第三章第一节场效应管汇总

当 VDS = 0 ，在栅极G与源极S之间外加电压VGS 时：
S
G
D
VGS
PN
N
P
随着VGS 的增大电场增强
S
G
D
VGS
PN
N
P
随着VGS 继续增大，电场继续增强
S
G
D
VGS
PN
N
P
S
G
VGS
P
N
D N
P
P型半导体，转型为N型半导体，称为反型层。此时如外 加VDS电压，将有电流自漏区流向源区。
绝缘栅型：MOS场效应管 金属——氧化物——半导体
N沟道 增强型
P沟道
N沟道
耗尽型
类型
P沟道
结型
N沟道 P沟道
一、增强型MOS(EMOS)场效应管
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电路符号
D 漏极
G 栅极
衬底 U
S 源极
N沟道EMOS场效应管结构示意图
S
G
D
PN
N
耗尽层 P
1、工作原理 （1）、导电沟道形成原理：
当 VDS = VGS = 0 时 结构示意图
靠近漏区的沟道被夹断，即在A点处。
VDS 继续增大时，VGA VGS (th )
VAS VGS VGS(th)
VDA VDS (VGS VGS(th) )
形成漏极指向夹断点的
电场，ID几乎不随VDS而变 化的恒值。
ID
A
（d）、沟道长度调制效应：
VDS 0 VDS = VGS(th)
（2）、通过分析工作原理，可知两个高掺杂的N区与衬底 之间的PN结，必须外加反向偏置电压。
（3）、电路符号中的衬底箭头方向，是PN结外加正向偏 置时的正向电流方向。
2、伏安特性：
输入特性 IG = 0
输出特性 I D f (VDS ) VGS
VGS为常数。
ID/mA VDS = VGS-VGS(th)
(a)、设 VDS = 0 V 开始
当 VDS 很小，沟道电 阻几乎与VDS 无关，ID随 VDS线性增大。 (b)、VDS 继续增大，靠近 漏区的沟道变窄，沟道电
ID
A
阻增大。ID随VDS增大趋于
VDS
缓慢。
0 VDS =VGS-VGS(th)
（c）、当 VDS VGS VGS(th) 时
根据结构图看出，反型层的宽窄,可由VGS 的大小来调整。 我们将反型层，称为导电沟道，由于反型层是N型半导体， 则称为N沟道。
形成导电沟道时： 所对应的VGS电压，称为开启电压，用VGS(th) 表示。
（2）、VDS对沟道导电能力的控制：
当 VGS 为一定值，VDS > 0 时，在VDS的作用下，形成漏 极电流 ID 。
预夹断后，继续增大VDS ，预夹断点会向源区方向移 动，导致沟道长度减小，相应的沟道电阻减小，结果，是 ID略有增大。这种效应称为沟道长度调制效应。
小结:
（1）、ENOS场效应管，主要依靠一种载流子多子，参与 导电————自由电子。 因此，称MOS管为单极型管；而 晶体三极管是由多子和少子两种在流子参与导电，可称为 双极型管。
S
GVDS
D
VGS
PN
N
P
漏极与源极之间，存在着电位差
S
GVDS
D
VGS
P NB
AN
P
显然，VD > VA > VG > VB
VGD VGS VDS
VGD的大小将沿着沟道而变化，越靠近漏区VGD越小，沟 道越窄；越靠近源区VGD越大，沟道越宽。
当 VDS 继续增大，则 VGD 相应的减小。直到 VGD = VGS(th) 或 表示为：
课件制作：地里木拉提.吐尔逊 许 植
第三章 场效应管
第三章 第一节
第二节 第三节
前言 MOS场效应管 结型场效应管 场效应管应用
第三章 场效应管
前言 场效应管(FET)是另一种具有正向受控作用的半导体器
件，分MOS场效应管(MOSFET)与结型场效应管(JFET)两种 类型。MOSFET与JFET工作原理类似，它们都是利用电场效 应控制电流，不同之外仅在于导电沟道形成的原理不同。 由于场效应管只有多子参与导电，故常称为单极型器件， 相应地，将晶体三极管称为双极型器件。
VGS(th) VGS VDS
或 VDS VGS VGS(th) 时，靠近漏端的反型层消失。
即 靠近漏区的沟道被夹断，夹断点 A称为预夹断点。
S
GVDS
D
VGS
P
N
AN
P
VDS 继续增大，预夹断点前移，导电沟道变短。
VGA VGS (th )
S
GVDS
D
VGS
PN
A
N
P
综合上面的分析，可以画出VGS > VGS(th) ，并且为一定值时， 漏极电流ID ，随VDS变化的特性。
I D
nCoxW
2l
（ 2 VGS VGS(th) )VDS
VD2S
式中： μn 为自由电子迁移率； Cox 为单位面积的栅极电容量；
l 为沟道长度；
W 为沟道的宽度。
当 VDS 的值很小时，VDS的二次项可忽略。
ID

nCoxW
2l
[2(VGS
VGS(th) )VDS ]
学习本章时，要时刻将声效应管与晶体三极管相对照， 这样不仅可以加深对FET工作原理、模型及分析方法的理解， 而且还可以找出它们的异同点，便于掌握。
教学要求： 1. 了解MOS场效应管与结型场效应管的工作原理，
重点了解场效应管中预夹断的基本概念。
2. 熟悉场效应管的数学模型、直流简化电路模型、 曲线模型及小信号电路模型，掌握各种模型的 特点及应用场合。
3. 熟悉放大模式下各种场效应管的外部工作条件。 4. 掌握场效应管放大电路分析方法：估算法及小
信号等效电路法。能熟练利用估算法分析电路 的直流工作点。 5. 熟悉场效应管与三极管之间的异同点。 6. 本章3.3节根据教学需要，可作为扩展内容。
3.1 MOS场效应管
场效应管：是另一种具有正向受控作用的半导体器件。
VGS=5.5V
5V
4.5V
4V
3.5V
0
5V 10V 15V 20V 3V
VDS/V
EMOS管的输出特性曲线
输出特性曲线画分为四个工作区：
（1）、非饱和区
即 VGS VGS (th )
VDS VGS VGS (th )
ID 的大小同时受 VGS 与 VDS 的控制。它们的依存关系为：

nCoxW
l
(VGS
VGS(th) )VDS
ID/mA VDS = VGS-VGS(th)
VGS=5.5V
5V
4.5V
4V
3.5V
0
5V 10V 15V 20V 3V
VDS/V
VDS 很小时，ID 与 VDS 之间呈线性关系。 输出特性曲线近似为一组直线：
ID/mA 5.5V 5V 4.5V 4V