模电第五章场效应管

3、饱和区： VGS≥ VT，且VDS≥（ VGS － VT ）时，
区内V-I特性表达式为
2
2
iD 20 20/7/K 9 nv G S V T2 K n V T 2 v V G T S 1 ID O v V G T S 1
(2)、转移特性曲线：iD= f（ vGS ）| vDS = 常数
5.1.2 N沟道耗尽型MOS管 2、特性曲线
/V
在饱和 区内，
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2
iD
IDSS1
vGS VP
IDSS为零栅压的 漏极电流，称为
饱和漏极电流。
5.1.3 P沟道 MOSFET管
s
g
d
1、结构和符号 d
○
P+
P+
N 型衬底
Bd ○
○B g○
P沟道增强型
○
s
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○B g○
○
P沟道耗尽型 s
PMOS管正常工作时， VDS和 VT必为负值，电 流方向与NMOS管相反。
对增强型MOS管，沟道产生的条件是：
vGS VT
可变电阻区与饱和区的界线为:
vDSvGSVT
在饱和区内（iD假定正向为流入漏极）： 2
iDKPvGS VT2IDOvV G TS 1
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5.1.4 沟道长度调制效应
（MOSFET）
定义：
场效应管是一种利用半导体内的电场效应来 控制其电流大小的半导体器件。
分类：
{ 场效应管 { { {{ （FET）
结型 （JFET）
绝缘栅型 （MOSFET）
N沟道JFET （耗尽型）
P沟道JFET
耗尽型D
N沟道MOSFET 增强型E
耗尽型D P沟道MOSFET
增强型E
耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在
iD(mA) IDO
vGS( V )
在饱和区内，
iD受VDS影响很 小，不同VDS 下的转移特性
基本重合。
0 VT 2VT
在饱和区内有：
iD K nv G S V T2 K n V T 2 v V G T S 1 2 ID O v V G T S 1 2
其中
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(1)、输出（漏极）特性曲线
iD= f（ VDS ）| VGS = 常数
1、截止区： VGS＜ VT导电沟 道未形成。
iD
可变电 阻区
恒流区
击
穿
区
2、可变电阻区： VDS≤（ VGS － VT ）
iD的表达式见5.1.2－4式
0
VGS= VT VDS
rdsoddD D viSvGSc
2Kn
1 vGSVT
增强20型20/7/：9 场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道
5.1.1N沟道增强型
MOSFET
s
g
d
1、结构和符号 d
○
N+
N+
P 型衬底
Bd ○
○B g○
N沟道增强型
○
s
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○B g○
○
N沟道耗尽型 s
2、工作原理（N沟道增强型）
（1）、VGS=0， 没有导电 沟道
iD＝ 0
s
第5章 场效应管放大电路
引言 场效应管（FET）是第二种主要类型的三 端放大器件，有两种主要类型： 1、金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET） 2、结型场效应管（JFET） 场效应管是电压控制电流型器件，属单极型 器件。本章重点介绍MOS管放大电路。
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§ 5·1 金属-氧化物-半导体场效应管
在理想情况下，当MOSFET工作于饱和区时，
漏极电流与漏极电压无关。而实际MOS管的 输出特性还应考虑沟道长度调制效应，即VGS 固定， VDS增加时， iD会有所增加。输出特性 的每根曲线会向上倾斜。因此，考虑到沟道长
度调制参数λ，iD式子应修正为
iD K nv G S V T21 vDS ID O v V G T S1 21 vDS
g
d
N+
N+
P 型衬底
B
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源区、衬底和 漏区形成两个 背靠背的PN结， 无论VDS的极性 如何，其中总 有一个PN结是 反偏的。因此 漏源之间的电 阻很大，即没 有导电沟道，
iD＝0。
2、工作原理（N沟道增强型）
（2）、VDS=0， VGS 对导电 沟道的影响
VGG
在漏源电
压作用下
s
g
d
N+
N+
P 型衬底
开始导电
时的栅源
电压VGS叫 做开启电
压VT
B
VGS>VT时，导电沟道开始形成,这种依靠栅源电 压的作用才形成导电沟道的FET称为增强FET。
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（3）、VGS一定， VDS 对导电 沟道的影响
VDS
VGG
sg
d
VDS
VGG
sg
d
VDS
VGG
sg
d
N
N
P
N
N
P
N
N
IDOKnVT2 它是 vGS 2VT 时的iD。
(2)、转移特性曲线：iD= f（ vGS ）| vDS = 常数
转移特性曲线可以由函数式画出，也可以 直接从输出特性曲线上用作图法求出。
iD(mA)
IDO
iD 可变电
阻区 恒流区
0 VT
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vGS( V )
2VT
0
击 穿 区
VDS
5.1.2 N沟道耗尽型MOS管 1、结构和符号
对于典型器件近似有 0.1V 1 沟道长度L
L
单位为µm。
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5.1.5 MOSFET的主要参数（见P208－210） 一、直流参数
（1）开启电压 VT: VDS为某一定值（如为10V）使iD等于一
微小电流（如50μA）时的VGS 。这是增强型FET的参数。
VGS>0时，使沟道变宽， VGS＜0时，使沟道变窄， 从而使漏极电流减小。当
VGS减小到某值时，以致 感应的负电荷消失，耗尽
在饱和区内， B
区扩展到整个沟道，沟道完全被 夹断。这时即使有漏源电压，也
2
iD ID
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S
S1
vGS VP
不会有漏极电流。此时的栅源电 压称为夹断电压（截止电压）VP。
s
g
d
+ + ++ + + + ++
N+
N+
P 型衬底
d
○
○B g○
○
B
s
2、工作原理和特性曲线(详见课本)
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5.1.2 N沟道耗尽型MOS管
1、结构
s
g
d
+ + ++ + + + ++
N+
N+
P 型衬底
工作原理:由于正离子的作
用，也和增强型接入栅源
电压并VGS>VT时相似，可 形成导电沟道。当外加
P
B
VGD>VT 由左到右， VDS 逐渐增大, 2020/7/9
B
B
VGD=VT 预夹断
VGD<VT 夹断
vGDvGSvDS
3、特性曲线 (1)、输出（漏极）特性曲线
iD= f（ VDS ）| VGS = 常数
iD 可变电
阻区 恒流区
击 穿 区
0
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VGS= VT VDS
3、特性曲线