场效应晶体管及其应用
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3.1.1 结型场效应晶体管
iD f (uGS ) uDS 常数
uGS 2 I DSS (1 ) U GS(off)
UGS(off)≤uDS≤0
3.1场效应晶体管的基本特性
3.1.2 绝缘栅型场效应晶体管
3.1场效应晶体管的基本特性
3.1.2 绝缘栅型场效应晶体管
3.1场效应晶体管的基本特性
场效应晶 体管
3.1场效应晶体管的基本特性
3.1.1 结型场效应晶体管
结型场效应管简称JFET，它是利用半导体内的电场效应 来工作的，因而也称为体内场效应器件。结型场效应管有 N沟道和P沟道两类。
3.1场效应晶体管的基本特性
3.1.1 结型场效应晶体管
iD f (u DS )
uG S常数
3.1场效应晶体管的基本特性
式中RL ’ ＝RS∥RL 。输出电压与输入电压同相，且由 于gm RL ’ >>1，所以Au小于1，但接近于1。
RO
U U 1 1 I U gm g mU R RS S
3.3源极输出器
U RO I U U g mU RS 1 1 gm RS
第3章 场效应晶体管及其应用(共6学时)
学习目标:
1．了解各种场效应晶体管的结构，掌握它们的转移特性、
输出特性以及主要参数。 2．掌握场效管共源极放大器、共漏极放大器（源 极跟随器）的微变等效电路与主要性能参数。
本章内容
3.1 场效应晶体管的基本特性（2学时） 3.2 共源极场效应晶体管放大电路 （2学时） 3.3 源极输出器（2学时） 小结
3.1场效应晶体管的基本特性
P沟道结型场效应晶体管 结型场效应 晶体管 N沟道结型场效应晶体 管 P沟道增强型绝缘 栅场效应晶体管 增强型绝缘栅场 效应晶体管 N沟道增强型绝缘 栅场效应晶体管 绝缘栅场效 应晶体管 耗尽型绝缘栅场 效应晶体管 P沟道耗尽型绝缘 栅场效应晶体管 N 沟道耗尽型绝缘 栅场效应晶体管
3.1.3 场效应晶体管的特性参数
1. 性能参数
（5）低频跨导（互导）gm 是指在uDS为某一定值时，漏极 电流iD的微变量和引起它变化的uGS微变量的比值，即
diD gm d u GS
u DS 常数
gm反映了栅源电压uGS对漏极电流iD的控制能力，是表征 场效应管放大能力的一个重要参数（对应于三极管的β）， 单位为西门子（S），也常用mS或μS。场效应管的gm一 般为几毫西门子。
U DS U DD I D ( Rd R)
3.2共源极场效应晶体管放大电路
3.2.3 交流放大特性
U ＝ O ＝－g ( R // R ) A u m D L U i
Ri Rg3 ( Rg1 // Rg2 )
RO Rd
3.3源极输出器
3.3.1 电路结构
如图所示为耗尽型 NMOS管构成的 共漏极放大电路， 由其交流通路可
第3章 完
本章小结
•场效应管源极输出器与三极管的射极输出器有相似 的特点：电压放大倍数接近1，输入电阻较高，输出 电阻较低。但源极输出器的输入电阻比射极输出器 还大得多，一般可达几十MΩ，而源极输出器的输出 电阻比射极输出器的输出电阻也大。 •场效应管放大器的突出优点是噪声低、热稳定性好、 高输入电阻、抗辐射能力强。
3.2共源极场效应晶体管放大电路
3.2.1 电路结构
3.2共源极场效应晶体管放大电路
3.2.2 直流静态工作点
U GS U G U S Rg2 Rg1 Rg2 U DD I D RS
U GS 2 I D I DSS (1 ) (JFET和耗尽型MOS管) U GS(off) U GS I D I DO ( 1) 2 (增强型MOS管） U GS(th)
3.1.3 场效应晶体管的特性参数
2. 极限参数
（1）最大漏极电流IDM 是指管子在工作时允许的最大 漏极电流。 （2）最大耗散功率PDM 最大耗散功率PDM＝uDS· iD，它 受管子的最高工作温度的限制，与三极管的PCM相似。 （3）漏源击穿电压U(BR)DS 它是漏、源极间所能承受的 最大电压，也就是使iD开始急剧上升（管子击穿）时的 uDS值。 （4）栅源击穿电压U(BR)GS 它是栅、源极间所能承受的 最大电压。击穿会造成短路现象，使管子损坏。
见，漏极是输入、
输出信号的公共 端。由于信号是
从源极输出，也
称源极输出器。
3.3源极输出器
3.3.2 交流放大特性
R g U U m gs L o A u g U U U i gs m gs RL g m RL 1 g m RL
Ri Rg3 ( Rg1 // Rg2 )
3.1.2 绝缘栅型场效应晶体管
3.1场效应晶体管的基本特性
3.1.2 绝缘栅型场效应晶体管
u GS 2 i D I DO ( 1) U GS(th)
当uGS＞UGS(th) 时
3.1.3 场效应晶体管的特性参数
1. 性能参数
（1）开启电压UGS(th) 是增强型MOS管特有的参数。它是 指uDS为一固定值（如10V），使iD等于某一微小电流 （如10μA）时所需要的最小uGS值。 （2）夹断电压UGS(off) 是耗尽型MOS管和结型管的参数。 它是指uDS为一固定值（如10V），而使iD减小到某一微 小电流（如10μA）时的uGS值。 （3）饱和漏极电流IDSS 是耗尽型MOS管和结型管的参数。 它是指在uGS＝０时，使管子出现预夹断时的漏极电流。 IDSS也是结型管所能输出的最大电流。 （4）直流输入电阻RGS 是指在漏、源极间短路的条件下， 栅、源极之间所加直流电压与栅极直流电流的比值。一 般JFET的RGS＞107Ω，而IGFET的RGS＞109Ω。
3.3.2 交流放大特性
由上分析可知，源极输出器与三极管的射极输出器有相似 的特点：电压放大倍数小于且接近于1，输入电阻较高， 输出电阻较低。
本章小结
• 场效应管中只有多数载流子参与导电，称为单 极型晶体三极管。场效应管根据结构不同可分为 两大类：结型场效应管（简称JFET）和绝缘栅场 效应管（简称IGFET），对于绝缘栅场效应管来 说，又分为增强型和耗尽层两种，而每一种又有 N沟道和P沟道之分。 • 场效应管共源极放大电路的输出电压与输入电 压反相，与共射放大电路相比，由于场效应管的 跨导gm值较小，电压放大倍数较低，但其输入电 阻却很大，适合应用于要求高输入电阻的场合。
iD f (uGS ) uDS 常数
uGS 2 I DSS (1 ) U GS(off)
UGS(off)≤uDS≤0
3.1场效应晶体管的基本特性
3.1.2 绝缘栅型场效应晶体管
3.1场效应晶体管的基本特性
3.1.2 绝缘栅型场效应晶体管
3.1场效应晶体管的基本特性
场效应晶 体管
3.1场效应晶体管的基本特性
3.1.1 结型场效应晶体管
结型场效应管简称JFET，它是利用半导体内的电场效应 来工作的，因而也称为体内场效应器件。结型场效应管有 N沟道和P沟道两类。
3.1场效应晶体管的基本特性
3.1.1 结型场效应晶体管
iD f (u DS )
uG S常数
3.1场效应晶体管的基本特性
式中RL ’ ＝RS∥RL 。输出电压与输入电压同相，且由 于gm RL ’ >>1，所以Au小于1，但接近于1。
RO
U U 1 1 I U gm g mU R RS S
3.3源极输出器
U RO I U U g mU RS 1 1 gm RS
第3章 场效应晶体管及其应用(共6学时)
学习目标:
1．了解各种场效应晶体管的结构，掌握它们的转移特性、
输出特性以及主要参数。 2．掌握场效管共源极放大器、共漏极放大器（源 极跟随器）的微变等效电路与主要性能参数。
本章内容
3.1 场效应晶体管的基本特性（2学时） 3.2 共源极场效应晶体管放大电路 （2学时） 3.3 源极输出器（2学时） 小结
3.1场效应晶体管的基本特性
P沟道结型场效应晶体管 结型场效应 晶体管 N沟道结型场效应晶体 管 P沟道增强型绝缘 栅场效应晶体管 增强型绝缘栅场 效应晶体管 N沟道增强型绝缘 栅场效应晶体管 绝缘栅场效 应晶体管 耗尽型绝缘栅场 效应晶体管 P沟道耗尽型绝缘 栅场效应晶体管 N 沟道耗尽型绝缘 栅场效应晶体管
3.1.3 场效应晶体管的特性参数
1. 性能参数
（5）低频跨导（互导）gm 是指在uDS为某一定值时，漏极 电流iD的微变量和引起它变化的uGS微变量的比值，即
diD gm d u GS
u DS 常数
gm反映了栅源电压uGS对漏极电流iD的控制能力，是表征 场效应管放大能力的一个重要参数（对应于三极管的β）， 单位为西门子（S），也常用mS或μS。场效应管的gm一 般为几毫西门子。
U DS U DD I D ( Rd R)
3.2共源极场效应晶体管放大电路
3.2.3 交流放大特性
U ＝ O ＝－g ( R // R ) A u m D L U i
Ri Rg3 ( Rg1 // Rg2 )
RO Rd
3.3源极输出器
3.3.1 电路结构
如图所示为耗尽型 NMOS管构成的 共漏极放大电路， 由其交流通路可
第3章 完
本章小结
•场效应管源极输出器与三极管的射极输出器有相似 的特点：电压放大倍数接近1，输入电阻较高，输出 电阻较低。但源极输出器的输入电阻比射极输出器 还大得多，一般可达几十MΩ，而源极输出器的输出 电阻比射极输出器的输出电阻也大。 •场效应管放大器的突出优点是噪声低、热稳定性好、 高输入电阻、抗辐射能力强。
3.2共源极场效应晶体管放大电路
3.2.1 电路结构
3.2共源极场效应晶体管放大电路
3.2.2 直流静态工作点
U GS U G U S Rg2 Rg1 Rg2 U DD I D RS
U GS 2 I D I DSS (1 ) (JFET和耗尽型MOS管) U GS(off) U GS I D I DO ( 1) 2 (增强型MOS管） U GS(th)
3.1.3 场效应晶体管的特性参数
2. 极限参数
（1）最大漏极电流IDM 是指管子在工作时允许的最大 漏极电流。 （2）最大耗散功率PDM 最大耗散功率PDM＝uDS· iD，它 受管子的最高工作温度的限制，与三极管的PCM相似。 （3）漏源击穿电压U(BR)DS 它是漏、源极间所能承受的 最大电压，也就是使iD开始急剧上升（管子击穿）时的 uDS值。 （4）栅源击穿电压U(BR)GS 它是栅、源极间所能承受的 最大电压。击穿会造成短路现象，使管子损坏。
见，漏极是输入、
输出信号的公共 端。由于信号是
从源极输出，也
称源极输出器。
3.3源极输出器
3.3.2 交流放大特性
R g U U m gs L o A u g U U U i gs m gs RL g m RL 1 g m RL
Ri Rg3 ( Rg1 // Rg2 )
3.1.2 绝缘栅型场效应晶体管
3.1场效应晶体管的基本特性
3.1.2 绝缘栅型场效应晶体管
u GS 2 i D I DO ( 1) U GS(th)
当uGS＞UGS(th) 时
3.1.3 场效应晶体管的特性参数
1. 性能参数
（1）开启电压UGS(th) 是增强型MOS管特有的参数。它是 指uDS为一固定值（如10V），使iD等于某一微小电流 （如10μA）时所需要的最小uGS值。 （2）夹断电压UGS(off) 是耗尽型MOS管和结型管的参数。 它是指uDS为一固定值（如10V），而使iD减小到某一微 小电流（如10μA）时的uGS值。 （3）饱和漏极电流IDSS 是耗尽型MOS管和结型管的参数。 它是指在uGS＝０时，使管子出现预夹断时的漏极电流。 IDSS也是结型管所能输出的最大电流。 （4）直流输入电阻RGS 是指在漏、源极间短路的条件下， 栅、源极之间所加直流电压与栅极直流电流的比值。一 般JFET的RGS＞107Ω，而IGFET的RGS＞109Ω。
3.3.2 交流放大特性
由上分析可知，源极输出器与三极管的射极输出器有相似 的特点：电压放大倍数小于且接近于1，输入电阻较高， 输出电阻较低。
本章小结
• 场效应管中只有多数载流子参与导电，称为单 极型晶体三极管。场效应管根据结构不同可分为 两大类：结型场效应管（简称JFET）和绝缘栅场 效应管（简称IGFET），对于绝缘栅场效应管来 说，又分为增强型和耗尽层两种，而每一种又有 N沟道和P沟道之分。 • 场效应管共源极放大电路的输出电压与输入电 压反相，与共射放大电路相比，由于场效应管的 跨导gm值较小，电压放大倍数较低，但其输入电 阻却很大，适合应用于要求高输入电阻的场合。