场效应管放大电路(12)
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3. 栅源极间的PN结加正向电压时，将出现 较大的栅极电流。
绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。
11
§ 4.1.2 绝缘栅场效应管（MOS)
绝缘栅型场效应三极MOSFET( Metal Oxide Semiconductor FET)。分为
增强型 N沟道、P沟道 耗尽型 N沟道、P沟道
12
一 N沟道增强型MOSFET 1 结构
导电沟道。DS间相当
于线性电阻。 5
UGS达到一定值时 （夹断电压VP）,耗 尽区碰到一起，DS 间被夹断，这时，即 D ID
使UDS 0V，漏极电 流ID=0A。
N
G
PP
UGS
S
6
越靠近漏极，PN 结反压越大, 耗尽 层越宽，导电沟 道越窄
2 UGS=0, UDS>0V
ID
沟道中仍是电阻 特性，但是是非 线性电阻。
iD f (v ) DS vGSconst.
iD f (v ) GS vDS const.
iD
IDSS (1
vG S VP
)2
(VP vGS 0)
VP
10
结型场效应管的缺点：
1. 栅源极间的电阻虽然可达107以上，但在 某些场合仍嫌不够高。
2. 在高温下，PN结的反向电流增大，栅源 极间的电阻会显著下降。
栅极，用G
源极，用S或s表示或g表示
漏极，用 D或d表示
N型导电沟道 符号
PP型型区区
3
二、工作原理（以N沟道为例） 1 UGS<0, UDS=0V
PN结反偏， |UGS|越大则耗 尽区越宽，导 电沟道越窄。
4
|UGS|越大耗尽区越宽，
沟道越窄，电阻越大。
ID
但当|UGS|较小时，耗 尽区宽度有限，存在
P沟道MOSFET的工作原理与N沟 道MOSFET完全相同，只不过导电 的载流子不同，供电电压极性不同 而已。这如同双极型三极管有NPN 型和PNP型一样。
20
2.2.5 双极型和场效应型三极管的比较
双极型三极管
结构
NPN型 PNP型
C与E一般不可倒置使用
载流子 多子扩散少子漂移
输入量
电流输入
控制 电流控制电流源CCCS(β)
表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。第二位 字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是 N型硅P沟道。例如,3DJ6D是结型N沟道场效应三极 管，3DO6C是绝缘栅型N沟道场效应三极管。
第二种命名方法是CS××#，CS代表场效应管， ××以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号 中的不同规格。例如CS14A、CS45G等。
第四章 晶体管及其小信号放大
－场效应管放大电路
电子电路基础
1
§4 场效应晶体管及场效应管放大电路
§4.1 场效应晶体管(FET)
FET 场效应管
JFET 结型
MOSFET (IGFET) 绝缘栅型
N沟道 （耗尽型）
P沟道
增强型
N沟道 P沟道
耗尽型
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱN沟道 P沟道
2
§ 4.1.1 结型场效应管
一、结构
3DO2E 100 0.35～1.2 >12 >25
1000
CS11C 100 0.3～1
-25 -4 ≥2
26
半导体三极管图片
27
半导体三极管图片
28
§4.2 场效应 放大电路
组成原则：
(1) 静态：适当的静态工作点，使场效应管工作 在恒流区，场效应管的偏置电路相对 简单。
(2) 动态：能为交流信号提供通路。
15
3 N沟道增强型MOS管的特性曲线
转移特性曲线
ID=f(VGS)VDS=const
16
输出特性曲线
ID=f(VDS)VGS=const
17
二 N沟道耗尽型MOSFET
(a) 结构示意图
(b) 转移特性曲线
18
输出特性曲线
ID
UGS>0
UGS=0
UGS<0
0
U DS
19
P沟道MOSFET
gm
iD vGS
VDS
gm
2IDSS(1 VP
vGS VP
) （ 当VP
vGS
0时）
23
⑥ 最大漏极功耗PDM 最大漏极功耗可由PDM= VDS ID决定，与双极型
三极管的PCM相当。
24
二 场效应三极管的型号
场效应三极管的型号, 现行有两种命名方法。 其一是与双极型三极管相同，第三位字母J代
场效应三极管
结型耗尽型 N沟道 P沟道 绝缘栅增强型 N沟道 P沟道 绝缘栅耗尽型 N沟道 P沟道
D与S有的型号可倒置使用 多子漂移 电压输入
电压控制电流源VCCS(gm)
21
§ 4.1.4 场效应管的参数和型号
一 场效应管的参数
① 开启电压VGS(th) (或VT) 开启电压是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开 启电压的绝对值, 场效应管不能导通。
7
当 UDS=| Vp |, 发生预 夹断, ID= IDss
UDS增大则被夹断
ID
区向下延伸。此时，
电流ID由未被夹断 区域中的载流子形
成，基本不随UDS 的增加而增加，呈
恒流特性。
8
3 UGS<0, UDS>0V
UGD= UGS- UDS=UP
ID
时发生预夹断
9
三、特性曲线和电流方程
1. 输出特性 2. 转移特性
② 夹断电压VGS(off) (或VP) 夹断电压是耗尽型FET的参数，当VGS=VGS(off) 时,漏极 电流为零。 ③ 饱和漏极电流IDSS 耗尽型场效应三极管, 当VGS=0时所对应的漏极电流
22
④ 输入电阻RGS
场效应三极管的栅源输入电阻的典型值，对于结型 场效应三极管，反偏时RGS约大于107Ω，对于绝缘 栅型场效应三极管, RGS约是109～1015Ω。 ⑤ 低频跨导gm 低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用， 这一点与电子管的控制作用相似。gm可以在 转移特性曲线上求取，也可由电流方程求得
13
2 工作原理
(1) VGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的 二极管，在D 、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。 (2) VGS> VGS（th)>0时，形成导电沟道
反 型 层
14
(3) VGS> VGS（th)>0时， VDS>0
VDS=VDG＋VGS =－VGD＋VGS
VGD=VGS－VDS ＝ VGS（th)时发生预夹断
25
几种常用的场效应三极管的主要参数
参 数 PDM
IDSS
型号
mW mA
VRDS VRGS VV
VP gm
fM
V mA/ V MHz
3DJ2D 100 <0.35 >20 >20 -4 ≥2 300
3DJ7E 100 <1.2 >20 >20 -4 ≥3
90
3DJ15H 100 6～11 >20 >20 -5.5 ≥8
绝缘栅场效应管可以很好地解决这些问题。
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§ 4.1.2 绝缘栅场效应管（MOS)
绝缘栅型场效应三极MOSFET( Metal Oxide Semiconductor FET)。分为
增强型 N沟道、P沟道 耗尽型 N沟道、P沟道
12
一 N沟道增强型MOSFET 1 结构
导电沟道。DS间相当
于线性电阻。 5
UGS达到一定值时 （夹断电压VP）,耗 尽区碰到一起，DS 间被夹断，这时，即 D ID
使UDS 0V，漏极电 流ID=0A。
N
G
PP
UGS
S
6
越靠近漏极，PN 结反压越大, 耗尽 层越宽，导电沟 道越窄
2 UGS=0, UDS>0V
ID
沟道中仍是电阻 特性，但是是非 线性电阻。
iD f (v ) DS vGSconst.
iD f (v ) GS vDS const.
iD
IDSS (1
vG S VP
)2
(VP vGS 0)
VP
10
结型场效应管的缺点：
1. 栅源极间的电阻虽然可达107以上，但在 某些场合仍嫌不够高。
2. 在高温下，PN结的反向电流增大，栅源 极间的电阻会显著下降。
栅极，用G
源极，用S或s表示或g表示
漏极，用 D或d表示
N型导电沟道 符号
PP型型区区
3
二、工作原理（以N沟道为例） 1 UGS<0, UDS=0V
PN结反偏， |UGS|越大则耗 尽区越宽，导 电沟道越窄。
4
|UGS|越大耗尽区越宽，
沟道越窄，电阻越大。
ID
但当|UGS|较小时，耗 尽区宽度有限，存在
P沟道MOSFET的工作原理与N沟 道MOSFET完全相同，只不过导电 的载流子不同，供电电压极性不同 而已。这如同双极型三极管有NPN 型和PNP型一样。
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2.2.5 双极型和场效应型三极管的比较
双极型三极管
结构
NPN型 PNP型
C与E一般不可倒置使用
载流子 多子扩散少子漂移
输入量
电流输入
控制 电流控制电流源CCCS(β)
表结型场效应管，O代表绝缘栅场效应管。第二位 字母代表材料，D是P型硅，反型层是N沟道；C是 N型硅P沟道。例如,3DJ6D是结型N沟道场效应三极 管，3DO6C是绝缘栅型N沟道场效应三极管。
第二种命名方法是CS××#，CS代表场效应管， ××以数字代表型号的序号，#用字母代表同一型号 中的不同规格。例如CS14A、CS45G等。
第四章 晶体管及其小信号放大
－场效应管放大电路
电子电路基础
1
§4 场效应晶体管及场效应管放大电路
§4.1 场效应晶体管(FET)
FET 场效应管
JFET 结型
MOSFET (IGFET) 绝缘栅型
N沟道 （耗尽型）
P沟道
增强型
N沟道 P沟道
耗尽型
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱN沟道 P沟道
2
§ 4.1.1 结型场效应管
一、结构
3DO2E 100 0.35～1.2 >12 >25
1000
CS11C 100 0.3～1
-25 -4 ≥2
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半导体三极管图片
27
半导体三极管图片
28
§4.2 场效应 放大电路
组成原则：
(1) 静态：适当的静态工作点，使场效应管工作 在恒流区，场效应管的偏置电路相对 简单。
(2) 动态：能为交流信号提供通路。
15
3 N沟道增强型MOS管的特性曲线
转移特性曲线
ID=f(VGS)VDS=const
16
输出特性曲线
ID=f(VDS)VGS=const
17
二 N沟道耗尽型MOSFET
(a) 结构示意图
(b) 转移特性曲线
18
输出特性曲线
ID
UGS>0
UGS=0
UGS<0
0
U DS
19
P沟道MOSFET
gm
iD vGS
VDS
gm
2IDSS(1 VP
vGS VP
) （ 当VP
vGS
0时）
23
⑥ 最大漏极功耗PDM 最大漏极功耗可由PDM= VDS ID决定，与双极型
三极管的PCM相当。
24
二 场效应三极管的型号
场效应三极管的型号, 现行有两种命名方法。 其一是与双极型三极管相同，第三位字母J代
场效应三极管
结型耗尽型 N沟道 P沟道 绝缘栅增强型 N沟道 P沟道 绝缘栅耗尽型 N沟道 P沟道
D与S有的型号可倒置使用 多子漂移 电压输入
电压控制电流源VCCS(gm)
21
§ 4.1.4 场效应管的参数和型号
一 场效应管的参数
① 开启电压VGS(th) (或VT) 开启电压是MOS增强型管的参数，栅源电压小于开 启电压的绝对值, 场效应管不能导通。
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当 UDS=| Vp |, 发生预 夹断, ID= IDss
UDS增大则被夹断
ID
区向下延伸。此时，
电流ID由未被夹断 区域中的载流子形
成，基本不随UDS 的增加而增加，呈
恒流特性。
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3 UGS<0, UDS>0V
UGD= UGS- UDS=UP
ID
时发生预夹断
9
三、特性曲线和电流方程
1. 输出特性 2. 转移特性
② 夹断电压VGS(off) (或VP) 夹断电压是耗尽型FET的参数，当VGS=VGS(off) 时,漏极 电流为零。 ③ 饱和漏极电流IDSS 耗尽型场效应三极管, 当VGS=0时所对应的漏极电流
22
④ 输入电阻RGS
场效应三极管的栅源输入电阻的典型值，对于结型 场效应三极管，反偏时RGS约大于107Ω，对于绝缘 栅型场效应三极管, RGS约是109～1015Ω。 ⑤ 低频跨导gm 低频跨导反映了栅压对漏极电流的控制作用， 这一点与电子管的控制作用相似。gm可以在 转移特性曲线上求取，也可由电流方程求得
13
2 工作原理
(1) VGS=0V时，漏源之间相当两个背靠背的 二极管，在D 、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。 (2) VGS> VGS（th)>0时，形成导电沟道
反 型 层
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(3) VGS> VGS（th)>0时， VDS>0
VDS=VDG＋VGS =－VGD＋VGS
VGD=VGS－VDS ＝ VGS（th)时发生预夹断
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几种常用的场效应三极管的主要参数
参 数 PDM
IDSS
型号
mW mA
VRDS VRGS VV
VP gm
fM
V mA/ V MHz
3DJ2D 100 <0.35 >20 >20 -4 ≥2 300
3DJ7E 100 <1.2 >20 >20 -4 ≥3
90
3DJ15H 100 6～11 >20 >20 -5.5 ≥8