2）工作原理（以P沟道为例） VDS=0时
PN结反偏，
VGS越大则耗
D
尽区越宽，导 电沟道越窄。G
P
VDS
NN
VGS S
(1-7)
VGS越大耗尽区越 宽，沟道越窄， 电阻越大。
G
但 尽区当宽VG度S较有V小限DS时=，0，时模存耗拟电子 在导电沟道。DS间 D 相当于线性电阻。
Vgs
-
gmVgs
s
+
Rg2
R RL Vo -
(1-56)
中频电压增益
模拟电子
Vo gmVgs (R // RL )
Vgs Vi Vo
Vo gm (Vi Vo )( R // RL )
A Vm
Vo Vi
gm (R // RL ) 1 gm (R // RL )
Rg2 47k
Rg1 2M
Rd 30k
d
g
Rg3
s
10M
R
2k
电路 场效应管放大电路
第4章 场效应管放大电路
阜阳师范学院计算机与信息学院
综上所述，可得如下结论： ①JFET栅极、沟道之间的PN结反偏，因此iG≈0，输入电阻 很高。 ②JFET是电压控制的电流器件， iD受vGS控制。 ③预夹断前，iD 与vDS 呈近似线性关系；预夹断后，iD 趋于 饱和。
第4章 场效应管放大电路
第4章 场效应管放大电路
iD gm vGS
阜阳师范学院计算机与信息学院
V DS
互导反映了栅源电压对漏极电流的控制能量，相当于转 移特性上工作点的斜率，随管子工作点不同，互导也会变化。 （7）输出电阻rd rd 是输出特性某一点上切线斜率的倒数。它反映了漏源 电压对漏极电流的影响。
rd
vDS iD
30
18
－7
－55～ 3~9 <2.8 <0.9 20 20 20 100 +175
Vn 2nV /
DZ302 50～250 －5 >30
－55～ 20 20 20 200 +175
Hz
CS187 (3N187) CS430 (U430) CS431(U431) 3C01
5～30
－0.5～－4
>7
阜阳师范学院计算机与信息学院
4.1.2 JFET的特性曲线及参数
1.输出特性 JFET的输出特性指的是在栅源电压vGS一定的情况下，漏
极电流iD与漏源电压vDS之间的关系，如图4.1.5b所示为一N沟
道JFET的输出特性。其工作情况可分为三个区域。 在Ⅰ区，栅源电压愈负，漏源之间的等效电阻愈大，因 此，Ⅰ区可视为受栅源电压控制的可变电阻，此区亦称为可
变电阻区。
第4章 场效应管放大电路
第4章 场效应管放大电路
退出
淮阴师范学院物理与电子电气工程学院
4.1 场效应管
4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管 结型场效应管 场效应管的主要参数 各种场效应管的特性比较 场效应管使用注意事项
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4.1 场效应管
场效应管的分类：
N沟道
P沟道
FET 场效应管
耗尽型 N沟道
N沟道
P沟道
（耗尽型）
P沟道
增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道 耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在
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4.1.1 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管
金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET)，是由金属(铝)、 氧化物(二氧化硅)及半导体材料构成的，简称MOS管，又称绝 缘栅场效应管 (IGFET)。 1. N沟道增强型MOS场效应管 (1) 结构 漏极 d 源极 S 栅极 g
1）输出特性 ② 可变电阻区 图4.1.3中的虚线为预夹断 临界点轨迹，它是各条曲 线上 vDS vGS VT 的点连 接而成的。 在此区域内，漏、源之间 可看成受vGS控制的可变电阻， 故称为可变电阻区。
图4.1.3 N沟道增强型MOS管的输出特性
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1）输出特性 ② 可变电阻区
•耗尽型MOS管特性曲线分为截止区、可变电阻区 和饱和区。 •N沟道耗尽型MOS管的夹断电压VP为负值。 •N沟道增强型MOS管的开启电压VT为正值。
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耗尽型MOSFET的电流方程：
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4.1 场效应管
4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管 结型场效应管 场效应管的主要参数 各种场效应管的特性比较 场效应管使用注意事项
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4.1 场效应管
场效应管的分类：
N沟道
P沟道
FET 场效应管
耗尽型 N沟道
N沟道
P沟道
（耗尽型）
P沟道
增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道 耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在
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4.1.1 金属-氧化物-半导体（MOS）场效应管
金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET)，是由金属(铝)、 氧化物(二氧化硅)及半导体材料构成的，简称MOS管，又称绝 缘栅场效应管 (IGFET)。 1. N沟道增强型MOS场效应管 (1) 结构 漏极 d 源极 S 栅极 g
1）输出特性 ② 可变电阻区 图4.1.3中的虚线为预夹断 临界点轨迹，它是各条曲 线上 vDS vGS VT 的点连 接而成的。 在此区域内，漏、源之间 可看成受vGS控制的可变电阻， 故称为可变电阻区。
图4.1.3 N沟道增强型MOS管的输出特性
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1）输出特性 ② 可变电阻区
•耗尽型MOS管特性曲线分为截止区、可变电阻区 和饱和区。 •N沟道耗尽型MOS管的夹断电压VP为负值。 •N沟道增强型MOS管的开启电压VT为正值。
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耗尽型MOSFET的电流方程：
第4章场效应管放大电路 (2)-PPT课件
耗尽型
P沟道
主要内容：
概述 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 绝缘栅场效应管（MOSFET） MOSFET放大电路 结型场效应管 砷化镓金属－－半导体场效应管 各种放大器件电路性能比较
4.1
绝缘栅场效应管
4.1.1 增强型绝缘栅场效应管 1) N沟道增强型管的结构 栅极和其 它电极及硅 片之间是绝 缘的，称绝 缘栅型场效 应管。
3）特性曲线 UDS 开启电压UGS(th） ID/mA 恒流区
UGS= 4V UGS= 3V UGS= 2V
可变电阻区
UGS/
无导电 有导电沟道 沟道 转移特性曲线
UGS= 1V
0 截止区 漏极特性曲线
UDS/V
4) P沟道增强型
结构
SiO2绝缘层Βιβλιοθήκη 符号： DP+
N型衬底
P+
G
加电压才形成 P型导电沟道 S
ED
2）N沟道增强型管的工作原理
ED 当UGS UGS(th）后，场 – + 效应管才形成导电沟道， EG S 开始导通，若漏–源之间 G D – ID + 加上一定的电压UDS，则 UGS 有漏极电流ID产生。在 一定的UDS下漏极电流ID N+ N+ 的大小与栅源电压UGS有 P型硅衬底 关。所以，场效应管是 一种电压控制电流的器 N型导电沟道 件。 在一定的漏–源电压UDS下，使管子由不导通变 为导通的临界栅源电压称为开启电压UGS(th）。
工作原理小结 1. 正常放大时各极电压极性： G、S间加正偏压
VGG
－ S +G ＋ D － S
D、S间外加偏压
VDD
衬底
S
2. 工作原理: (P200)