模拟电子技术基础4场效应管及其放大电路
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间完全合拢，导电沟道被夹断，如图 4-2c 所示。此时漏－源极之间 的电阻趋于无穷大，相应的栅－源极之间的电压称为夹断电压
U G S ( o f 。f ) N 沟道 JFET 的U GS(off) 0 。 由上述分析可见，改变 uGS 的大小可以有效控制导电沟道电阻的
大小。但由于 uDS 0 ，漏极电流 iD 0 。
3/31/2020 2:35:35 AM
FET 特点
BJT工作在放大区时，输入回路的PN结(BE结)加正向偏压，输入 阻抗小，且属于电流控制电流器件。场效应管(FET)虽然也是一种具 有PN结的半导体器件，但它是利用器件内部的电场效应控制输出电 流的大小，其输入回路的PN结通常工作在反偏压或绝缘状态，输入 阻抗很高(107～1012)。FET具有体积小、耗电少、寿命长、内部噪声 小、热稳定性好、抗辐射能力强、制造工艺简单以及便于集成等特 点。
由于沟道中的电位梯度从源极到漏极，沿导电沟道的电位差从靠
近源极端的零电位逐渐升高到靠近漏极端的＋ uDS ，因此，从源极端
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。
极和源极之间加一个负电压( uGS 0 )，使栅极与 N 沟道间的 PN 结反
偏，栅极电流 iG 0 ，JFET 呈现出高达 109Ω 的输入电阻。在漏极和
源极间加一个正电压( uDS 0 )，则使 N 沟道中的多数载流子(电子)在
电场作用下由源极向漏极运动，形成漏极电流 iD 。应注意到，iD 的大 小受 uDS 的影响，同时也受 uGS 的控制。因此，讨论 JFET 的工作原理 实际上就是分析 uGS 对 iD 的控制作用和 uDS 对 iD 的影响。
3/31/2020 2:35:36 AM
4.1.2.2 uDS 对导电沟道和 iD 的控制作用
iD=0
iD 迅 速 增 大
U GG uGS
U DD u DS
(a) uGS 0 uDS 0
沟道最宽但电 流为零
3/31/2020 2:35:36 AM
(b) u DS u GS U GS(off)
g
s
P 沟道
(c) (c) JFET的符号
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如图4-1a所示，在一块N型半导体材料的各分别扩散一个 高参杂浓度的P型区(用P+表示)，两侧P+区与N沟道交界处形成 两个PN结，由于P+区内侧耗尽层非常窄，可见这两个PN结都 是非对称PN结。
两边P+区各引出一个欧姆接触电极并连接在一起，称为 栅极G(Gate)；在N型半导体的两端各引出一个欧姆接触电极， 分别称为源极S(Source)和漏极D(Drain)。两个PN结之间的N型 区域称为N型导电沟道，简称N沟道。N沟道JFET的符号如图41c所示，其中，箭头所指方向表示栅极和源极之间的PN结加 正向偏压时，栅极电流的方向是从P指向N。
3/31/2020 2:35:35源自文库AM
4.1 结型场效应管(JFET)
4.1 N沟道结型场效应管
4.1.1 N沟道结型场效应管的结构
(Drain)
(Drain)
d
g s
N 沟道
d
(Gate)
(Gate)
(Source)
(Source)
(a) N沟道JFET的结构
(b) P沟道JFET的结构
图4-1 结型场效应管的结构及符号
如图4-1b所示为P型沟道JFET的结构示意图，其符号如图 4-1c所示。对于P沟道JFET，在使用过程中，除了直流电源电 压极性和漏极电流的方向与N型沟道JFET相反外，两者的工作 原理完全一样。
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4.1.2 N沟道结型场效应管的工作原理
从 N 沟道 JFET 的结构上看，当 N 沟道 JFET 工作时，需要在栅
沟道变窄
沟道夹断
首先假定 uDS 0 。当 uGS 0 时，导电沟道未受任何电场的作用，
PN 结处于平衡状态，导电沟道最宽，如图 4-2a 所示。
当 uGS 由零向负值增大时，在 uGS 的反向偏置电压作用下，两个
PN 结反偏，耗尽层将加宽，导电沟道变窄，沟道电阻增大，如图 4-2b 所示。
u 当 GS 增大到一定值，使 uGS ＝U GS(off) 时 ，两侧的耗尽层在中
场效应管根据结构和工作原理的不同，分为两大类：结型场效 应管(Junction Field Effect Transistor, JFET)和金属－氧化物－半导体场 效应管（MOSFET） ，其中包括耗尽型和增强型。本章先介绍JFET 和MOSFET的结构、工作原理、特性曲线及主要参数，再讨论场效 应管放大电路的3种组态：共源极、共漏极和共栅极放大电路。
沟道变窄
U GG uGS
iD 趋 于 饱 和
A
U DD uDS U GG
uGS
iD 饱 和
U DD
A
u DS
(c) uDS uGS U GS(off)
沟道预夹断
3/31/2020 2:35:36 AM
(d) uDS uGS U GS(off)
沟道夹断
当 uGS 为某一固定值，且UGS(off) uGS 0 时，若 uDS 0 则 iD 0 。当 uDS 从 零逐渐增大时，沟道中产生电位梯度，在电场的作用下导电沟道中形 成沟道电流 iD 。 iD 从漏极流向源极。
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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
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第4章 场效应管放 大电路
3/31/2020 2:35:35 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。
U G S ( o f 。f ) N 沟道 JFET 的U GS(off) 0 。 由上述分析可见，改变 uGS 的大小可以有效控制导电沟道电阻的
大小。但由于 uDS 0 ，漏极电流 iD 0 。
3/31/2020 2:35:35 AM
FET 特点
BJT工作在放大区时，输入回路的PN结(BE结)加正向偏压，输入 阻抗小，且属于电流控制电流器件。场效应管(FET)虽然也是一种具 有PN结的半导体器件，但它是利用器件内部的电场效应控制输出电 流的大小，其输入回路的PN结通常工作在反偏压或绝缘状态，输入 阻抗很高(107～1012)。FET具有体积小、耗电少、寿命长、内部噪声 小、热稳定性好、抗辐射能力强、制造工艺简单以及便于集成等特 点。
由于沟道中的电位梯度从源极到漏极，沿导电沟道的电位差从靠
近源极端的零电位逐渐升高到靠近漏极端的＋ uDS ，因此，从源极端
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。
极和源极之间加一个负电压( uGS 0 )，使栅极与 N 沟道间的 PN 结反
偏，栅极电流 iG 0 ，JFET 呈现出高达 109Ω 的输入电阻。在漏极和
源极间加一个正电压( uDS 0 )，则使 N 沟道中的多数载流子(电子)在
电场作用下由源极向漏极运动，形成漏极电流 iD 。应注意到，iD 的大 小受 uDS 的影响，同时也受 uGS 的控制。因此，讨论 JFET 的工作原理 实际上就是分析 uGS 对 iD 的控制作用和 uDS 对 iD 的影响。
3/31/2020 2:35:36 AM
4.1.2.2 uDS 对导电沟道和 iD 的控制作用
iD=0
iD 迅 速 增 大
U GG uGS
U DD u DS
(a) uGS 0 uDS 0
沟道最宽但电 流为零
3/31/2020 2:35:36 AM
(b) u DS u GS U GS(off)
g
s
P 沟道
(c) (c) JFET的符号
3/31/2020 2:35:35 AM
如图4-1a所示，在一块N型半导体材料的各分别扩散一个 高参杂浓度的P型区(用P+表示)，两侧P+区与N沟道交界处形成 两个PN结，由于P+区内侧耗尽层非常窄，可见这两个PN结都 是非对称PN结。
两边P+区各引出一个欧姆接触电极并连接在一起，称为 栅极G(Gate)；在N型半导体的两端各引出一个欧姆接触电极， 分别称为源极S(Source)和漏极D(Drain)。两个PN结之间的N型 区域称为N型导电沟道，简称N沟道。N沟道JFET的符号如图41c所示，其中，箭头所指方向表示栅极和源极之间的PN结加 正向偏压时，栅极电流的方向是从P指向N。
3/31/2020 2:35:35源自文库AM
4.1 结型场效应管(JFET)
4.1 N沟道结型场效应管
4.1.1 N沟道结型场效应管的结构
(Drain)
(Drain)
d
g s
N 沟道
d
(Gate)
(Gate)
(Source)
(Source)
(a) N沟道JFET的结构
(b) P沟道JFET的结构
图4-1 结型场效应管的结构及符号
如图4-1b所示为P型沟道JFET的结构示意图，其符号如图 4-1c所示。对于P沟道JFET，在使用过程中，除了直流电源电 压极性和漏极电流的方向与N型沟道JFET相反外，两者的工作 原理完全一样。
3/31/2020 2:35:35 AM
4.1.2 N沟道结型场效应管的工作原理
从 N 沟道 JFET 的结构上看，当 N 沟道 JFET 工作时，需要在栅
沟道变窄
沟道夹断
首先假定 uDS 0 。当 uGS 0 时，导电沟道未受任何电场的作用，
PN 结处于平衡状态，导电沟道最宽，如图 4-2a 所示。
当 uGS 由零向负值增大时，在 uGS 的反向偏置电压作用下，两个
PN 结反偏，耗尽层将加宽，导电沟道变窄，沟道电阻增大，如图 4-2b 所示。
u 当 GS 增大到一定值，使 uGS ＝U GS(off) 时 ，两侧的耗尽层在中
场效应管根据结构和工作原理的不同，分为两大类：结型场效 应管(Junction Field Effect Transistor, JFET)和金属－氧化物－半导体场 效应管（MOSFET） ，其中包括耗尽型和增强型。本章先介绍JFET 和MOSFET的结构、工作原理、特性曲线及主要参数，再讨论场效 应管放大电路的3种组态：共源极、共漏极和共栅极放大电路。
沟道变窄
U GG uGS
iD 趋 于 饱 和
A
U DD uDS U GG
uGS
iD 饱 和
U DD
A
u DS
(c) uDS uGS U GS(off)
沟道预夹断
3/31/2020 2:35:36 AM
(d) uDS uGS U GS(off)
沟道夹断
当 uGS 为某一固定值，且UGS(off) uGS 0 时，若 uDS 0 则 iD 0 。当 uDS 从 零逐渐增大时，沟道中产生电位梯度，在电场的作用下导电沟道中形 成沟道电流 iD 。 iD 从漏极流向源极。
3/31/2020 2:35:35 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
3/31/2020 2:35:36 AM
第4章 场效应管放 大电路
3/31/2020 2:35:35 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。